毕业设计 高速公路不停车收费

1、. . 高速公路不停车收费 系统应用研究摘要高速公路是社会经济开展的必然产物。In recent years, with the rapid development of our economy, the growth of highway is being faster and faster.近年来，随着我国经济的快速开展，高速公路的开展变得越来越快，车辆的增加更为迅速，而现阶段，高速公路的收费系统，根本上都要求停车排队收费，在顶峰期司时机面临排队付费的状况，这严重降低了高速公路快捷、高效的功能；同时也造成了环境的污染和能源的浪费。这对日益增长的车辆和越来越高的工作效率要求来说，停车缴费系统

2、已渐渐满足不了开展的要求。本文主要是研究高速路不停车收费系统，该系统使高速公路收费走向电子化，可降低收费管理的本钱，极改善了路上密集车辆所造成的环境污染，减少车辆阻塞现象，使行车更加平安，更为主要的是将大大提高过桥收费效率。本文指出了目前我国高速公路收费系统的现状及开展前景，结合高速公路的实际情况，阐述了ETC车道的工作原理和系统构成，进一步论述了ETC系统工作流程和实施不停车收费系统所遇到的问题及其解决方法，为下一步的研究打下根底。关键词：高速公路；ETC系统；关键技术；电子标签；路径识别Research of HighwayToll Collection System Applicatio

3、nsAbstractHighway is the inevitable product of social and economic development. In recent years, as Chinas rapid economic development, highway development is being faster and faster, and vehicles increase are more rapid,but now，the highway toll collection system is basically a line charge，drivers wi

4、ll line up facing the pay situation in the peak period , which seriously hindered the road fast, and efficient function; but also caused environmental pollution and energy waste. The parking payment system has been gradually can not meet the requirements of the development for more and more vehicles

5、 and more increasing efficiency.This paper is the study of highway toll collection system, which makes electronic road toll to reduce the cost of management fees, improved road-intensive environmental pollution caused by vehicles, reducing vehicle congestion, thus making driving safer, more importan

6、tly that will greatly enhance the efficiency of the bridge toll.The paper points out the current status and prospects of highway toll collection system ,bined with the actual situation of the highway, describes the working principle of the ETC lane and the system position, and further discussed the

7、ETC system and implementation of work flow system does not meet parking problems and their solutions, laies the foundation for further research.Keywords:Highway; ETC system; key technology; electronic tags;Pathidentification目录 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc295920440第1章 绪论 PAGEREF _Toc295920440 h 1

8、HYPERLINK l _Toc2959204411.1 引言 PAGEREF _Toc295920441 h 1HYPERLINK l _Toc2959204421.2 不停车收费系统的现状及开展趋势 PAGEREF _Toc295920442 h 2HYPERLINK l _Toc2959204431.2.1 不停车收费系统在国的开展 PAGEREF _Toc295920443 h 3HYPERLINK l _Toc2959204441.2.2 不停车收费系统在国外应用情况 PAGEREF _Toc295920444 h 3HYPERLINK l _Toc2959204451.2.3 不停

9、车收费系统的开展趋势PAGEREF _Toc295920445 h 5HYPERLINK l _Toc295920446第2章 不停车收费系统概述 PAGEREF _Toc295920446 h 7HYPERLINK l _Toc2959204472.1 不停车收费系统的定义 PAGEREF _Toc295920447 h 7HYPERLINK l _Toc2959204482.1.1 记账式自动收费系统 PAGEREF _Toc295920448 h 7HYPERLINK l _Toc2959204492.1.2 IC卡扣除式自动收费系统 PAGEREF _Toc295920449 h 7H

10、YPERLINK l _Toc2959204502.2 不停车收费系统的组成与工作原理 PAGEREF _Toc295920450 h 8HYPERLINK l _Toc2959204512.2.1 ETC车道系统构成 PAGEREF _Toc295920451 h 8HYPERLINK l _Toc2959204522.2.2系统工作原理 PAGEREF _Toc295920452 h 9HYPERLINK l _Toc2959204532.3ETC系统的主要技术 PAGEREF _Toc295920453 h 10HYPERLINK l _Toc2959204542.3.1 RFID技术

11、PAGEREF _Toc295920454 h 10HYPERLINK l _Toc2959204552.3.2车型识别技术 PAGEREF _Toc295920455 h 11HYPERLINK l _Toc2959204562.3.3车牌识别技术 PAGEREF _Toc295920456 h 12HYPERLINK l _Toc2959204572.3.4信息融合技术 PAGEREF _Toc295920457 h 13HYPERLINK l _Toc2959204582.3.5加密和平安技术 PAGEREF _Toc295920458 h 13HYPERLINK l _Toc29592

