第一篇：不停车收费系统设计
基于RFID的ETC不停车自动收费系统设计
《物联网基础》课程论文
(2015学年—2016学年第一学期)
专 业：计算机网络技术(网络管理) 班 级：13网管2班___________ 姓 名：___________ 指导老师：_____________
2015年12月26日
目录
引 言 ....................................................................... 3 1.系统工作原理 ............................................................... 3 2.系统构成................................................................... 4 3ETC系统的类型 .............................................................. 5 4系统工作流程 ............................................................... 6 5结 语 ...................................................................... 7 6参考文献 ................................................................... 7 第2页
基于RFID的ETC不停车自动收费系统设计
基于RFID的ETC不停车自动收费系统设计
摘要：该系统车主只要在车窗上安装感应卡并预存费用，通过收费站时便不用人工缴费，也无须停车，费用将从卡中自动扣除。这种收费系统每车收费耗时不到两秒，其收费通道的通行能力是人工收费通道的5到10倍。具有方便、快捷等优点。
关键词：ETC电子收费系统停车收费
引 言
不停车收费技术特别适于在高速公路或交通繁忙的桥隧环境下采用。实施不停车收费，可以允许车辆高速通过，故可大大提高公路的通行能力;公路收费走向电子化，可降低收费管理的成本，有利于提高车辆的营运效益;同时也可以大大降低收费口的噪声水平和废气排放。由于通行能力得到大幅度的提高，所以，可以缩小收费站的规模，节约基建费用和管理费用。另外，不停车收费系统对于城市来说，就不仅仅是一项先进的收费技术，它还是一种通过经济杠杆进行交通流调节的切实有效的交通管理手段。对于交通繁忙的大桥、隧道，不停车收费系统可以避免月票制度和人工收费的众多弱点，有效提高这些市政设施的资金回收能力。
1.系统工作原理
ETC系统是利用微波(或红外或射频)技术、电子技术、计算机技术、通信和网络技术、信息技术、传感技术、图象识别技术等高新技术的设备和软件(包括管理)所组成的先进系统，以实现车辆无需停车既可自动收取道路通行费用。目前，大多数ETC系统均采用微波技术。
不停车收费系统通过路边车道设备控制系统的信号发射与接收装置(称为路边读写设备，简称RSE)，识别车辆上设备(称为车载器，简称OBU)内特有编码，判别车型，计算通行费用，并自动从车辆用户的专用帐户中扣除通行费。对使用ETC车道的未安装车载器或车载器无效的车辆，则视作违章车辆，实施图象抓拍和识别，会同交警部门事后处理。
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基于RFID的ETC不停车自动收费系统设计
图一：系统工作原理图
2.系统构成
电子不停车收费系统可分为前台和后台系统： (1)前台系统
包括三种核心设备:车辆自动识别系统(Au-tomatic Vehicle Identification简称AVI)、车辆自动分类系统(Automatic Vehicle Classification简称AVC)和录像实施系统(Video Enforcement System简称VES)。车辆自动识别系统采用无线调频设备(Ra-dio Frequency)识别用户的身份标识卡(TAG)及其有效性;车辆自动分类系统借助传感器组的信息确定车辆的收费类别;录像实施系统利用高速图像处理设备自动俘获违章车辆的车牌号码。核心设备与其他控制设备共同组成不停车系统的车道控制器。
① AVI AVI分为两大类:激光设备与无线电调频设备。激光设备采用条码技术,扫描贴于车辆前端的条码,获取用户的身份标识(ID),缺点是易受环境条件、距离位置、条码安装与完整性等因素的影响。无线电调频设备采用无线波来识别贴于车辆前端的用户身份标识卡来识别用户身份,具有更高的可靠性;其中,无线频率(RF)常用的频率是5.8GHz。TAG分为只读TAG、可读写TAG、多功能TAG (带蜂鸣器、无线电信息收发等)三大类。
② AVC AVC系统根据车辆的物理特性来确定车辆的收费类别。AVC的物理特性依据包括∶车辆的体积、重量、装载人数、车轴或车轮的数目、车辆的用途等等。AVC与一系列的车道传感器相连,传感器的信号提交事务处理系统后,由车辆分类单元判定收费类型。AVC设备包括∶前置线圈、感应踏板、发射光塔、扫描仪和高速摄像等设备。
③ VES VES利用光学字符识别(OCR)技术自动获取非法车辆的车牌号码。VES摄录方式包括照片、录像带和数字影像等等。VES利用模糊识别技术,借助光学字符识别设备实现非法用户的车牌号码识别。VES过程包括∶感应触发、图像俘获、图像识别、图像储存、图像处理和图像删除等等。关键技术: API编程技术(控制外部设备,包括通信卡、DI/DO卡和声卡);单片机编程技术;快速查询算法;模糊识别;通信控制和图像处理。
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2)后台系统
收费系统的后台系统工作任务主要为向客户发售车载标识卡,并做标识卡的初始化;接受客户补交金额和查询;接收前台收费数据文件;交易和结算;向前台和客户发送补交金额的黑名单指令和信息;存储、管理抓拍图像等。
它主要包括如下系统:计算机管理系统、道路运营管理系统、结算中心管理系统、客户服务中心管理系统、银行管理系统。实际上是一个具有财务结算性质的计算机网络,网络通过各个终端的工作,将数据文件迅速可靠地传送,利用专用软件正确地完成全部工作。
3ETC系统的类型
