目前基于RFID技術(shù)的不停車收費(fèi)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

摘 要：RFID又稱無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)，是一種通信技術(shù)，可通過(guò)無(wú)線電訊號(hào)識(shí)別特定目標(biāo)并讀寫(xiě)相關(guān)數(shù)據(jù)，而無(wú)需識(shí)別系統(tǒng)與特定目標(biāo)之間建立機(jī)械或光學(xué)接觸。該系統(tǒng)分為移動(dòng)形式和固定形式在制造、物流、醫(yī)療、運(yùn)輸、國(guó)防等行業(yè)和領(lǐng)域廣為應(yīng)用，是本世紀(jì)最有發(fā)展前途的信息技術(shù)之一。ETC不停車收費(fèi)系統(tǒng)指當(dāng)車輛通過(guò)收費(fèi)站時(shí)，通過(guò)車載設(shè)備實(shí)現(xiàn)車輛識(shí)別、信息寫(xiě)入并自動(dòng)從預(yù)先綁定的IC卡上扣除相應(yīng)資金，是目前國(guó)家大力提倡普及的一種用于道路、大橋和隧道的電子收費(fèi)系統(tǒng)。文章把兩個(gè)術(shù)語(yǔ)相結(jié)合，分析了RFID技術(shù)在高速公路ETC系統(tǒng)中的實(shí)際應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：RFID；ETC不停車收費(fèi)技術(shù)；實(shí)現(xiàn)

1 關(guān)于RFID的含義、特點(diǎn)和設(shè)計(jì)原理

1.1 RFID的含義

RFID（無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)）是自動(dòng)識(shí)別技術(shù)的一種。從含義上講，RFID是使用專屬的RFID讀寫(xiě)器和專門(mén)的可附著于目標(biāo)物的已經(jīng)編碼的RFID標(biāo)簽，利用頻率信號(hào)將信息由RFID標(biāo)簽傳送至RFID讀寫(xiě)器。

1.2 RFID基本成分

最基本的RFID系統(tǒng)由三部分組成：標(biāo)簽、閱讀器和天線。

標(biāo)簽（Tag）：由耦合元件及芯片組成，每個(gè)標(biāo)簽具有唯一的電子編碼，附著在物體上標(biāo)識(shí)目標(biāo)對(duì)象。

閱讀器（Reader）：讀?。ㄓ袝r(shí)還可以寫(xiě)入）標(biāo)簽信息的設(shè)備，可設(shè)計(jì)為手持式或固定式。

天線（Antenna）：在標(biāo)簽和讀取器間傳遞頻段信號(hào)。

1.3 RFID技術(shù)的基本工作原理及頻段特點(diǎn)

RFID技術(shù)的基本工作原理并不復(fù)雜：標(biāo)簽進(jìn)入磁場(chǎng)后，接收解讀器發(fā)出的頻段信號(hào)，憑借感應(yīng)電流所獲得的能量發(fā)送出存儲(chǔ)在芯片中的產(chǎn)品信息（Passive Tag，無(wú)源標(biāo)簽或被動(dòng)標(biāo)簽），或者主動(dòng)發(fā)送某一頻率的信號(hào)（Active Tag，有源標(biāo)簽或主動(dòng)標(biāo)簽），解讀器讀取信息并解碼后，送至中央信息系統(tǒng)進(jìn)行有關(guān)數(shù)據(jù)處理。RFID技術(shù)應(yīng)用頻段包括LF、HF、UHF、MW及混頻等。

◆LF：125 KHz～135KHz（ISO18000-2）

該頻段特點(diǎn)是具有良好的物體穿透能力。廣泛應(yīng)用于進(jìn)出管理、門(mén)禁管理、考勤、車輛管理、巡更、汽車鑰匙、動(dòng)物晶片等。

◆HF：13.56MHz（ISO18000-3）

目前已被廣泛應(yīng)用的頻段，這是一個(gè)比較成熟與最具活力的產(chǎn)業(yè)，已廣泛應(yīng)用于防偽、物流、人員識(shí)別等領(lǐng)域，如：供應(yīng)鏈、智慧卡、運(yùn)輸、門(mén)禁、票務(wù)等。

◆UHF：860MHz～960MHz（ISO18000-6）

常用于國(guó)土安全、供應(yīng)鏈、物流、電子牌照、倉(cāng)庫(kù)管理、機(jī)場(chǎng)行李管理等，這是一個(gè)未來(lái)最具商機(jī)而將被廣泛開(kāi)發(fā)與應(yīng)用的頻段。

