畢業(yè)設(shè)計(jì) 高速公路不停車(chē)收費(fèi)

1、. . 高速公路不停車(chē)收費(fèi) 系統(tǒng)應(yīng)用研究摘要高速公路是社會(huì)經(jīng)濟(jì)開(kāi)展的必然產(chǎn)物。In recent years, with the rapid development of our economy, the growth of highway is being faster and faster.近年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速開(kāi)展，高速公路的開(kāi)展變得越來(lái)越快，車(chē)輛的增加更為迅速，而現(xiàn)階段，高速公路的收費(fèi)系統(tǒng)，根本上都要求停車(chē)排隊(duì)收費(fèi)，在頂峰期司時(shí)機(jī)面臨排隊(duì)付費(fèi)的狀況，這嚴(yán)重降低了高速公路快捷、高效的功能；同時(shí)也造成了環(huán)境的污染和能源的浪費(fèi)。這對(duì)日益增長(zhǎng)的車(chē)輛和越來(lái)越高的工作效率要求來(lái)說(shuō)，停車(chē)?yán)U費(fèi)系統(tǒng)

2、已漸漸滿足不了開(kāi)展的要求。本文主要是研究高速路不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)，該系統(tǒng)使高速公路收費(fèi)走向電子化，可降低收費(fèi)管理的本錢(qián)，極改善了路上密集車(chē)輛所造成的環(huán)境污染，減少車(chē)輛阻塞現(xiàn)象，使行車(chē)更加平安，更為主要的是將大大提高過(guò)橋收費(fèi)效率。本文指出了目前我國(guó)高速公路收費(fèi)系統(tǒng)的現(xiàn)狀及開(kāi)展前景，結(jié)合高速公路的實(shí)際情況，闡述了ETC車(chē)道的工作原理和系統(tǒng)構(gòu)成，進(jìn)一步論述了ETC系統(tǒng)工作流程和實(shí)施不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)所遇到的問(wèn)題及其解決方法，為下一步的研究打下根底。關(guān)鍵詞：高速公路；ETC系統(tǒng)；關(guān)鍵技術(shù)；電子標(biāo)簽；路徑識(shí)別Research of HighwayToll Collection System Applicatio

3、nsAbstractHighway is the inevitable product of social and economic development. In recent years, as Chinas rapid economic development, highway development is being faster and faster, and vehicles increase are more rapid,but now，the highway toll collection system is basically a line charge，drivers wi

4、ll line up facing the pay situation in the peak period , which seriously hindered the road fast, and efficient function; but also caused environmental pollution and energy waste. The parking payment system has been gradually can not meet the requirements of the development for more and more vehicles

5、 and more increasing efficiency.This paper is the study of highway toll collection system, which makes electronic road toll to reduce the cost of management fees, improved road-intensive environmental pollution caused by vehicles, reducing vehicle congestion, thus making driving safer, more importan

6、tly that will greatly enhance the efficiency of the bridge toll.The paper points out the current status and prospects of highway toll collection system ,bined with the actual situation of the highway, describes the working principle of the ETC lane and the system position, and further discussed the

7、ETC system and implementation of work flow system does not meet parking problems and their solutions, laies the foundation for further research.Keywords:Highway; ETC system; key technology; electronic tags;Pathidentification目錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc295920440第1章 緒論 PAGEREF _Toc295920440 h 1

8、HYPERLINK l _Toc2959204411.1 引言 PAGEREF _Toc295920441 h 1HYPERLINK l _Toc2959204421.2 不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)的現(xiàn)狀及開(kāi)展趨勢(shì) PAGEREF _Toc295920442 h 2HYPERLINK l _Toc2959204431.2.1 不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)在國(guó)的開(kāi)展 PAGEREF _Toc295920443 h 3HYPERLINK l _Toc2959204441.2.2 不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)在國(guó)外應(yīng)用情況 PAGEREF _Toc295920444 h 3HYPERLINK l _Toc2959204451.2.3 不停

9、車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)的開(kāi)展趨勢(shì)PAGEREF _Toc295920445 h 5HYPERLINK l _Toc295920446第2章 不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)概述 PAGEREF _Toc295920446 h 7HYPERLINK l _Toc2959204472.1 不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)的定義 PAGEREF _Toc295920447 h 7HYPERLINK l _Toc2959204482.1.1 記賬式自動(dòng)收費(fèi)系統(tǒng) PAGEREF _Toc295920448 h 7HYPERLINK l _Toc2959204492.1.2 IC卡扣除式自動(dòng)收費(fèi)系統(tǒng) PAGEREF _Toc295920449 h 7H

10、YPERLINK l _Toc2959204502.2 不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)的組成與工作原理 PAGEREF _Toc295920450 h 8HYPERLINK l _Toc2959204512.2.1 ETC車(chē)道系統(tǒng)構(gòu)成 PAGEREF _Toc295920451 h 8HYPERLINK l _Toc2959204522.2.2系統(tǒng)工作原理 PAGEREF _Toc295920452 h 9HYPERLINK l _Toc2959204532.3ETC系統(tǒng)的主要技術(shù) PAGEREF _Toc295920453 h 10HYPERLINK l _Toc2959204542.3.1 RFID技術(shù)

11、PAGEREF _Toc295920454 h 10HYPERLINK l _Toc2959204552.3.2車(chē)型識(shí)別技術(shù) PAGEREF _Toc295920455 h 11HYPERLINK l _Toc2959204562.3.3車(chē)牌識(shí)別技術(shù) PAGEREF _Toc295920456 h 12HYPERLINK l _Toc2959204572.3.4信息融合技術(shù) PAGEREF _Toc295920457 h 13HYPERLINK l _Toc2959204582.3.5加密和平安技術(shù) PAGEREF _Toc295920458 h 13HYPERLINK l _Toc29592

12、04592.3.6專(zhuān)用短程無(wú)線通信DSRC技術(shù) PAGEREF _Toc295920459 h 14HYPERLINK l _Toc295920460第3章 關(guān)鍵技術(shù)RFID技術(shù)匯總 PAGEREF _Toc295920460 h 16HYPERLINK l _Toc2959204613.1 什么是RFID技術(shù) PAGEREF _Toc295920461 h 16HYPERLINK l _Toc2959204623.2 RFID的開(kāi)展史 PAGEREF _Toc295920462 h 16HYPERLINK l _Toc2959204633.3 RFID的組成及工作原理 PAGEREF _To

13、c295920463 h 17HYPERLINK l _Toc2959204643.4 RFID的工作頻段 PAGEREF _Toc295920464 h 18HYPERLINK l _Toc2959204653.5 RFID技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) PAGEREF _Toc295920465 h 19HYPERLINK l _Toc295920466第4章 ETC的技術(shù)設(shè)備和方案選擇 PAGEREF _Toc295920466 h 20HYPERLINK l _Toc2959204674.1 ETC的技術(shù)設(shè)備 PAGEREF _Toc295920467 h 20HYPERLINK l _Toc2959204

14、684.1.1 車(chē)載電子標(biāo)簽 PAGEREF _Toc295920468 h 21HYPERLINK l _Toc2959204694.1.2微波天線 PAGEREF _Toc295920469 h 22HYPERLINK l _Toc2959204704.2.3閱讀器 Reader PAGEREF _Toc295920470 h 23HYPERLINK l _Toc2959204714.2技術(shù)方案 PAGEREF _Toc295920471 h 24HYPERLINK l _Toc2959204724.2.1可讀寫(xiě)單片式電子標(biāo)簽的方案 PAGEREF _Toc295920472 h 24HY

