基于RFID的ETC不停車自動(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 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)的類型64系統(tǒng)工作流程75結(jié) 語86參考文獻(xiàn)8第 7 頁基于RFID的ETC不停車自動(dòng)收費(fèi)系統(tǒng)設(shè)計(jì)基于RFID的ETC不停車自動(dòng)收費(fèi)系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要：該系統(tǒng)車主只要在車窗上安裝感應(yīng)卡并預(yù)存費(fèi)用，通過收費(fèi)站時(shí)便不用人工繳費(fèi)，也無須停車，費(fèi)用將從卡中自動(dòng)扣除。這種收費(fèi)系統(tǒng)每車收費(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) 停車收費(fèi)引 言不停車收費(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)施不停車收費(fèi)，可以允許車輛高速通過，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，有利于提高車輛的營運(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，不停車收費(fèi)系統(tǒng)對(duì)于城市來說，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)車輛無需停車既可自動(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)。不停車收費(fèi)系統(tǒng)通過路邊車道設(shè)備控制系統(tǒng)的信號(hào)發(fā)射與接收裝置（稱為路邊讀寫設(shè)備，簡稱RSE），識(shí)別車輛上設(shè)備（稱為車載器，簡稱OBU）內(nèi)特有編碼，判別車型，計(jì)算通行費(fèi)用，并自動(dòng)從車輛用戶的專用帳戶中扣除通行費(fèi)。對(duì)使用ETC車道的未安裝車載器或車載器無效的車輛，則視作違章車輛，實(shí)施圖象抓拍和識(shí)別，會(huì)同交警部門事后處理?；赗FID的ETC不停車自

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:車輛自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)(Au-tomatic Vehicle Identification簡稱AVI)、車輛自動(dòng)分類系統(tǒng)(Automatic Vehicle Classification簡稱AVC)和錄像實(shí)施系統(tǒng)(Video Enforcement System簡稱VES)。車輛自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)采用無線調(diào)頻設(shè)備(Ra-dio Frequency)識(shí)別用戶的身份標(biāo)識(shí)卡(TAG)及其有效性;車輛自動(dòng)分類系統(tǒng)借助傳感器組的信息確定車輛的收費(fèi)類別;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、車輛的車牌號(hào)碼。核心設(shè)備與其他控制設(shè)備共同組成不停車系統(tǒng)的車道控制器。 AVIAVI分為兩大類:激光設(shè)備與無線電調(diào)頻設(shè)備。激光設(shè)備采用條碼技術(shù),掃描貼于車輛前端的條碼,獲取用戶的身份標(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。無線電調(diào)頻設(shè)備采用無線波來識(shí)別貼于車輛前端的用戶身份標(biāo)識(shí)卡來識(shí)別用戶身份,具有更高的可靠性;其中,無線頻率(RF)常用的頻率是5.8GHz。TAG分為只讀TAG、可讀寫TAG、多功能TAG (帶蜂鳴器、無線電信息收發(fā)等)三大類。 AVC AVC系統(tǒng)根據(jù)車輛的物理特性來確定車輛的收費(fèi)類別。AVC的物理特性依據(jù)包括車輛的體積、重量、裝載人數(shù)、車軸

6、或車輪的數(shù)目、車輛的用途等等。AVC與一系列的車道傳感器相連,傳感器的信號(hào)提交事務(wù)處理系統(tǒng)后,由車輛分類單元判定收費(fèi)類型。AVC設(shè)備包括前置線圈、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)獲取非法車輛的車牌號(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)非法用戶的車牌號(hào)碼識(shí)別。VES過程包括感應(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)主要為向客戶發(fā)售車載標(biāo)識(shí)卡,并做標(biāo)識(shí)卡的初始化;接受客戶補(bǔ)交金額和查詢;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)營管理系統(tǒng)、結(jié)算中心管理系統(tǒng)、客戶服務(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,利用專用軟件正確地完成全部工作。3ETC系統(tǒng)的類型ETC系統(tǒng)可分為收費(fèi)站電子不停車收費(fèi)系統(tǒng)和自由流不停車收費(fèi)系統(tǒng)。（1）收費(fèi)站不停車收費(fèi)系統(tǒng) 收費(fèi)站不停車收費(fèi)一般采取混合收費(fèi)方式,既有不停車收費(fèi)

