基于RFID的ETC不停車自動收費系統(tǒng)設計

1、物聯(lián)網(wǎng)基礎課程論文（2015學年2016學年 第一學期）專 業(yè)： 計算機網(wǎng)絡技術(shù)（網(wǎng)絡管理） 班 級： 13網(wǎng)管2班_ 姓 名： _ 指導老師： _ _ 2015年12月26日目 錄引 言41.系統(tǒng)工作原理42.系統(tǒng)構(gòu)成53ETC系統(tǒng)的類型64系統(tǒng)工作流程75結(jié) 語86參考文獻8基于RFID的ETC不停車自動收費系統(tǒng)設計摘要：該系統(tǒng)車主只要在車窗上安裝感應卡并預存費用，通過收費站時便不用人工繳費，也無須停車，費用將從卡中自動扣除。這種收費系統(tǒng)每車收費耗時不到兩秒，其收費通道的通行能力是人工收費通道的5到10倍。具有方便、快捷等優(yōu)點。關(guān)鍵詞：ETC電子收費系統(tǒng) 停車收費引 言不停車收費技術(shù)特別適

2、于在高速公路或交通繁忙的橋隧環(huán)境下采用。實施不停車收費，可以允許車輛高速通過，故可大大提高公路的通行能力；公路收費走向電子化，可降低收費管理的成本，有利于提高車輛的營運效益；同時也可以大大降低收費口的噪聲水平和廢氣排放。由于通行能力得到大幅度的提高，所以，可以縮小收費站的規(guī)模，節(jié)約基建費用和管理費用。另外，不停車收費系統(tǒng)對于城市來說，就不僅僅是一項先進的收費技術(shù)，它還是一種通過經(jīng)濟杠桿進行交通流調(diào)節(jié)的切實有效的交通管理手段。對于交通繁忙的大橋、隧道，不停車收費系統(tǒng)可以避免月票制度和人工收費的眾多弱點，有效提高這些市政設施的資金回收能力。1.系統(tǒng)工作原理ETC系統(tǒng)是利用微波（或紅外或射頻）技術(shù)、

3、電子技術(shù)、計算機技術(shù)、通信和網(wǎng)絡技術(shù)、信息技術(shù)、傳感技術(shù)、圖象識別技術(shù)等高新技術(shù)的設備和軟件（包括管理）所組成的先進系統(tǒng)，以實現(xiàn)車輛無需停車既可自動收取道路通行費用。目前，大多數(shù)ETC系統(tǒng)均采用微波技術(shù)。不停車收費系統(tǒng)通過路邊車道設備控制系統(tǒng)的信號發(fā)射與接收裝置（稱為路邊讀寫設備，簡稱RSE），識別車輛上設備（稱為車載器，簡稱OBU）內(nèi)特有編碼，判別車型，計算通行費用，并自動從車輛用戶的專用帳戶中扣除通行費。對使用ETC車道的未安裝車載器或車載器無效的車輛，則視作違章車輛，實施圖象抓拍和識別，會同交警部門事后處理。圖一：系統(tǒng)工作原理圖2.系統(tǒng)構(gòu)成 電子不停車收費系統(tǒng)可分為前臺和后臺系統(tǒng)：（1）

4、前臺系統(tǒng) 包括三種核心設備:車輛自動識別系統(tǒng)(Au-tomatic Vehicle Identification簡稱AVI)、車輛自動分類系統(tǒng)(Automatic Vehicle Classification簡稱AVC)和錄像實施系統(tǒng)(Video Enforcement System簡稱VES)。車輛自動識別系統(tǒng)采用無線調(diào)頻設備(Ra-dio Frequency)識別用戶的身份標識卡(TAG)及其有效性;車輛自動分類系統(tǒng)借助傳感器組的信息確定車輛的收費類別;錄像實施系統(tǒng)利用高速圖像處理設備自動俘獲違章車輛的車牌號碼。核心設備與其他控制設備共同組成不停車系統(tǒng)的車道控制器。 AVIAVI分為兩大類

5、:激光設備與無線電調(diào)頻設備。激光設備采用條碼技術(shù),掃描貼于車輛前端的條碼,獲取用戶的身份標識(ID),缺點是易受環(huán)境條件、距離位置、條碼安裝與完整性等因素的影響。無線電調(diào)頻設備采用無線波來識別貼于車輛前端的用戶身份標識卡來識別用戶身份,具有更高的可靠性;其中,無線頻率(RF)常用的頻率是5.8GHz。TAG分為只讀TAG、可讀寫TAG、多功能TAG (帶蜂鳴器、無線電信息收發(fā)等)三大類。 AVC AVC系統(tǒng)根據(jù)車輛的物理特性來確定車輛的收費類別。AVC的物理特性依據(jù)包括車輛的體積、重量、裝載人數(shù)、車軸或車輪的數(shù)目、車輛的用途等等。AVC與一系列的車道傳感器相連,傳感器的信號提交事務處理系統(tǒng)后,

6、由車輛分類單元判定收費類型。AVC設備包括前置線圈、感應踏板、發(fā)射光塔、掃描儀和高速攝像等設備。 VESVES利用光學字符識別(OCR)技術(shù)自動獲取非法車輛的車牌號碼。VES攝錄方式包括照片、錄像帶和數(shù)字影像等等。VES利用模糊識別技術(shù),借助光學字符識別設備實現(xiàn)非法用戶的車牌號碼識別。VES過程包括感應觸發(fā)、圖像俘獲、圖像識別、圖像儲存、圖像處理和圖像刪除等等。關(guān)鍵技術(shù): API編程技術(shù)(控制外部設備,包括通信卡、DI/DO卡和聲卡);單片機編程技術(shù);快速查詢算法;模糊識別;通信控制和圖像處理。2）后臺系統(tǒng) 收費系統(tǒng)的后臺系統(tǒng)工作任務主要為向客戶發(fā)售車載標識卡,并做標識卡的初始化;接受客戶補交