12、04592.3.6专用短程无线通信DSRC技术 PAGEREF _Toc295920459 h 14HYPERLINK l _Toc295920460第3章 关键技术RFID技术汇总 PAGEREF _Toc295920460 h 16HYPERLINK l _Toc2959204613.1 什么是RFID技术 PAGEREF _Toc295920461 h 16HYPERLINK l _Toc2959204623.2 RFID的开展史 PAGEREF _Toc295920462 h 16HYPERLINK l _Toc2959204633.3 RFID的组成及工作原理 PAGEREF _To

13、c295920463 h 17HYPERLINK l _Toc2959204643.4 RFID的工作频段 PAGEREF _Toc295920464 h 18HYPERLINK l _Toc2959204653.5 RFID技术标准 PAGEREF _Toc295920465 h 19HYPERLINK l _Toc295920466第4章 ETC的技术设备和方案选择 PAGEREF _Toc295920466 h 20HYPERLINK l _Toc2959204674.1 ETC的技术设备 PAGEREF _Toc295920467 h 20HYPERLINK l _Toc2959204

14、684.1.1 车载电子标签 PAGEREF _Toc295920468 h 21HYPERLINK l _Toc2959204694.1.2微波天线 PAGEREF _Toc295920469 h 22HYPERLINK l _Toc2959204704.2.3阅读器 Reader PAGEREF _Toc295920470 h 23HYPERLINK l _Toc2959204714.2技术方案 PAGEREF _Toc295920471 h 24HYPERLINK l _Toc2959204724.2.1可读写单片式电子标签的方案 PAGEREF _Toc295920472 h 24HY

15、PERLINK l _Toc2959204734.2.2双片式电子标签的方案 PAGEREF _Toc295920473 h 25HYPERLINK l _Toc2959204744.2.3改进型双片式电子标签的方案 PAGEREF _Toc295920474 h 25HYPERLINK l _Toc2959204754.3方案分析 PAGEREF _Toc295920475 h 25HYPERLINK l _Toc2959204764.3.1可读写单片式电子标签方案分析 PAGEREF _Toc295920476 h 25HYPERLINK l _Toc2959204774.3.2双片式ET

16、C电子标签组合式方案分析 PAGEREF _Toc295920477 h 26HYPERLINK l _Toc2959204784.3.3改进型双片式电子标签方案分析 PAGEREF _Toc295920478 h 27HYPERLINK l _Toc2959204794.4可靠性预测分析 PAGEREF _Toc295920479 h27HYPERLINK l _Toc2959204804.5 结论 PAGEREF _Toc295920480 h 30HYPERLINK l _Toc295920481第5章 ETC系统存在的问题和解决方法 PAGEREF _Toc295920481 h 31

17、HYPERLINK l _Toc2959204825.1 RFID的碰撞问题及其解决方法 PAGEREF _Toc295920482 h 31HYPERLINK l _Toc2959204835.2车型的实时自动识别混乱 PAGEREF _Toc295920483 h 34HYPERLINK l _Toc2959204845.3 众多用户和系统的兼容性问题 PAGEREF _Toc295920484 h 35HYPERLINK l _Toc2959204855.4 ETC在实际运营中存在的问题及其解决方法 PAGEREF _Toc295920485 h 35HYPERLINK l _Toc29

18、59204865.4.1误入车辆引起的ETC车道拥堵 PAGEREF _Toc295920486 h 36HYPERLINK l _Toc2959204875.4.2 ETC系统跟车干扰严重 PAGEREF _Toc295920487 h 36HYPERLINK l _Toc2959204885.4.3其他需要解决的问题 PAGEREF _Toc295920488 h 37HYPERLINK l _Toc295920489总结 PAGEREF _Toc295920489 h 38HYPERLINK l _Toc295920490参考文献 PAGEREF _Toc295920490 h 39HY

19、PERLINK l _Toc295920491致 PAGEREF _Toc295920491 h 41. 第一章 绪论1.1引言高速公路被誉为一个国家走向现代化的桥梁，是一个国家开展现代化交通业的必经之路，同时也是一个国家经济开展的重要助推器。目前，随着我国国民经济的快速开展，高速公路也呈现出强劲的增长势头。高速公路在中国地的出现和开展仅仅走过了20年的历程，到2007年底全国高速公路总里程到达5.3万公里，位居世界第二。高速公路正在为中国经济和社会的开展提供着便捷、高效率的运输效劳，对中国经济、社会的开展以及公众的生活方式和质量产生重大而深远的影响。国家高速公路网规划完成后，可以形成“首都连

20、接省会、省会彼此相通、连接主要地市、覆盖重要县市的高速公路网络。这个网络能够覆盖10多亿人口，直接效劳区域GDP占全国总量的85以上，实现东部地区平均30分钟、中部地区平均一小时、西部地区平均两小时抵达高速公路，客货运输的机动性将有显著提升。高速公路网络是国家的重要战略资源。国家高速公路网的形成有利于加快建立全国统一市场，对开展生产力、增强竞争力具有十分重要的作用，从长远看，对中国人民生活方式的现代化也将产生重要影响。在国家和地方的共同努力下，依靠政府和公众的积极行动，加之国际合作的有力支持，相信国家高速公路网的建立必将在使中国人民享有更好的交通效劳的历史进程中扮演越来越重要的角色。然而，随着

