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射頻自動(dòng)識(shí)別不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)
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一、應(yīng)用背景 射頻自動(dòng)識(shí)別不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)(ETC)是目前世界上最先進(jìn)的路橋收費(fèi)方式。通過(guò)安裝在車(chē)輛擋風(fēng)玻璃上的電子標(biāo)簽與在收費(fèi)站ETC車(chē)道上的微波天線(xiàn)之間的專(zhuān)用短程通訊，利用計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與銀行進(jìn)行后臺(tái)結(jié)算處理，從而達(dá)到車(chē)輛通過(guò)路橋收費(fèi)站不需停車(chē)就能交納費(fèi)用的目的。 ETC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)，一方面，可以允許車(chē)輛高速通過(guò)(幾十公里以至100多公里)，與傳統(tǒng)的人工收費(fèi)8秒出票相比較，不停車(chē)收費(fèi)大大加快了高速公路收費(fèi)道口的通行能力，據(jù)測(cè)算，較人工收費(fèi)車(chē)道，ETC車(chē)道通行能力將提高4～6倍，可減少車(chē)輛在收費(fèi)口因交費(fèi)、找零等動(dòng)作而引起的排隊(duì)等候。另一方面，也使公路收費(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)也大幅降低收費(fèi)口的噪聲水平和廢氣排放，并可以杜絕少數(shù)不法的收費(fèi)員貪污路費(fèi)、減少?lài)?guó)家損失，與原來(lái)的人工收費(fèi)和人工電腦收費(fèi)方式相比，實(shí)行不停車(chē)收費(fèi)后具有明顯優(yōu)勢(shì)，不僅極大地改善了路上密集車(chē)輛所造成的環(huán)境污染，減少車(chē)輛阻塞現(xiàn)象，行車(chē)更加安全，更為主要的是將大大提高過(guò)橋收費(fèi)效率?！ ∫话銇?lái)說(shuō)對(duì)于公路收費(fèi)系統(tǒng)、車(chē)輛的大小和形狀不同、需要大約4米的讀寫(xiě)距離和很快的讀寫(xiě)速度、也就要求系統(tǒng)的頻率應(yīng)該在900MHz和2400MHz。射頻卡一般在車(chē)的擋風(fēng)玻璃后面?，F(xiàn)在最現(xiàn)實(shí)的方案是將多車(chē)道的收費(fèi)口，分為兩個(gè)部分：自動(dòng)收費(fèi)口、入工收費(fèi)口。天線(xiàn)架設(shè)在道路的上方。在距收費(fèi)口約50-100米處，當(dāng)車(chē)輛經(jīng)過(guò)天線(xiàn)時(shí)，車(chē)上的射頻卡被頭頂上的天線(xiàn)接收到，判別車(chē)輛是否帶有有效的射頻卡。讀寫(xiě)器指示燈指示車(chē)輛進(jìn)人不同車(chē)道，人工收費(fèi)口仍維持現(xiàn)有的操作方式，進(jìn)入自動(dòng)收費(fèi)口的車(chē)輛，養(yǎng)路費(fèi)款被自動(dòng)從用戶(hù)帳戶(hù)上扣除，且用指示燈及蜂鳴器告訴司機(jī)收費(fèi)是否完成，不用停車(chē)就可通過(guò)，擋車(chē)器將攔下惡意闖入的車(chē)輛。1996年、佛山市政府安裝了RFID系統(tǒng)用于自動(dòng)收取路橋費(fèi)以提高車(chē)輛通過(guò)率，緩解公路瓶頸。車(chē)輛可以在250公里的時(shí)速下用少于0.5毫秒的時(shí)間被識(shí)別，并且正確率達(dá)99.95%。上海也安裝了基于RFID的自動(dòng)收聚養(yǎng)路費(fèi)系統(tǒng)。另外兩個(gè)安裝在廣州的與上海和佛山的工程不同，廣州的工程嘗試在開(kāi)放的高速公路上對(duì)正在高速行駛的車(chē)輛進(jìn)行自動(dòng)收費(fèi)，通道采用RFID系統(tǒng)。中國(guó)有把握改善其公路基礎(chǔ)設(shè)施，而現(xiàn)在最大的問(wèn)題是應(yīng)用于高速公路收取養(yǎng)路費(fèi)的RFID技術(shù)沒(méi)有統(tǒng)-的標(biāo)準(zhǔn)。