第一篇：电子收费系统etc
智能交通之浅谈ETC.电子收费系统
1、引言 ........................................................................................................................................................... 2
2、中国ETC发展和现状 ............................................................................................................................... 2
3、ETC电子收费系统的关键技术与工作原理 ............................................................................................ 3
4、ETC电子收费系统构成 ............................................................................................................................ 3
5、ETC电子收费系统功能 ............................................................................................................................ 4
6、ETC电子收费系统工作流程 .................................................................................................................... 4
7、ETC电子收费系统优点与弊端 ................................................................................................................ 5
8、结语 ........................................................................................................................................................... 6 参考文献 ......................................................................................................................................................... 7
1 浅析高速公路ETC电子收费系统
(河北工业大学土木工程学院 天津 300401)
摘要：ETC(Electronic Toll Collection)电子收费系统是一个集中了微波无线通信、图象识别、自动控制、传感技术、计算机网络及信息处理等多项高新技术的智能交通电子系统，通过车载电子标签自动与安装在路侧或门架上的微波天线进行信息交换从而实现车辆无需停车即可自动收取道路通行费用。本文对高速公路ETC电子收费系统的发展现状及其工作原理、系统构成、系统功能和工作流程以及现阶段ETC的优缺点进行了分别阐述。
关键词：高速公路、ETC现状、ETC系统构成与原理、ETC优缺点
1、引言
随着高速公路联网收费里程的不断增长、交通流量的日益加大，高速公路收费站车辆拥堵现象和环境污染问题越发突出，面对如何提升道路疏通能力和车量收费的处理效率，ETC电子收费系统应运而生。ETC电子收费系统通过微波无线通信、计算机网络及信息处理、图象识别、传感技术、自动控制等多项高新技术手段，利用车载电子标签自动与安装在路侧或门架上的微波天线进行信息交换从而实现车辆无需停车即可自动收取道路通行费用，车辆以不停车方式通过收费站能够明显提高收费站的通行能力，减少因排队、缴费造成的燃油消耗和尾气排放，极大地改善了高速公路的交通状况，大大促进高速公路收费管理的发展。