21、高速公路通车里程的持续增加以及道路网构造复杂度持续增大，高速公路管理面临着巨大的挑战。首先，现如今公路上车辆的监视根本上是依靠传统的路面巡逻管理。而However, the number of vehicle in highway increases day by day, which brings huge pressure to the department of road patrol management so that it sometimes occurs improper monitoring and dispatching of vehicle, making the vehi

22、cle management in chaos.而而高速公路上车辆的数量日益增加，这给路面巡逻管理部门带来巨大的压力，以致有时发生车辆监控和调度不当，使车辆管理处于混乱状态。此外，一些意想不到的事件和交通线路繁杂的地区经常会造成交通拥堵，导致交通的延误。其次，我国的高速公路根本上都是收费公路，而现阶段，高速公路的收费系统，根本上都是要求停车排队收费，在很多收费站路口都出现了要花很多时间排队缴费的现象，这严重降低了高速公路快捷、高效的功能，同时也造成了环境污染和能源浪费。此外，在这一阶段，我国公路虽然四通八达，但其在各省的分布却非常不均衡。而且高速公路的开展与地势是不一样的,所以道路网构造变得越

23、来越复杂。所有的这些都导致了积极促进公路联网和实施一站式收费过程中的二义性路径问题。最后，我国高速公路的信息化水平很低。在高速公路上，许多信息资源得不到有效整合与利用，因此不能向信息资源需求者提供必要的信息效劳和支持。The e*istence of these issues has seriously hindered the ealthy development of the future highway, and imultaneously has also brought the very disadvantageous influence to the fast and steady

24、 development of national economy.这些问题的存在已经严重阻碍了未来高速公路的安康开展，同时也给国民经济的快速稳定开展带来了非常不利影响。与此同时，信息高速公路是高速公路的未来开展趋势，因此公路管理迫切需要实现信息化、网络化、智能化。为了有效地解决这些存在的问题并实现高速公路的智能化管理和有效使用，本文介绍了不停车电子自动收费系统，该系统从设计、技术上满足交通部“高速公路联网收费暂行技术要求“的所有规定，且该系统具有独特的自动高效的远程目标识别优势，并具有较强的环境适应能力和较高可靠性，这样它就可以在各种恶劣的环境下准确地识别目标。本文结合射频识别技术的应用提出了

25、一种基于射频识别技术的高速路不停车收费系统又称电子收费系统Electronic Toll Collection system ,简称ETC系统。它可以允许车辆高速通过，大大提高公路的通行能力；使公路收费走向电子化，降低收费管理的本钱，有利于提高车辆的营运效益；缩小收费站的规模，节约基建费用和管理费用；防止了月票制度和人工收费的众多弱点，有效提高这些市政设施的资金回收能力；同时也可以大大降低收费口的噪声水平和废气排放。简而言之，它使高速公路管理更有效率，更加规化和智能化1。1.2不停车收费系统的现状及开展趋势ETC电子不停车收费技术自90年代初期出现以来，美国、日本及欧洲各国开通了大量的不停车收

26、费车道。目前，许多国家和地区的ETC系统已经联网并形成规模效益，实现了明显的社会经济效益。我国也在九五期间，由交通部组织了“网络环境下不停车收费系统行业联合攻关工程研究。与此同时，全国各大高等院校、研究机构也纷纷开展了ETC电子不停车收费技术的研究。本文就国外的开展情况做一简单介绍。不停车收费系统在国的开展1995年，国家技术监视局正式批准交通部承当ISOPTC204国归口工作，秘书处设在交通部公路科学研究所。1996年，交通部成立了中国交通工程设施公路标委会。1998年，国家计委立项委托交通部公路科学研究所开展“交通工程标准化体系研究，并要求尽快制定本领域急需的20多项国家标准，其中就包括“

27、公路不停车收费应用技术条件的编制工作。1999年，、率先提出全省联网收费，伴随着众多主线收费站的撤除，我国公路收费系统从各路段独立收费的状态步入了联网统一收费、通行费多业主拆分的时代。到2003年，联网收费初具规模的省市有、等。还在实施中的有、蒙、等。在实施区域联网收费的进程中，为了保障联网收费能顺利实施，通常还需建立通信网络，以及必要的监控设施。数以亿计的投资吸引了大量的IT 企业包括设备制造商和系统集成商参与工程建立，采购大量的计算机系统、通信设备、网络设备，根底软件、应用软件以及专用的收费设备等。这就是我国开展电子收费应用所必须面对的大环境。然而目前，不停车收费系统在我国有了较为成熟的开