15、PERLINK l _Toc2959204734.2.2雙片式電子標(biāo)簽的方案 PAGEREF _Toc295920473 h 25HYPERLINK l _Toc2959204744.2.3改進(jìn)型雙片式電子標(biāo)簽的方案 PAGEREF _Toc295920474 h 25HYPERLINK l _Toc2959204754.3方案分析 PAGEREF _Toc295920475 h 25HYPERLINK l _Toc2959204764.3.1可讀寫(xiě)單片式電子標(biāo)簽方案分析 PAGEREF _Toc295920476 h 25HYPERLINK l _Toc2959204774.3.2雙片式ET

16、C電子標(biāo)簽組合式方案分析 PAGEREF _Toc295920477 h 26HYPERLINK l _Toc2959204784.3.3改進(jìn)型雙片式電子標(biāo)簽方案分析 PAGEREF _Toc295920478 h 27HYPERLINK l _Toc2959204794.4可靠性預(yù)測(cè)分析 PAGEREF _Toc295920479 h27HYPERLINK l _Toc2959204804.5 結(jié)論 PAGEREF _Toc295920480 h 30HYPERLINK l _Toc295920481第5章 ETC系統(tǒng)存在的問(wèn)題和解決方法 PAGEREF _Toc295920481 h 31

17、HYPERLINK l _Toc2959204825.1 RFID的碰撞問(wèn)題及其解決方法 PAGEREF _Toc295920482 h 31HYPERLINK l _Toc2959204835.2車(chē)型的實(shí)時(shí)自動(dòng)識(shí)別混亂 PAGEREF _Toc295920483 h 34HYPERLINK l _Toc2959204845.3 眾多用戶(hù)和系統(tǒng)的兼容性問(wèn)題 PAGEREF _Toc295920484 h 35HYPERLINK l _Toc2959204855.4 ETC在實(shí)際運(yùn)營(yíng)中存在的問(wèn)題及其解決方法 PAGEREF _Toc295920485 h 35HYPERLINK l _Toc29

18、59204865.4.1誤入車(chē)輛引起的ETC車(chē)道擁堵 PAGEREF _Toc295920486 h 36HYPERLINK l _Toc2959204875.4.2 ETC系統(tǒng)跟車(chē)干擾嚴(yán)重 PAGEREF _Toc295920487 h 36HYPERLINK l _Toc2959204885.4.3其他需要解決的問(wèn)題 PAGEREF _Toc295920488 h 37HYPERLINK l _Toc295920489總結(jié) PAGEREF _Toc295920489 h 38HYPERLINK l _Toc295920490參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc295920490 h 39HY

19、PERLINK l _Toc295920491致 PAGEREF _Toc295920491 h 41. 第一章 緒論1.1引言高速公路被譽(yù)為一個(gè)國(guó)家走向現(xiàn)代化的橋梁，是一個(gè)國(guó)家開(kāi)展現(xiàn)代化交通業(yè)的必經(jīng)之路，同時(shí)也是一個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)開(kāi)展的重要助推器。目前，隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速開(kāi)展，高速公路也呈現(xiàn)出強(qiáng)勁的增長(zhǎng)勢(shì)頭。高速公路在中國(guó)地的出現(xiàn)和開(kāi)展僅僅走過(guò)了20年的歷程，到2007年底全國(guó)高速公路總里程到達(dá)5.3萬(wàn)公里，位居世界第二。高速公路正在為中國(guó)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的開(kāi)展提供著便捷、高效率的運(yùn)輸效勞，對(duì)中國(guó)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)的開(kāi)展以及公眾的生活方式和質(zhì)量產(chǎn)生重大而深遠(yuǎn)的影響。國(guó)家高速公路網(wǎng)規(guī)劃完成后，可以形成“首都連

20、接省會(huì)、省會(huì)彼此相通、連接主要地市、覆蓋重要縣市的高速公路網(wǎng)絡(luò)。這個(gè)網(wǎng)絡(luò)能夠覆蓋10多億人口，直接效勞區(qū)域GDP占全國(guó)總量的85以上，實(shí)現(xiàn)東部地區(qū)平均30分鐘、中部地區(qū)平均一小時(shí)、西部地區(qū)平均兩小時(shí)抵達(dá)高速公路，客貨運(yùn)輸?shù)臋C(jī)動(dòng)性將有顯著提升。高速公路網(wǎng)絡(luò)是國(guó)家的重要戰(zhàn)略資源。國(guó)家高速公路網(wǎng)的形成有利于加快建立全國(guó)統(tǒng)一市場(chǎng)，對(duì)開(kāi)展生產(chǎn)力、增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力具有十分重要的作用，從長(zhǎng)遠(yuǎn)看，對(duì)中國(guó)人民生活方式的現(xiàn)代化也將產(chǎn)生重要影響。在國(guó)家和地方的共同努力下，依靠政府和公眾的積極行動(dòng)，加之國(guó)際合作的有力支持，相信國(guó)家高速公路網(wǎng)的建立必將在使中國(guó)人民享有更好的交通效勞的歷史進(jìn)程中扮演越來(lái)越重要的角色。然而，隨著

21、高速公路通車(chē)?yán)锍痰某掷m(xù)增加以及道路網(wǎng)構(gòu)造復(fù)雜度持續(xù)增大，高速公路管理面臨著巨大的挑戰(zhàn)。首先，現(xiàn)如今公路上車(chē)輛的監(jiān)視根本上是依靠傳統(tǒng)的路面巡邏管理。而However, the number of vehicle in highway increases day by day, which brings huge pressure to the department of road patrol management so that it sometimes occurs improper monitoring and dispatching of vehicle, making the vehi

22、cle management in chaos.而而高速公路上車(chē)輛的數(shù)量日益增加，這給路面巡邏管理部門(mén)帶來(lái)巨大的壓力，以致有時(shí)發(fā)生車(chē)輛監(jiān)控和調(diào)度不當(dāng)，使車(chē)輛管理處于混亂狀態(tài)。此外，一些意想不到的事件和交通線路繁雜的地區(qū)經(jīng)常會(huì)造成交通擁堵，導(dǎo)致交通的延誤。其次，我國(guó)的高速公路根本上都是收費(fèi)公路，而現(xiàn)階段，高速公路的收費(fèi)系統(tǒng)，根本上都是要求停車(chē)排隊(duì)收費(fèi)，在很多收費(fèi)站路口都出現(xiàn)了要花很多時(shí)間排隊(duì)繳費(fèi)的現(xiàn)象，這嚴(yán)重降低了高速公路快捷、高效的功能，同時(shí)也造成了環(huán)境污染和能源浪費(fèi)。此外，在這一階段，我國(guó)公路雖然四通八達(dá)，但其在各省的分布卻非常不均衡。而且高速公路的開(kāi)展與地勢(shì)是不一樣的,所以道路網(wǎng)構(gòu)造變得越

23、來(lái)越復(fù)雜。所有的這些都導(dǎo)致了積極促進(jìn)公路聯(lián)網(wǎng)和實(shí)施一站式收費(fèi)過(guò)程中的二義性路徑問(wèn)題。最后，我國(guó)高速公路的信息化水平很低。在高速公路上，許多信息資源得不到有效整合與利用，因此不能向信息資源需求者提供必要的信息效勞和支持。The e*istence of these issues has seriously hindered the ealthy development of the future highway, and imultaneously has also brought the very disadvantageous influence to the fast and steady

24、 development of national economy.這些問(wèn)題的存在已經(jīng)嚴(yán)重阻礙了未來(lái)高速公路的安康開(kāi)展，同時(shí)也給國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速穩(wěn)定開(kāi)展帶來(lái)了非常不利影響。與此同時(shí)，信息高速公路是高速公路的未來(lái)開(kāi)展趨勢(shì)，因此公路管理迫切需要實(shí)現(xiàn)信息化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化。為了有效地解決這些存在的問(wèn)題并實(shí)現(xiàn)高速公路的智能化管理和有效使用，本文介紹了不停車(chē)電子自動(dòng)收費(fèi)系統(tǒng)，該系統(tǒng)從設(shè)計(jì)、技術(shù)上滿足交通部“高速公路聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)暫行技術(shù)要求“的所有規(guī)定，且該系統(tǒng)具有獨(dú)特的自動(dòng)高效的遠(yuǎn)程目標(biāo)識(shí)別優(yōu)勢(shì)，并具有較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力和較高可靠性，這樣它就可以在各種惡劣的環(huán)境下準(zhǔn)確地識(shí)別目標(biāo)。本文結(jié)合射頻識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用提出了

