智能交通系统概论 课件 第7章 电子收费系统

智能交通系统概论第7章电子收费系统1.引言2.电子收费系统3.案例介绍4.挑战与展望第1节引言随着城市交通的不断增长和发展，传统的现金支付方式已经无法满足高效、安全和便捷的交通支付需求，在智能交通系统中引入电子不停车收费系统（ETC,ElectronicTollCollection）成为一项关键举措。电子收费系统是一种利用先进的信息技术和无线通信技术实现自动缴费的系统，可以大大提高道路通行的效率和质量以及收费管理的自动化程度，减少人力资源的浪费，降低人力成本和收费差错率，是现代智能交通系统的重要组成部分，也是智能运输系统中最可能率先得到产业化应用的技术之一。第2节电子收费系统一、基本概念

ETC是不停车电子收费系统，也称为自动道路缴费系统，是一种专门用于收费道路的道路收费方式。它通过安装在车辆挡风玻璃上的车载电子标签与在收费站ETC车道上的微波天线之间的微波专用短程通讯，运用5G感知技术和图像识别等技术精准识别过往车辆的车型与号牌等数据信息，自动进行数据交换，并利用计算机联网技术与银行进行后台结算处理，从而快速、准确地完成扣费，达到车辆通过路桥收费站不需停车就能交纳路桥费的目的。第2节电子收费系统二、系统组成ETC系统是一个复杂的系统，由多个关键组件和技术构成，多个组成部分协同工作实现自动、快速、便捷的道路收费功能。以下是ETC系统的主要组成部分：1.支付终端设备支付终端设备是ETC系统中的重要组成部分，用于处理车辆的通行费用支付。这些设备通常安装在车辆内部或车辆外部，能够与用户的电子标签、手机应用或银行卡等支付工具进行交互，方便车主充值或缴纳通行费用。第2节电子收费系统二、系统组成2.车载电子标签车载电子标签（OBU）安装在车辆上，用于存储车辆信息和通行记录等数据。每个车载电子标签都有一个唯一的ID，以便在通过ETC车道时进行识别。通常采用射频识别（RFID）或近场通信（NFC）技术，内置有存储芯片和加密算法，能够存储用户的支付信息和身份信息。用户只需将电子标签或卡片与支付终端设备靠近或放置在指定区域，即可完成支付交易。第2节电子收费系统二、系统组成3.后台管理系统后台管理系统是ETC系统的核心组件，负责管理和处理交易数据、用户账户和支付信息，包括车辆信息、通行记录、扣费记录等。通常集成了数据库、服务器和管理软件等，能够实现用户账户管理、支付记录查询、数据统计分析和系统维护等功能。后台管理系统需要具备高度的安全性和稳定性，以确保交易数据的保密性和完整性。第2节电子收费系统二、系统组成4.数据通信网络

ETC系统依赖于稳定高效的数据通信网络，以实现支付终端设备和后台管理系统之间以及系统各部分之间的数据传输和交互。ETC系统需要与银行、交通管理部门等外部机构进行数据交换，因此需要可靠、高效的数据通信网络，建立快速、稳定和安全的连接，以保证支付交易的实时性和准确性。第2节电子收费系统三、关键技术1.射频识别（RFID）技术射频识别（RFID）技术是ETC系统中广泛应用的关键技术之一。它利用无线电信号实现对电子标签的识别和读取。当电子标签靠近读卡器时，读卡器会发送射频信号，激活标签中的芯片并读取其中的信息。RFID技术具有快速、无接触和大容量存储等特点，适用于交通支付场景中的快速通行和大规模用户管理。第2节电子收费系统三、关键技术2.微波通讯技术ETC系统利用微波通讯技术进行车与路侧设备之间的通讯。微波是一种高频电磁波，其频率范围在100MHz至10GHz之间。微波通讯具有传输距离远、速度快、穿透力强、不依赖于移动网络等特点，为ETC系统提供了快速、可靠的通讯方式。第2节电子收费系统三、关键技术3.车辆自动识别技术该技术主要由车载设备和路边设备组成，两者通过短程通信DSRC完成路边设备对车载设备信息的一次读写，即完成收付费交易所必须的信息交换手续。