2、中国ETC发展和现状
随着指导中国高速公路电子收费应用的国家标准GB/T20851《电子收费 专用短程通信》在2007年3月17日的正式发布和交通部门的大力宣贯的推广。中国ETC发展的标准之争终于告一段落。在这之前的欧洲标准，日本标准和国标之争，915M产品，2.4G产品和5.8G产品之争终于尘埃落地。中国选择了自己的国标，选择了5.8G。
标准既已确立。中国的ETC产业和应用也蓬勃发展。ETC产品的生产厂家已经有十多家。其中不乏能提供整体解决方案的厂家。到目前为止，交通部组织开展的京津冀和长三角区域高速公路联网不停车收费示范工程进展顺利，已经在北京、上海、江苏、江西等地开通运营，截止2009年1月，全国范围内开通ETC车道的数量约为240条左右。
目前ETC的生产厂家，多数都是规模较小，产品总类较少的公司。整个ETC系统包括的产品很多，除基建施工和收费系统的清分算系统较成熟外。ETC系统还包括OBU，RSU，发行工具，密钥系统，ESAM，PSAM和CPU卡等关键产品。现在的厂家各自为政，缺乏彼此之间的紧密合作。生产OBU和RSU的对密钥系统不太了解。生产CPU卡的对OBU和RSU不了解。目前的现状，需要出现更强有力的企业出现，对整体系统有全面的把握，成为整体解决方案的提供商，进而成为ETC服务的服务提供商。当前，握奇是中国唯一一家提供ETC的OBU，RSU及相关系统，密钥及相关系统，IC卡及相关系统的整体解决方案的提供商。
3、ETC电子收费系统的关键技术与工作原理
ETC利用射频识别技术RFID,实现车辆快速通行。其关键技术主要集中在以下几个方面：自动车辆识别(AVI Automaic Vehicle Idenification )技术、自动车型分类(AVI Automatic Vdhicle Classification)技术、短程通信(DSRC Dedicated Short Communication)技术、逃费抓拍系统(VES Video Enforcement System)
ETC系统由后台系统、车道控制器、RSU和OBU等组成，主要利用车辆自动识别技术，通过路侧车道或门架上控制系统的信号发射与接收装置(RSU)识别车辆上的车载单元(OBU)的“电子标签”， ETC车道计算机根据“电子标签”中存储的信息识别出车辆的基本信息，根据车辆行驶情况从车主的银行账号或储值中扣除通行费。交易成功后,车道栏杆自动抬起，放行车辆;车辆通过后，栏杆自动降下。整个过程不需人工干预，车辆可以在不停车的情况下快速通过ETC收费车道，减少了时间浪费和不必要的油耗。
4、ETC电子收费系统构成
ETC电子收费系统主要由ETC收费车道、收费站管理系统、ETC管理中心、专业银行及传输网络组成。根据分工的不同，系统又可分为前台系统和后台系统两大部分。
前台主要通过ETC收费车道系统实现不停车收费。ETC车道设备主要由天线、天线控制器、触发线圈、抓拍线圈、落杆线圈、自动栏杆机、通行信号灯、闪光报警器、车道计算机、车道控制器、费额显示器(带余额显示功能)、车道摄像机、字符叠加器、雾灯、车牌识别系统等组成。
后台系统由收费站管理子系统、ETC管理中心和专业银行组成，负责后台的ETC交易数据服务、运营参数管理以及系统运行监控，并通过数据接口软件，在站级实现ETC电子收费系统与联网收费系统的数据处理工作。ETC管理中心是ETC系统的最高管理层，既要进行收费信息与数据的处理和交换，又要行使必要的管理职能。后台系统根据收到的数据文件在公路公司和用户之间进行交易、拆帐和财务结算，配有多台功能强大的计算机，完成系统中各种数据、图像的采集和处理。
5、ETC电子收费系统功能
(1)探测车辆的驶出、驶离并对车辆进行计数，传送检测结果。结合车辆识别，可判断车辆是否有电子标签(OBU);(2)具有实时图像抓拍和车牌识别功能。当车辆通过车道时，抓拍设备自动对车辆图像进行抓拍并保存，识别车牌号码并保存;(3)在入口车道将入口收费站、车型等信息写入苏通卡信息;在出口车道，根据车辆经过的人口收费站、费率等计算通行费金额;(4)根据车道计算机控制指令正确控制车道设备动作，包括自动栏杆的升起、通行信号灯的切换、报警器的开关、费额显示器的显示、大棚灯的切换等;(5)完成车道和收费站之间的数据交换。包括接收收费站下达的信息、上传苏通卡原始通行费数据、人口车道的过车信息等;(6)如果车辆通过ETC车道时出现异常，车道系统将拦截该车辆不允许通行，系统不再对该车道进行出路，由收费站工作人员引导至隔壁的MTC车道。