25、一種基于射頻識(shí)別技術(shù)的高速路不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)又稱(chēng)電子收費(fèi)系統(tǒng)Electronic Toll Collection system ,簡(jiǎn)稱(chēng)ETC系統(tǒng)。它可以允許車(chē)輛高速通過(guò)，大大提高公路的通行能力；使公路收費(fèi)走向電子化，降低收費(fèi)管理的本錢(qián)，有利于提高車(chē)輛的營(yíng)運(yùn)效益；縮小收費(fèi)站的規(guī)模，節(jié)約基建費(fèi)用和管理費(fèi)用；防止了月票制度和人工收費(fèi)的眾多弱點(diǎn)，有效提高這些市政設(shè)施的資金回收能力；同時(shí)也可以大大降低收費(fèi)口的噪聲水平和廢氣排放。簡(jiǎn)而言之，它使高速公路管理更有效率，更加規(guī)化和智能化1。1.2不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)的現(xiàn)狀及開(kāi)展趨勢(shì)ETC電子不停車(chē)收費(fèi)技術(shù)自90年代初期出現(xiàn)以來(lái)，美國(guó)、日本及歐洲各國(guó)開(kāi)通了大量的不停車(chē)收

26、費(fèi)車(chē)道。目前，許多國(guó)家和地區(qū)的ETC系統(tǒng)已經(jīng)聯(lián)網(wǎng)并形成規(guī)模效益，實(shí)現(xiàn)了明顯的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。我國(guó)也在九五期間，由交通部組織了“網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)行業(yè)聯(lián)合攻關(guān)工程研究。與此同時(shí)，全國(guó)各大高等院校、研究機(jī)構(gòu)也紛紛開(kāi)展了ETC電子不停車(chē)收費(fèi)技術(shù)的研究。本文就國(guó)外的開(kāi)展情況做一簡(jiǎn)單介紹。不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)在國(guó)的開(kāi)展1995年，國(guó)家技術(shù)監(jiān)視局正式批準(zhǔn)交通部承當(dāng)ISOPTC204國(guó)歸口工作，秘書(shū)處設(shè)在交通部公路科學(xué)研究所。1996年，交通部成立了中國(guó)交通工程設(shè)施公路標(biāo)委會(huì)。1998年，國(guó)家計(jì)委立項(xiàng)委托交通部公路科學(xué)研究所開(kāi)展“交通工程標(biāo)準(zhǔn)化體系研究，并要求盡快制定本領(lǐng)域急需的20多項(xiàng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，其中就包括“

27、公路不停車(chē)收費(fèi)應(yīng)用技術(shù)條件的編制工作。1999年，、率先提出全省聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)，伴隨著眾多主線收費(fèi)站的撤除，我國(guó)公路收費(fèi)系統(tǒng)從各路段獨(dú)立收費(fèi)的狀態(tài)步入了聯(lián)網(wǎng)統(tǒng)一收費(fèi)、通行費(fèi)多業(yè)主拆分的時(shí)代。到2003年，聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)初具規(guī)模的省市有、等。還在實(shí)施中的有、蒙、等。在實(shí)施區(qū)域聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)的進(jìn)程中，為了保障聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)能順利實(shí)施，通常還需建立通信網(wǎng)絡(luò)，以及必要的監(jiān)控設(shè)施。數(shù)以?xún)|計(jì)的投資吸引了大量的IT 企業(yè)包括設(shè)備制造商和系統(tǒng)集成商參與工程建立，采購(gòu)大量的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、通信設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，根底軟件、應(yīng)用軟件以及專(zhuān)用的收費(fèi)設(shè)備等。這就是我國(guó)開(kāi)展電子收費(fèi)應(yīng)用所必須面對(duì)的大環(huán)境。然而目前，不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)在我國(guó)有了較為成熟的開(kāi)

28、發(fā)和應(yīng)用。1994年底，大橋管理站在國(guó)首次開(kāi)發(fā)成功了1套基于微波檢測(cè)技術(shù)的不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)，該系統(tǒng)于1995年1月1日試開(kāi)通。1997年市開(kāi)場(chǎng)實(shí)施全市路橋“一卡通不停車(chē)收費(fèi)推廣工程，系統(tǒng)于1999年1月1日投入運(yùn)行。此外機(jī)荷、梅觀高速公路也實(shí)施了不停車(chē)電子收費(fèi)系統(tǒng)。在、等地的機(jī)場(chǎng)高速公路也先后實(shí)施了電子不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)，其中機(jī)場(chǎng)高速公路收費(fèi)站采用的是美國(guó)AMTECH公司的產(chǎn)品，而機(jī)場(chǎng)高速路則是使用日本豐田的路邊設(shè)備和單、雙片式車(chē)載機(jī)及世界上最先進(jìn)的雙界面卡。近年來(lái)，我國(guó)各個(gè)地區(qū)均先后提出了實(shí)施不停車(chē)收費(fèi)的規(guī)劃。不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)在國(guó)外應(yīng)用情況美國(guó)、歐洲、日本很早就針對(duì)不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)中的研發(fā)技術(shù)、工程實(shí)

29、施、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)進(jìn)展了深入研究，并向國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織提交了有關(guān)不停車(chē)收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)的草案，歐洲和日本提出的標(biāo)準(zhǔn)較為成熟，獲得了較廣泛的廠商支持。但各興旺國(guó)家在ETC技術(shù)推進(jìn)和聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)方面都經(jīng)歷了較為漫長(zhǎng)的過(guò)程。在美國(guó)最著名的電子不停車(chē)系統(tǒng)是E-Zpass系統(tǒng)。1997年7月，該系統(tǒng)工程的方案開(kāi)場(chǎng)實(shí)施和運(yùn)行。經(jīng)過(guò)僅一年半的時(shí)間，共計(jì)23條電子收費(fèi)車(chē)道的不停車(chē)收費(fèi)網(wǎng)絡(luò)就承當(dāng)了月平均交易量的43% ，充分表達(dá)了電子不停車(chē)系統(tǒng)的效益和吸引力。E-Zpass系統(tǒng)采用專(zhuān)用車(chē)道和混合車(chē)道兩種模式,車(chē)道都有收費(fèi)員值班。規(guī)定車(chē)輛通過(guò)車(chē)道限速為5英里。美國(guó)根本上是采用開(kāi)放市收費(fèi)制式構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)。目前，美國(guó)已有11個(gè)州的21條高速

30、公路收費(fèi)機(jī)構(gòu)連合成立了IAG 組織 InterAgency Group，系統(tǒng)車(chē)輛采用單一標(biāo)準(zhǔn)的車(chē)載設(shè)備，每個(gè)用戶(hù)擁有單一賬戶(hù)。該組織下的收費(fèi)系統(tǒng)已安裝有3211條ETC車(chē)道，每日交易量超過(guò)300萬(wàn)。葡萄牙的Via Varde電子收費(fèi)系統(tǒng)可以算作歐洲具有代表意義的聯(lián)網(wǎng)電子收費(fèi)系統(tǒng)之一，由葡萄牙最大的公路運(yùn)營(yíng)商BRISA公司管理。收費(fèi)系統(tǒng)采用封閉式和開(kāi)放式相結(jié)合的模式。事實(shí)已證明，Via Varde電子收費(fèi)系統(tǒng)是既有利于道路使用者又有利于道路運(yùn)營(yíng)商的有效收費(fèi)手段。根據(jù)運(yùn)營(yíng)報(bào)表統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，人工收費(fèi)車(chē)道Manual Toll Collection ,簡(jiǎn)稱(chēng)MTC。MTG的平均通行能力為200輛Ph，電子收

