高速公路無人智能收費系統研究

付磊

安徽省高速石化有限公司 安徽 合肥 231300

引言

隨著科技發展、社會進步，“無人”風刮起，無人超市、無人加油站、無人餐廳等一大批新技術涌現。在最近幾年，由于經濟社會的不斷發展，高速公路的發展既迎來了機遇，同時也充滿了挑戰[1]。

1 高速公路收費系統現狀

就當下高速公路收費模式而言，主要存在下述兩種方式：一種是人工窗口收費，還有一種是全自動ETC收費模式。隨著我國經濟水平的不斷提升，汽車數量也與日俱增，而所導致的交通堵塞問題也愈發嚴重。當下我國高速公路ETC系統常見為封閉式單車道的欄桿自動收費模式，內部為雙片式電子標簽，盡管CPU卡電子錢包的消費模式功能較為多樣，然而因為需要一定的交易時間，因此務必確保車速臨近時不超過30km/h。綜上所述，ETC系統的發展主要受系統交易速度、數據通信速率、微波通信距離等因素的影響[2]。

2 高速公路無人智能收費系統實現

2.1 智能監控系統

通過結合高清攝像機以及電子車牌的模式，能夠實現對若干種觸發方式的有效支持，比方說雷達、視頻以及線圈等，具備能夠有效對車輛號牌進行識別、瞬時抓拍圖片，正確讀取電子車牌信息等功能，以此來方便快捷的通過無人智能高速公路出入口。

本系統采用基于灰度圖像進行定位和識別：①攝像機提升穩定性。高清攝像機采用CCD+ISP+DSP架構設計，集高清視頻采集、視頻處理、車牌識別等功能于一體，準確的抓拍車牌等重要車輛收費信息。②支持多種車輛特征識別。識別車牌是從捕獲信息的采集到預處理，再到車牌區域的定位和字符分割，最后通過BP神經網絡對分割出來的字符進行識別的一系列過程，在此過程中車牌圖像采集是含有車牌的圖像源；車牌定位是從圖像中提取車牌特征區域；字符分割是從車牌圖像中分割單個的字符；字符識別是對分割出來的單個字符進行識別。③分析應用與數據挖掘相結合。除具備攝像機功能之外，還于數據中心內部增加了二次識別系統，以此來確保識別的準確率，借助大數據系統來識別車輛，進而能夠更為準確且及時的辨別出假套牌車。④電子車牌提供更多車輛信息，確保收費數據的準確性。借助RFID技術特征，各汽車均采用電子車牌，其作為汽車信息的載體，能夠和個人銀行相關聯，憑借射頻識別讀寫器，來收集汽車電子車牌上的數據，進而實現汽車和收費系統相互通信的目的[3]。

2.2 智能計重收費系統

①智能計重收費系統。基于此種收費系統，行駛于EWTC車道的汽車可借助電子車牌的車載設備（OBU）以及收費路側設備（RSU）等設備，來實現信息交換，所交換的信息通常涵蓋下述內容：即車輛信息、聯系方式以及繳費信息等，再借助收費系統來分析處理所采集的信息，然最后實現計費以及自動扣除。②EWTC系統總體結構布局。就EWTC系統而言，其運作模式為入口計重，出口收費，主要設備包括路測單元RSU、信息顯示屏、報警器、圖像抓拍攝像機、字符疊加器、車輛檢測器、車輛分離器、計重設備等，計重收費系統設備為室外露天獨立設置，固定前置安裝，可以檢測機動車輛各軸的軸型、軸載荷和總載荷、車輛總重等。計重設備由秤體、車輛分離器、輪胎識別器、中央控制機、軟件以及輔助設備等部分組成的獨立系統。當汽車以較快速度通過秤臺時，后者中的傳感器將會輸出相應的信號，再由中央控制機進行處理后，顯示于信息顯示器上，再借助接口傳送至收費系統[4]。

2.3 多車道自由流聯網收費

就多車道自由流（MLFF）而言，其具體含義為多車道配置，自由流運作的一種通行模式，即汽車在行駛時，不僅允許“自由”變更車道，同時還允許跨線、并行以及超車等操作。

當內部裝有電子車牌的車輛通過控制區域時，MLFF路側設備將會和車內的OBU進行信息交互，自動創建交易記錄；除此之外，還具備了車輛定位，瞬時抓拍、車牌識別等功能，能夠和電子車牌信息向對比，提升準確率。

①以寬天線協同工作實現交通斷面信號完全覆蓋。借助寬天線協同工作的模式，來徹底覆蓋交通斷面信號，其能夠保證行駛在交易區域內且裝有電子標簽的車輛，不存在任何的交易盲區[5]。②采用同步控制，確保發射信號不干擾。同步控制能夠有效保證瞬時僅僅存在唯一的RSU處于發射狀態，此舉能夠有效消除重疊區域信號所導致交易失敗隱患。此方案妥善處理了信號質量和信號覆蓋互相沖突的問題，能夠確保汽車成功進行交易。③動態跟蹤OBU運動軌跡，避免通信區域邊緣交易。因為當處于車道斷面時，交易區域幾乎重合于定位區域，而借助RSU，能夠實現對OBU運動軌跡的動態跟蹤，因此能夠有效保證交易于信號最佳的RSU區域中進行，妥善處理了因為通信區域邊緣信號波動所導致的交易失敗問題[6]。

3 結束語

正所謂技術引領未來，隨著通信技術的不斷發展，可以預見的是將會深入影響高速公路繳費模式。在此種背景之下，所構建的無人智能收費系統，極大地改變了傳統收費模式，使得汽車行駛不再受行駛狀態、車道以及速度等制約。此系統核心為DSRC技術，主要由電子車牌標簽和讀寫天線等兩部分構成。同時，DSRC設備也是關鍵設備，尤其是“5.8GHz”將成為未來發展的一個主要趨勢。融合電子車牌、EWTC、智能識別系統等多種智能化產品而建立的無人智能高速收費系統將完全能被很好地實現并替代現有的收費系統。