具体来说，车载设备包括应答器（transponder）和电子标签（RFIDtag），当车辆通过ETC通道时，路边的阅读器会读取车载设备中的信息，从而自动识别车辆。第2节电子收费系统三、关键技术4.车牌识别技术ETC中的车牌识别技术主要是通过图像处理和计算机视觉技术来实现的。图像处理包括采集、预处理、特征提取和字符分割等步骤，旨在清晰地捕获车辆的车牌号码图像。计算机视觉利用图像处理、模式识别和人工智能技术处理图像信息，自动识别出车牌的数字、字母及汉字字符，并直接给出识别结果。车牌信息可实时记录并处理，提高交通管理效率和安全性。第2节电子收费系统三、关键技术5.加密算法和安全协议在ETC系统中，保护用户支付信息和数据安全至关重要。采用加密算法和安全协议可以确保交易数据的机密性和完整性。常用的加密算法包括RSA、AES和DES等，它们可以对支付信息进行加密和解密。此外，安全协议如SSL/TLS等能够确保数据传输的安全性和双向身份验证。网络安全技术包括防火墙、入侵检测、数据加密等技术的应用，可以有效地保护ETC系统的网络安全，防止黑客攻击和数据泄露。第2节电子收费系统三、关键技术6.数据库技术ETC系统的运行离不开数据库技术的支持。后台系统需要建立车辆信息、交易数据等大型数据库，用于存储和管理ETC相关的数据。数据库技术提供了高效的数据存储、查询和管理方法，为ETC系统的正常运行提供了保障。第2节电子收费系统三、关键技术7.清分结算技术ETC系统需要进行高速、高效的清分结算，以确保交易的准确性和公正性。清分结算技术利用了计算机技术和高效的算法，对交易数据进行快速处理和计算，得出准确的应收费金额，并进行相应的扣费和结算操作。第2节电子收费系统三、关键技术8.防雷技术ETC系统通常部署在高速公路的出入口，属于室外工作环境，因此需要应对各种恶劣天气和自然灾害。防雷技术包括防雷设备的配备和防雷工程的设计与施工，可以有效地保护ETC系统的设备和网络不受雷电的损害。第3节案例介绍一、高速公路无感支付高速公路无感支付的ETC收费系统相较于以往的单收费通道，采用了多项新技术和设备，包括无感支付系统、车主识别系统、车道控制系统、图像识别系统、信息通信系统等，同时采用了无感信息匹配平台、前置处理集群、用户查询平台、卡口信息采集服务等软件算法，确保无感支付ETC收费通道费用的准确性，提高了道路通行效率。第3节案例介绍一、高速公路无感支付ETC支付系统通过安装在车辆挡风玻璃上的车载器与在收费站ETC车道上的微波天线之间的微波专用短程通讯，利用计算机联网技术与银行进行后台结算处理，从而达到车辆通过路桥收费站不需停车而能交纳路桥费的目的，且所交纳的费用经过后台处理后清分给相关的收益业主。在现有的车道上安装电子不停车收费系统，可以使车道的通行能力提高3~5倍。第3节案例介绍一、高速公路无感支付其原理可以简单阐述为：1.车辆识别当车辆进入ETC通道，经过ETC门架时，通道两侧的微波读写器会通过无线通信技术（如DSRC，微波通讯的一种）与车辆上的电子标签进行通信。微波读写器发送一个请求信号，要求车辆上的电子标签返回其编码信息。第3节案例介绍一、高速公路无感支付2.交易处理车辆上的电子标签接收到微波读写器的请求信号后，会返回一个应答信号，包含车辆的编码信息。微波读写器接收到应答信号后，将其传输到后台系统进行交易处理。3.车速测量微波读写器同时也会对车辆的速度进行测量，这是通过分析应答信号的传输时间来实现的。当车辆通过ETC通道时，微波读写器会连续发送请求信号，并计算车辆通过的时间，从而得出车辆的速度。第3节案例介绍一、高速公路无感支付4.扣费处理后台系统接收到微波读写器传输的车辆编码信息和车速信息后，会根据预设的收费标准和车道标识进行扣费处理。如果车辆符合免费通行的条件，或者车辆已经提前进行了储值，后台系统就会自动进行扣费。