31、費(fèi)車(chē)道的平均通行能力為1500輛Ph，1條ETC車(chē)道的通行能力是MTG車(chē)道通行能力的7倍。該ETC車(chē)道的顯著特點(diǎn)是沒(méi)有自動(dòng)欄桿，車(chē)輛能以不低于80kmPh的速度通行。如果沒(méi)有Via Varde系統(tǒng)，運(yùn)營(yíng)公司將不得不多修建2000多條人工收費(fèi)車(chē)道以解決收費(fèi)擁堵問(wèn)題。目前，日本已經(jīng)建立起了全世界最大規(guī)模的聯(lián)網(wǎng)電子不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)，運(yùn)營(yíng)管理方式為不同運(yùn)營(yíng)主體管理多條收費(fèi)道路的方式，所有高速公路由四大道路集團(tuán)運(yùn)營(yíng)管理。1997年，日本就編制了有關(guān)電子不停車(chē)收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)草案ARIB - T55PT75，并提交給國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織第204委員會(huì) ISOPTC 204。2001年3月起實(shí)施全國(guó)大規(guī)模的ETC網(wǎng)絡(luò)建立。

32、目前，日本已經(jīng)在全國(guó)圍的所有高速公路收費(fèi)站點(diǎn)開(kāi)通了ETC系統(tǒng)，收費(fèi)站點(diǎn)總數(shù)超過(guò)1300個(gè)，用戶(hù)數(shù)量超過(guò)1000萬(wàn)。日本使用的電子收費(fèi)系統(tǒng)應(yīng)用接觸式CPU卡+ 5.8 GHz 的主動(dòng)式電子標(biāo)簽；車(chē)道設(shè)置雙ETC天線，自動(dòng)欄桿為雙翻開(kāi)式高速欄桿，車(chē)道無(wú)人值守，有很高的平安性和車(chē)道通行能力；與銀行的信用結(jié)算體系有很好地銜接；人工收費(fèi)與電子收費(fèi)完全隔離，車(chē)道投資和電子標(biāo)簽的本錢(qián)不是很高。盡管?chē)?guó)外ETC系統(tǒng)運(yùn)行很成功，具有一定特色，但有些技術(shù)特點(diǎn)和運(yùn)營(yíng)方法能否適合中國(guó)，需要結(jié)合我國(guó)道路使用者的行為特點(diǎn)深入評(píng)估分析。以車(chē)道局部為例，有專(zhuān)用車(chē)道、混合車(chē)道兩種模式，有收費(fèi)員值班管理和無(wú)人值班管理兩種模式，有設(shè)

33、高速欄桿和不設(shè)欄桿兩種模式，有低速通行模式和高速通行模式。從違章逃費(fèi)行為的處理看，有現(xiàn)場(chǎng)處理和圖像抓拍事后處理兩種模式。如果ETC運(yùn)營(yíng)模式不能很好地提供免停車(chē)快速通行效勞、不能減少收費(fèi)值班員，將無(wú)法表達(dá)出明顯的吸引力，推廣應(yīng)用的前景將無(wú)疑受到影響。不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)的開(kāi)展趨勢(shì)在高速公路建立快速開(kāi)展的同時(shí)，我國(guó)高速公路收費(fèi)系統(tǒng)也有了很大的開(kāi)展。10多年來(lái)，高速公路收費(fèi)系統(tǒng)已經(jīng)由全面引進(jìn)階段逐步過(guò)渡到自主開(kāi)發(fā)與引進(jìn)相結(jié)合的階段。主要表達(dá)在按區(qū)域聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)、按線路聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)、采用高新科學(xué)技術(shù)提高收費(fèi)管理手段3個(gè)方面。隨著社會(huì)、經(jīng)濟(jì)的快速開(kāi)展，特別是跨省市國(guó)道主干線高速公路網(wǎng)絡(luò)的逐步形成，社會(huì)對(duì)收費(fèi)系統(tǒng)的技術(shù)

34、要求將會(huì)越來(lái)越高，自動(dòng)化程度較高的收費(fèi)技術(shù)必然逐步取代傳統(tǒng)的人工作業(yè)方式，ETC技術(shù)會(huì)在適宜的路段得到采用，但要形成網(wǎng)絡(luò)尚需較長(zhǎng)過(guò)程。國(guó)已有局部運(yùn)營(yíng)了五六年的高速公路，其交通量已經(jīng)到達(dá)相當(dāng)水平，局部收費(fèi)站的通行能力確實(shí)不能滿足頂峰交通的需要，面臨擴(kuò)建收費(fèi)站和改建ETC車(chē)道的選擇。在這個(gè)時(shí)候，實(shí)施ETC收費(fèi)顯然要優(yōu)于進(jìn)展土建擴(kuò)展。能夠兼容IC卡收費(fèi)和ETC電子收費(fèi)的兩片式電子標(biāo)簽及其組合式電子收費(fèi)技術(shù)方案將成為公路網(wǎng)自動(dòng)化收費(fèi)技術(shù)開(kāi)展的探索和關(guān)注焦點(diǎn)。在以IC 卡收費(fèi)為根底的系統(tǒng)中開(kāi)展ETC電子付費(fèi)較為容易，僅需在交通擁堵的收費(fèi)站或有特別需求的收費(fèi)站安裝ETC車(chē)道系統(tǒng)就可以，沒(méi)有必要讓ETC系統(tǒng)

35、自身單獨(dú)構(gòu)成一個(gè)封閉式網(wǎng)絡(luò)。涉及的主要工作是車(chē)道改造任務(wù)，有一定的工作量，但不存在重復(fù)投資或浪費(fèi)的問(wèn)題。從更長(zhǎng)期的角度看，ETC技術(shù)除了效勞于電子收費(fèi)外，很有潛力擴(kuò)展到加油、停車(chē)、門(mén)禁、出入控制等領(lǐng)域2。在國(guó)際社會(huì)未來(lái)的開(kāi)展中，區(qū)域圍的互換性、多車(chē)道自由流技術(shù)、帶智能卡的雙片式電子標(biāo)簽將是研究和開(kāi)展的熱點(diǎn)。隨著我國(guó)公路事業(yè)的開(kāi)展和不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)應(yīng)用，也會(huì)隨著增長(zhǎng)的交通需求，我們相信不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)一定會(huì)被國(guó)家、被企業(yè)、被消費(fèi)者廣泛關(guān)注和承受。不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)在我國(guó)的市場(chǎng)一定會(huì)有著廣闊的開(kāi)展前景3。第二章 不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)概述2.1不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)的定義不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)又稱(chēng)電子收費(fèi)系統(tǒng)Electro

36、nic Toll Collection System，簡(jiǎn)稱(chēng)ETC系統(tǒng)利用專(zhuān)用短程微波通訊技術(shù)Dedicated Short Range munication， DSRC，通過(guò)收費(fèi)車(chē)道或路側(cè)單元RUS與車(chē)載單元OBU的信息交換，自動(dòng)識(shí)別車(chē)輛Automatic Vehicle Identification 簡(jiǎn)稱(chēng) AVI技術(shù)，采用電子支付方式，自動(dòng)完成車(chē)輛通行費(fèi)扣除的全自動(dòng)收費(fèi)方式。簡(jiǎn)單地講，就是指車(chē)輛在正常行駛速度情況下通過(guò)收費(fèi)口時(shí)，收費(fèi)口的收費(fèi)設(shè)備自動(dòng)對(duì)其完成收費(fèi)的全部操作過(guò)程。目前不停車(chē)收費(fèi)的方式主要有2 種:記賬式自動(dòng)收費(fèi)和IC卡扣除式自動(dòng)收費(fèi)4。記賬式自動(dòng)收費(fèi)系統(tǒng)系統(tǒng)主要是由收費(fèi)口站臺(tái)設(shè)備