◆MW：2.45 GHz（ISO18000-4）與5.8GHz（ISO18000-5）

常用于定位跟蹤、自動(dòng)收費(fèi)系統(tǒng)、移動(dòng)車輛識(shí)別。

◆混頻：134.2KHz和430MHz相混合

常用于用于車輛管理、遠(yuǎn)距離傳輸數(shù)據(jù)等。

2 ETC系統(tǒng)

2.1 ETC系統(tǒng)含義

ETC（不停車收費(fèi)系統(tǒng)）是指車輛在通過(guò)收費(fèi)站時(shí)，通過(guò)車載設(shè)備實(shí)現(xiàn)車輛識(shí)別、信息寫(xiě)入并自動(dòng)從預(yù)先綁定的IC卡或銀行帳戶上扣除相應(yīng)通行費(fèi)，是我國(guó)正在努力開(kāi)發(fā)并推廣普及的一種用于道路、大橋和隧道的電子收費(fèi)系統(tǒng)。目前國(guó)內(nèi)采用先進(jìn)的5.8GHz微波頻段的專用短距離通信技術(shù)，來(lái)實(shí)現(xiàn)ETC系統(tǒng)功能。該系統(tǒng)車載單元采用兩片式電子標(biāo)簽和雙界面CPU卡相結(jié)合，成功地實(shí)現(xiàn)了以高安全性電子錢(qián)包為支付手段的不停車收費(fèi)。

2.2 便利性

使用ETC系統(tǒng)，車主只需要在車窗上安裝感應(yīng)卡并預(yù)存費(fèi)用（或綁定信用卡），通過(guò)收費(fèi)站時(shí)就無(wú)需人工繳費(fèi)或者停車，是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)計(jì)費(fèi)，不停車通過(guò)收費(fèi)卡口。

2.3 優(yōu)勢(shì)

相對(duì)于傳統(tǒng)的人工及MTC收費(fèi)系統(tǒng)，ETC系統(tǒng)的應(yīng)用具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）交通更加順暢，減少堵塞時(shí)間。車主不用停車直接用ETC系統(tǒng)就能進(jìn)行繳費(fèi)，減少了收費(fèi)口造成交通堵塞的事件發(fā)生的可能性；（2）繳費(fèi)更方便。車主不需要把車停下來(lái)進(jìn)行繳費(fèi)，可以在通過(guò)檢測(cè)車道的同時(shí)繳費(fèi)成功。（3）更能提倡節(jié)能環(huán)保。ETC減少了車輛在收費(fèi)口的等待時(shí)間，相應(yīng)減少了汽車損耗的油料惡化尾氣排放，達(dá)到節(jié)約能源，保護(hù)環(huán)境的效果。（4）提高了收費(fèi)的工作效率。利用ETC電子收費(fèi)系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)高速公路繳費(fèi)自動(dòng)化，方便車主和收費(fèi)人員，減少人事摩擦，促進(jìn)人與人和諧相處。目前，各國(guó)都在摸索階段并嘗試推廣使用ETC，很多國(guó)家已經(jīng)使用的較為成熟和普遍。中國(guó)現(xiàn)今使用的是通信頻率，它廣泛應(yīng)用于混合車道，但是比較麻煩的是ETC需要設(shè)置專門(mén)的汽車車道，這在我國(guó)目前ETC推廣不普遍，車主接受程度不是非常高的情況下，反而使得車道數(shù)量減少，使得車輛擁擠的主干線更加擁擠，加重了堵車的時(shí)間，增大了汽車尾氣排放，不利于資源節(jié)約型社會(huì)的建設(shè)。因此現(xiàn)階段需要設(shè)置ETC與MTC車道共用進(jìn)行過(guò)渡，在ETC車道達(dá)到一定流量后，設(shè)置ETC專用通道。

3 兩者的結(jié)合

當(dāng)車輛到達(dá)車道識(shí)讀和控制區(qū)后，識(shí)別器可以感知出車輛的所處的位置，進(jìn)一步識(shí)別車輛標(biāo)簽內(nèi)信息，分析并對(duì)應(yīng)的監(jiān)測(cè)信息，保證車主的權(quán)益；若是有電子標(biāo)簽的車輛，識(shí)讀天線則接收到電子標(biāo)簽發(fā)送的信號(hào)，天線將信號(hào)上傳給混合車道控制器，混合車道控制器經(jīng)解碼得到電子標(biāo)簽的ID；若是無(wú)電子標(biāo)簽車則沒(méi)有ID號(hào)，僅有一車輛到位信號(hào)。