如果车辆没有支付足够的费用，后台系统就会生成一个违章记录。5.通行信息记录后台系统还会将车辆的通行信息记录到数据库中，包括车辆编码信息、扣费金额、扣费时间、车道编号等信息。这些信息可以用于后续的查询和处理。第3节案例介绍二、智慧停车ETC智慧停车是一种基于ETC技术的停车服务。该技术运用车辆自动识别和收费数据处理，实现不停车、不设收费窗口也能实现全自动电子收费系统。在智慧停车中，车辆的ETC装置和停车场的ETC设备进行通信，自动完成车辆信息和费用的交换，从而实现自动计费、自动扣费、自助开票等智能化服务。第3节案例介绍二、智慧停车ETC智慧停车作为ETC技术的新应用场景，相较于传统停车具有以下优势：1.方便快捷提高了通行效，同时减少了取卡、缴费、找零等环节，省时省力。由于采用电子支付方式，驾驶员无需携带现金也可以在停车场内自助打印停车小票，方便快捷。2.安全可靠车辆通过ETC智慧停车系统时可以自动识别，避免了停车收费时可能出现的丢失车辆、错车等问题，保证了行车的安全和通畅。第3节案例介绍二、智慧停车ETC智慧停车作为ETC技术的新应用场景，相较于传统停车具有以下优势：3.费用透明ETC智慧停车系统可以让车主随时查看账户余额、车辆通行记录等，消费情况一目了然，减少了额外费用，使得消费更加透明化，方便车主进行预算和管理。4.提高车位利用率通过全场景覆盖和自动识别技术，ETC智慧停车能够减少受现场环境对识别率的影响，提高车位利用率。第4节挑战与展望一、难题挑战

ETC技术虽然已经得到了广泛应用，但仍面临着一些难题和挑战。1.识别率和准确性问题ETC系统依赖于车辆上的电子标签与收费站之间的无线通信进行车辆识别和扣费。然而，在实际应用中，由于多种因素如信号干扰、车辆金属结构对信号的屏蔽等，会导致识别率和准确性出现问题。这可能会引发错扣、漏扣等问题，影响用户体验和系统的正常运行。第4节挑战与展望一、难题挑战2.兼容性问题不同的ETC系统可能存在兼容性问题。不同的ETC设备制造商可能会采用不同的技术标准和协议，导致不同设备之间的互操作性受到限制。这可能会导致用户在某些路段无法正常使用ETC服务，从而影响了ETC系统的普及和用户体验。第4节挑战与展望一、难题挑战3.安全性问题ETC系统涉及用户的个人信息和银行账户安全。如果系统安全性不足，可能会导致用户信息泄露或资金被盗。因此，保障ETC系统的安全性是至关重要的。然而，由于网络攻击和安全漏洞的威胁，ETC系统的安全性面临着严峻的挑战。第4节挑战与展望一、难题挑战4.升级和维护问题ETC系统需要定期进行升级和维护以修复漏洞、提高性能和满足用户需求。然而，由于涉及的设备和系统众多，升级和维护工作可能面临困难。这可能需要庞大的工作量和专业的技术支持，以确保系统的正常运行。第4节挑战与展望二、未来展望ETC技术作为一种先进的路桥收费方式，已经在全球范围内得到了广泛应用。虽然ETC技术已经相对成熟，但在未来的发展中，它仍然有着广阔的应用前景和潜力。1.增加ETC设备渗透率尽管目前ETC设备渗透率已经有所提高，但在一些国家和地区，渗透率仍然较低。因此，未来ETC技术的推广和应用仍然需要继续加强，增加ETC设备渗透率，提高ETC技术的普及率。第4节挑战与展望二、未来展望2.提升ETC设备的兼容性不同ETC设备制造商采用的技术标准和协议可能存在差异，这会导致不同设备之间的互操作性受到限制。因此，未来ETC技术的发展需要注重提升ETC设备的兼容性，促进不同设备之间的互联互通，提高ETC系统的整体性能和服务水平。第4节挑战与展望二、未来展望3.增强ETC系统的安全性ETC系统涉及用户的个人信息和银行账户安全，因此系统的安全性至关重要。未来，需要继续加强ETC系统的安全性，采用更加先进的安全技术和加密算法，保护用户信息和资金的安全，增加用户对ETC系统的信任度。第4节挑战与展望