37、和電子IC卡組成。其收費(fèi)過(guò)程是：當(dāng)持有IC卡貼在車(chē)前擋風(fēng)玻璃上的車(chē)輛通過(guò)收費(fèi)口時(shí)，IC卡被站臺(tái)設(shè)備激活，將卡的卡號(hào)、車(chē)類(lèi)、車(chē)號(hào)等信息發(fā)送給站臺(tái)設(shè)備，站臺(tái)計(jì)算機(jī)收到數(shù)據(jù)信息進(jìn)展驗(yàn)證后，將該車(chē)的通過(guò)時(shí)間、地點(diǎn)、收費(fèi)金額等信息做1條記錄，以供事后在該IC卡的車(chē)輛賬戶(hù)上扣下收費(fèi)金額，這樣就完成了一次不停車(chē)自動(dòng)收費(fèi)過(guò)程。IC卡扣除式自動(dòng)收費(fèi)系統(tǒng)系統(tǒng)主要由站臺(tái)設(shè)備、車(chē)載POS機(jī)和電子IC卡組成。其收費(fèi)過(guò)程是：當(dāng)裝有POS機(jī)且機(jī)插有IC資金卡的車(chē)輛駛進(jìn)收費(fèi)口時(shí)，收費(fèi)口站臺(tái)設(shè)備通過(guò)第一區(qū)域天線發(fā)出微波信號(hào)，喚醒車(chē)載POS機(jī)，讓POS機(jī)將其POS機(jī)號(hào)、車(chē)類(lèi)、IC卡號(hào)、卡資金等信息發(fā)送給站臺(tái)設(shè)備，站臺(tái)計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)

38、驗(yàn)證合法后，通知車(chē)載POS機(jī)在IC卡上扣除費(fèi)用，當(dāng)車(chē)載POS機(jī)完成扣款，車(chē)輛進(jìn)入第二通訊區(qū)時(shí)，站臺(tái)設(shè)備承受POS機(jī)送回扣除成功與否的信息，假設(shè)發(fā)回信息是扣除成功，則控制站臺(tái)設(shè)備將車(chē)輛經(jīng)過(guò)時(shí)間、地點(diǎn)、收費(fèi)金額等信息做1條記錄作為結(jié)賬依據(jù)，完成1次自動(dòng)收費(fèi)過(guò)程。記賬式自動(dòng)收費(fèi)需傳送的信息量少，誤碼率低，可用于較高車(chē)速，站臺(tái)設(shè)備比擬簡(jiǎn)單，且通行費(fèi)通過(guò)銀行結(jié)賬，不直接與客戶(hù)發(fā)生經(jīng)濟(jì)糾，與顧客矛盾少。采用定期的統(tǒng)一付款方式，一般不會(huì)有透支或無(wú)資金支付的顧慮。IC卡扣除式自動(dòng)收費(fèi)方式由于需要進(jìn)展實(shí)時(shí)扣除款項(xiàng)，來(lái)回通訊的數(shù)據(jù)比擬多，站臺(tái)設(shè)備比擬復(fù)雜、要求高、還需要車(chē)載POS機(jī)等設(shè)備，投資大。2.2不停車(chē)收費(fèi)

39、系統(tǒng)的組成與工作原理ETC在我國(guó)經(jīng)歷10多年的開(kāi)展路程，技術(shù)較為成熟，到達(dá)國(guó)際先進(jìn)水平。根據(jù)我國(guó)路網(wǎng)現(xiàn)狀和ETC應(yīng)用實(shí)際，現(xiàn)在投入使用的ETC多采用先進(jìn)的5.8GHz微波頻段的DSRC技術(shù)，系統(tǒng)車(chē)載單元OBU則多采用兩片式電子標(biāo)簽和雙界面CPU卡相結(jié)合的方式，成功地實(shí)現(xiàn)車(chē)輛的不停車(chē)收費(fèi)。目前在我國(guó)正推廣使用5。 ETC車(chē)道系統(tǒng)構(gòu)成聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)是當(dāng)前收費(fèi)的主要方式，而ETC系統(tǒng)是聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)的組成局部。ETC系統(tǒng)包括站級(jí)子系統(tǒng)和車(chē)道級(jí)子系統(tǒng)兩局部，其中車(chē)道級(jí)子系統(tǒng)負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)ETC車(chē)道的電子不停車(chē)收費(fèi)，站級(jí)子系統(tǒng)負(fù)責(zé)后臺(tái)的ETC交易數(shù)據(jù)效勞、運(yùn)營(yíng)參數(shù)管理以及系統(tǒng)運(yùn)行監(jiān)控，并通過(guò)數(shù)據(jù)接口軟件，在站級(jí)實(shí)現(xiàn)ETC

40、系統(tǒng)與聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理工作6。在各個(gè)設(shè)備中，電子標(biāo)簽讀寫(xiě)天線通過(guò)RS232串行線接到位于收費(fèi)亭的車(chē)道計(jì)算機(jī)上，讀寫(xiě)天線與車(chē)載電子標(biāo)簽之間的信息交換由應(yīng)用程序直接控制；其它設(shè)備如自動(dòng)欄桿、費(fèi)額顯示器、車(chē)道通行燈、車(chē)輛檢測(cè)器等設(shè)備通過(guò)車(chē)道控制器與車(chē)道計(jì)算機(jī)連接；視頻信號(hào)通過(guò)字符疊加器疊加在過(guò)車(chē)信息后傳遞到收費(fèi)站的監(jiān)視器上。ETC車(chē)道系統(tǒng)構(gòu)成圖如圖2-1所示。車(chē)道計(jì)算機(jī)天線控制器RS232收費(fèi)臺(tái)效勞器TCP/IPRS232天線車(chē)道控制器RS232收費(fèi)站監(jiān)視器交通信號(hào)燈字符疊加器車(chē)檢器落桿機(jī)攝像機(jī)通信區(qū)域檢測(cè)線圈 抓拍線圈 落桿線圈圖2-1 ETC車(chē)道系統(tǒng)構(gòu)成圖系統(tǒng)工作原理當(dāng)車(chē)輛進(jìn)入通信圍時(shí)，首

41、先壓到觸發(fā)線圈，啟動(dòng)讀寫(xiě)天線；讀寫(xiě)天線與電子標(biāo)簽車(chē)載機(jī)+CPU卡進(jìn)展通信，判別車(chē)輛電子標(biāo)簽是否有效，如有效則進(jìn)展交易，無(wú)效則報(bào)警并保持車(chē)道關(guān)閉，直到車(chē)輛離開(kāi)檢測(cè)線圈；如交易成功，系統(tǒng)控制欄桿抬升，通行信號(hào)燈變綠，費(fèi)額顯示牌上交易信息；車(chē)輛通過(guò)抓拍線圈時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)展圖像抓拍，字符疊加器將過(guò)車(chē)信息疊加到抓拍圖像中；車(chē)輛通過(guò)落桿線圈后，欄桿自動(dòng)回落，通行信號(hào)燈變紅；系統(tǒng)保存交易記錄，并將其上傳至收費(fèi)站效勞器中，等待下一輛車(chē)進(jìn)入7。具體過(guò)車(chē)流程如圖2-2所示。2.3ETC系統(tǒng)的主要技術(shù)ETC系統(tǒng)采用的主要技術(shù)包括：射頻識(shí)別技術(shù)、車(chē)型和牌照識(shí)別技術(shù)、信息融合技術(shù)、射頻IC卡加密和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸平安技術(shù)、專(zhuān)用

