目前基于RFID技術(shù)的不停車收費系統(tǒng)的實現(xiàn)

摘 要：RFID又稱無線射頻識別技術(shù)，是一種通信技術(shù)，可通過無線電訊號識別特定目標(biāo)并讀寫相關(guān)數(shù)據(jù)，而無需識別系統(tǒng)與特定目標(biāo)之間建立機(jī)械或光學(xué)接觸。該系統(tǒng)分為移動形式和固定形式在制造、物流、醫(yī)療、運輸、國防等行業(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不停車收費系統(tǒng)指當(dāng)車輛通過收費站時，通過車載設(shè)備實現(xiàn)車輛識別、信息寫入并自動從預(yù)先綁定的IC卡上扣除相應(yīng)資金，是目前國家大力提倡普及的一種用于道路、大橋和隧道的電子收費系統(tǒng)。文章把兩個術(shù)語相結(jié)合，分析了RFID技術(shù)在高速公路ETC系統(tǒng)中的實際應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：RFID；ETC不停車收費技術(shù)；實現(xiàn)

1 關(guān)于RFID的含義、特點和設(shè)計原理

1.1 RFID的含義

RFID（無線射頻識別技術(shù)）是自動識別技術(shù)的一種。從含義上講，RFID是使用專屬的RFID讀寫器和專門的可附著于目標(biāo)物的已經(jīng)編碼的RFID標(biāo)簽，利用頻率信號將信息由RFID標(biāo)簽傳送至RFID讀寫器。

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，每個標(biāo)簽具有唯一的電子編碼，附著在物體上標(biāo)識目標(biāo)對象。

閱讀器（Reader）：讀取（有時還可以寫入）標(biāo)簽信息的設(shè)備，可設(shè)計為手持式或固定式。

天線（Antenna）：在標(biāo)簽和讀取器間傳遞頻段信號。

1.3 RFID技術(shù)的基本工作原理及頻段特點

RFID技術(shù)的基本工作原理并不復(fù)雜：標(biāo)簽進(jìn)入磁場后，接收解讀器發(fā)出的頻段信號，憑借感應(yīng)電流所獲得的能量發(fā)送出存儲在芯片中的產(chǎn)品信息（Passive Tag，無源標(biāo)簽或被動標(biāo)簽），或者主動發(fā)送某一頻率的信號（Active Tag，有源標(biāo)簽或主動標(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）

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

◆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、人員識別等領(lǐng)域，如：供應(yīng)鏈、智慧卡、運輸、門禁、票務(wù)等。

◆UHF：860MHz～960MHz（ISO18000-6）

常用于國土安全、供應(yīng)鏈、物流、電子牌照、倉庫管理、機(jī)場行李管理等，這是一個未來最具商機(jī)而將被廣泛開發(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、自動收費系統(tǒng)、移動車輛識別。

◆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（不停車收費系統(tǒng)）是指車輛在通過收費站時，通過車載設(shè)備實現(xiàn)車輛識別、信息寫入并自動從預(yù)先綁定的IC卡或銀行帳戶上扣除相應(yīng)通行費，是我國正在努力開發(fā)并推廣普及的一種用于道路、大橋和隧道的電子收費系統(tǒng)。目前國內(nèi)采用先進(jìn)的5.8GHz微波頻段的專用短距離通信技術(shù)，來實現(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，成功地實現(xiàn)了以高安全性電子錢包為支付手段的不停車收費。

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)存費用（或綁定信用卡），通過收費站時就無需人工繳費或者停車，是實現(xiàn)自動計費，不停車通過收費卡口。

2.3 優(yōu)勢

相對于傳統(tǒng)的人工及MTC收費系統(tǒng)，ETC系統(tǒng)的應(yīng)用具有以下優(yōu)點：（1）交通更加順暢，減少堵塞時間。車主不用停車直接用ETC系統(tǒng)就能進(jìn)行繳費，減少了收費口造成交通堵塞的事件發(fā)生的可能性；（2）繳費更方便。車主不需要把車停下來進(jìn)行繳費，可以在通過檢測車道的同時繳費成功。（3）更能提倡節(jié)能環(huán)保。ETC減少了車輛在收費口的等待時間，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）提高了收費的工作效率。利用ETC電子收費系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)高速公路繳費自動化，方便車主和收費人員，減少人事摩擦，促進(jìn)人與人和諧相處。目前，各國都在摸索階段并嘗試推廣使用ETC，很多國家已經(jīng)使用的較為成熟和普遍。中國現(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)置專門的汽車車道，這在我國目前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，加重了堵車的時間，增大了汽車尾氣排放，不利于資源節(jié)約型社會的建設(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)車道識讀和控制區(qū)后，識別器可以感知出車輛的所處的位置，進(jìn)一步識別車輛標(biāo)簽內(nèi)信息，分析并對應(yīng)的監(jiān)測信息，保證車主的權(quán)益；若是有電子標(biāo)簽的車輛，識讀天線則接收到電子標(biāo)簽發(fā)送的信號，天線將信號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；若是無電子標(biāo)簽車則沒有ID號，僅有一車輛到位信號。

電子標(biāo)簽的ID上傳到計算機(jī)，經(jīng)數(shù)據(jù)分析比對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)簽車歸為無電子標(biāo)簽車類。

車隊中的第一輛車為有電子標(biāo)簽車時，自動抬桿，若是正在過車則車過后不落桿，等有電子標(biāo)簽車過后再自動落桿。

4 相關(guān)的技術(shù)方案

針對上述情況，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)簽不使用時會處于懶惰狀態(tài)，只有經(jīng)過特有的車道時才會被激發(fā)，從而發(fā)揮獨有的信號，方便車輛經(jīng)過。

4.2 識讀天線。該天線的作用能夠啟動電子標(biāo)簽，激發(fā)電子標(biāo)簽的獨特信息，并且通過識別器解讀信息，分析信息，并且更好的用于車輛檢測，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)。對進(jìn)入車道識讀和控制區(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)收費亭前，指明此為電子收費車道，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車道的車牌號碼，維護(hù)車主的權(quán)利，保證車主的安全，也利于信息校驗和備查。

4.6 車檢器。車檢器用于實時檢測車道內(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

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，提高收費的效率，減少不必要的時間浪費。

5.2 當(dāng)收費站的通行車輛較少時就可只開一入一出混合車道，而不必像專用ETC車道那樣，任何時候都必須開放二入二出。其中一入一出為MTC車道，一入一出為ETC車道。

5.3 系統(tǒng)采用了多種探測技術(shù)，誤差自動實時修正技術(shù)，使系統(tǒng)具有極高的可靠性。

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

6 結(jié)尾

該系統(tǒng)解決了全天候識讀、遮擋、排序、自動切換等關(guān)鍵問題，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，在目前過渡階段，有廣闊的市場推廣價值。