基于RFID技術的不停車收費系統的設計

其基本工作原理：電子標簽進入微波通信區域后，安裝在路側的標簽讀寫器通過天線向外發射信號，電子標簽被輻射出的信號激活從而進入工作狀態，根據接受到的命令向讀寫器回送相應的相應數據。通過電子標簽將與該車輛對應的m號碼發射給讀寫器，用于ETC收費系統對車輛進行身份辨析。
2．1 電子標簽的設計
由于目前我國車輛自動識別系統中通常使用的是兩片式電子標簽加雙界面CPU卡的方式，因此讀寫器還可以接收一些其他信息，讀寫器讀取信息并解碼后，送至后臺計算機系統進行有關數據處理，標簽讀寫器也將根據控制系統的反饋信息更新電子標簽內存儲的信息，完成全部工作過程。
本文所設計的ETC射頻識別系統選用有源的被動式讀寫型并具有防碰撞功能的雙片式組合型電子標簽。電子標簽安裝在車輛儀表臺上或擋風玻璃上，在交通流量大且易產生交通堵塞的收費站點按需設置若干條ETC收費通道，駕駛員只需將雙界面IC卡插入雙片式ETC電子標簽內就可以實現不停車自動收費，這樣就可大幅提高收費站的通行能力，最大限度地緩解交通壓力；在交通流量小的收費站口，只設置IC卡收費車道即人工半自動停車收費，駕駛員要從雙片式ETC電子標簽中撥出雙界面IC卡在刷卡器上進行刷卡交費，短暫停車后再通過收費站。
2．2 雙冗余技術實現
考慮到ETC系統常年在室外惡劣環境下工作，會受到各種天氣和污染的影響，所以本ETC系統中對其核心控件采取嵌入式系統和單片機的冗余控制，以保證系統的正常工作。
嵌入式系統具有實時性和穩定性，功能強大，有利于產品的更新換代。而MSP430則是以超低功耗、超強功能著稱，多個I／O口也可為日后的系統升級提供足夠大的空間。因此本ETC系統選擇嵌入式系統和MSP430單片機的雙核冗余控制。
這種冗余設計主要通過完成ARM系統和MSP430各自的控制系統來實現，它們的控制板都可與射頻收發芯片進行信息交換，采集地感天線的脈沖信號，控制欄桿、聲光報警、紅綠燈、顯示屏等車道設備。嵌入式系統和MSP430之間采用485通信。
在ARM微處理器上選用的是三星公司的ARM9芯片S3C241O，為了開發方便使用S3C2410開發板進行設計，ARM開發板具有如下功能：采集來自地感線圈的脈沖信號；SPI接口可與射頻收發芯片進行信息交換，采用232／485通信：預留多個I／O接口以便控制欄桿、聲光報警、紅綠燈、顯示屏等車道設備；具有Flash存儲器。
3．3 射頻收發器的設計
無線射頻芯片是整個無線通信單元設計的核心。設計ETC系統時需要考慮諸多現實因素，包括體積、功耗、傳輸速率等，因此射頻芯片的選擇至關重要。本系統選擇挪威Nordic公司推出的單片射頻收發器nRF905。

4 軟件設計
ETC電子不停車收費系統總體軟件設計主要應包含：系統硬件初始化設計、OBU喚醒部分設計、OBU主控單元軟件、RSU單元功能實現軟件、RSU與車道計算機通訊接口功能實現的軟件設計等。