42、短程通信技術(shù)等8。 RFID技術(shù)RFIDRadio Frequency Identification，即射頻識(shí)別，俗稱(chēng)電子標(biāo)簽。 RFID射頻識(shí)別是一種非接觸式的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，它通過(guò)射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，識(shí)別工作無(wú)須人工干預(yù)，可工作于各種惡劣環(huán)境。RFID技術(shù)可識(shí)別高速運(yùn)動(dòng)物體并可同時(shí)識(shí)別多個(gè)標(biāo)簽，操作快捷方便。 RFID是一種簡(jiǎn)單的無(wú)線系統(tǒng)，只有兩個(gè)根本器件，該系統(tǒng)用于控制、檢測(cè)和跟蹤物體。系統(tǒng)由一個(gè)詢(xún)問(wèn)器或閱讀器和很多應(yīng)答器或標(biāo)簽組成9。一套完整的RFID系統(tǒng), 是由閱讀器Reader與電子標(biāo)簽TAG也就是所謂的應(yīng)答器Transponder及應(yīng)用軟件系統(tǒng)三個(gè)局部所組成，其

43、工作原理是Reader發(fā)射一特定頻率的無(wú)線電波能量給Transponder，用以驅(qū)動(dòng)Transponde電路將部的數(shù)據(jù)送出，此時(shí)Reader便依序接收解讀數(shù)據(jù)，送給應(yīng)用程序做相應(yīng)的處理。射頻識(shí)別是應(yīng)用于自動(dòng)車(chē)輛識(shí)別的主要技術(shù)之一，通常通信距離830m，我國(guó)選定的5.8GHz通信頻率具有傳輸速度快、載波比高、抗干擾強(qiáng)、支持設(shè)備多等特點(diǎn)。通過(guò)射頻天線讀取電子標(biāo)簽中的車(chē)輛信息，然后通過(guò)RS232串口將數(shù)據(jù)傳輸給DSP；車(chē)輛信息處理完畢后，DSP將通行信息再通過(guò)串口由射頻天線寫(xiě)入電子標(biāo)簽中。通常選用兩片式電子標(biāo)簽，由固定安裝的車(chē)載機(jī)和可插拔的雙界面CPU卡組成。車(chē)載機(jī)里存儲(chǔ)了車(chē)牌號(hào)、車(chē)型等車(chē)輛物理參數(shù)

44、，用戶(hù)的消費(fèi)、余額等信息則存儲(chǔ)在CPU卡。電子標(biāo)簽具有防拆功能，采用不同顏色區(qū)分車(chē)型，防止換卡作弊。射頻卡電子標(biāo)簽為T(mén)CPU型無(wú)源電子標(biāo)簽，是由讀寫(xiě)器發(fā)出的無(wú)線電波作為能源對(duì)其供電，不需要安裝電池10。車(chē)型識(shí)別技術(shù)車(chē)型識(shí)別的研究主要針對(duì)基于視頻的車(chē)型識(shí)別技術(shù)，通過(guò)對(duì)動(dòng)態(tài)圖像處理獲得車(chē)輛的輪廓，并用Freeman鏈碼表示輪廓，通過(guò)對(duì)Freeman鏈碼的統(tǒng)計(jì)和計(jì)算獲取了車(chē)長(zhǎng)、車(chē)高、周長(zhǎng)、面積、車(chē)長(zhǎng)高比、圓形度、外接矩形與面積比等7個(gè)特征，同時(shí)還提取了車(chē)型圖像的7個(gè)不變矩特征。然后應(yīng)用SVM技術(shù)和決策樹(shù)多類(lèi)分類(lèi)器相結(jié)合的策略進(jìn)展分類(lèi)，使得分類(lèi)器具有良好的分類(lèi)性能和魯棒性，在選擇合理參數(shù)的前提下，可達(dá)

45、98%以上的識(shí)別率。系統(tǒng)流程如圖2-3所示。未到達(dá)攝像機(jī)、圖像采集卡檢查車(chē)輛是否到達(dá)“預(yù)處理查圖像到達(dá)目標(biāo)識(shí)別輪廓跟蹤與特征提取分類(lèi)識(shí)別輸出結(jié)果圖2-3 車(chē)型識(shí)別流程車(chē)型識(shí)別系統(tǒng)硬件有CCD攝像機(jī)、圖像采集卡、車(chē)型識(shí)別計(jì)算機(jī)組成。CCD攝像機(jī)將采集到的視頻信號(hào)傳輸?shù)綀D像采集卡，由圖像采集卡轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像后送車(chē)型識(shí)別計(jì)算機(jī)處理，經(jīng)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)與分割、圖像車(chē)型特征提取、SVM決策樹(shù)分類(lèi)等計(jì)算處理，最終識(shí)別出車(chē)型。車(chē)牌識(shí)別技術(shù)車(chē)牌識(shí)別是以支持向量機(jī)為根底，研究特異性車(chē)牌的高可靠性識(shí)別問(wèn)題。在實(shí)際應(yīng)用中，抓拍的牌照?qǐng)D像往往模糊不清甚至傾斜，需要通過(guò)方向場(chǎng)計(jì)算來(lái)進(jìn)展矯正。由于車(chē)牌特有的紋理和形狀特點(diǎn)，采

46、用先進(jìn)性邊緣粗提取，再利用形態(tài)學(xué)中的腐蝕和膨脹方法對(duì)車(chē)牌定位。定位后的車(chē)牌區(qū)域再經(jīng)過(guò)Top-Hat變換、二值化、反色處理、字符分割后，最終通過(guò)SVM決策樹(shù)模型解決字符識(shí)別，得到完整的車(chē)牌。經(jīng)大量的車(chē)牌樣本識(shí)別實(shí)驗(yàn)證明，有效識(shí)別率高達(dá)99. 6%。車(chē)牌識(shí)別技術(shù)的系統(tǒng)流程圖如圖2-4所示。二值化預(yù)處理反色處理區(qū)域搜索與分別攝像機(jī)、圖像采集卡歸一化字符切分濾出處理單子識(shí)別字符特征提取圖2-4 車(chē)牌識(shí)別流程信息融合技術(shù)信息融合是ETC系統(tǒng)中的一個(gè)核心組件。通過(guò)信息融合技術(shù)，把采集自不同通道的數(shù)據(jù)進(jìn)展綜合處理，可以得到比單一數(shù)據(jù)源更全面、更準(zhǔn)確的參數(shù)信息。信息融合的軟件算法主要應(yīng)用于出口車(chē)道的收費(fèi)業(yè)務(wù)處

47、理中。ETC系統(tǒng)中的非接觸IC卡、車(chē)輛檢測(cè)器、攝像機(jī)采集到的數(shù)據(jù)，進(jìn)展數(shù)據(jù)層融合處理，主要包括對(duì)采集到的車(chē)輛圖片進(jìn)展預(yù)處理后形成的車(chē)型、牌照識(shí)別結(jié)果，和采集自IC卡中的記錄等信息進(jìn)展融合。最終輸出的判決結(jié)果關(guān)鍵在決策層的融合。決策層中根據(jù)DS組合規(guī)則計(jì)算所有證據(jù)聯(lián)合作用下命題的可信度，然后將3重證據(jù)卡號(hào)、牌照、車(chē)型融合為2重證據(jù)牌照+車(chē)型、卡號(hào)+車(chē)型，得到在所有證據(jù)支持下的最終可信度，有效防止了信息采集不準(zhǔn)確、環(huán)境噪聲和人為干擾等因素所造成的單個(gè)證據(jù)對(duì)命題判決車(chē)輛合法性的不可靠性。加密和平安技術(shù)研制的ETC電子不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)采用了對(duì)稱(chēng)密鑰加密算法AES和非對(duì)稱(chēng)密鑰加密算法RSA兩種數(shù)據(jù)加密方法