6、ETC电子收费系统工作流程
(1)当装有电子标签的车辆进入通讯范围，首先压到埋入地下的触发线圈，启动读写天线;(2)读写天线与电子标签进行通讯，电子标签以微波方式发出电子标签标示和车型代码，读写天线接收并判别电子标签的有效性，如果电子标签有效则进行交易，无效则报警并保持车道封闭，直到车辆离开检测线圈;(3)对于持无效卡或无卡的车辆，若其在收费车道上高速跟车冲卡而过，读写天线在确认无效性的同时，将启动快速自动栏杆，关闭收费车道，当场将冲卡车辆拦截。(4)如交易成功，车道控制栏杆抬起，车道交通信号灯变绿，费额显示器上显示交易信息;(5)车辆通过抓拍线圈时，系统进行图像抓拍，字符叠加器将过车信息叠加到抓拍图像中;(6)车辆通过落杆线圈后，栏杆自动回落，车道通行信号灯变红;(7)系统保存交易信息，并上传至收费站服务器，一个收费流程完成，等待下一车辆进入。
7、ETC电子收费系统优点与弊端
ETC电子收费系统是一个集中了微波无线通信、计算机网络及信息处理、图象识别、传感技术、自动控制等多项高新技术在高速公路收费系统中的应用，实现车辆不停车自动收费的智能交通电子系统。其优点甚多，但也不尽完美，仍存有些许不足。
优点：ETC电子收费方式，具有全自动、快速便捷、非现金交易、大容量等优点，它利用车载电子标签自动与安装在路侧或门架上的微波天线进行信息交换，控制计算机根据插入在电子标签中存储的信息识别出道路使用者信息，在不需要司机停车和其他收费人员操作的情况下，自动完成收费处理过程。与传统的MTC系统相比，(1)ETC电子收费有效地提高了收费车道的车辆通行能力，加快了收费速度;(2)减少刹车时造成的机件损耗，降低油耗，减少车辆尾气排放，真正做到了节能减排、高效环保;(3)一卡通行多个收费站，不用再为停车缴费而烦恼，极大的方便了驾车者;(4)系统管理简单、工作安全可靠;(5)切实有效的杜绝了收费工作中的贪污通行费现象。(6)更少的基础建设投入，更低的运营成本。(下面通过一些图表进行直观对比)
①对于使用者的好处 更高的收费站通行能力
通行能力：1条ETC车道=3～5条MTC车道
②对于投资方的益处 更少的基础建设投入
2条ETC车道+6条MTC车道=14条MTC车道(按通行能力)，节约40%建设费用。
5 更低的运营成本
14条MTC车道=120万/年
2条ETC车道+6条MTC车道=60万/年
缺点：ETC电子收费好处可见一斑，但是在其运营中仍有弊端存在。 ①在运营过程中如若有其他车辆误入ETC车道，将会直接导致其拥堵;
②ETC系统跟车干扰严重：前车无电子标签，后车有电子标签;两辆车都安装有电子标签;前车有电子标签，后车无电子标签
③短通信区车辆通行速度低; ④自动栏杆附近存在通信盲区;
⑤由于个别驾驶者的素质有待提高，恶意旁道插队逃费现象仍无法解决;
⑥ETC行业鱼龙混杂，生产规模不尽相同，各自为政，各类ETC系统之间的兼容问题。
8、结语
随着联网收费路段的增多，相对于MTC来说，ETC收费的优势越来越突出，但目前的ETC电子收费系统仍然存在通信技术、跟车干扰、货车不适用、误报警、投资成本高等问题，以及相邻省之间ETC技术标准不完全统
一、密钥体系标准不同、联网收费运营管理机制不同的问题，随着通信技术和跨省ETC技术的不断提高，ETC电子收费系统必将依靠其难以比拟的灵活性和可扩展性，在高速公路收费管理中得到广泛的推广和应用。
ETC电子收费系统,，随着人类社会的快速发展，科学技术的日新月异，必将日臻趋于完美。伴着ETC电子收费系统的普及，想必在不久的将来一场具有颠覆性意义的科技风暴将会席卷整个交通运输界，给我们带来一场翻天覆地的变化，这也意味着人们的生活将会变得越发高效，能源将会极大的节约，人与自然也会愈发和谐。接下来将会从无人驾驶汽车的发展、原理、现状、利与弊以及现实中的应用来展开一下。
6 参考文献
[1] 刘志伟.不停车收费系统(ETC)的概况研究[J]. 科技创新报, 2008 (2):11. [2] 刘玮,李欣董,静薇.基于射频识别技术的高速公路不停车车辆自动收费系统的设计[J].黑龙江科技信息,2008(4):74 [3] 廉飞宇,范伊红,张元.ETC 电子不停车收费的技术研究[J].计算机工程与技术,2007,43(5):204-207 [4]段仁里.ITS机遇与挑战 [J].中国智能交通， 2003.12. [5]刘林森.全球发展智能交通势不可挡 [J].中国智能交通，
2003.9.