28、发和应用。1994年底，大桥管理站在国首次开发成功了1套基于微波检测技术的不停车收费系统，该系统于1995年1月1日试开通。1997年市开场实施全市路桥“一卡通不停车收费推广工程，系统于1999年1月1日投入运行。此外机荷、梅观高速公路也实施了不停车电子收费系统。在、等地的机场高速公路也先后实施了电子不停车收费系统，其中机场高速公路收费站采用的是美国AMTECH公司的产品，而机场高速路则是使用日本丰田的路边设备和单、双片式车载机及世界上最先进的双界面卡。近年来，我国各个地区均先后提出了实施不停车收费的规划。不停车收费系统在国外应用情况美国、欧洲、日本很早就针对不停车收费系统中的研发技术、工程实

29、施、标准规进展了深入研究，并向国际标准化组织提交了有关不停车收费标准的草案，欧洲和日本提出的标准较为成熟，获得了较广泛的厂商支持。但各兴旺国家在ETC技术推进和联网收费方面都经历了较为漫长的过程。在美国最著名的电子不停车系统是E-Zpass系统。1997年7月，该系统工程的方案开场实施和运行。经过仅一年半的时间，共计23条电子收费车道的不停车收费网络就承当了月平均交易量的43% ，充分表达了电子不停车系统的效益和吸引力。E-Zpass系统采用专用车道和混合车道两种模式,车道都有收费员值班。规定车辆通过车道限速为5英里。美国根本上是采用开放市收费制式构成的网络。目前，美国已有11个州的21条高速

30、公路收费机构连合成立了IAG 组织 InterAgency Group，系统车辆采用单一标准的车载设备，每个用户拥有单一账户。该组织下的收费系统已安装有3211条ETC车道，每日交易量超过300万。葡萄牙的Via Varde电子收费系统可以算作欧洲具有代表意义的联网电子收费系统之一，由葡萄牙最大的公路运营商BRISA公司管理。收费系统采用封闭式和开放式相结合的模式。事实已证明，Via Varde电子收费系统是既有利于道路使用者又有利于道路运营商的有效收费手段。根据运营报表统计数据，人工收费车道Manual Toll Collection ,简称MTC。MTG的平均通行能力为200辆Ph，电子收

31、费车道的平均通行能力为1500辆Ph，1条ETC车道的通行能力是MTG车道通行能力的7倍。该ETC车道的显著特点是没有自动栏杆，车辆能以不低于80kmPh的速度通行。如果没有Via Varde系统，运营公司将不得不多修建2000多条人工收费车道以解决收费拥堵问题。目前，日本已经建立起了全世界最大规模的联网电子不停车收费系统，运营管理方式为不同运营主体管理多条收费道路的方式，所有高速公路由四大道路集团运营管理。1997年，日本就编制了有关电子不停车收费标准草案ARIB - T55PT75，并提交给国际标准化组织第204委员会 ISOPTC 204。2001年3月起实施全国大规模的ETC网络建立。

32、目前，日本已经在全国围的所有高速公路收费站点开通了ETC系统，收费站点总数超过1300个，用户数量超过1000万。日本使用的电子收费系统应用接触式CPU卡+ 5.8 GHz 的主动式电子标签；车道设置双ETC天线，自动栏杆为双翻开式高速栏杆，车道无人值守，有很高的平安性和车道通行能力；与银行的信用结算体系有很好地衔接；人工收费与电子收费完全隔离，车道投资和电子标签的本钱不是很高。尽管国外ETC系统运行很成功，具有一定特色，但有些技术特点和运营方法能否适合中国，需要结合我国道路使用者的行为特点深入评估分析。以车道局部为例，有专用车道、混合车道两种模式，有收费员值班管理和无人值班管理两种模式，有设

33、高速栏杆和不设栏杆两种模式，有低速通行模式和高速通行模式。从违章逃费行为的处理看，有现场处理和图像抓拍事后处理两种模式。如果ETC运营模式不能很好地提供免停车快速通行效劳、不能减少收费值班员，将无法表达出明显的吸引力，推广应用的前景将无疑受到影响。不停车收费系统的开展趋势在高速公路建立快速开展的同时，我国高速公路收费系统也有了很大的开展。10多年来，高速公路收费系统已经由全面引进阶段逐步过渡到自主开发与引进相结合的阶段。主要表达在按区域联网收费、按线路联网收费、采用高新科学技术提高收费管理手段3个方面。随着社会、经济的快速开展，特别是跨省市国道主干线高速公路网络的逐步形成，社会对收费系统的技术

34、要求将会越来越高，自动化程度较高的收费技术必然逐步取代传统的人工作业方式，ETC技术会在适宜的路段得到采用，但要形成网络尚需较长过程。国已有局部运营了五六年的高速公路，其交通量已经到达相当水平，局部收费站的通行能力确实不能满足顶峰交通的需要，面临扩建收费站和改建ETC车道的选择。在这个时候，实施ETC收费显然要优于进展土建扩展。能够兼容IC卡收费和ETC电子收费的两片式电子标签及其组合式电子收费技术方案将成为公路网自动化收费技术开展的探索和关注焦点。在以IC 卡收费为根底的系统中开展ETC电子付费较为容易，仅需在交通拥堵的收费站或有特别需求的收费站安装ETC车道系统就可以，没有必要让ETC系统

