基于RFID的ETC不停車(chē)自動(dòng)收費(fèi)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)課程論文（2015學(xué)年2016學(xué)年 第一學(xué)期）專(zhuān) 業(yè)： 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（網(wǎng)絡(luò)管理） 班 級(jí)： 13網(wǎng)管2班_ 姓 名： _ 指導(dǎo)老師： _ _ 2015年12月26日目 錄引 言41.系統(tǒng)工作原理42.系統(tǒng)構(gòu)成53ETC系統(tǒng)的類(lèi)型64系統(tǒng)工作流程75結(jié) 語(yǔ)86參考文獻(xiàn)8第 7 頁(yè)基于RFID的ETC不停車(chē)自動(dòng)收費(fèi)系統(tǒng)設(shè)計(jì)基于RFID的ETC不停車(chē)自動(dòng)收費(fèi)系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要：該系統(tǒng)車(chē)主只要在車(chē)窗上安裝感應(yīng)卡并預(yù)存費(fèi)用，通過(guò)收費(fèi)站時(shí)便不用人工繳費(fèi)，也無(wú)須停車(chē)，費(fèi)用將從卡中自動(dòng)扣除。這種收費(fèi)系統(tǒng)每車(chē)收費(fèi)耗時(shí)不到兩秒，其收費(fèi)通道的通行能力是人工收費(fèi)通道的5到10倍。具有方便、快捷等優(yōu)點(diǎn)。關(guān)鍵詞：E

2、TC電子收費(fèi)系統(tǒng) 停車(chē)收費(fèi)引 言不停車(chē)收費(fèi)技術(shù)特別適于在高速公路或交通繁忙的橋隧環(huán)境下采用。實(shí)施不停車(chē)收費(fèi)，可以允許車(chē)輛高速通過(guò)，故可大大提高公路的通行能力；公路收費(fèi)走向電子化，可降低收費(fèi)管理的成本，有利于提高車(chē)輛的營(yíng)運(yùn)效益；同時(shí)也可以大大降低收費(fèi)口的噪聲水平和廢氣排放。由于通行能力得到大幅度的提高，所以，可以縮小收費(fèi)站的規(guī)模，節(jié)約基建費(fèi)用和管理費(fèi)用。另外，不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)對(duì)于城市來(lái)說(shuō)，就不僅僅是一項(xiàng)先進(jìn)的收費(fèi)技術(shù)，它還是一種通過(guò)經(jīng)濟(jì)杠桿進(jìn)行交通流調(diào)節(jié)的切實(shí)有效的交通管理手段。對(duì)于交通繁忙的大橋、隧道，不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)可以避免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。1.系

3、統(tǒng)工作原理ETC系統(tǒng)是利用微波（或紅外或射頻）技術(shù)、電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息技術(shù)、傳感技術(shù)、圖象識(shí)別技術(shù)等高新技術(shù)的設(shè)備和軟件（包括管理）所組成的先進(jìn)系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)車(chē)輛無(wú)需停車(chē)既可自動(dòng)收取道路通行費(fèi)用。目前，大多數(shù)ETC系統(tǒng)均采用微波技術(shù)。不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)通過(guò)路邊車(chē)道設(shè)備控制系統(tǒng)的信號(hào)發(fā)射與接收裝置（稱(chēng)為路邊讀寫(xiě)設(shè)備，簡(jiǎn)稱(chēng)RSE），識(shí)別車(chē)輛上設(shè)備（稱(chēng)為車(chē)載器，簡(jiǎn)稱(chēng)OBU）內(nèi)特有編碼，判別車(chē)型，計(jì)算通行費(fèi)用，并自動(dòng)從車(chē)輛用戶(hù)的專(zhuān)用帳戶(hù)中扣除通行費(fèi)。對(duì)使用ETC車(chē)道的未安裝車(chē)載器或車(chē)載器無(wú)效的車(chē)輛，則視作違章車(chē)輛，實(shí)施圖象抓拍和識(shí)別，會(huì)同交警部門(mén)事后處理?；赗FID的ETC不停車(chē)自