ETC系统可分为收费站电子不停车收费系统和自由流不停车收费系统。 (1)收费站不停车收费系统
收费站不停车收费一般采取混合收费方式,既有不停车收费车道,又保留半自动收费车道。其主要特征为: ① 与半自动收费车道并列设置。在收费车道中,根据使用情况开设部分ETC专用收费车道; ② 车辆通过收费车道的车速较低,通常为30km/h一50km/h,通过率为600辆/h一1000辆/h; ③ 在车道出口端设置自动栏杆,以防无卡车辆通过。
图二：收费站ETC通道
收费车道入口设置不停车收费车道标志和信号灯。由于车辆密度不大,天线并不连续工作,无车辆通过时,天线处于休眠状态。在天线辐射区外的车道,埋设一个环行线圈,当车辆进入线圈工作区时,线圈发出信号,激活天线进入工作状态。车辆进入通信区,通过微波天线,车载标识卡响应天线的询问信息,将客户身份与车型代码上传给车道天线,由天线转送给车道控制机进行核查,如为有效合法卡,车道放行,信号灯变绿,如果进一步交换信息,读写数据,可继续通信,直到收费过程结束,如果进入车道的车辆为非法无效卡车,或是无标识卡的车辆,
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车道控制机将根据天线传送的信息,指令自动栏杆关闭,拦截非法车辆,并发出声光警报,现场人员将对其进行处理。车道控制机将收集到的数据上传至后台系统,进行数据交换和清算等,并将需要发布的结果下传车道。
这种方式适用于不停车收费用户在所有缴费用户中并非多数的情况。 (2)自由流不停车收费系统
自由流不停车收费系统在道路主线上每隔一定里程设置一个横跨道路上空的龙门架,架上安装不停车收费设备,实施分段开放式不停车收费。车辆无须减速,以正常行驶速度完成收费工作。其主要特征为: ① 无收费岛、亭之类设施; ② 进入收费点时无须减速,车辆继续高速行驶; ③ 需要建立一套高精度逃费取证处理系统,现场抓拍捕捉车辆逃费证据,以便于以后依法处理,目前大多采用高速、高分辨率的摄像机对车辆牌照进行抓拍; ④ 在收费点附近,需建造一条与主线平行的普通收费车道,以便对非法无效卡车或无标识卡的车辆收费; ⑤ 车道天线控制器能控制多部天线并行工作,与多辆车载标识卡同时通信。
此系统主要优点为减少收费站建设投资,车速高,无行车延误,车辆通行能力接近2000辆/h。但设备投资大,技术上实现难度也较大,特别是如何防止和遏制逃费车辆是关键技术。这种方式适用于不停车收费用户在所有缴费用户中已成为大多数的情况。
4系统工作流程
高速公路收费的特点是不仅要按照车型分类标准收费,而且按照入出口的距离标准进行收费。各种类型的不停车收费系统的收费过程基本相同,其原理是在车辆上安装一种标识卡,在ETC收费车道上安装有车载标识卡的读写设备,当车辆进入ETC收费车道时,标识卡以微波通信方式与该车道的天线进行双向数据交换,从卡上读取车牌照号、车型等数据,如需要也可向车载标识卡上写入信息,系统根据读取的信息,识别车辆合法与否,进行数据处理,计算收费金额,并从其账户上扣除相应金额,记录交易数据,控制车道外部设备等
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图三：ETC车辆标识卡
具体流程为: (1)后台系统初始化车载标识卡,将车牌照号、车型、收费率等数据写入标识卡,并发放给客户,建立有关客户档案; (2)车辆进入ETC收费车道,感应天线激活线圈,进而激活微波天线,读取标识卡上的信息,并传送给车道控制机进行核查; (3)如为合法车辆,则进行收费交易,依据后台系统完成清算,通行灯将会变绿,显示收费额和余额,车辆通过,记录数据; (4)如为非法车辆,车道控制机触发报警信号,同时控制自动栏杆下落,关闭车道,车道摄像机进行图像抓拍,车辆进行人为处理。
5结 语
不停车收费系统使用方便，减少尾气的排放，杜绝了收费工作中的贪污作弊现象，为今后的智能车辆公路管理系统打下了良好的技术基础。
6参考文献
(1)马静.物联网基础教程J].清华大学出版社2012年第1版.
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第二篇：基于高速公路电子不停车收费系统(ETC)与设计的研究
基于高速公路电子不停车收费系统(ETC)与设计的研究 摘要：随着我国交通事业的大力发展，高速公路电子不停车收费系统设计的关键技术进行分析，为其设计提供理论性支持。进而结合国内外对于ETC系统的实际应用情况，对高速公路电子不停车收费系统进行设计，从系统架构、各类软件模块的处理流程，以及界面和数据库的建立等各方面进行探讨，以期对促进该收费系统的进一步完善有所启示。 关键词：高速公路;电子不停车收费系统;设计 1 前言
我国社会经济的快速发展，人们的生活水平逐渐的提高，私家车也逐渐的增多，人们进入了汽车时代，高速公路上的车流量也越来越严峻。目前我国高速公路收费主要采取半人工半自动模式，在高峰期不利于车辆的管理，影响高速公路畅通性，不停车收费系统的应用，能够提高公路管理水平，增强高速收费的便捷性以及快速性，保证了公路的畅通，对处理与管理高速公路相关问题有很重要的意义。
2 高速公路电子不停车收费系统的关键技术分析 2.1 Client/Serve(rC/S)架构技术
C/S 架构主要指的是服务器和客户端的架构，主要为软件系统的体系架构， 结合其应用可将两端硬件环境优势进行充分的应用，进而可将系统通讯开销降低。应用该技术主要优 点在于促进客户端计算机处理能力的充分发挥， 并可将大多的工作经过客户端处理之后， 进而再将其交给服务器进行处理，可较大的提升客户端的应用速度。 C/S 架构的操作和界面可实现多样化的应用，并且可保证其安全性，还可进行多层认证。 但同时其应用也存在一定的缺陷， 相对而言其适用面较窄，而且一般不能够在局域网当中应用;用户群较为固定，其程序需经过安装才可应用，对于不可知的用户一般不适用。 另外，还表现为较高的维护成本。 2.2 数据库技术
数据库作为信息系统当中的核心技术，为一类软件科学。具体而言，其主要分为 SQL Server 数据库和 Oracle 数据库。前者为一类与服务器和客户相联系的数据库管理系统。 通常客户属于的任何系统组件， 能够通过其他的系统组件获取资源或是服务，服务器为组织、数据项和演示等的对象集合，其主要的目的是提供相应的服务， 除物理数据不能够实现直接访问之外，其他的数据均需通过服务器访问;后者为美国甲骨文公司所提供的软件产品，为目前应用较为广泛的客户/服务器体系结构中的数据库之一。