35、自身单独构成一个封闭式网络。涉及的主要工作是车道改造任务，有一定的工作量，但不存在重复投资或浪费的问题。从更长期的角度看，ETC技术除了效劳于电子收费外，很有潜力扩展到加油、停车、门禁、出入控制等领域2。在国际社会未来的开展中，区域围的互换性、多车道自由流技术、带智能卡的双片式电子标签将是研究和开展的热点。随着我国公路事业的开展和不停车收费系统的开发应用，也会随着增长的交通需求，我们相信不停车收费系统一定会被国家、被企业、被消费者广泛关注和承受。不停车收费系统在我国的市场一定会有着广阔的开展前景3。第二章 不停车收费系统概述2.1不停车收费系统的定义不停车收费系统又称电子收费系统Electro

36、nic Toll Collection System，简称ETC系统利用专用短程微波通讯技术Dedicated Short Range munication， DSRC，通过收费车道或路侧单元RUS与车载单元OBU的信息交换，自动识别车辆Automatic Vehicle Identification 简称 AVI技术，采用电子支付方式，自动完成车辆通行费扣除的全自动收费方式。简单地讲，就是指车辆在正常行驶速度情况下通过收费口时，收费口的收费设备自动对其完成收费的全部操作过程。目前不停车收费的方式主要有2 种:记账式自动收费和IC卡扣除式自动收费4。记账式自动收费系统系统主要是由收费口站台设备

37、和电子IC卡组成。其收费过程是：当持有IC卡贴在车前挡风玻璃上的车辆通过收费口时，IC卡被站台设备激活，将卡的卡号、车类、车号等信息发送给站台设备，站台计算机收到数据信息进展验证后，将该车的通过时间、地点、收费金额等信息做1条记录，以供事后在该IC卡的车辆账户上扣下收费金额，这样就完成了一次不停车自动收费过程。IC卡扣除式自动收费系统系统主要由站台设备、车载POS机和电子IC卡组成。其收费过程是：当装有POS机且机插有IC资金卡的车辆驶进收费口时，收费口站台设备通过第一区域天线发出微波信号，唤醒车载POS机，让POS机将其POS机号、车类、IC卡号、卡资金等信息发送给站台设备，站台计算机对数据

38、验证合法后，通知车载POS机在IC卡上扣除费用，当车载POS机完成扣款，车辆进入第二通讯区时，站台设备承受POS机送回扣除成功与否的信息，假设发回信息是扣除成功，则控制站台设备将车辆经过时间、地点、收费金额等信息做1条记录作为结账依据，完成1次自动收费过程。记账式自动收费需传送的信息量少，误码率低，可用于较高车速，站台设备比拟简单，且通行费通过银行结账，不直接与客户发生经济纠，与顾客矛盾少。采用定期的统一付款方式，一般不会有透支或无资金支付的顾虑。IC卡扣除式自动收费方式由于需要进展实时扣除款项，来回通讯的数据比拟多，站台设备比拟复杂、要求高、还需要车载POS机等设备，投资大。2.2不停车收费

39、系统的组成与工作原理ETC在我国经历10多年的开展路程，技术较为成熟，到达国际先进水平。根据我国路网现状和ETC应用实际，现在投入使用的ETC多采用先进的5.8GHz微波频段的DSRC技术，系统车载单元OBU则多采用两片式电子标签和双界面CPU卡相结合的方式，成功地实现车辆的不停车收费。目前在我国正推广使用5。 ETC车道系统构成联网收费是当前收费的主要方式，而ETC系统是联网收费的组成局部。ETC系统包括站级子系统和车道级子系统两局部，其中车道级子系统负责实现ETC车道的电子不停车收费，站级子系统负责后台的ETC交易数据效劳、运营参数管理以及系统运行监控，并通过数据接口软件，在站级实现ETC

40、系统与联网收费系统的数据处理工作6。在各个设备中，电子标签读写天线通过RS232串行线接到位于收费亭的车道计算机上，读写天线与车载电子标签之间的信息交换由应用程序直接控制；其它设备如自动栏杆、费额显示器、车道通行灯、车辆检测器等设备通过车道控制器与车道计算机连接；视频信号通过字符叠加器叠加在过车信息后传递到收费站的监视器上。ETC车道系统构成图如图2-1所示。车道计算机天线控制器RS232收费台效劳器TCP/IPRS232天线车道控制器RS232收费站监视器交通信号灯字符叠加器车检器落杆机摄像机通信区域检测线圈 抓拍线圈 落杆线圈图2-1 ETC车道系统构成图系统工作原理当车辆进入通信围时，首