48、來(lái)保證系統(tǒng)中敏感信息在網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)钠桨残?。不停?chē)收費(fèi)系統(tǒng)中敏感信息加密過(guò)程為：當(dāng)費(fèi)用結(jié)算管理中心C和各收費(fèi)站F之間需要進(jìn)展信息傳輸時(shí)，首先調(diào)用AES加密程序?qū)λ獋鬏數(shù)娜葸M(jìn)展加密處理。然后采用非對(duì)稱(chēng)密鑰密碼RSA算法對(duì)AES加密密鑰進(jìn)展加密，最后和原有加密信息同時(shí)傳輸給信息接收方。接收方收到信息后，利用RSA中自己的私鑰將AES的密鑰進(jìn)展解密，再解密原有加密信息即可得到原有明文信息。不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)中敏感信息的加密過(guò)程如圖2-5所示。 收費(fèi)站F AES 密鑰收費(fèi)結(jié)算管理中心C AES 密鑰敏感信息敏感信息RSA加密模塊AES加密模塊AES加密模塊RSA加密模塊加密后融合信息加密后融合信息圖2-5

49、 不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)中敏感信息的加密過(guò)程專(zhuān)用短程無(wú)線通信DSRC技術(shù)不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)采用專(zhuān)用短程通信技術(shù)。DSRC是一種無(wú)線通信系統(tǒng)， 它通過(guò)信息的雙向傳輸將車(chē)輛和道路有機(jī)地連接起來(lái)。DSRC通訊系統(tǒng)主要包括三個(gè)局部：車(chē)載單元On Board Unit， 簡(jiǎn)稱(chēng)OBU ，路側(cè)單元Road Side Unit，簡(jiǎn)稱(chēng)RSU以及專(zhuān)用短程通信協(xié)議。1 車(chē)載單元。組合式電子收費(fèi)系統(tǒng)中，車(chē)載單元采用兩片式電子標(biāo)簽， 由車(chē)載電子標(biāo)簽和雙界面CPU卡兩局部組成。雙片式ETC電子標(biāo)簽和雙界面CPU卡同時(shí)存儲(chǔ)包括車(chē)主、車(chē)型、車(chē)輛物理參數(shù)等固定信息， 雙界面CPU卡存儲(chǔ)、余額、交易記錄、出入口等信息，雙界面CPU卡存儲(chǔ)的信

50、息能以接觸式和非接觸式兩種方式進(jìn)展讀寫(xiě)訪問(wèn)。2 路側(cè)單元。路側(cè)單元又稱(chēng)為路邊單元、車(chē)道單元、車(chē)道設(shè)備，主要是指車(chē)道通信設(shè)備路側(cè)天線。其參數(shù)主要有：頻率、發(fā)射功率、通信接口等等。路側(cè)天線能夠覆蓋的通信區(qū)域大約為330m。3 DSRC協(xié)議。DSRC協(xié)議的全稱(chēng)為道路交通運(yùn)輸信息通信特定短距離通信Road Traficant Transport Telematics, RTTT Dedicated Short Range munication DSRC。為針對(duì)固定于車(chē)道或路側(cè)的路側(cè)單元與裝載于移動(dòng)車(chē)輛上的車(chē)載單元電子標(biāo)簽間通信接口的規(guī)，DSRC協(xié)議主要特征包括：主從式構(gòu)造，以路側(cè)單元為主，車(chē)載單元為從

51、，即路側(cè)單元擁有通信的主控權(quán)， 路側(cè)單元可以主動(dòng)下傳信息，而車(chē)載單元必須聽(tīng)從路側(cè)單元的指令才能上傳信息。半雙工通信方式，即傳送和接收信息不能同時(shí)進(jìn)展。非同步分時(shí)多重存取Asynchronous TDMA，即路側(cè)單元與多個(gè)車(chē)載單元以分時(shí)多重存取方式通信，但彼此不需事先建立通信窗口的同步關(guān)系。DSRC具有提供雙向的滿足所有智能交通ITS應(yīng)用的高可靠性高速數(shù)據(jù)傳輸；適合于所有氣候條件的高適應(yīng)性，聚焦于非常小的通訊區(qū)域與道路上多個(gè)車(chē)輛通訊的高效性；抗干擾能力強(qiáng)氣候、電磁、物理等特性。其在ITS領(lǐng)域中的應(yīng)用圍非常廣泛，除了ETC以外還包括：車(chē)載標(biāo)識(shí)、平安檢查、車(chē)隊(duì)管理等等。第三章 關(guān)鍵技術(shù)RFID技術(shù)匯

52、總3.1 什么是RFID技術(shù)RFID射頻識(shí)別是一種非接觸式的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，它通過(guò)射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，識(shí)別工作無(wú)須人工干預(yù)，可工作于各種惡劣環(huán)境。RFID技術(shù)可識(shí)別高速運(yùn)動(dòng)物體并可同時(shí)識(shí)別多個(gè)標(biāo)簽，操作快捷方便。短距離射頻產(chǎn)品不怕油漬、灰塵污染等惡劣的環(huán)境，可在這樣的環(huán)境中替代條碼，例如用在工廠的流水線上跟蹤物體。長(zhǎng)距射頻產(chǎn)品多用于交通上，識(shí)別距離可達(dá)幾十米，如自動(dòng)收費(fèi)或識(shí)別車(chē)輛身份等。RFID解決方案是RFID技術(shù)供給商針對(duì)行業(yè)開(kāi)展特點(diǎn)制定的RFID應(yīng)用方案，可根據(jù)不同企業(yè)的實(shí)際要求“量身定做。RFID解決方案可按照行業(yè)進(jìn)展分類(lèi)，物流、防偽防盜、身份識(shí)別、資產(chǎn)管理、動(dòng)物管理

53、、快捷支付等等11。3.2 RFID的開(kāi)展史RFID直接繼承了雷達(dá)的概念，并由此開(kāi)展出一種生機(jī)勃勃的AIDC新技術(shù)RFID技術(shù)。1948年哈里.斯托克曼發(fā)表的“利用反射功率的通訊奠定了射頻識(shí)別RFID的理論根底。RFID技術(shù)開(kāi)展的歷程表。在20世紀(jì)中，無(wú)線電技術(shù)的理論與應(yīng)用研究是科學(xué)技術(shù)開(kāi)展最重要的成就之一。RFID技術(shù)的開(kāi)展可按10年期劃分如下：19411950年。雷達(dá)的改進(jìn)和應(yīng)用催生了RFID技術(shù)，1948年奠定了RFID技術(shù)的理論根底。19511960年。早期RFID技術(shù)的探索階段，主要處于實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)研究。19611970年。RFID技術(shù)的理論得到了開(kāi)展，開(kāi)場(chǎng)了一些應(yīng)用嘗試。197119

54、80年。RFID技術(shù)與產(chǎn)品研發(fā)處于一個(gè)大開(kāi)展時(shí)期，各種RFID技術(shù)測(cè)試得到加速。出現(xiàn)了一些最早的RFID應(yīng)用。19811990年。RFID技術(shù)及產(chǎn)品進(jìn)入商業(yè)應(yīng)用階段，各種規(guī)模應(yīng)用開(kāi)場(chǎng)出現(xiàn)。19912000年。RFID技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化問(wèn)題日趨得到重視，RFID產(chǎn)品得到廣泛采用，RFID產(chǎn)品逐漸成為人們生活中的一局部。2001至今。標(biāo)準(zhǔn)化問(wèn)題日趨為人們所重視，RFID產(chǎn)品種類(lèi)更加豐富，有源電子標(biāo)簽、無(wú)源電子標(biāo)簽及半無(wú)源電子標(biāo)簽均得到開(kāi)展，電子標(biāo)簽本錢(qián)不斷降低，規(guī)模應(yīng)用行業(yè)擴(kuò)大。RFID技術(shù)的理論得到豐富和完善。單芯片電子標(biāo)簽、多電子標(biāo)簽識(shí)讀、無(wú)線可讀可寫(xiě)、無(wú)源電子標(biāo)簽的遠(yuǎn)距離識(shí)別、適應(yīng)高速移動(dòng)物體的RF