4、動(dòng)收費(fèi)系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖一：系統(tǒng)工作原理圖2.系統(tǒng)構(gòu)成 電子不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)可分為前臺(tái)和后臺(tái)系統(tǒng)：（1）前臺(tái)系統(tǒng) 包括三種核心設(shè)備:車(chē)輛自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)(Au-tomatic Vehicle Identification簡(jiǎn)稱(chēng)AVI)、車(chē)輛自動(dòng)分類(lèi)系統(tǒng)(Automatic Vehicle Classification簡(jiǎn)稱(chēng)AVC)和錄像實(shí)施系統(tǒng)(Video Enforcement System簡(jiǎn)稱(chēng)VES)。車(chē)輛自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)采用無(wú)線(xiàn)調(diào)頻設(shè)備(Ra-dio Frequency)識(shí)別用戶(hù)的身份標(biāo)識(shí)卡(TAG)及其有效性;車(chē)輛自動(dòng)分類(lèi)系統(tǒng)借助傳感器組的信息確定車(chē)輛的收費(fèi)類(lèi)別;錄像實(shí)施系統(tǒng)利用高速圖像處理設(shè)備自動(dòng)俘獲違章

5、車(chē)輛的車(chē)牌號(hào)碼。核心設(shè)備與其他控制設(shè)備共同組成不停車(chē)系統(tǒng)的車(chē)道控制器。 AVIAVI分為兩大類(lèi):激光設(shè)備與無(wú)線(xiàn)電調(diào)頻設(shè)備。激光設(shè)備采用條碼技術(shù),掃描貼于車(chē)輛前端的條碼,獲取用戶(hù)的身份標(biāo)識(shí)(ID),缺點(diǎn)是易受環(huán)境條件、距離位置、條碼安裝與完整性等因素的影響。無(wú)線(xiàn)電調(diào)頻設(shè)備采用無(wú)線(xiàn)波來(lái)識(shí)別貼于車(chē)輛前端的用戶(hù)身份標(biāo)識(shí)卡來(lái)識(shí)別用戶(hù)身份,具有更高的可靠性;其中,無(wú)線(xiàn)頻率(RF)常用的頻率是5.8GHz。TAG分為只讀TAG、可讀寫(xiě)TAG、多功能TAG (帶蜂鳴器、無(wú)線(xiàn)電信息收發(fā)等)三大類(lèi)。 AVC AVC系統(tǒng)根據(jù)車(chē)輛的物理特性來(lái)確定車(chē)輛的收費(fèi)類(lèi)別。AVC的物理特性依據(jù)包括車(chē)輛的體積、重量、裝載人數(shù)、車(chē)軸

6、或車(chē)輪的數(shù)目、車(chē)輛的用途等等。AVC與一系列的車(chē)道傳感器相連,傳感器的信號(hào)提交事務(wù)處理系統(tǒng)后,由車(chē)輛分類(lèi)單元判定收費(fèi)類(lèi)型。AVC設(shè)備包括前置線(xiàn)圈、感應(yīng)踏板、發(fā)射光塔、掃描儀和高速攝像等設(shè)備。 VESVES利用光學(xué)字符識(shí)別(OCR)技術(shù)自動(dòng)獲取非法車(chē)輛的車(chē)牌號(hào)碼。VES攝錄方式包括照片、錄像帶和數(shù)字影像等等。VES利用模糊識(shí)別技術(shù),借助光學(xué)字符識(shí)別設(shè)備實(shí)現(xiàn)非法用戶(hù)的車(chē)牌號(hào)碼識(shí)別。VES過(guò)程包括感應(yīng)觸發(fā)、圖像俘獲、圖像識(shí)別、圖像儲(chǔ)存、圖像處理和圖像刪除等等。關(guān)鍵技術(shù): API編程技術(shù)(控制外部設(shè)備,包括通信卡、DI/DO卡和聲卡);單片機(jī)編程技術(shù);快速查詢(xún)算法;模糊識(shí)別;通信控制和圖像處理。2）后