2.3 车型自动识别技术
自动车型识别技术的应用，可识别出不同的车型，可辅助收费系统进行正确的判断。 通常情况下，该技术主要通过可测量各类车型的物理特征的传感器组成。 可对车辆的重量、大小、轴型和轮胎等进行自动识别，其主要的设备包括轨道接触器、动态称重装置和电感环线圈等。 结合我国采用高速公路电子不停车收费系统的省份分析， 其设计主要是结合各省的车型分类标准进行，需要用户办理电子标签，并在此过程中，将座位数、车型和尺寸等均记录到 OBU 当中，进而在车辆的适当位置进行 OBU 的安装，当该车辆经过设有高速公路电子不停车收费系统的车道时，其系统能够通过 OBU 确定相应的收费标准。 2.4 车辆检测技术
高速公路电子不停车收费系统的应用， 通常是在车道的出口和入口处设置相应的地感线圈， 进而自动检测离开或进入 ETC 车道的车辆。 传统 ETC 的设计，其第一个线圈属于触发线圈;第二个线圈为抓拍线圈;第三个线圈属于落杆线圈。ETC 四线圈的应用为传统设计的优化，主要是在触发线圈后增加线圈，可通过线圈判断出车辆的列队情况，识别出正在交易的车辆，有效的避开了其他车辆的干扰，同时还能够将已经退出 ETC 系统的车辆信息删除，实现了 ETC 系统的智能化应用。 3 高速公路电子不停车收费系统(ETC)的设计 3.1 ETC 系统的架构设计
本次设计中所采用的架构为 C/S 架构的， 其系统主要组成包括收费站、分中心和省中心三部分组成，并且各部分均构成相应的局域网，设置有相对应的数据库服务器。 并将车道设置收费站进行数据采集的前端， 促使其在完成相应的数据采集之后，可将业务数据实时传送到收费站的服务器，待收费站处理完相应的数据之后， 应用传输中间件将处理好的数据传送给省中心和分中心。该系统的硬件组成主要包括车道控制器、工控机、触发线圈、车辆检测器、微波读写控制器、抓拍摄像机和声光报警器等。在各设备的连接应用过程当中。车道计算机的连接主要结合 RS232 串行微波读写控制器和电缆线实现。 而微波天线和电子标签之间的信息交互作用主要通过 ETC 车道的相应软件系统进行控制。 车道计算机则主要是由车道控制器，进而实现与高速挡车器、车道通行灯、费用显示器和车辆检测器等的连接，并且 ETC 车道软件对其运行进行控制。
3.2 ETC 系统功能模块的划分
ETC 系统的功能模块主要组成包括数据通信、车道前端、ETC 管理和车道监视四部分。 车道前端主要处理相应的车道交易，并控制和检测车道的外部设备，同时还需抓拍过往的车 辆，并将其图像保存。 数据通信的功能主要是进行参数下载，以及上传对应的收费数据。 而车辆模块主要在于对收费情况，以及车辆的设备状况进行监视。 ETC 的管理职责主要是对其数据进行统计、查询和稽核等。 3.3 系统模块的设计
3.3.1 入口处 OBU 的处理
在系统模块的设计中，应注重入口处 OBU 的处理。 其主要是将设有电子标签的车辆的入口信息进行写入操作， 并且还能够自动生成入口处过车交易的明细记录。 在具体的操作过程中，应注意关键步骤的实施。 ①应对 OBU 的有效性进行判定。 在应用过程中，系统能够将 OBU 在二次发行时所携带的信息读取出，并将省联网中心所给出的时间与 OBU 自身启用的时间进行比较， 进而对 OBU 读取时间的有效性进行判断。 其中所读取的 OBU 的自带信息主要包括 OBU 的有效时间、车型和 OBU 的编号等;②应注重 OBU 卡当中基本文件的读取，以及其有效性的判断，其中需要读取的基本文件包括卡类型、卡网络号、有效时间、卡编号等。 而 OBU 卡有效性的判断的流程图见图 2。
图 1 OBU 卡有效性判断的流程图
最后为入口信息的写入，以及相应交易明细的形成。 在进行相应写入信息的操作当中， 需写入的数据主要包括自动识别车牌的、收费站的编号、车辆的类型、车辆通过的时间和入口的状态标识等。 同时，在完成相应的交易之后，并在高速档杆器将杆抬起之前， 应将所生成的交易明细记录通过实时上传的方式，促使其到达收费站的服务器当中。 而入口处的交易明细主要包括入口的通过时间、操作员、车道号、车型、终端机的编码、收费站的名称和终端的交易序号等。 3.3.2 车道异常的处理
在车道异常的处理中：①需做出无电子标签的判断。 在应用开始之后，若是无电子标签，声光报警将会提升不存在电子标签，之后值班人员应让车辆通过 MTC 车道，之后进行下一辆车的处理，无效电子标签的处理同以上相同。 此外，还包括无 CPU 卡判断、 无效 CPU 卡的识别和无效入口信息的识别等，其处理流程均大同小异;②为与车干搅方面的处理，若是发生两辆车干搅的其区域设有天线， 并且天线所检测到的OBU 属于后一辆车。 将会导致未进行正常流产处理的车辆被放行，但经处理的车辆无法通过，为防止该类情况的发生，应设置相应的处理流产;③为双通信区域当中切换流程的设计，其设计主要在于预防同车出现干搅的问题发生。在其设计过程中，可结合双通信区域模式的应用，避免在同一区域同时有两辆车通过，其设计除添加区域切换流流程之外，其设计和单通信区域大致相同。 除以上的设计之外，为完善高速公路电子不停车收费系统，还应进行数据库的设计和界面的设计，进而提升其实用性。
另外，还应注重与车干搅的处理。 为避免处于天线区域中的两辆车发生混淆，应对其区域中的车进行判断，若是发现跟车应停止相应操作并进行处理。 同时还应注重数据的上传，将车道产生的车辆图片、信息、异常处理和收费流水等数据上传到收费站的服务器中。 4 结束语
在我国社会经济的不断发展， 以及交通运输系统的不断完善之下，高科技的、智能化和信息化的高速公路运营管理的应用，对于满足社会经济的发展需求具有重要的作用。 为此，为促进高速公路电子不停车收费系统的进一步完善， 还需结合各省的具体情况进行设计。 参考文献
[1]韩 鹰.高速公路计算机收费系统的设计[J].电脑开发与应用，2012，3(4)：189~190. [2]张 勇，周跃华，赵 蕊.高速公路电子不停车收费系统(ETC)节能 分析探讨[J].交通节能与环保，2011，2(3)：134~135. [3]张方方.设置 ETC 车道的高速 公 路 收 费 站 车 道 规 模 确 定 方 法 探 讨[J].上海公路，2013，6(2)：157~158.
