ETC不停車收費系統關鍵技術分析

汪毅

摘 要：不停車收費系統（Electronic Toll Collection System，簡稱為ETC系統）利用專用短程微波通信技術（簡稱為DSRC），通過收費車道或路側單元（RUS）與車載單元（OBU）交換信息，然后通過終端計算費額，完成不停車電子賬戶收費。在不停車收費系統的實際使用時，希望及時高效地完成過車交費業務，并使客戶能夠完全接受這種新的收費方式。ETC不停車收費系統由自動車輛識別、自動車型分類、逃費抓拍三個部分組成。

關鍵詞：ETC車道系統 車型分類識別 車牌識別 逃費抓拍系統

中圖分類號：TP872 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2018）01（c）-0153-02

1 不停車收費系統的關鍵技術

在不停車收費系統的實際使用時，希望及時高效地完成過車交費業務，并使客戶能夠完全接受這種新的收費方式。ETC不停車收費系統由以下3個部分組成。

（1）自動車輛識別系統需要所通過的車輛帶有電子標簽，當汽車駛過高速公路車道時，車道旁的微波天線就與電子便簽進行數據通信，驗證用戶信息和車輛信息，判斷是否為正常狀況，是否可以讓車輛通過。

（2）自動車型分類系統是讓車輛駛過地面安裝有大量傳感器的高速公路路段，將傳感器所檢測到的數據與RFID中所記憶的信息相比對，確定無誤后就進行扣費交易。

（3）逃費抓拍系統是用來抓拍未付費強行闖關的車輛，攝像頭攝取到車輛的車型數據及車牌數據，交予交管部門進行處理。

2 不停車收費系統的分類

不停車收費系統（Electronic Toll Collection System，簡稱為ETC系統）利用專用短程微波通信技術（簡稱為DSRC），通過收費車道或路側單元（RUS）與車載單元（OBU）交換信息，然后通過終端計算費額，完成不停車電子賬戶收費。不停車收費方式有兩種：事后收費方式及同步扣費方式。

2.1 事后收費方式

系統主要還是通過IC卡進行扣費。具體操作過程是：當裝載有電子IC卡的車輛經過收費站時，裝載在道路兩側的設備識別并讀取IC卡信息，然后后臺的計算機管理系統將讀取的IC卡內存儲的車輛信息和車主信息與終端進行核對，核對無誤后將車輛的通過時間及收取的通行費額等信息記錄備案，事后在該車輛IC卡賬戶上收取相應的費用，從而實現一次完整的收費過程。

2.2 同步扣費方式

該系統除了需要前面所使用到的IC卡之外還要使用到車載POS機。操作過程是：車輛上裝載有POS機，然后將IC卡插入POS機內進行讀取，當車輛以這樣的狀態通過站臺時，收費站臺設備通過第一區域天線發出微波信號，喚醒車內POS機，使其將POS機號、車型、IC卡號、信用卡資金等信息發送給站臺設備，站臺的電腦確認信息無誤后，就可以允許POS機扣費了。隨后車輛進入下一個區域，站臺設備判斷POS機是否成功扣費，若成功站臺設備就對車輛進行放行，將通行時間、所扣金額等信息記錄下來，方便用戶之后聯網查詢，并完成一次自動收費過程。

同步扣費方式由于在車輛通過時就立即扣取通行費用，需要交換較多的信息數據，對車道設備的要求也較高，還要求車輛上配有專用的POS機，比較麻煩，并且還需要大量的資金投入建設，因此，使用得不是很廣泛。

3 不停車收費系統的組成與工作原理

3.1 ETC車道系統構成

聯網收費是目前主要的收費方式，ETC系統是聯網收費的一部分。ETC系統由兩部分組成，即站級子系統和車道級子系統。站級子系統主要指的是后臺的計算機終端，而車道級子系統則指的是ETC系統。

3.2 系統功能

系統功能主要有以下3個方面。

（1）高速公路過車無需停車，可以直接快速通過。

（2）進行非現金式的電子支付。

（3）緩解了交通擁堵帶來的壓力。

3.3 系統工作流程

當車輛進入車道后，車輛首先會觸碰到1級觸發線圈，系統開始工作，站臺側的微波天線被激活，試著識別電子標簽，如果標簽內的信息有效，則嘗試完成通行費扣費，如果識別為無效信息后，交通信號燈顯示為紅色，同時系統控制自動欄桿將車道封閉起來，迫使車輛駛離ETC車道，轉入MTC車道。當交易成功后，交通信號燈轉變為綠色，欄桿會自動抬起，費額顯示器上會顯示交易金額，隨后，車輛通過捕獲線圈，攝像頭進行圖像采集，最后車輛通過線圈落桿線圈，欄桿自動回落，交通信號燈變成紅色，系統保存交易記錄，并把它上傳到收費站的服務器，接著等待下一輛車的進入。

