高速公路二義性路徑識別系統設計

王夫釗

（貴州省交通規劃勘察設計研究院股份有限公司，貴州 貴陽 550022）

0 引言

在高速公路上，如果采用復合通行卡（433MHz+13.56MHz雙頻RFID有源電子標簽）取代傳統的紙質卡、IC卡，在二義性路徑歧義點處安裝標識基站，車輛在高速公路路口領取一張復合通行卡，輸入入口信息，當車輛行經標識站點時，標識基站將路徑標識碼寫入復合通行卡中，車輛無需減速、停車便可以自由通行。車輛在高速公路出口交還復合通行卡，由系統根據復合通行卡中記錄的入口信息、路徑信息，就能夠自動、準確、完整地識別車輛的行駛路徑，實現精確拆分，也可實現精確收費、交通流信息采集等擴展應用。

1 系統總體框架

在原有聯網收費操作系統平臺上，該系統采用“RFID電子標簽＋非接觸式IC卡”相結合的技術方案，即采用RFID通信技術讀寫功能和非接觸IC卡讀寫功能相結合的復合通行卡技術實現二義性路徑識別功能。二義性路徑識別總體框架主要由復合通行卡、車道系統、收費站系統、路側標識系統、路段收費分中心系統、收費結算管理中心等組成。二義性識別系統總體框架圖如圖1所示。

圖1 二義性路徑識別系統圖

2 高速公路二義性路徑識別系統設計

2.1 智能卡

本系統利用先進的光電、計算機、圖像處理、模式識別、遠程數據訪問等技術，對監控路面過往的每一輛機動車的前部圖像和車輛全景圖像進行全天候實時記錄。計算機根據漢王智能高清攝像頭提供的車牌識別結果，可以進行車輛動態布控，對超速、逆行等違法以及被盜搶、肇事逃逸的嫌疑車輛進行報警，通過公安網絡將各個監控點的信息傳送到交警支隊機房，實行信息共享。該系統可識別符合“GA36—92”（92式牌照）和“GA36.1—2001”（02式牌照）標準的民用車牌照、04式新軍牌和新武警車牌的漢字、字母、數字、顏色等信息，采用先進的夜間檢測算法和頻閃LED燈，在夜間較低照度情況下實現車輛抓拍與識別，避免強光對司機視覺的刺激。二義性識別系統數據參數見表1所示。

表1 二義性識別系統數據參數

表1 （續）

該系統采用200/300/500萬像素的高清攝像機進行車輛圖片抓拍，DSP嵌入式高清設備，無須工控機。同時采用CCD攝像機，可以降低LED輔助光源對司機的影響，1臺高清攝像機可覆蓋單向3車道，具有車型及車身顏色判斷功能，全天候車牌識別率高。

2.2 電子警察

電子警察采用500萬像素的高清攝像機對違法、闖紅燈車輛進行自動抓拍記錄。攝像機對違法、闖紅燈車輛抓拍3張圖片（1張車輛在停止線前，1張車輛在停止線上，1張車輛在停止線后，可以根據客戶需要進行調整），該組圖片信息可清晰地反映車輛違法地點、違法車道、行駛方向、闖紅燈違法時間、紅燈開始結束時間、違法類型、車牌號碼、車輛類型和圖片序號。同時也可以了解到紅燈信號（含箭頭燈）以及車輛壓在或越過停車線等情況。并且可以根據客戶需要進行相應修改，以滿足各種不同的需求。

該系統采用500萬高清攝像頭，在清晰地獲取車牌照的同時還能夠清晰地進行視頻錄像（H.264格式），具有先進的夜間補光及觸發同步技術，可根據現場光線強弱自動控制補光設備的開啟及關閉。

2.3 雙路側標識設計

雙路側標識設計指系統與標簽信息讀寫分別采用車道路測標識和多路徑標識。車道路測識別采用反射調制式讀寫，安裝在車道出入口，其功能是與電子標簽通信，完成ETC車輛檢測、辨別車輛行駛路徑和收費交易。