第三篇：不停车收费系统集成方案 第二组
组长：刘君
组员：张丽娜，方赞，谢重望
交通安全与智能控制专业 《收费系统集成与维护》
不停车收费系统设计方案
引 言
高速公路因其“高速、高效、安全、舒适”等优点，已成为连接各主要城市和重要港口的交通枢纽。然而，随着我国经济与社会的发展，公路运输能力已经不能满足日益增长的交通运输需求。21世纪交通的发展趋势必将是由粗放型向集约型转变，即从单纯依靠政府投资新建公路向建设公路运输的配套设施及其软件转变，以提高公路的利用效率。
在高速公路收费方面，效率低下的传统收费方式(找零、回票、投币)在车流量较大时往往使车辆在收费站区域滞留，限制了高速公路快捷方便的服务优点。电子不停车收费系统就是在这一矛盾中应运而生的。目前国外和国内试点的ETC系统普遍采用单片式ETC技术。但是，由于与我国主流的IC卡收费方式完全独立，而建立ETC系统必须自身构成一个完整的封闭式系统，即在路网内所有的入口和出口，即使是大多数交通量小、车道数量少的收费站，都必须设置一条以上的专用ETC收费车道，这必将造成资源的极大浪费。
因此要在我国联网收费的大背景下成功推行ETC收费，必须考虑ETC收费系统与已经建立的IC卡收费系统之间的整合问题，选择一种兼容ETC收费和IC卡收费的组合式收费技术，这就是基于ETC和MTC，人工半自动收费车道相结合的高速公路组合式联网收费系统。
组合式收费系统的总体结构设计
组合式收费站的设计图如图1所示。图中收费站采用了ETC车道和MTC车道相结合的方式。对于采用刷卡付费或现金付费方式的车辆，由MTC车道通过。刷卡付费有接触式刷卡和非接触式刷卡两种模式，当车辆进入MTC车道时，驾驶员停车刷卡或缴纳现金，交易完成后，启动栏杆放行;对于采用电子标签或两片式电子标签付费方式的车辆，则由ETC车道直接通过。当车辆进入ETC车道时，电子不停车收费系统对安装在车上的电子标签进行付费操作，付费交易自动完成，实现车辆不停车付费。 ETC车道和MTC车道分别交易，互不干扰，两种付费方式最后由软件系统负责整合。
ETC车道的设计
ETC是利用专用短程微波通讯技术，通过路侧单元(RSU)与车载单元(OBU)的信息交换，自动识别车辆，采用电子支付方式，自动完成车辆通行费扣除的全自动收费方式。当ETC系统检测到车辆进人ETC车道的时候，安装在龙门架上的微波天线与安装在汽车挡风玻璃上的电子标签自动进行信息交换，与微波天线相连接的ETC车道计算机根据电子标签中存储的信息识别出车辆信息，并根据车主的使用情况从其账号中扣除通行费。如果其银行账号中余额不足，则由显示设备提醒驾驶员进入MTC车道。
整个收费过程无需人工干预，用户可不停车快速通过ETC收费车道，原理如图2所示。
ETC车道通信子系统设计
(1) 短程通信标准的选取
《高速公路联网收费暂行技术要求》中第十三条明确指出：“电子不停车收费技术中车辆自动识别系统所采用的专用短程通信频率推荐5.8 GHz电子标签宜采用可读写的„单片式‟(可读写智能电子标签)或„两片式‟(带IC卡接口的电子签)。„两片式‟电子不停车收费系统应与人工半自动收费系统兼容。”因此依据该文件，选取5.8 GHz短程通信标准为专用短程通讯(Dedicated ShortRange communication，DSRC)标准。我国DSRC通信技术指标如下：
频段：5 795～5 815 GHz;输出功率：300 mW;调制方式：ASK，BPSK;通信距离：10 m。
选用5.8 GHz作为微波短程通信中心频段有3个优点：
①5.8 GHz频段背景噪声小，抗干扰性较好。 ②5.8 GHz频段的设备供应商较多，有利于我国ETC系统的设备引进，有利于降低系统成本。
③有利于未来在此频段内开展智能运输系统的其他各项服务。 (2) 路侧设备(RSU)技术
路侧设备指安装在路侧的ETC设备及其辅助设备，其功能是与车载单元通信完成ETC收费交易、检测车辆和抓拍违章车辆图像等。RSU通常由以下部分组成：
① 路边设备控制器：是一台计算机设备，通常与天线及其控制器、抓拍系统、车辆检测器互联，对于具有收费岛的单车道ETC系统，与之互联的还有通行信号灯、电动栏杆等外设。路边设备控制器完成对所连接设备的各种控制功能、通信功能和处理功能。
② 天线及其控制器：实现与车载OBU之间的通信。
③ 抓拍系统：抓拍系统是针对违章车辆以及无电子标签车辆的电子记录系统，用于事后对这些车辆进行通行费追缴和违章处罚。
④ 车辆检测器：对车辆的到来进行检测，以及对来车车型进行分类。
⑤ 其他的辅助设备，如电源、照明等。
车道天线接收从天线控制器传来的数据信号，信号经调制和功率放大后经天线口面辐射出去。当ETC用户驾车经过ETC车道时，电子标签被车道天线信号激活，进人工作状态，根据接收到的命令向车道天线回送相应的响应数据。
车道天线通常由电源单元、RS 485/422通信接口、振荡器、发射单元、接收单元、数据处理单元、外部信号指示器、喇叭天线或微带天线构成，如图3所示。
天线控制器从车道控制计算机系统接受通信请求，形成符合DSRC标准通信协议的数据帧，通过车道天线将数据帧发给车道上的电子标签，并接收和解析从电子标签返回的数据，再上传给车道控制计算机系统。
天线控制器通常内置多块控制模块，每个控制模块可以控制一个车道天线。
天线控制模块通常由PC通信接口单元、双端口存贮器(DPRAM)、通信协议处理单元、RS 485/RS 422天线接口单元构成。PC通信接口单元负责天线控制模块与车道控制计算机的数据通信，他可以是PC总线接口，也可以是RS 232接口。
(3) 电子标签的选取
针对我国的具体国情，兼顾到大部分收费站采用IC卡交易方式，系统采用组合式电子标签。组合式电子收费是一种基于两片式电子标签的组合式收费技术。组合式电子标签是一种两片式电子标签，其带有标准的IC卡接口(通常为ISO7816规格的接触式IC卡接口或者ISO14443规格的非接触IC卡接口)，与IC卡共同组成一套完整的两片式ETC车载设备。采用该技术有两大优点：