7、金額和查詢;接收前臺收費數(shù)據(jù)文件;交易和結(jié)算;向前臺和客戶發(fā)送補交金額的黑名單指令和信息;存儲、管理抓拍圖像等。它主要包括如下系統(tǒng):計算機管理系統(tǒng)、道路運營管理系統(tǒng)、結(jié)算中心管理系統(tǒng)、客戶服務中心管理系統(tǒng)、銀行管理系統(tǒng)。實際上是一個具有財務結(jié)算性質(zhì)的計算機網(wǎng)絡,網(wǎng)絡通過各個終端的工作,將數(shù)據(jù)文件迅速可靠地傳送,利用專用軟件正確地完成全部工作。3ETC系統(tǒng)的類型ETC系統(tǒng)可分為收費站電子不停車收費系統(tǒng)和自由流不停車收費系統(tǒng)。（1）收費站不停車收費系統(tǒng) 收費站不停車收費一般采取混合收費方式,既有不停車收費車道,又保留半自動收費車道。其主要特征為: 與半自動收費車道并列設置。在收費車道中,根據(jù)使用情

8、況開設部分ETC專用收費車道; 車輛通過收費車道的車速較低,通常為30km/h一50km/h,通過率為600輛/h一1000輛/h; 在車道出口端設置自動欄桿,以防無卡車輛通過。圖二：收費站ETC通道 收費車道入口設置不停車收費車道標志和信號燈。由于車輛密度不大,天線并不連續(xù)工作,無車輛通過時,天線處于休眠狀態(tài)。在天線輻射區(qū)外的車道,埋設一個環(huán)行線圈,當車輛進入線圈工作區(qū)時,線圈發(fā)出信號,激活天線進入工作狀態(tài)。車輛進入通信區(qū),通過微波天線,車載標識卡響應天線的詢問信息,將客戶身份與車型代碼上傳給車道天線,由天線轉(zhuǎn)送給車道控制機進行核查,如為有效合法卡,車道放行,信號燈變綠,如果進一步交換信息,

9、讀寫數(shù)據(jù),可繼續(xù)通信,直到收費過程結(jié)束,如果進入車道的車輛為非法無效卡車,或是無標識卡的車輛,車道控制機將根據(jù)天線傳送的信息,指令自動欄桿關(guān)閉,攔截非法車輛,并發(fā)出聲光警報,現(xiàn)場人員將對其進行處理。車道控制機將收集到的數(shù)據(jù)上傳至后臺系統(tǒng),進行數(shù)據(jù)交換和清算等,并將需要發(fā)布的結(jié)果下傳車道。這種方式適用于不停車收費用戶在所有繳費用戶中并非多數(shù)的情況。（2）自由流不停車收費系統(tǒng)自由流不停車收費系統(tǒng)在道路主線上每隔一定里程設置一個橫跨道路上空的龍門架,架上安裝不停車收費設備,實施分段開放式不停車收費。車輛無須減速,以正常行駛速度完成收費工作。其主要特征為: 無收費島、亭之類設施; 進入收費點時無須減速

10、,車輛繼續(xù)高速行駛; 需要建立一套高精度逃費取證處理系統(tǒng),現(xiàn)場抓拍捕捉車輛逃費證據(jù),以便于以后依法處理,目前大多采用高速、高分辨率的攝像機對車輛牌照進行抓拍; 在收費點附近,需建造一條與主線平行的普通收費車道,以便對非法無效卡車或無標識卡的車輛收費; 車道天線控制器能控制多部天線并行工作,與多輛車載標識卡同時通信。 此系統(tǒng)主要優(yōu)點為減少收費站建設投資,車速高,無行車延誤,車輛通行能力接近2000輛/h。但設備投資大,技術(shù)上實現(xiàn)難度也較大,特別是如何防止和遏制逃費車輛是關(guān)鍵技術(shù)。這種方式適用于不停車收費用戶在所有繳費用戶中已成為大多數(shù)的情況。4系統(tǒng)工作流程高速公路收費的特點是不僅要按照車型分類標

11、準收費,而且按照入出口的距離標準進行收費。各種類型的不停車收費系統(tǒng)的收費過程基本相同,其原理是在車輛上安裝一種標識卡,在ETC收費車道上安裝有車載標識卡的讀寫設備,當車輛進入ETC收費車道時,標識卡以微波通信方式與該車道的天線進行雙向數(shù)據(jù)交換,從卡上讀取車牌照號、車型等數(shù)據(jù),如需要也可向車載標識卡上寫入信息,系統(tǒng)根據(jù)讀取的信息,識別車輛合法與否,進行數(shù)據(jù)處理,計算收費金額,并從其賬戶上扣除相應金額,記錄交易數(shù)據(jù),控制車道外部設備等圖三：ETC車輛標識卡具體流程為: （1）后臺系統(tǒng)初始化車載標識卡,將車牌照號、車型、收費率等數(shù)據(jù)寫入標識卡,并發(fā)放給客戶,建立有關(guān)客戶檔案; （2）車輛進入ETC收費車道,感應天線激活線圈,進而激活微波天線,讀取標識卡上的信息,并傳送給車道控制機進行核查; （3）如為合法車輛,則進行收費交易,依據(jù)后臺系統(tǒng)完成清算,通行燈將會變綠,顯示