55、ID正在成為現(xiàn)實(shí)。3.3 RFID的組成及工作原理RFID系統(tǒng)因應(yīng)用不同其組成會(huì)有所不同，但根本都由電子標(biāo)簽 Tag 、閱讀器Reader 和數(shù)據(jù)交換與管理系統(tǒng) Processor 三大局部組成。電子標(biāo)簽或稱(chēng)射頻卡、應(yīng)答器等，其簽存有一定格式的電子數(shù)據(jù)，常以此作為識(shí)別物品的標(biāo)識(shí)性信息。應(yīng)用中將電子標(biāo)簽附在待識(shí)別的物體上，作為識(shí)別物品的電子標(biāo)記。電子標(biāo)簽由耦合元件及芯片組成，其中芯片包含帶加密邏輯、存儲(chǔ)器等相關(guān)電路。存儲(chǔ)器容量為幾個(gè)比特到幾十千比特，可以存儲(chǔ)永久性數(shù)據(jù)和非永久性數(shù)據(jù)。永久性數(shù)據(jù)可以是標(biāo)簽序列號(hào)，用來(lái)作為標(biāo)簽的唯一身份標(biāo)識(shí)，不能更改。非永久性數(shù)據(jù)寫(xiě)在EEPROM等可重寫(xiě)的存儲(chǔ)器，用

56、來(lái)存儲(chǔ)用戶(hù)數(shù)據(jù)。電子標(biāo)簽具有智能讀寫(xiě)和加密通信的功能，它是通過(guò)無(wú)線電波與閱讀器進(jìn)展數(shù)據(jù)交換；閱讀器，有時(shí)也被稱(chēng)為查詢(xún)器、讀寫(xiě)器或讀出裝置，主要由高頻模塊、控制模塊、天線、及與計(jì)算機(jī)連接的通信接口如RS232、RS485、RJ45等 組成。閱讀器可將主機(jī)的讀寫(xiě)命令傳送到電子標(biāo)簽，將電子標(biāo)簽返回的數(shù)據(jù)解密后送到主機(jī)。數(shù)據(jù)交換與管理系統(tǒng)主要完成數(shù)據(jù)信息的存儲(chǔ)及管理、對(duì)標(biāo)簽進(jìn)展讀寫(xiě)控制等12。RFID系統(tǒng)的工作原理如下：閱讀器將要發(fā)送的信號(hào)，經(jīng)編碼后加載在*一頻率的載波信號(hào)上由天線向外發(fā)送，進(jìn)入閱讀器工作區(qū)域的電子標(biāo)簽接收此脈沖信號(hào)，標(biāo)簽芯片中的有關(guān)電路對(duì)此信號(hào)進(jìn)展解調(diào)、解碼、解密,然后對(duì)命令請(qǐng)求、密

57、碼、權(quán)限等進(jìn)展判斷。假設(shè)為讀命令，控制邏輯電路則從存儲(chǔ)器中讀取有關(guān)信息，經(jīng)加密、編碼、調(diào)制后通過(guò)電子標(biāo)簽天線再發(fā)送給閱讀器，閱讀器對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)展解調(diào)、解碼、解密后送至中央信息系統(tǒng)進(jìn)展有關(guān)數(shù)據(jù)處理；假設(shè)為修改信息的寫(xiě)命令，有關(guān)控制邏輯引起的部電荷泵提升工作電壓，提供擦寫(xiě)EEPROM中的容進(jìn)展改寫(xiě)，假設(shè)經(jīng)判斷其對(duì)應(yīng)的密碼和權(quán)限不符，則返回出錯(cuò)信息。3.4RFID的工作頻段對(duì)一個(gè)RFID系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，它的工作頻段是指讀寫(xiě)器通過(guò)天線發(fā)送、接收并識(shí)別的標(biāo)簽信號(hào)頻率圍。為了使射頻識(shí)別系統(tǒng)工作時(shí)不對(duì)其他無(wú)線電效勞造成干擾或削弱，特別是應(yīng)保證射頻識(shí)別系統(tǒng)不會(huì)干擾附近的無(wú)線電播送和電視播送、移動(dòng)的無(wú)線電效勞警察

58、、平安效勞、工商業(yè) 、航運(yùn)和航空用無(wú)線電效勞和移動(dòng)等。射頻識(shí)別系統(tǒng)工作頻率的選擇要顧及其他無(wú)線電效勞，不能對(duì)其效勞造成干擾和影響。因而通常只能使用特別為工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)療 ISM - Industrial - Scientific - Medical 應(yīng)用而保存的頻率圍，這些頻率圍在世界圍是統(tǒng)一劃分的。除了ISM頻率外，在135kHz以下的整個(gè)頻率圍也是可用的在北美洲和南美洲以及在日本：小于400kHz，因?yàn)檫@里可以用較大的磁場(chǎng)強(qiáng)度工作，特別適用于電感耦合的射頻識(shí)別系統(tǒng)。因此，對(duì)射頻識(shí)別系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，最主要的頻率是0135kHz，以及ISM頻率6.78MHz、13.56MHz、27.125MHz、4

59、0.68MHz、433.92MHz 、869.0MHz、860960MHz、2.45GMHz、5.8GHz以及24.125GHz13。根據(jù)RFID 系統(tǒng)的工作頻率不同，RFID標(biāo)簽可以分為低頻LF、高頻HF 、超高頻UHF和微波等不同種類(lèi)。1. 低頻標(biāo)簽，典型的工作頻率125KHZ，134.2KHZ。低頻標(biāo)簽一般為無(wú)源標(biāo)簽，其工作能量通過(guò)電感耦合方式從閱讀器耦合線圈的輻射近場(chǎng)中獲得。2. 高頻標(biāo)簽，典型的工作頻率為13.56MHz。因其工作原理與低頻標(biāo)簽完全一樣，也采用電感耦合方式工作。3. 超高頻與微波頻段的射頻標(biāo)簽簡(jiǎn)稱(chēng)為微波射頻標(biāo)簽，其典型工作頻率有433.92MHz、915MHz、2.4

60、5GHz、5.8GHz。微波射頻標(biāo)簽可分為有源標(biāo)簽與無(wú)源標(biāo)簽兩類(lèi)。標(biāo)簽與閱讀器之間的耦合方式為電磁耦合方式。3.5 RFID技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)目前，RFID還未形成統(tǒng)一的全球化標(biāo)準(zhǔn)，依然處于多種標(biāo)準(zhǔn)并存的局面, 但隨著全球物流行業(yè)RFID大規(guī)模應(yīng)用的開(kāi)場(chǎng)，RFID標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一已經(jīng)得到業(yè)界的廣泛認(rèn)同。RFID系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)采集和后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)兩大局部組成。目前已經(jīng)發(fā)布或者是正在制定中的標(biāo)準(zhǔn)主要是與數(shù)據(jù)采集相關(guān)的， 其中包括電子標(biāo)簽與讀寫(xiě)器之間的空氣接口、讀寫(xiě)器與計(jì)算機(jī)之間的數(shù)據(jù)交換協(xié)議、RFID標(biāo)簽與讀寫(xiě)器的性能和一致性測(cè)試規(guī)、以及RFID標(biāo)簽的數(shù)據(jù)容編碼標(biāo)準(zhǔn)等。后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)目前并沒(méi)有形成