① 系统是基于IC卡作为收费介质的收费系统，具有兼容人工半自动收费(MTC)和电子不停车收费(ETC)的能力。
② 适合我国的基本国情，组合式电子标签适合于已经建立起的ETC收费系统和MTC收费系统，为设计组合式收费系统创造了条件。 车辆自动分类子系统的设计(AVC)
为了对不同车型按照不同的费率实施收费，必须对车辆进行分类。分类系统设计为前分类系统和后分类系统。前分类系统能够使收费系统计算通过车辆的正确费率;后分类系统用于核实所通过车辆是否按照车型实施了正确收费。
通过传感器对车辆高度、轴数、是否装备双胎以及车重等要素进行检测，检测结果通过数据采集卡送入软件系统进行判断比较，从而确定收费金额。该项技术已经广泛应用于各收费站，传感器和数据采集卡的选择也非常广泛。 视频监控系统(VES)
VES不依赖于ETC的电子标签，而是以摄取车牌的图像来获取车牌号码、车籍资料等信息，并将缴费通知寄给车主。用于事后追踪逃费者，追回漏征费用并实施罚款的依据，以减少漏征费用损失并起到威慑作用，该系统已经广泛应用于实际。 MTC车道的设计
MTC车道是由汽车自动分类系统(AVC)、读卡装置、显示设备、视频临控、自动栏杆和计算机软件系统组成，读卡器可以采用接触式或非接触式。当汽车进入MTC车道时，汽车自动分类系统(AVC)将车辆信息自动分类，然后告诉软件系统该车属于哪一类型的车辆，软件系统根据此信息告诉读卡器应该收取多少数额的通行费，当交易完成后，软件系统向自动栏杆发出命令，让车辆通过，完成收费。由于MTC收费系统已经大规模地应用于实际，而且技术也已经相当成熟，在这里不做太多的叙述。 软件系统设计
合式收费系统不仅要使ETC和MTC两种收费方式分别进行互不干扰，还要使两种收费方式相互统一相互协调，这在硬件上是无法统一的，因此软件系统就担负了这个任务。
组合式收费的软件系统包括：ETC车道收费子系统、MTC车道收费子系统、收费站服务器系统、中心服务器系统和用户服务子系统 ETC车道收费子系统设计
ETC车道收费子系统包括：认证交易模块、车型分类库模块、账户管理模块、数据管理模块、账务管理模块、系统管理模块、统计查询和报表打印模块等。设计要求如下：
认证交易模块 对于进入ETC车道通信区的车辆，交易认证模块负责向硬件没备发出通信命令，对安装在车辆上的电子标签进行读写操作以获得车辆的账户信息和余额查询，如果账户无效或余额不足，则向显示设备发出命令，通过显示设备告诉驾驶员由MTC车道通过。如果账户和余额都没有问题，则根据车型分类库模块提供的收费标准对车辆实施收费，并确认交易是否成功。如果交易不成功，则通知硬件设备再次进行收费操作，当车辆已经通过通讯区仍然没有完成交易，则将收费不成功信息发送给中心服务器，将在下一个收费站或者出口收费。如果交易成功，则报告给账户管理模块，由账户管理模块向中心服务器报告此次收费操作细节。
车型分类库模块：负责接收由AVC提供的车辆信息，再与车型分类库中的车辆参数相比较，确定收费标准。并通知交易认证模块，准备收取多少数额的通行费。
账户管理模块：负责对新卡的初始化、黑名单管理、向中心服务器核对车辆信息及报告收费细节，包括收费的用户账号、收费金额、收费时间、收费地点等信息。
数据管理模块：负责本车道的车辆收费数据管理、数据备份与恢复。
账务管理模块：负责统计本车道的财务管理和向收费站服务器汇报财务信息。
系统管理模块：负责系统维护、参数设置、密码管理、断点保护等。
统计查询和报表打印模块：负责本车道的数据统计、查询及报表打印。
MTC车道收费子系统 MTC车道子系统的软件设计与ETC基本一样，也是由车型分类库模块、交易认证模块、账户管理模块、数据管理模块、账务管理模块、系统管理模块、统计查询和报表打印模块等组成。
在设计要求上，MTC车道收费子系统除认证交易模块以外，账户管理模块、数据管理模块、账务管理模块、系统管理模块、统计查询和报表打印模块的设计要求与ETC车道收费子系统一样。
在MTC车道收费子系统中认证交易模块功能是：对于进入MTC车道的车辆，交易认证模块负责向读卡器发出命令，根据车型分类库模块提供的收费参数对车辆实施收费，并确认交易是否成功。如果交易不成功，则提示工作人员改用现金交易，交易完成后，启动自动栏杆，让车辆通行。同时报告给账户管理模块，由账户管理模块向中心服务器报告此次收费操作细节。
收费站服务器系统
收费站服务器系统与收费站内各车道的收费子系统互联，实现ETC收费方式与MTC收费方式相融合。主要由监控模块、数据管理模块、账务管理模块、系统管理模块、统计查询和报表打印模块等。设计要求如下：
监控模块：负责监控各车道向中心服务器发出的账户信息和交易细节，如果中心服务器没有响应，则该模块记录这些信息，并不断查询中心服务器的状态，当中心服务器不忙时，再重新发送，并对发出信息进行记录。同时实现车道收费子系统故障和异常数据报警、断点保护等。
数据管理模块：负责整个收费站的数据统计，实现对ETC收费方式和MTC收费方式的融合、数据备份与恢复。
账务管理模块：负责整个收费站的财务管理。
系统管理模块：负责整个收费站的系统维护和参数设置。
中心服务器系统 中心服务器是连接各收费站，对各收费站的信息实行统一管理。中心服务器系统包括认证交易模块、账户管理模块、数据管理模块、财务管理模块、系统管理模块、查询统计和报表打印模块。
设计要求如下：
认证交易模块 负责验证来自各收费站发送过来的账户信息，并对账户信息进行确认，把是否同意交易信息返回给各个收费车道，同时通知账户管理模块准备接收数据。认证交易模块还负责与外部银行的认证交易。
账户管理模块 负责整个区域的账户信息统一管理，包括卡号、密码、余额、收费时间、收费地点、收费金额，以避免重复收费。同时完成对于外来车辆或新车信息的初始化、注销账户，还负责自动生成新的卡号和密码，送至用户服务子系统。