7、臺(tái)系統(tǒng) 收費(fèi)系統(tǒng)的后臺(tái)系統(tǒng)工作任務(wù)主要為向客戶(hù)發(fā)售車(chē)載標(biāo)識(shí)卡,并做標(biāo)識(shí)卡的初始化;接受客戶(hù)補(bǔ)交金額和查詢(xún);接收前臺(tái)收費(fèi)數(shù)據(jù)文件;交易和結(jié)算;向前臺(tái)和客戶(hù)發(fā)送補(bǔ)交金額的黑名單指令和信息;存儲(chǔ)、管理抓拍圖像等。它主要包括如下系統(tǒng):計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)、道路運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)、結(jié)算中心管理系統(tǒng)、客戶(hù)服務(wù)中心管理系統(tǒng)、銀行管理系統(tǒng)。實(shí)際上是一個(gè)具有財(cái)務(wù)結(jié)算性質(zhì)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò),網(wǎng)絡(luò)通過(guò)各個(gè)終端的工作,將數(shù)據(jù)文件迅速可靠地傳送,利用專(zhuān)用軟件正確地完成全部工作。3ETC系統(tǒng)的類(lèi)型ETC系統(tǒng)可分為收費(fèi)站電子不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)和自由流不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)。（1）收費(fèi)站不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng) 收費(fèi)站不停車(chē)收費(fèi)一般采取混合收費(fèi)方式,既有不停車(chē)收費(fèi)

8、車(chē)道,又保留半自動(dòng)收費(fèi)車(chē)道。其主要特征為: 與半自動(dòng)收費(fèi)車(chē)道并列設(shè)置。在收費(fèi)車(chē)道中,根據(jù)使用情況開(kāi)設(shè)部分ETC專(zhuān)用收費(fèi)車(chē)道; 車(chē)輛通過(guò)收費(fèi)車(chē)道的車(chē)速較低,通常為30km/h一50km/h,通過(guò)率為600輛/h一1000輛/h; 在車(chē)道出口端設(shè)置自動(dòng)欄桿,以防無(wú)卡車(chē)輛通過(guò)。圖二：收費(fèi)站ETC通道 收費(fèi)車(chē)道入口設(shè)置不停車(chē)收費(fèi)車(chē)道標(biāo)志和信號(hào)燈。由于車(chē)輛密度不大,天線(xiàn)并不連續(xù)工作,無(wú)車(chē)輛通過(guò)時(shí),天線(xiàn)處于休眠狀態(tài)。在天線(xiàn)輻射區(qū)外的車(chē)道,埋設(shè)一個(gè)環(huán)行線(xiàn)圈,當(dāng)車(chē)輛進(jìn)入線(xiàn)圈工作區(qū)時(shí),線(xiàn)圈發(fā)出信號(hào),激活天線(xiàn)進(jìn)入工作狀態(tài)。車(chē)輛進(jìn)入通信區(qū),通過(guò)微波天線(xiàn),車(chē)載標(biāo)識(shí)卡響應(yīng)天線(xiàn)的詢(xún)問(wèn)信息,將客戶(hù)身份與車(chē)型代碼上傳給車(chē)道天

9、線(xiàn),由天線(xiàn)轉(zhuǎn)送給車(chē)道控制機(jī)進(jìn)行核查,如為有效合法卡,車(chē)道放行,信號(hào)燈變綠,如果進(jìn)一步交換信息,讀寫(xiě)數(shù)據(jù),可繼續(xù)通信,直到收費(fèi)過(guò)程結(jié)束,如果進(jìn)入車(chē)道的車(chē)輛為非法無(wú)效卡車(chē),或是無(wú)標(biāo)識(shí)卡的車(chē)輛,車(chē)道控制機(jī)將根據(jù)天線(xiàn)傳送的信息,指令自動(dòng)欄桿關(guān)閉,攔截非法車(chē)輛,并發(fā)出聲光警報(bào),現(xiàn)場(chǎng)人員將對(duì)其進(jìn)行處理。車(chē)道控制機(jī)將收集到的數(shù)據(jù)上傳至后臺(tái)系統(tǒng),進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和清算等,并將需要發(fā)布的結(jié)果下傳車(chē)道。這種方式適用于不停車(chē)收費(fèi)用戶(hù)在所有繳費(fèi)用戶(hù)中并非多數(shù)的情況。（2）自由流不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)自由流不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)在道路主線(xiàn)上每隔一定里程設(shè)置一個(gè)橫跨道路上空的龍門(mén)架,架上安裝不停車(chē)收費(fèi)設(shè)備,實(shí)施分段開(kāi)放式不停車(chē)收費(fèi)。車(chē)輛無(wú)須