8、車道,又保留半自動(dòng)收費(fèi)車道。其主要特征為: 與半自動(dòng)收費(fèi)車道并列設(shè)置。在收費(fèi)車道中,根據(jù)使用情況開設(shè)部分ETC專用收費(fèi)車道; 車輛通過收費(fèi)車道的車速較低,通常為30km/h一50km/h,通過率為600輛/h一1000輛/h; 在車道出口端設(shè)置自動(dòng)欄桿,以防無卡車輛通過。圖二：收費(fèi)站ETC通道 收費(fèi)車道入口設(shè)置不停車收費(fèi)車道標(biāo)志和信號(hào)燈。由于車輛密度不大,天線并不連續(xù)工作,無車輛通過時(shí),天線處于休眠狀態(tài)。在天線輻射區(qū)外的車道,埋設(shè)一個(gè)環(huán)行線圈,當(dāng)車輛進(jìn)入線圈工作區(qū)時(shí),線圈發(fā)出信號(hào),激活天線進(jìn)入工作狀態(tài)。車輛進(jìn)入通信區(qū),通過微波天線,車載標(biāo)識(shí)卡響應(yīng)天線的詢問信息,將客戶身份與車型代碼上傳給車道天

9、線,由天線轉(zhuǎn)送給車道控制機(jī)進(jìn)行核查,如為有效合法卡,車道放行,信號(hào)燈變綠,如果進(jìn)一步交換信息,讀寫數(shù)據(jù),可繼續(xù)通信,直到收費(fèi)過程結(jié)束,如果進(jìn)入車道的車輛為非法無效卡車,或是無標(biāo)識(shí)卡的車輛,車道控制機(jī)將根據(jù)天線傳送的信息,指令自動(dòng)欄桿關(guān)閉,攔截非法車輛,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)果下傳車道。這種方式適用于不停車收費(fèi)用戶在所有繳費(fèi)用戶中并非多數(shù)的情況。（2）自由流不停車收費(fèi)系統(tǒng)自由流不停車收費(fèi)系統(tǒng)在道路主線上每隔一定里程設(shè)置一個(gè)橫跨道路上空的龍門架,架上安裝不停車收費(fèi)設(shè)備,實(shí)施分段開放式不停車收費(fèi)。車輛無須

10、減速,以正常行駛速度完成收費(fèi)工作。其主要特征為: 無收費(fèi)島、亭之類設(shè)施; 進(jìn)入收費(fèi)點(diǎn)時(shí)無須減速,車輛繼續(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)車輛牌照進(jìn)行抓拍; 在收費(fèi)點(diǎn)附近,需建造一條與主線平行的普通收費(fèi)車道,以便對(duì)非法無效卡車或無標(biāo)識(shí)卡的車輛收費(fèi); 車道天線控制器能控制多部天線并行工作,與多輛車載標(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,車速高,無行車延誤,車輛通行能力接近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)車輛是關(guān)鍵技術(shù)。這種方式適用于不停車收費(fèi)

11、用戶在所有繳費(fèi)用戶中已成為大多數(shù)的情況。4系統(tǒng)工作流程高速公路收費(fèi)的特點(diǎn)是不僅要按照車型分類標(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)。各種類型的不停車收費(fèi)系統(tǒng)的收費(fèi)過程基本相同,其原理是在車輛上安裝一種標(biāo)識(shí)卡,在ETC收費(fèi)車道上安裝有車載標(biāo)識(shí)卡的讀寫設(shè)備,當(dāng)車輛進(jìn)入ETC收費(fèi)車道時(shí),標(biāo)識(shí)卡以微波通信方式與該車道的天線進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)交換,從卡上讀取車牌照號(hào)、車型等數(shù)據(jù),如需要也可向車載標(biāo)識(shí)卡上寫入信息,系統(tǒng)根據(jù)讀取的信息,識(shí)別車輛合法與否,進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,計(jì)算收費(fèi)金額,并從其賬戶上扣除相應(yīng)金額,記錄交易數(shù)據(jù),控制車道外部設(shè)備等圖三：ETC車輛標(biāo)識(shí)卡具體流程為: （1）后臺(tái)系統(tǒng)初始化車載標(biāo)識(shí)卡,將車牌照號(hào)、車型、收費(fèi)率等數(shù)據(jù)寫入標(biāo)識(shí)卡,并發(fā)放給客戶,建立有關(guān)客戶檔案; （2）車輛進(jìn)入ETC收費(fèi)車道,感應(yīng)天線激活線圈,進(jìn)而激活微波天線,讀取標(biāo)識(shí)卡上的信息,并傳送給車道控制機(jī)進(jìn)行核查; （3）如為合法車輛,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,