数据管理模块 负责中心服务器的数据管理、数据备份和恢复。
财务管理模块 负责整个地区的收费站的财务管理，包括现金交易量、电子交易量(包括ETC和IC卡收费方式交易量)、与银行的交易量、各收费站交易量、各业主交易量等。
系统管理模块 负责维护系统安全、设置系统参数。
统计查询和报表打印模块 负责数据统计和查询、报表打印等业务。 建设目标
1、ETC车道系统按需设置，降低电子收费系统建设的投资，有力保护道路运营者和用户的利益;
2、提高收费管理效率和公路通行服务水平
3、杜绝少收、漏收和营私舞弊行为，保证公路营运者运取得最大的经济效益和社会效益;
4、减少出入口的收费手续，提高收费的工作效率，最大限度地降低由于收费过程引起的交通延误; 结 语
本文对高速公路组合式联网收费系统作了初步的轮廓性的设计。我认为，在倡导可持续发展的今天，高速公路组合式联网收费系统对于提高高速公路利用效率、节省社会资源是有实际意义的。但是，高速公路组合式联网收费还只是停留在理论阶段，与实际应用还有一定距离。
第四篇：小论文：高速公路不停车收费
高速公路不停车收费
周斌 08110229
(重庆交通大学，重庆市南岸区学府大道66号，400074)
摘要：目前，我国的高速公路收费基本上还是人工收费，不仅效率有限，还会对交通造成一定的影响。每一个收费站就需要几名工作人员，间接的增加了高速公路的通行费用。对于交通量很大的路段，收费站就相当于是一个瓶颈，大量车辆聚集在收费站等待通行，势必会降低高速公路的运输效率。随着科技的进步，不停车收费技术越来越成熟，其可靠性已经能够满足要求了。在高速公路上引进不停车收费，在提高高速公路的运行效率的同时，还能减少一部分开支，降低通行成本。
关键字：高速公路;收费;RFID;射频识别;电子标签
Abstract: At present, China is still largely manual highway toll charges, only a limited efficiency, but also a certain impact on traffic. Each toll station several staff members need to indirectly increase the highway tolls. For large sections of traffic, toll stations is equivalent to a bottleneck, a large number of vehicles gathered at the toll station to wait for traffic, highway transport is bound to reduce efficiency. With advances in technology, toll collection technology matures, its reliability has been able to meet the request. The introduction of the highway toll collection, to improve highway efficiency but also can reduce some of that money, reduce access costs.
Keywords: Highway; charges; RFID; radio frequency identification; electronic tags
1. 前言
我国的收费公路建设是20世纪80年代开始起步的。为迅速改变公路建设的落后面貌，从1980年开始，广东省率先在全国实行贷款集资建桥修路，并采用收费办法偿还投资。1984年底，第一条收费公路——中山市张家迈进港公路宣告通车。据统计，截至2009年年底，中国公路通车总里程达到386.08万公里，其中高速公路6.51万公里，位居世界第二，全国总共有86053个收费站。
近年来，我国公路建设取得飞速发展，高速公路通车里程不断增加，省份之间的路网格局基本形成。但是随着随着路网的形成，通车公路里程的增加，交通量也在不断增加，由此带来了许多新问题：
(1)收费设施及收费技术落后，收费站形成交通瓶颈;
(2)各路段收费标准、方式等不统一，给用户造成混乱;
(3)重复建设收费广场和设施，造成投资浪费和运营成本增加。
为了解决上述问题，我们引入了不停车收费系统，使用不停车收费，可以解决收费站的瓶颈问题，减少收费站的建设，节约成本，最主要的是可以提高高速公路的运输效率。
2. RFID技术
电子标签是射频识别技术的基本组成部分之一，是一张存有车辆各种信息(如车牌号、车主姓名、车型等)，并能将这些车辆信息以微波形式发送出去的集成电路芯片。
RFID是Radio Frequency Identification的缩写，即射频识别，俗称电子标签。RFID是一种非接触式的自动识别技术，它是通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别
工作无须人工干预，可在各种恶劣环境中应用。RFID可识别高速运动物体，并可识别多个标签，操作快捷方便。
2.1 RFID工作原理
当标签(射频卡)进入磁场后，接收解读器发出的射频信号，凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的物体信息无源标签或被动标签，或者主动发送某一频率的信号有源标签或主动标签;解读器读取信息并解码后，送至中央信息系统处理有关数据。
2.2 RFID技术实现不停车收费的工作原理
在车辆上一次性粘贴一张电子标签，并在数据库中将电子标签编号和车牌号绑定，同时为该标签在银行开立一个信用卡账户或储蓄卡账户。