各個(gè)廠(chǎng)家使用自己的專(zhuān)用標(biāo)準(zhǔn)、使得建立全國(guó)高速公路自動(dòng)收費(fèi)系統(tǒng)時(shí),情況變得很混亂。 二、無(wú)源射頻卡(電子標(biāo)簽)的優(yōu)勢(shì) (1)非接觸性。無(wú)源射頻卡與讀寫(xiě)設(shè)備之間沒(méi)有機(jī)械接觸，無(wú)機(jī)械損傷。與讀寫(xiě)設(shè)備也沒(méi)有插口(全密封)，能適應(yīng)多塵、潮濕等惡劣環(huán)境，可靠性高，使用壽命長(zhǎng)。 (2)響應(yīng)速度快。普通磁卡的信息交換只有1～2kb，而射頻識(shí)別卡信息交換速度為毫秒級(jí)，支持在高速移動(dòng)中讀卡。 (3)安全保密性好。普通磁卡受到強(qiáng)磁場(chǎng)干擾會(huì)丟失信息，信息易被竊取、篡改或偽造。射頻識(shí)別卡利用存儲(chǔ)器記錄信息，不受磁場(chǎng)的干擾，卡內(nèi)有專(zhuān)用的電路模塊，可作密碼運(yùn)算和雙向密碼鑒別，數(shù)據(jù)安全性和保密性能好。 (4)可離線(xiàn)操作。感應(yīng)式IC卡安全保密性好，既可聯(lián)網(wǎng)線(xiàn)使用，亦可脫離計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)離線(xiàn)操作，免除網(wǎng)絡(luò)開(kāi)銷(xiāo)。 (5)體積小，方便各種封裝形式，價(jià)格比有源卡便宜許多?！ ∪⑾到y(tǒng)構(gòu)成 射頻自動(dòng)識(shí)別不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)按其功能可分為自動(dòng)識(shí)別控制子系統(tǒng)、自動(dòng)判斷型子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)、車(chē)輛檢測(cè)子系統(tǒng)、閉路電視子系統(tǒng)和信號(hào)控制子系統(tǒng)等幾個(gè) (1)自動(dòng)識(shí)別控制子系統(tǒng)主要由DRF8801A系列射頻自動(dòng)識(shí)別讀寫(xiě)器、DRF300系列射頻自動(dòng)識(shí)別卡、車(chē)道道閘控制機(jī)、收費(fèi)員計(jì)算機(jī)終端等組成，它是整個(gè)不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)的核心，負(fù)責(zé)控制不停車(chē)收費(fèi)車(chē)道所有設(shè)備的運(yùn)行、收費(fèi)業(yè)務(wù)操作的管理以及與收費(fèi)站計(jì)算機(jī)的通信和數(shù)據(jù)交換?！ ?2)自動(dòng)判斷型子系統(tǒng)主要由光柵、高度檢測(cè)器、軸數(shù)檢測(cè)器等組成，它通過(guò)采集車(chē)輛的高度和軸數(shù)等參數(shù)，經(jīng)綜合分析比較來(lái)判別車(chē)輛的車(chē)型；該子系統(tǒng)至少可以判別三種以上車(chē)型。自動(dòng)判斷型子系統(tǒng)在有些場(chǎng)合可以由用戶(hù)選擇使用?！ ?3)數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)主要由DRF8801A系列射頻自動(dòng)識(shí)別讀寫(xiě)器和DRF300系列射頻電子標(biāo)簽卡構(gòu)成。射頻電子標(biāo)簽被安裝在汽車(chē)擋風(fēng)玻璃內(nèi)側(cè)的上方，在電子標(biāo)簽上寫(xiě)有標(biāo)簽編號(hào)、車(chē)號(hào)、車(chē)主、車(chē)型、應(yīng)繳金額、剩余金額和有效期等信息；DRF8801A系列射頻自動(dòng)識(shí)別讀寫(xiě)器被安裝在收費(fèi)島的前端，它通過(guò)微波技術(shù)從DRF300系列射頻電子標(biāo)簽卡上讀取有關(guān)信息，并同步傳送給車(chē)道控制主機(jī)?！ ?4)閉路電視子系統(tǒng)主要由車(chē)道攝像機(jī)和收費(fèi)站的監(jiān)視器等組成。車(chē)道攝像機(jī)被安裝在收費(fèi)島的前端，主要用于拍攝非法通過(guò)的違章車(chē)輛?！ ?5)信號(hào)控制子系統(tǒng)主要由通行信號(hào)燈、偏叉信號(hào)燈和自動(dòng)欄桿等組成，用于提醒駕駛員正確使用不停車(chē)收費(fèi)車(chē)道?！ ?6)車(chē)輛檢測(cè)子系統(tǒng)主要由三組環(huán)形線(xiàn)圈組成。第一組環(huán)形線(xiàn)圈(ENTERLOOP)被安裝在收費(fèi)島的入口處，用于激活天線(xiàn)讀取電子標(biāo)簽的信息；第二組環(huán)形圈(ESCLOOP)被安裝在收費(fèi)島的中間出口處，用于控制通行信號(hào)燈和偏叉信號(hào)燈的狀態(tài)；第三組環(huán)形線(xiàn)圈(EXITLOOP)被安裝在收費(fèi)島的出口端，用于統(tǒng)計(jì)車(chē)流量，并控制自動(dòng)欄桿、通行信號(hào)燈和偏叉信號(hào)燈的工作狀態(tài)?！ 」ぷ髟砗土鞒獭 ?、射頻自動(dòng)識(shí)別不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)不需要專(zhuān)門(mén)的收費(fèi)員進(jìn)行操作，它利用微波自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，完全通過(guò)設(shè)備本身來(lái)完成對(duì)通行車(chē)輛的收費(fèi)工作?！ ?、存儲(chǔ)有車(chē)型、車(chē)號(hào)、金額、有效期等信息的射頻電子標(biāo)簽卡被安裝在汽車(chē)前方擋風(fēng)玻璃內(nèi)側(cè)的左下角。當(dāng)持卡車(chē)輛進(jìn)入不停車(chē)收費(fèi)車(chē)道時(shí)，車(chē)輛感應(yīng)器的“ENTERLOOP”線(xiàn)圈產(chǎn)生來(lái)車(chē)信號(hào)，激發(fā)DRF8801A系列射頻自動(dòng)識(shí)別讀寫(xiě)器讀取該車(chē)DRF300系列射頻電子標(biāo)簽卡上的信息(車(chē)型、車(chē)號(hào)、剩余金額和有效期等)，同時(shí)光柵、高度檢測(cè)器和軸數(shù)檢測(cè)器等車(chē)型差別設(shè)備，自動(dòng)檢測(cè)來(lái)車(chē)的實(shí)際車(chē)型?！ ?、從車(chē)載DRF300系列射頻電子標(biāo)簽卡讀取的信息，以及車(chē)型判別設(shè)備所采集到的數(shù)據(jù)均被送到車(chē)道控制計(jì)算機(jī)內(nèi)進(jìn)行分析比較，如電子卡中所記錄的車(chē)型與設(shè)備所判別的車(chē)型一致、卡中車(chē)號(hào)不在黑名單內(nèi)、應(yīng)繳金額小于等于剩余金額、車(chē)輛通過(guò)時(shí)間在卡的有效期范圍內(nèi)，則該卡被認(rèn)為是有效卡；如前述四項(xiàng)比較中，有一項(xiàng)不符合，則該卡被認(rèn)為是無(wú)效卡?！ ?、如來(lái)車(chē)所持DRF300系列射頻電子標(biāo)簽卡為有效卡，則通行信號(hào)燈由紅色變?yōu)榫G色，偏叉信號(hào)燈呈綠色直行標(biāo)志，自動(dòng)欄桿抬起；當(dāng)來(lái)車(chē)駛離EXITLOOP的檢測(cè)范圍后，通行信號(hào)燈由綠色變?yōu)榧t色，偏叉信號(hào)燈熄滅，自動(dòng)欄桿關(guān)閉。駛離EXITLOOP的檢測(cè)范圍后，通行信號(hào)燈由綠色變?yōu)榧t色，偏叉信號(hào)燈熄滅，自動(dòng)欄桿關(guān)閉?！ ?、如來(lái)車(chē)所持DRF300系列射頻電子標(biāo)簽卡為無(wú)效卡，則通行信號(hào)燈呈紅色，偏叉信號(hào)燈呈黃色左轉(zhuǎn)通行標(biāo)志，自動(dòng)欄桿關(guān)閉；當(dāng)來(lái)車(chē)左行駛離無(wú)卡車(chē)輛轉(zhuǎn)向人工收費(fèi)車(chē)道的車(chē)輛感應(yīng)器的“ESCLOOP”線(xiàn)圈的檢測(cè)范圍后，偏叉信號(hào)燈熄滅；如來(lái)車(chē)沒(méi)有轉(zhuǎn)向人工收費(fèi)道(有些場(chǎng)合不設(shè)此轉(zhuǎn)向旁道)，而依然向前行駛，當(dāng)其抵達(dá)車(chē)輛感應(yīng)器線(xiàn)圈“E
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