基于RFID的ETC系统设计应用
在车辆自动识别技术的发展过程中，实验和实施了多种不同的自动识别技术，如感应线圈识别技术、声表面波识别技术、条形码识别技术、红外通信识别技术和射频识别技术等，但最终主流归结到采用射频识别技术作为ETC系统的车辆自动识别技术。
ETC系统，即通常所说的不停车收费系统，它是以现代通信技术、电子技术、自动控制技术、计算机和网络技术等高新技术为主导，实现车辆不停车自动收费的智能交通电子系统。该系统通过路侧天线与车载电子标签之间的专用短程通信，进行车辆自动识别和有关收费数据的交换，通过计算机网络对收费数据进行处理，实现不停车自动收费的全电子收费管理系统。
射频识别系统是利用安装在车内的射频卡(无线电收发装置)存储车辆编号及相关信息，安装在车道的射频天线可与该无线电收发装置以专用短程通信(DSRC)方式交换信息，并对其存储内容进行读写操作，从而识别出当前通行车辆。
不停车收费系统有三个主要特点，不停车、无人操作和无现金交易。ETC技术在国外已有较长的发展历史，美国、欧洲等许多国家和地区的电子收费系统已经局部联网并形成规模效益。目前，关东高速已全面实现了ETC收费，只保留部分车道进行ETC和半自动混合收费。绝大部分的商业运营车辆已经装备了ETC车载单元，我国很多地区已经开始使用ETC系统对高速公路收费管理系统进行升级。
不停车收费技术特别适于在高速公路或交通繁忙的桥隧环境。传统的车道隔离收费系统称为单车道不停车收费系统，在无车道隔离情况下的自由交流下的不停车收费系统通称为自由流不停车收费系统。不停车收费技术的实施，不仅可以大大提高公路的通行能力，使公路收费走向自动化，同时也可以大大降低收费口的噪声水平和废气排放。从而，节约了基建费用和管理费用，也为城市环境的改善做出了突出贡献。电子收费系统代表当今最先进的收费技术，也是未来发展的方向，有着广阔的发展前景。
2.2 不停车收费系统的工作原理
2.2.1 ETC系统的技术原理
ETC系统是通过远距离、非接触采集射频卡的信息，实现车辆在快速移动状态下的自动识别从而实现目标的自动化管理。目前，该系统的要求是，远距离读卡器能识读至少十米的距离。由于技术要求和实际情况的不同，所采用的读卡器的型号也不同。而就工作频率范围而言，目前电子收费系统是确定在5.8 GHz附近，欧洲、日本、美国、中国等大多数国家的标准定在5.8～5.9 GHz频段。
在我国选用5.8 GHz频段具有如下优点：首先，我国通信系统标准体系靠近欧洲标准体系，无线电频率资源的分配大致相同。其次，5.8 GHz频段背景噪声小，而且解决该频段的干扰和抗干扰问题要比解抉915 MHz，2.45 GHz容易。再次，5.8 GHz频段的设备供应商较多，有利于我国ETC系统的设备引进，有利于降低系统成本，也有利于将来开展智能运输系统领域的其他服务。
2.2.2 ETC系统的系统组成
ETC系统主要由ETC收费车道、收费站管理系统、ETC管理中心、专业银行及传输网络组成。车道控制子系统用于控制和管理各种外场设备与安装在车辆上的电子标签的通信，记录车辆的各种信息，并实时传送给收费站管理子系统。收费站管理子系统负责收集管理传送过来的数据。ETC管理中心是ETC系统的最高管理层，既要进行收费信息与数据的处理和交换又要行使必要的管理职能，它包括各公路的收费专营公司、结算中心和客户服务中心，根据收到的数据文件在公路收费专营公司和用户之间进行交易、拆账和财务结算，配有多台功能强大的计算机，完成系统中各种数据、图像的采集和处理。图2为其结构框图。
2.2.3 ETC系统的工作流程
车主到客户服务中心或代理机构购置车载电子标签，交纳储值。由发行系统向电子标签输入车辆识别码(ID)与密码，并在数据库中存入该车辆的全部有关信息(如识别码、车牌号、车型、颜色、储值、车主姓名、电话等)。发行系统通过通信网将上述车主、车辆信息输入收费计算机系统。车主将标识卡贴在车内前窗玻璃上即可。当车辆进入ETC收费车道处于LI天线的发射区时，处在休眠状态的电子标签受到微波激励而苏醒，开始工作；电子标签以微波方式发出电子标签和车型代码；天线接收确认电子标签有效后，以微波发出人LI车道代码和时间信号，写入电子标签的存储器内。当车辆驶入收费车道出口天线发射范围，经过唤醒、相互认证有效性等过程，天线读出车型代码以及入LI代码和时间，传送给车道控制器，车道控制器存储原始数据并编辑成数据文件，上传给收费站管理子系统并转送收费结算中心。
如果持无效标识或无卡车辆。在收费车道上高速冲卡而过，天线在确认无效性的同时，将启动快速自动栏杆，关闭收费车道，当场将冲卡车辆拦截；在无专用收费车道的自由流收费时，可启动逃费抓拍摄像机，将逃费冲卡车辆的车头和牌照号码摄录下来，随同出LI代码和冲卡时间一并传送给车道控制机记录在案，事后依法处理。
收费结算中心与管理银行收到汇总好的各路公司的收费信息后，从各个用户账号中，扣除通行费和算出金额，拨入相应公司账号。与此同时，银行核对各用户账号剩余金额是否低于预定的临界阈值，如低于，应及时通知用户补交金额，继续通行，导致剩余金额低于危险门限值，则应将其划归无效电子标签，编人黑名单，并通知各收费站，拒绝无效电子标签在高速公路电子收费车道通行。
收费结算中心设有用户服务机构，向用户出售识别卡、补收金额和接待客户查询。后台有一套金融运行规则和强大的计算机网络及数据库的支持，处理事后收费等事项。
3 RFID的发展前景
目前，RFID技术已在我国很多行业得到应用，并取得良好成果。例如，我国已在有条件的部门和地方启动了RFID应用试点工作，主要涉及领域包括：工业自动化；商业自动化；汽车行业；生产管理；供应链管理与现代物流等。RFID技术已成为21世纪全球自动识别技术发展的主要方向。特别是RFID技术在ETC系统中的应用，为交通收费行业的发展做出了不可磨灭的贡献。从未来的交通网络的发展来看，ETC系统将成为交通业的主流，因而该系统在交通收费行业有着广阔的发展前景。
4 结 语
通过RFID技术在各行业的应用，并逐渐占据主流地位，可以看出该技术已从众多的识别技术中脱颖而出，并且不断发展完善。而基于RFID技术的ETC系统与传统的收费系统相比，有着绝对的发展优势，而且该系统的实现相对简单。随着RFID技术的发展，ETC系统也会逐渐得到完善。
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