当车辆行驶至不停车收费入口车道时，车道阅读器从电子标签中读取车辆的识别信息，按照收费要求控制车道控制器将车辆放行，同时将该车的识别信息和车道信息(如收费站名称或编号、车道、通过时间等)上传到管理中心;途中车辆经过标识站时，标识站读取电子标签信息并将车辆的通行信息上传至管理中心。
当车辆行驶至不停车收费出口车道时，读取到车辆的相关信息，并与管理中心建立连接，则从数据库中获得车辆经驶的入口和标识站，形成车辆行驶的精确路径并收费放行，完成一次不停车收费。
3. 应用的关键技术
3.1 车辆的高速识别
要想实现高速公路不停车收费，首先要解决的问题就是实现车辆的高速识别。该不停车系统采用的是基于RFID技术的车辆识别系统的电子标签，具有识别距离远(6～8米)、识别速度快(大于260公里/小时)等特征。由于采用只读工作方式，因此车辆可以在极短的时间内被电子读头设备识别出来。同时，由于采用无源设计，用户可以避免因更换电池而带来的麻烦。
基于RFID技术的车辆识别系统主要由车载电子标签(超高频无源射频标签)和电子读头设备(高速远距离超高频阅读器)组成。RFID是一种非接触的射频通信方式，通过读写器与标签的无线通信实现数据采集，从而识别标签载体的身份等特征。
3.2 数据传输
由于采用只读标签，系统对数据传输的可靠性要求较高，数据传输的可靠性是系统能够长期稳定工作的关键所在。以前利用只读电子标签实现的收费系统一般都是开放式收费，开放式收费不需要实时的数据传输，只读电子标签收费系统具有天然的优势。而对于我国高速公封闭式收费方式来说，采用只读电子标签系统进行不停车收费，则必须有稳定的网络来确保数据传输的可靠性。为保障数据传输的可靠性，系统可以采用让高速公路光纤网作为基础，无线网络为补充的数据传输方案。无线网络可以选着3G网络，目前3G网络已经基本实现城市覆盖，能确保无线数据传输的安全可靠。
3.3 系统数据管理
系统数据管理是整个系统功能的核心，可以分为两大部分：不停车收费系统数据管理和银行数据管理。
不停车收费系统数据管理负责基础数据的管理、系统安全管理、费用运算、路径运算、通行费拆分、系统相关报表的管理等。银行数据管理负责与车载电子标签联名卡的办理、代扣通行费等金融方面的服务。
不停车收费系统可以采用预付费的方式，使用该业务的用户在车载电子标签的联名储蓄
卡中存储一定费用，在高速公路行驶时在账户中扣除通行费。如果联名卡中的余额低于某个预定值，就提醒用户及时充值。不停车收费系统也可以采用信用付费的方式，对于在银行有良好信用的用户，可以办理一张与车载电子标签绑定的联名信用卡。当用户高速公路行驶发生费用时，系统记录每次所发生的通行费，并定期与银行进行对账，这样就可以实现高速公路通行费的先消费后还款。
4. 结束语
随着经济的发展，对于运输效率的要求也是越来越高，目前落后的人工收费方式已经不能满足交通的发展需求了，有时还会成为交通运输中的不利因素，影响通行速率以及增加高速公路的成本。我相信，在不久的将来，不停车收费系统将完全取代人工收费方式，实现收费的智能化，道路使用者也会切实感受到智能化的方便与快捷。
参考文献
[1] 王选仓，石勇民.高速公路管理[M].北京：人民交通出版社，2007.181-185.
[2] 张文溥.道路交通检测技术与应用[M].北京：人民交通出版社，2010.138-140.
[3] 北京联信永益科技有限公司.高速不停车收费系统解决方案[EB/OL].百度文库，2010.
第五篇：杰讯高速公路不停车收费系统解决方案
一、应用背景：
射频自动识别不停车收费系统(ETC)是目前世界上最先进的路桥收费方式，欧美等发达国家已经开始大规模推广应用——通过安装在车辆挡风玻璃上的电子标签与在收费站ETC车道上的微波天线之间的专用短程通讯，利用计算机联网技术与银行进行后台结算处理，从而达到车辆通过路桥收费站不需停车就能交纳费用的目的。
ETC特别适于在高速公路或交通繁忙的桥隧环境下采用。实施不停车收费，一方面，可以允许车辆高速通过(几十公里以至100多公里)，与传统的人工收费8秒出票相比较，不停车收费大大加快了高速公路收费道口的通行能力，据测算，较人工收费车道，ETC车道通行能力将提高4～6倍，可减少车辆在收费口因交费、找零等动作而引起的排队等候。另一方面，也使公路收费走向电子化，可降低收费管理的成本，有利于提高车辆的营运效益，同时也大幅降低收费口的噪声水平和废气排放，并可以杜绝少数不法的收费员贪污路费、减少国家损失，与原来的人工收费和人工电脑收费方式相比，实行不停车收费后具有明显优势，不仅极大地改善了路上密集车辆所造成的环境污染，减少车辆阻塞现象，行车更加安全，更为主要的是将大大提高过桥收费效率。
一般来说对于公路收费系统、车辆的大小和形状不同、需要大约4米的读写距离和很快的读写速度，也就要求系统的频率应该在UHF波段，即902—928MHZ。射频卡一般在车的挡风玻璃后面。现在最现实的方案是将多车道的收费口，分为两个部分：自动收费口、入工收费口。天线架设在道路的上方。在距收费口约50-100米处，当车辆经过天线时，车上的射频卡被头顶上的天线接收到，判别车辆是否带有有效的射频卡。读写器指示灯指示车辆进人不同车道，人工收费口仍维持现有的操作方式，进入自动收费口的车辆，养路费款被自动从用户帐户上扣除，且用指示灯及蜂鸣器告诉司机收费是否完成，不用停车就可通过，挡车器将拦下恶意闯入的车辆。
二、无源射频卡(电子标签)的优势
(1)非接触性。无源射频卡与读写设备之间没有机械接触，无机
械损伤。与读写设备也没有插口(全密封)，能适应多尘、潮湿等恶劣环境，可靠性高，使用寿命长。
(2)响应速度快。普通磁卡的信息交换只有1～2kb/s，而射频识别卡信息交换速度为毫秒级，支持在高速移动中读卡。 (3)安全保密性好。普通磁卡受到强磁场干扰会丢失信息，信息易被窃取、篡改或伪造。射频识别卡利用存储器记录信息，不受磁场的干扰，卡内有专用的电路模块，可作密码运算和双向密码鉴别，数据安全性和保密性能好。(4)体积小，方便各种封装形式，价格比有源卡便宜许多。