電子標(biāo)簽的ID上傳到計(jì)算機(jī)，經(jīng)數(shù)據(jù)分析比對(duì)可知其是否為合法電子標(biāo)簽。不同屬性的電子標(biāo)簽向混合車道控制器返回不同的信息，非法電子標(biāo)簽車歸為無(wú)電子標(biāo)簽車類。

車隊(duì)中的第一輛車為有電子標(biāo)簽車時(shí)，自動(dòng)抬桿，若是正在過(guò)車則車過(guò)后不落桿，等有電子標(biāo)簽車過(guò)后再自動(dòng)落桿。

4 相關(guān)的技術(shù)方案

針對(duì)上述情況，有關(guān)專家探討并且制定出了一種混合車道系統(tǒng)，它不僅可以發(fā)揮RFID的作用，而且可以體現(xiàn)出ETC的地位。車道ETC部分由下列軟、硬件構(gòu)成。

4.1 電子標(biāo)簽。電子標(biāo)簽是特有的標(biāo)簽，它有特殊的物體制成。它可以排除一些金屬對(duì)電波的干擾，但是，為了節(jié)省電量，更好的發(fā)揮作用，電子標(biāo)簽不使用時(shí)會(huì)處于懶惰狀態(tài)，只有經(jīng)過(guò)特有的車道時(shí)才會(huì)被激發(fā)，從而發(fā)揮獨(dú)有的信號(hào)，方便車輛經(jīng)過(guò)。

4.2 識(shí)讀天線。該天線的作用能夠啟動(dòng)電子標(biāo)簽，激發(fā)電子標(biāo)簽的獨(dú)特信息，并且通過(guò)識(shí)別器解讀信息，分析信息，并且更好的用于車輛檢測(cè)，保證車主的安全。

4.3 混合車道控制器。接收天線發(fā)送的信息，經(jīng)解碼得到電子標(biāo)簽的ID，將ID上傳工控機(jī)。對(duì)進(jìn)入車道識(shí)讀和控制區(qū)內(nèi)的車輛進(jìn)行排序。

4.4 車道指示牌。車道指示牌位于車道內(nèi)收費(fèi)亭前，指明此為電子收費(fèi)車道，帶電子標(biāo)簽車可通行。

4.5 車輛牌照顯示牌。適用于顯示出正在通過(guò)車道的車牌號(hào)碼，維護(hù)車主的權(quán)利，保證車主的安全，也利于信息校驗(yàn)和備查。

4.6 車檢器。車檢器用于實(shí)時(shí)檢測(cè)車道內(nèi)車輛信息，并將信息發(fā)送給混合車道控制器。

4.7 顯示控制軟件。它安裝在監(jiān)控室內(nèi)的車道監(jiān)控計(jì)算機(jī)內(nèi)，用于監(jiān)控通行的有電子標(biāo)簽車牌照顯示，以利于稽查。

5 系統(tǒng)特點(diǎn)

5.1 ETC系統(tǒng)有很強(qiáng)的應(yīng)用性，可以和多種車道相結(jié)合，提高收費(fèi)的效率，減少不必要的時(shí)間浪費(fèi)。

5.2 當(dāng)收費(fèi)站的通行車輛較少時(shí)就可只開(kāi)一入一出混合車道，而不必像專用ETC車道那樣，任何時(shí)候都必須開(kāi)放二入二出。其中一入一出為MTC車道，一入一出為ETC車道。

5.3 系統(tǒng)采用了多種探測(cè)技術(shù)，誤差自動(dòng)實(shí)時(shí)修正技術(shù)，使系統(tǒng)具有極高的可靠性。

5.4 系統(tǒng)具有極高的性價(jià)比，功能完備，價(jià)格不到其他ETC系統(tǒng)的50%。

6 結(jié)尾

該系統(tǒng)解決了全天候識(shí)讀、遮擋、排序、自動(dòng)切換等關(guān)鍵問(wèn)題，具有科技創(chuàng)新性，減少了ETC系統(tǒng)建設(shè)中土地等資源的投入，在目前過(guò)渡階段，有廣闊的市場(chǎng)推廣價(jià)值。