雙路側標識設計系統由以下部分組成：（1）路邊設備控制器是1臺計算機設備，通常與天線及其控制器、抓拍系統等設備互聯；（2）天線及其控制器實現與車載OBU之間的通信；（3）抓拍系統是針對違章車輛以及無電子標簽車輛的電子記錄系統，用于事后對這些車輛進行通行費追繳和違章處罰。

2.4 組合兩片式電子標簽的設計

針對我國具體國情，考慮到大部分收費站采用IC卡進行交易，系統采用組合兩片式電子標簽作為車輛身份、行駛路徑記錄和解繳通行費的信息載體。組合兩片式標簽綜合RFID和IC卡技術的優點，由兩片式電子標簽和雙界面CPU卡組成，既能精確記錄車輛在路網內的行駛路徑，又具備普通IC路網收費功能。同時系統采用標準的IC卡接口（通常為ISO7816規格的接觸式IC卡接口或ISO14443規格的非接觸IC卡接口），與IC卡組成一套完整的組合兩片式車載設備。

3 二義性路徑識別系統的優勢

3.1 全套解決方案

該系統提供了從硬件設備（路側單元RSU、車載單元OBU、桌面單元ODU）到收費站系統軟件、路段分中心系統軟件、管理中心系統軟件以及遠程操作維護平臺在內的全套解決方案，實現了軟硬件的無縫連接，避免了不同廠家之間產品繁瑣的對接問題。端到端的集成方案和完善的一站式服務，一攬子的工程實施方案，為客戶帶來了放心滿意的服務。

3.2 網絡化的設計

網絡化系統保證了信息的及時傳遞和更新。管理中心和路段收費分中心（中心）需要監視、管理路側標識站信息。本系統支持光纖組網和移動網絡兩種通信方式，實現信息的交互，設備的管理及遠程維護。

3.3 路徑信息的準確識別

基于RFID的二義性路徑識別系統，識別距離遠，最大距離可達200m，識別速度快，同時識別多個對象（多臺車輛），抗干擾能力強，適應各種惡劣環境，采用特殊加密方法，極難被仿制和人為干擾破，安全性高，可以對路徑信息進行準確的記錄。

3.4 便捷性

二義性路徑識別系統建設簡便，只需要對現有的收費系統進行簡單地改造，通過一增、一改、一換即可實現二義性路徑識別系統與高速公路聯網收費的有效結合。一增：在二義路徑的關鍵點增設路側標識站，即可實現路徑信息的發送；一改：對原有收費軟件中的拆分模塊進行修改，根據車輛實際行駛的路徑進行費用的合理拆分；一換：更換現有的IC通行卡及讀寫器，改用兼顧高頻13.56MHz和超高頻433MHz的復合式通行卡，將普通讀寫器更換為具備標準短距離非接觸IC卡讀寫及433MHz RFID讀寫能力的桌面單元ODU。

3.5 經濟性

二義路徑關鍵點不多，對路側標識系統的投資少；采用433MHz超高頻系統，相對于ETC來說，設備投資的成本較低；除增設路徑標識站以及更換桌面發卡器即ODU外，出入口收費站和車道可基本沿用現有的設備，無需其他設備及基礎設施的建設費用。

3.6 兼容性

現有收費運作模式基本不用改變。出入口的操作流程基本不變，后臺數據的傳輸方式不變，收費方式和結算模式基本保持不變。

3.7 維護便捷性

系統在研發過程中，考慮到路側設備需要在室外惡劣的環境下工作，不易維護，所以設備具有遠程維護及遠程狀態查詢、告警、診斷的功能，即在監控中心可以查到各個標識站的運行情況。通過遠程管理各個標識站的路側設備，降低了維護難度及成本。

4 結語

該設計方案成本低，技術成熟，與現有系統能很好兼容且后期維護簡單。與傳統收費方式相比，該方案的車道通行能力可以提高10倍以上，因此具有較強的實用性和可操作性。

[1] 胡耀民.基于RFID雙頻卡的多義路徑識別的研究與實現[J].計算機與現代化，2010（11）：180-183.

[2] 李光輝.高速公路二義性路徑識別系統實施方案[J].科學之友，2010（21）：66-69.

[3] 于江浩.高速公路聯網收費中多義性路徑識別技術探討[J].交通標準化，2009（24）：74-77.