4 ETC系統的主要技術

4.1 車型分類識別

自動車型分類系統是ETC系統的重要組成部分，它的主要功能是檢測并核對車型信息。它的功能可以概括如下。

對于收費系統，我們針對不同的車型有不同的計費額。在過去的人工收費系統中，我們通過人工方式實現車型分類，而在不停車收費系統中，車型分類工作是由專門的硬件設備和計算機系統聯合完成的。

自動車型分類系統是通過架設在車道上的傳感器來檢測汽車的外部信息，并將這些信息用軟件來識別并確定車型。將已經確定了車型的車輛有關信息發送到車道收費系統，系統可將車型相關數據和收費相關事宜聯系起來。在原始的人工收費系統中，是先通過收費工作人員確定車型，然后通過自動車輛分類系統進行檢驗。而在電子不停車收費系統中，自動車型分類系統主要是用來計算費額的，以及核對所通過車輛的車型是否與存儲在車載電子標簽上的數據一致，以確定是否存在用戶交換使用電子標簽的現象[2]。

在實際的電子不停車收費系統應用中，我們需要仔細考慮新型的自動車輛分類技術是否可以勝任費額計算，但它至少可以作為車型抽檢的一個補充。

車輛識別系統的硬件主要由CCD相機、圖像采集卡、車型識別計算機組成。CCD攝像機將捕捉到的視頻信號傳輸到圖像采集卡，圖像采集卡再將其轉化為數字信號發送給車型識別計算機處理，經過對運動目標的檢測和分割，提取特征值并識別出車型來。

4.2 車牌識別

逃費抓拍的一項主要任務是捕捉到高清晰度的圖像，用它來提取車輛的車牌數據，包括車牌號、車型、所在地區等。我們利用這些信息，可以連接到當地車管所數據庫找到逃費車主。目前，光學字符的識別技術已取得一定成果。將車牌識別技術與光學字符識別技術相融合，是現在一個迫在眉睫的問題。

車牌識別技術中存在一個關鍵的問題，就是識別的準確度問題。不同的車牌設計、印刷以及其他人為因素造成的原因，比如車牌被弄臟、損壞，或者人為地擋住車牌的現象，都給識別車牌工作帶來了困難。

4.3 逃費抓拍系統

逃費抓拍系統是抓拍未能成功交費的車輛。在ETC系統的具體使用中，它主要是抓拍獲準使用了ETC車道，但沒有正確使用ETC電子標簽的車輛車牌照。收集這些信息的目的是檢查車輛的車牌號碼，幫助事后搜尋和處理。當未交易通行費用的車輛通過檢測線圈時，線圈檢測出來后向攝像頭發送信息進行抓拍。當車輛逃費時，除要交清正常收費金額外，還需要補交罰款以示懲戒。而對拒付費的車主，可直接將其移交當地司法部門處理。

逃費抓拍系統通常采用的技術如下：

（1）照相機技術。

早期對車輛的逃費抓拍，都是人工使用照相機來對車輛進行抓拍。這種方法需要人工提取汽車牌照信息，需要巨大的勞動量，現在逐漸已被市場淘汰。

（2）攝像技術。

錄像帶攝像（VCR）是在相機之后使用的抓拍技術。通常拍攝錄像后可以反復回放，提取出車牌信息。同時又由于是動態圖像，可以查看出車輛的運行軌跡。但是，這種方式通常是在傳統的人工收費系統中廣泛使用，需要收費人員付出較多的辛勤勞動才能檢測出來。

（3）數字攝像技術。

數字圖像抓拍存儲技術是一種比較先進的技術。這種數字系統的優點是能提取出數字圖像，利用計算機技術將信息存儲，并將其傳輸到遠程存儲單元。除此之外，把車牌識別技術與數字系統技術結合起來，可以起到雙贏的目的。車牌識別技術使用數字攝像技術自動判別車牌在圖像中的位置，讀取車牌號并將其存儲起來。這樣就避免了繁重的人工操作，并且還降低了不停車收費系統的運營成本。

4.4 信息融合技術

信息融合是將多個信息源得到的數據融合在一起，可得到比單一的信息源更豐富的信息。

ETC系統在使用中可以將IC卡數據、車輛檢測器以及攝像設備采集到的數據，進行多數據融合。主要目的是將對車型、車牌進行識別得出的數據，與IC卡存儲的信息相比對，實現多信息的融合。這樣可以將三重證據（IC卡號、車牌、車型）融合為二重證據（車牌+車型、IC卡號+車型），可以很好地避免信息采集過程中的誤差、減少噪聲和人為因素的干擾。

參考文獻

[1] 伍佑成.淺談電子不停車收費系統[J].中國公共安全，2007（9）.

[2] 高文娟，唐斌.高速公路不停車收費系統的設計與實現[J].科技資訊，2008（8）：209-210.

[3] 宋少威.淺談高速公路不停車收費系統[J].北方交通，2007（6）：164-166.

[4] 王嬌蕾，郭皓.電子不停車收費系統的設計與應用[J].黑龍江交通科技，2007，5（12）：133.