三、系统构成：
射频自动识别不停车收费系统按其功能可分为自动识别控制子系统、自动判断型子系统、数据采集子系统、车辆检测子系统、闭路电视子系统和信号控制子系统等几个
(1)自动识别控制子系统主要由JX0520系列射频自动识别读写器、UHF射频自动识别卡，JX-900-12-H65天线、车道道闸控制机、收费员计算机终端等组成，它是整个不停车收费系统的核心，负责控制不停车收费车道所有设备的运行、收费业务操作的管理以及与收费站计算机的通信和数据交换。
附：JX0521射频读写器主要参数：
可读写标签
符合 ISO-18000-6B标准的电子标签
工作频率
902—928MHz(随国家或地区不同可能略有差别)
工作方式
以广谱跳频 (FHSS)或定频发射方式工作
输出功率
27—32dBm(在27—32dBm之间可调，出厂设置为：
读写距离
读取距离 ≥8m ,写入距离 ≥ 3m
读卡速度
平均每32bits读取时间6ms
写卡速度
平均每32bits写入时间50ms
32dBm
安全机制
能够对电子标签进行合法性检验
一次读卡数
具有防碰撞检测功能，一次可成批读取 30张电子标签
读卡方式
每隔一定时间自动读卡，也可由输入触发信号或命令控制读卡
供电
配有 220V交流输入+5V/4A直流电输出的电源变换器
功耗
平均功率 ≤ 12W
外形尺寸
225mm×166mm×39mm
重量
铝合金/不锈钢外壳，整机重量约 2Kg
工作温度 -20℃～+70℃
(2) 自动判断型子系统主要由光栅、高度检测器、轴数检测器等组成，它通过采集车辆的高度和轴数等参数，经综合分析比较来判别车辆的车型;该子系统至少可以判别三种以上车型。自动判断型子系统在有些场合可以由用户选择使用。
(3) 数据采集子系统主要由JX-900-12-H65系列射频天线和射频电子标签卡构成。射频电子标签被安装在汽车挡风玻璃内侧的上方，在电子标签上写有标签编号、车号、车主、车型、应缴金额、剩余金额和有效期等信息;JX-900-12-H65系列天线被安装在收费岛的前端，它通过微波技术从JX0520系列射频电子标签卡上读取有关信息，并同步传送给车道控制主机。
(4) 闭路电视子系统主要由车道摄像机和收费站的监视器等组成。车道摄像机被安装在收费岛的前端，主要用于拍摄非法通过的违章车辆。
(5) 信号控制子系统主要由通行信号灯、偏叉信号灯和自动栏杆等组成，用于提醒驾驶员正确使用不停车收费车道。
(6) 车辆检测子系统主要由三组环形线圈组成。第一组环形线圈(ENTER LOOP)被安装在收费岛的入口处，用于激活天线读取电子标签的信息;第二组环形圈(ESC LOOP)被安装在收费岛的中间出口处，用于控制通行信号灯和偏叉信号灯的状态;第三组环形线圈(EXIT LOOP)被安装在收费岛的出口端，用于统计车流量，并控制自动栏杆、通行信号灯和偏叉信号灯的工作状态。
工作原理和流程
1、 射频自动识别不停车收费系统不需要专门的收费员进行操作，它利用微波自动识别技术，完全通过设备本身来完成对通行车辆的收费工作。
2、 存储有车型、车号、金额、有效期等信息的射频电子标签卡被安装在汽车前方挡风玻璃内侧的左下角。当持卡车辆进入不停车收费车道时，车辆感应器的“ENTER LOOP”线圈产生来车信号，激发JX0520系列射频自动识别读写器读取该车SENSE-9520系列射频电子标签卡上的信息(车型、车号、剩余金额和有效期等)，同时光栅、高度检测器和轴数检测器等车型差别设备，自动检测来车的实际车型。
3、 从车载射频电子标签卡读取的信息，以及车型判别设备所采集到的数据均被送到车道控制计算机内进行分析比较，如电子卡中所记录的车型与设备所判别的车型一致、卡中车号不在黑名单内、应缴金额小于等于剩余金额、车辆通过时间在卡的有效期范围内，则该卡被认为是有效卡;如前述四项比较中，有一项不符合，则该卡被认为是无效卡。
4、 如来车所持射频电子标签卡为有效卡，则通行信号灯由红色变为绿色，偏叉信号灯呈绿色直行标志，自动栏杆抬起;当来车驶离EXIT LOOP的检测范围后，通行信号灯由绿色变为红色，偏叉信号灯熄灭，自动栏杆关闭。驶离EXIT LOOP的检测范围后，通行信号灯由
绿色变为红色，偏叉信号灯熄灭，自动栏杆关闭。
5、 如来车所持射频电子标签卡为无效卡，则通行信号灯呈红色，偏叉信号灯呈黄色左转通行标志，自动栏杆关闭;当来车左行驶离无卡车辆转向人工收费车道的车辆感应器的“ESC LOOP” 线圈的检测范围后，偏叉信号灯熄灭;如来车没有转向人工收费道(有些场合不设此转向旁道)，而依然向前行驶，当其抵达车辆感应器线圈“ENTER LOOP的”检测范围时，警铃报警，将有收费员前来人工收费处理后，人工放行。
6、射频电子标签卡的销售和费用结算均在收费中心(即购卡中心)进行。为适应不同用户的需要，一般发行两种电子卡，一种是预付费电子标签卡，一种是信用式电子标签卡。
7、 预付费电子标签卡，顾名思义是必须先付费后通行的电子卡，该卡的发行面向整个社会。用户仅需直接到购卡中心购买存有一定金额的电子卡，即可使用不停车收费车道。在每次使用时，系统将自动从电子卡中扣除该车的应缴金额。该电子卡可以重复使用，当卡中剩余金额很少或没有时，用户可以到购卡中心重新存入一定的金额到电子卡中，以保证其继续有效。
8、 信用式电子标签卡，是一种允许用户先通行后付款的电子卡，
该卡的发行对象主要是一些由银行信用卡为结算手段的用户，或企业形象很好的国家机关和企事业单位，费用结算采用银行托收的方式。
随着我国公路事业的发展和不停车收费系统的开发应用，也会随着增长的交通需求，我们相信不停车收费系统一定会被国家、被企业、被消费者广泛关注和接受。不停车收费系统在我国的市场一定会有着广阔的光明前景