第二篇：高速公路ETC系统电子干扰问题的简析
广东交通职业技术学院轨道交通学院
论文题目:
12高速铁道技术专业毕业论文
高速公路ETC系统电子干扰问题的简析学生姓名: xxx 学 号: 1213256146 指导教师: xxxx 专 业: 高速铁道技术 班 级: 12高速速铁道技术
二〇一五年三月 广东交通职业技术学院轨道交通学院
2015届高速铁道技术专业毕业论文
摘要
智能交通系统(ITS)是目前世界交通运输领域前沿研究课题，也是我国交通科技发展重点方向，其核心是针对日益严重交通需求和环境保护压力，采用信息技术、电子通讯技术、自动控制技术、计算机技术及网络技术等对传统交通运输系统进行深入改造，以提高系统资源使用效率、系统安全性，减少资源消耗和环境污染。
电子(不停车)收费系统(ETC：Electronic Toll Collection)是ITS(Intelligent Transport System)领域中一个重要方面。它涉及交通基础设施投资回收，又是缓解收费站交通堵塞“瓶颈”有效手段，减少了环境污染，各国都把不停车收费系统作为ITS领域最先投入应用系统来开发。我国交通部门已经把不停车收费系统开发和应用列为我国ITS领域首先启动项目，并“十五”期间列入交通科技技术创新重点之一。
本文从ETC(电子不停车收费系统)的应用现状和发展趋势出发，针对当前影响ETC应用和制约其进一步发展的旁车干扰问题进行了研究。通过对跟车干扰问题和旁道干扰问题的情况分析，总结出电子干扰问题存在的客观性。并基于以上分析，从DSRC区域控制、引入车辆检测装置、车牌识别和附加车道隔离装置等几个方面提出了解决旁道干扰问题的措施。
关键词：电子不停车收费 车辆检测 旁道干扰
1 广东交通职业技术学院轨道交通学院
2015届高速铁道技术专业毕业论文
目 录
1 绪论…………………...……………………………….………………………….1 1.1 课题背景……………………………………………………………1 1.2分析意义及方法………………………………………………1 2 国内ETC系统的发展状况…….….……….……………………………………...2 3 ETC系统的概述 ………………….…………………………………..………....3 3.1 ETC系统简介..……………………………………………………………..3 3.2 ETC电子收费系统工作原理……………………………………….……..5 3.3 ETC电子收费系统构成…………………………………………………......5 3.4 ETC电子收费系统功能…………………………………………………....6 3.5 ETC电子收费系统工作流程………………………………….………...…7 4 我国ETC系统的现状及主要问题….………………………………..………....9 4.1 跟车干扰问题..…………………………………………………………….10 4.2 旁道干扰问题……………………………………………………….……..10 5 ETC系统应用的改善建议…………………………………………..………....12
5.1 跟车干扰问题解决分析..…………………………………………..…….12
5.1.1 车牌识别系统……………………………..………..….…………….12 5.1.2 光幕车辆检测技术………………………………..……..…..………12 5.2 旁道干扰问题解决分析…………………………………………….……..13
5.2.1 控制通信区域……………………………...…………………….......13 5.2.2 信道自适应技术…………………………………………………......14 5.2.3 采用信道分离设置降低邻道干扰…………………….………. ...…14 5.2.4 RSU/OBU设备的一致性………………………………………......14 5.2.5 附加车道隔离装置………………………………………………......15 5.2.6 RSU触发工作…………………….…………….………….…....…15 5.2.7 辅助车牌识别……………………………...…………………….......15
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5.2.8 辅助地感线圈……………………………………………………......15