41、先压到触发线圈，启动读写天线；读写天线与电子标签车载机+CPU卡进展通信，判别车辆电子标签是否有效，如有效则进展交易，无效则报警并保持车道关闭，直到车辆离开检测线圈；如交易成功，系统控制栏杆抬升，通行信号灯变绿，费额显示牌上交易信息；车辆通过抓拍线圈时，系统进展图像抓拍，字符叠加器将过车信息叠加到抓拍图像中；车辆通过落杆线圈后，栏杆自动回落，通行信号灯变红；系统保存交易记录，并将其上传至收费站效劳器中，等待下一辆车进入7。具体过车流程如图2-2所示。2.3ETC系统的主要技术ETC系统采用的主要技术包括：射频识别技术、车型和牌照识别技术、信息融合技术、射频IC卡加密和网络数据传输平安技术、专用

42、短程通信技术等8。 RFID技术RFIDRadio Frequency Identification，即射频识别，俗称电子标签。 RFID射频识别是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境。RFID技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便。 RFID是一种简单的无线系统，只有两个根本器件，该系统用于控制、检测和跟踪物体。系统由一个询问器或阅读器和很多应答器或标签组成9。一套完整的RFID系统, 是由阅读器Reader与电子标签TAG也就是所谓的应答器Transponder及应用软件系统三个局部所组成，其

43、工作原理是Reader发射一特定频率的无线电波能量给Transponder，用以驱动Transponde电路将部的数据送出，此时Reader便依序接收解读数据，送给应用程序做相应的处理。射频识别是应用于自动车辆识别的主要技术之一，通常通信距离830m，我国选定的5.8GHz通信频率具有传输速度快、载波比高、抗干扰强、支持设备多等特点。通过射频天线读取电子标签中的车辆信息，然后通过RS232串口将数据传输给DSP；车辆信息处理完毕后，DSP将通行信息再通过串口由射频天线写入电子标签中。通常选用两片式电子标签，由固定安装的车载机和可插拔的双界面CPU卡组成。车载机里存储了车牌号、车型等车辆物理参数

44、，用户的消费、余额等信息则存储在CPU卡。电子标签具有防拆功能，采用不同颜色区分车型，防止换卡作弊。射频卡电子标签为TCPU型无源电子标签，是由读写器发出的无线电波作为能源对其供电，不需要安装电池10。车型识别技术车型识别的研究主要针对基于视频的车型识别技术，通过对动态图像处理获得车辆的轮廓，并用Freeman链码表示轮廓，通过对Freeman链码的统计和计算获取了车长、车高、周长、面积、车长高比、圆形度、外接矩形与面积比等7个特征，同时还提取了车型图像的7个不变矩特征。然后应用SVM技术和决策树多类分类器相结合的策略进展分类，使得分类器具有良好的分类性能和鲁棒性，在选择合理参数的前提下，可达

45、98%以上的识别率。系统流程如图2-3所示。未到达摄像机、图像采集卡检查车辆是否到达“预处理查图像到达目标识别轮廓跟踪与特征提取分类识别输出结果图2-3 车型识别流程车型识别系统硬件有CCD摄像机、图像采集卡、车型识别计算机组成。CCD摄像机将采集到的视频信号传输到图像采集卡，由图像采集卡转换为数字图像后送车型识别计算机处理，经运动目标检测与分割、图像车型特征提取、SVM决策树分类等计算处理，最终识别出车型。车牌识别技术车牌识别是以支持向量机为根底，研究特异性车牌的高可靠性识别问题。在实际应用中，抓拍的牌照图像往往模糊不清甚至倾斜，需要通过方向场计算来进展矫正。由于车牌特有的纹理和形状特点，采

46、用先进性边缘粗提取，再利用形态学中的腐蚀和膨胀方法对车牌定位。定位后的车牌区域再经过Top-Hat变换、二值化、反色处理、字符分割后，最终通过SVM决策树模型解决字符识别，得到完整的车牌。经大量的车牌样本识别实验证明，有效识别率高达99. 6%。车牌识别技术的系统流程图如图2-4所示。二值化预处理反色处理区域搜索与分别摄像机、图像采集卡归一化字符切分滤出处理单子识别字符特征提取图2-4 车牌识别流程信息融合技术信息融合是ETC系统中的一个核心组件。通过信息融合技术，把采集自不同通道的数据进展综合处理，可以得到比单一数据源更全面、更准确的参数信息。信息融合的软件算法主要应用于出口车道的收费业务处

47、理中。ETC系统中的非接触IC卡、车辆检测器、摄像机采集到的数据，进展数据层融合处理，主要包括对采集到的车辆图片进展预处理后形成的车型、牌照识别结果，和采集自IC卡中的记录等信息进展融合。最终输出的判决结果关键在决策层的融合。决策层中根据DS组合规则计算所有证据联合作用下命题的可信度，然后将3重证据卡号、牌照、车型融合为2重证据牌照+车型、卡号+车型，得到在所有证据支持下的最终可信度，有效防止了信息采集不准确、环境噪声和人为干扰等因素所造成的单个证据对命题判决车辆合法性的不可靠性。加密和平安技术研制的ETC电子不停车收费系统采用了对称密钥加密算法AES和非对称密钥加密算法RSA两种数据加密方法