10、減速,以正常行駛速度完成收費(fèi)工作。其主要特征為: 無(wú)收費(fèi)島、亭之類(lèi)設(shè)施; 進(jìn)入收費(fèi)點(diǎn)時(shí)無(wú)須減速,車(chē)輛繼續(xù)高速行駛; 需要建立一套高精度逃費(fèi)取證處理系統(tǒng),現(xiàn)場(chǎng)抓拍捕捉車(chē)輛逃費(fèi)證據(jù),以便于以后依法處理,目前大多采用高速、高分辨率的攝像機(jī)對(duì)車(chē)輛牌照進(jìn)行抓拍; 在收費(fèi)點(diǎn)附近,需建造一條與主線(xiàn)平行的普通收費(fèi)車(chē)道,以便對(duì)非法無(wú)效卡車(chē)或無(wú)標(biāo)識(shí)卡的車(chē)輛收費(fèi); 車(chē)道天線(xiàn)控制器能控制多部天線(xiàn)并行工作,與多輛車(chē)載標(biāo)識(shí)卡同時(shí)通信。 此系統(tǒng)主要優(yōu)點(diǎn)為減少收費(fèi)站建設(shè)投資,車(chē)速高,無(wú)行車(chē)延誤,車(chē)輛通行能力接近2000輛/h。但設(shè)備投資大,技術(shù)上實(shí)現(xiàn)難度也較大,特別是如何防止和遏制逃費(fèi)車(chē)輛是關(guān)鍵技術(shù)。這種方式適用于不停車(chē)收費(fèi)

11、用戶(hù)在所有繳費(fèi)用戶(hù)中已成為大多數(shù)的情況。4系統(tǒng)工作流程高速公路收費(fèi)的特點(diǎn)是不僅要按照車(chē)型分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)收費(fèi),而且按照入出口的距離標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行收費(fèi)。各種類(lèi)型的不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)的收費(fèi)過(guò)程基本相同,其原理是在車(chē)輛上安裝一種標(biāo)識(shí)卡,在ETC收費(fèi)車(chē)道上安裝有車(chē)載標(biāo)識(shí)卡的讀寫(xiě)設(shè)備,當(dāng)車(chē)輛進(jìn)入ETC收費(fèi)車(chē)道時(shí),標(biāo)識(shí)卡以微波通信方式與該車(chē)道的天線(xiàn)進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)交換,從卡上讀取車(chē)牌照號(hào)、車(chē)型等數(shù)據(jù),如需要也可向車(chē)載標(biāo)識(shí)卡上寫(xiě)入信息,系統(tǒng)根據(jù)讀取的信息,識(shí)別車(chē)輛合法與否,進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,計(jì)算收費(fèi)金額,并從其賬戶(hù)上扣除相應(yīng)金額,記錄交易數(shù)據(jù),控制車(chē)道外部設(shè)備等圖三：ETC車(chē)輛標(biāo)識(shí)卡具體流程為: （1）后臺(tái)系統(tǒng)初始化車(chē)載標(biāo)識(shí)卡,將車(chē)牌照號(hào)、車(chē)型、收費(fèi)率等數(shù)據(jù)寫(xiě)入標(biāo)識(shí)卡,并發(fā)放給客戶(hù),建立有關(guān)客戶(hù)檔案; （2）車(chē)輛進(jìn)入ETC收費(fèi)車(chē)道,感應(yīng)天線(xiàn)激活線(xiàn)圈,進(jìn)而激活微波天線(xiàn),讀取標(biāo)識(shí)卡上的信息,并傳送給車(chē)道控制機(jī)進(jìn)行核查; （3）如為合法車(chē)輛,則進(jìn)行收費(fèi)交易,依據(jù)后臺(tái)系統(tǒng)完成清算,通行燈將會(huì)變綠,