基于GPS和紅外線技術的收費站快速免停通道

譚亞菱 楊于琨 張帥

摘? ?要：隨著社會的不斷發展，國民經濟實力也隨之上升，越來越多的家庭開始擁有汽車。然而，汽車量的增加不僅使環境問題日益惡化，更使得交通擁堵成為常態，尤其在高速路進出口處。當前GPS和紅外線掃描系統的發展和應用較為成熟，現針對這一問題，提出將二者進行結合，實現收費站免停，縮短汽車經過時間，以有效緩解高速路口擁堵現象。

關鍵詞：GPS;紅外線掃描;收費站免停通道;緩解擁堵

當前高速路口擁堵現象日益嚴重，為緩解這一情況，也產生出各種有效的方法。現有的電子不停車收費系統（Electronic Toll Collection，ETC）通道，有效地縮短了通行時間，但由于其受眾面較窄，并沒有大面積普及，以至于收費站擁堵現象仍然嚴峻。現基于原有的ETC進行改進，提出將全球定位系統（Global Positioning System，GPS）與紅外線掃描進行結合，使汽車不停車就能夠通過收費站，最大限度上縮減了通行時間，使通行變得高效、快捷。

1? ? ETC的不足

ETC是高速公路或橋梁自動收費。通過安裝在車輛擋風玻璃上的車載電子標簽與在收費站ETC車道上的微波天線之間進行的專用短程通信，利用計算機聯網技術與銀行進行后臺結算處理，從而實現車輛通過高速公路或橋梁收費站時無須停車而能交納高速公路或橋梁費用。ETC收費站如圖1所示。

ETC的扣費系統是針對車主的信息進行自動扣費，但現實生活中存在諸多情況。例如車主將汽車借予他人，此時借用者便不宜再通過ETC通道進行自動扣費，在此情況下，ETC通道的優勢則未能起作用。

現實生活中還存在一種情況：若車主未辦理ETC而誤入該通道。該車退出時會對后續車輛造成一定的影響，堵塞通道，更甚者發生交通事故。若是不退出，車主則需繳納相應罰款，使車主自身利益受到損害。

2? ? GPS的運用

GPS是由美國國防部研制建立的一種具有全方位、全天候、全時段、高精度的衛星導航系統，能為全球用戶提供低成本、高精度的三維位置、速度和精確定時等導航信息，是衛星通信技術在導航領域的應用典范，極大地提高了全球的信息化水平，有力地推動了數字經濟的發展。

GPS可以提供車輛定位、防盜、反劫、行駛路線監控及呼叫指揮等功能。要實現以上所有功能必須具備GPS終端、傳輸網絡和監控平臺3個要素。

現如今GPS被廣泛應用于現實生活中，極大地提高了出行效率。例如，車載GPS能較清晰地指導駕駛員去往目的地，并能夠為其規劃一條更快捷且短距離的道路。為人熟知的滴滴出行也是基于這一技術形成的，豐富了人們的出行，為生活帶來便利。

通過對GPS的運用，從電腦端能夠對車輛進行實時、有效的定位，從而精準地獲取其行駛路線，繼而判斷出所行路線是否為高速路收費路段。

3? ? 紅外線掃描系統

紅外掃描技術就是利用紅外掃描儀接受監測對象的熱輻射能，轉換成電信號或其他形式的能量后，加以測量，獲得其波長和強度。

紅外線掃描系統也較大程度上運用于人們的生活中，在日常出行乘坐公共交通時，人們可以選擇運用手機進行紅外線掃描，即可快速完成支付，不需額外的物件，既簡單又快捷。

目前生活中，手機自帶的NFC裝置即可實現面對面數據交換。新型公交車刷卡器為紅外線接口，加快了讀卡的速度。這一些新興技術，將有效地輔助紅外線掃描系統在高速路口的運用。通過非接觸式的信息交互方式，節省了通行時間，提高了通行效率，進而緩解擁堵情況。

4? ? 將GPS與紅外線掃描結合

基于兩種技術的原理及特點，在高速路進入口安裝紅外線掃描裝置，車輛中也相應地設置紅外線接收器。當車輛進入高速路口時，紅外線通過對車輛中接收器進行掃描，得到相應的信息。通過車載GPS對車輛進行追蹤，即可得到該車所行的路程。對車輛進行路程計算后，使用插入到該接收器上的磁卡進行自動扣費。該磁卡也可用普通交通卡代替。這樣一種操作方式，既簡單又方便，只需對交通卡進行充值，就可以通過高速路口。

區別于傳統的ETC通道，文中的方式適用于每一個人，無須進行額外業務辦理，一次性解決了ETC通道的兩大問題。此外，其也解決了駕駛員缺少現金的情況，實現無現金支付。至此，車輛通過時無須再停車取卡，即可快速通過，極大程度上減少了車輛通行的時間，收費站擁堵情況將得到有效改善。

采用此種收費通道，駕駛員無須擔心自己是否辦理過相關業務，不用因為誤入而繳納罰單，只要一張交通卡即可解決相應問題。

5? ? 前景與展望

5.1? 面臨挑戰

該項技術同掃碼支付一樣，對網絡條件也有較大要求。當網絡狀況不良時，可能會使紅外線裝置與接收器的連接失效，進而無法對車輛進行有效監控。當車速較快和距離較遠時，也會使得相關信息無法獲取。

5.2? 發展前景

通過自動計算路程實現自動扣費的方式，車輛在高速路上行駛的過程中無須再停車，只需適當減速，即可實現真正的免停通道。

在線上交易日趨成熟的今天，各項技術正在蓬勃發展。GPS和紅外線遙感技術也在這樣一個環境中迅速發展，這為實現二者結合提供了一個有利條件。

隨著5G技術的逐漸發展，網速將會得到提升，解決了網絡條件有限的問題。大數據時代已經到來，線上支付、交易、信息處理已經成為一種趨勢，在這一背景下發展該技術，能夠有效地促成這一系統的生產以及使用，使線上收費站成為可能。

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