48、来保证系统中敏感信息在网络中传输的平安性。不停车收费系统中敏感信息加密过程为：当费用结算管理中心C和各收费站F之间需要进展信息传输时，首先调用AES加密程序对所要传输的容进展加密处理。然后采用非对称密钥密码RSA算法对AES加密密钥进展加密，最后和原有加密信息同时传输给信息接收方。接收方收到信息后，利用RSA中自己的私钥将AES的密钥进展解密，再解密原有加密信息即可得到原有明文信息。不停车收费系统中敏感信息的加密过程如图2-5所示。 收费站F AES 密钥收费结算管理中心C AES 密钥敏感信息敏感信息RSA加密模块AES加密模块AES加密模块RSA加密模块加密后融合信息加密后融合信息图2-5

49、 不停车收费系统中敏感信息的加密过程专用短程无线通信DSRC技术不停车收费系统采用专用短程通信技术。DSRC是一种无线通信系统， 它通过信息的双向传输将车辆和道路有机地连接起来。DSRC通讯系统主要包括三个局部：车载单元On Board Unit， 简称OBU ，路侧单元Road Side Unit，简称RSU以及专用短程通信协议。1 车载单元。组合式电子收费系统中，车载单元采用两片式电子标签， 由车载电子标签和双界面CPU卡两局部组成。双片式ETC电子标签和双界面CPU卡同时存储包括车主、车型、车辆物理参数等固定信息， 双界面CPU卡存储、余额、交易记录、出入口等信息，双界面CPU卡存储的信

50、息能以接触式和非接触式两种方式进展读写访问。2 路侧单元。路侧单元又称为路边单元、车道单元、车道设备，主要是指车道通信设备路侧天线。其参数主要有：频率、发射功率、通信接口等等。路侧天线能够覆盖的通信区域大约为330m。3 DSRC协议。DSRC协议的全称为道路交通运输信息通信特定短距离通信Road Traficant Transport Telematics, RTTT Dedicated Short Range munication DSRC。为针对固定于车道或路侧的路侧单元与装载于移动车辆上的车载单元电子标签间通信接口的规，DSRC协议主要特征包括：主从式构造，以路侧单元为主，车载单元为从

51、，即路侧单元拥有通信的主控权， 路侧单元可以主动下传信息，而车载单元必须听从路侧单元的指令才能上传信息。半双工通信方式，即传送和接收信息不能同时进展。非同步分时多重存取Asynchronous TDMA，即路侧单元与多个车载单元以分时多重存取方式通信，但彼此不需事先建立通信窗口的同步关系。DSRC具有提供双向的满足所有智能交通ITS应用的高可靠性高速数据传输；适合于所有气候条件的高适应性，聚焦于非常小的通讯区域与道路上多个车辆通讯的高效性；抗干扰能力强气候、电磁、物理等特性。其在ITS领域中的应用围非常广泛，除了ETC以外还包括：车载标识、平安检查、车队管理等等。第三章 关键技术RFID技术汇

52、总3.1 什么是RFID技术RFID射频识别是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境。RFID技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便。短距离射频产品不怕油渍、灰尘污染等恶劣的环境，可在这样的环境中替代条码，例如用在工厂的流水线上跟踪物体。长距射频产品多用于交通上，识别距离可达几十米，如自动收费或识别车辆身份等。RFID解决方案是RFID技术供给商针对行业开展特点制定的RFID应用方案，可根据不同企业的实际要求“量身定做。RFID解决方案可按照行业进展分类，物流、防伪防盗、身份识别、资产管理、动物管理

53、、快捷支付等等11。3.2 RFID的开展史RFID直接继承了雷达的概念，并由此开展出一种生机勃勃的AIDC新技术RFID技术。1948年哈里.斯托克曼发表的“利用反射功率的通讯奠定了射频识别RFID的理论根底。RFID技术开展的历程表。在20世纪中，无线电技术的理论与应用研究是科学技术开展最重要的成就之一。RFID技术的开展可按10年期划分如下：19411950年。雷达的改进和应用催生了RFID技术，1948年奠定了RFID技术的理论根底。19511960年。早期RFID技术的探索阶段，主要处于实验室实验研究。19611970年。RFID技术的理论得到了开展，开场了一些应用尝试。197119

54、80年。RFID技术与产品研发处于一个大开展时期，各种RFID技术测试得到加速。出现了一些最早的RFID应用。19811990年。RFID技术及产品进入商业应用阶段，各种规模应用开场出现。19912000年。RFID技术标准化问题日趋得到重视，RFID产品得到广泛采用，RFID产品逐渐成为人们生活中的一局部。2001至今。标准化问题日趋为人们所重视，RFID产品种类更加丰富，有源电子标签、无源电子标签及半无源电子标签均得到开展，电子标签本钱不断降低，规模应用行业扩大。RFID技术的理论得到丰富和完善。单芯片电子标签、多电子标签识读、无线可读可写、无源电子标签的远距离识别、适应高速移动物体的RF

55、ID正在成为现实。3.3 RFID的组成及工作原理RFID系统因应用不同其组成会有所不同，但根本都由电子标签 Tag 、阅读器Reader 和数据交换与管理系统 Processor 三大局部组成。电子标签或称射频卡、应答器等，其签存有一定格式的电子数据，常以此作为识别物品的标识性信息。应用中将电子标签附在待识别的物体上，作为识别物品的电子标记。电子标签由耦合元件及芯片组成，其中芯片包含带加密逻辑、存储器等相关电路。存储器容量为几个比特到几十千比特，可以存储永久性数据和非永久性数据。永久性数据可以是标签序列号，用来作为标签的唯一身份标识，不能更改。非永久性数据写在EEPROM等可重写的存储器，用

56、来存储用户数据。电子标签具有智能读写和加密通信的功能，它是通过无线电波与阅读器进展数据交换；阅读器，有时也被称为查询器、读写器或读出装置，主要由高频模块、控制模块、天线、及与计算机连接的通信接口如RS232、RS485、RJ45等 组成。阅读器可将主机的读写命令传送到电子标签，将电子标签返回的数据解密后送到主机。数据交换与管理系统主要完成数据信息的存储及管理、对标签进展读写控制等12。RFID系统的工作原理如下：阅读器将要发送的信号，经编码后加载在*一频率的载波信号上由天线向外发送，进入阅读器工作区域的电子标签接收此脉冲信号，标签芯片中的有关电路对此信号进展解调、解码、解密,然后对命令请求、密

57、码、权限等进展判断。假设为读命令，控制逻辑电路则从存储器中读取有关信息，经加密、编码、调制后通过电子标签天线再发送给阅读器，阅读器对接收到的信号进展解调、解码、解密后送至中央信息系统进展有关数据处理；假设为修改信息的写命令，有关控制逻辑引起的部电荷泵提升工作电压，提供擦写EEPROM中的容进展改写，假设经判断其对应的密码和权限不符，则返回出错信息。3.4RFID的工作频段对一个RFID系统来说，它的工作频段是指读写器通过天线发送、接收并识别的标签信号频率围。为了使射频识别系统工作时不对其他无线电效劳造成干扰或削弱，特别是应保证射频识别系统不会干扰附近的无线电播送和电视播送、移动的无线电效劳警察

58、、平安效劳、工商业 、航运和航空用无线电效劳和移动等。射频识别系统工作频率的选择要顾及其他无线电效劳，不能对其效劳造成干扰和影响。因而通常只能使用特别为工业、科学和医疗 ISM - Industrial - Scientific - Medical 应用而保存的频率围，这些频率围在世界围是统一划分的。除了ISM频率外，在135kHz以下的整个频率围也是可用的在北美洲和南美洲以及在日本：小于400kHz，因为这里可以用较大的磁场强度工作，特别适用于电感耦合的射频识别系统。因此，对射频识别系统来说，最主要的频率是0135kHz，以及ISM频率6.78MHz、13.56MHz、27.125MHz、4

59、0.68MHz、433.92MHz 、869.0MHz、860960MHz、2.45GMHz、5.8GHz以及24.125GHz13。根据RFID 系统的工作频率不同，RFID标签可以分为低频LF、高频HF 、超高频UHF和微波等不同种类。1. 低频标签，典型的工作频率125KHZ，134.2KHZ。低频标签一般为无源标签，其工作能量通过电感耦合方式从阅读器耦合线圈的辐射近场中获得。2. 高频标签，典型的工作频率为13.56MHz。因其工作原理与低频标签完全一样，也采用电感耦合方式工作。3. 超高频与微波频段的射频标签简称为微波射频标签，其典型工作频率有433.92MHz、915MHz、2.4

60、5GHz、5.8GHz。微波射频标签可分为有源标签与无源标签两类。标签与阅读器之间的耦合方式为电磁耦合方式。3.5 RFID技术标准目前，RFID还未形成统一的全球化标准，依然处于多种标准并存的局面, 但随着全球物流行业RFID大规模应用的开场，RFID标准的统一已经得到业界的广泛认同。RFID系统主要由数据采集和后台数据库网络应用系统两大局部组成。目前已经发布或者是正在制定中的标准主要是与数据采集相关的， 其中包括电子标签与读写器之间的空气接口、读写器与计算机之间的数据交换协议、RFID标签与读写器的性能和一致性测试规、以及RFID标签的数据容编码标准等。后台数据库网络应用系统目前并没有形成