6 结论 ………………………………………………………………………...15 参考文献…………………………………………………………………….……..16 致谢…………………………………………………………………………….…….17附录…………………………………………………………………………….…….18
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1 绪论
1.1课题背景
目前高速公路普遍采用人工半自动收费方式(Manual Toll Collecion, MTC),即人工判别车型、人工收发通行券，人工找零、计算机自动计算收费额和检测放行车辆。由于MTC系统防舞弊能力不强，且它因缴费找零等繁琐过程而引起的排队容易造成交通堵塞，为了解决这个难题，ETC系统随之产生。
我国于90年代开始试验，虽然较国外发展起步较晚，但是发展较快，现已形成一定规模，2014年12月15日,交通运输部官网就显示,目前全国不停车收费系统ETC(Electronic Toll Collection)联网工作进展顺利,部结算中心和各省中心完成了功能性测试,进入到最后的压力测试、网络调试和全面的系统检查、检修环节。14省市之间的省界收费站已全部改造完毕并通过检查测试,所有ETC车道均已通过本省检查测试和部路网中心抽查测试。2015年3月5号，李克强总理在作政府工作报告时指出,在全国基本实现高速公路电子不停车收费联网,使交通真正成为发展的“先行官”。
1.2 分析意义及方法
(1)本课题希望基于国内运用比较广泛的广州华工信息软件公司的ETC系统进行探讨与分析，希望解决ETC车道车流少，电子收费不顺畅等问题，为ETC的推广给予一些可行性的建议。
(2)通过搜集ETC系统的相关文献、新闻报道、了解ETC系统的发展历程和发展现状。以本人实习公司(广州华工信息软件公司)所提供的ETC系统为例，通过访问公司的工程师和收费站的工作人员，揭示国内ETC系统主要存在的问题，并以此进行分析和提供一些解决方案。
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2 国内ETC系统的发展状况
我国的ETC电子收费系统自2007年开始推广以来，诸多优点越来越为人们所接受。时下除了全国各省区市对高速公路ETC的建设和推广，ETC设施建设已被列为部颁标准。凡是新建的高速公路、收费站都要建设ETC车道;没有ETC车道的已建高速公路，限期进行改造。2014年3月，交通运输部正式下发通知，启动了全国高速公路ETC(电子不停车收费系统)联网工作，到2015年年底基本实现全国ETC联网，主线收费站ETC覆盖率达到100%。2014年4月17日，交通运输部将成立全国高速公路电子不停车收费联网管理委员会，协调全国电子不停车收费系统联网运营管理工作。截至目前，全国ETC用户数量达到2000万。去年年底，京津冀晋鲁ETC系统已联网运行。据了解，目前，各省份正加快推进全国联网各项工作。发展势头较快，但总的来说，ETC工作仍处于试验和探索阶段，个别路段正在进行试点，大范围和大规模的推广ETC，特别是联网运行，条件仍不够成熟。
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3 ETC系统的概述
3.1 ETC系统简介
ETC电子收费系统是一个集中了微波无线通信、计算机网络及信息处理、图象识别、传感技术、自动控制等多项高新技术在高速公路收费系统中的应用，实现车辆不停车自动收费的智能交通电子系统。
ETC电子收费方式，具有全自动、快速便捷、非现金交易、大容量等优点，它利用车载电子标签自动与安装在路侧或门架上的微波天线进行信息交换，控制计算机根据插入在电子标签中存储的信息识别出道路使用者信息，在不需要司机停车和其他收费人员操作的情况下，自动完成收费处理过程。ETC系统按收费站收费方式，可分为开放式和封闭式;按收费站车道配置，可分为ETC专用车道、MTC车道和ETC/MTC混合车道三类。鉴于我国道路实际情况，较长一段时间内，ETC和MTC将共存。与传统的MTC系统相比，ETC系统具有以下特点： (1)通行效率高
ETC是解决高速公路收费站拥堵、提高通行效率的有效技术手段。每条ETC车道的通行能力为800—1200辆/小时，是人工收费通道的5到10倍。据测算，人工收费平均单次耗时14秒，ETC系统每车收费耗时不到两秒，优势相当明显。 (2)节能环保
ETC系统大大降低收费口的噪声水平和废气排放。通过ETC，车辆减少了起步、刹车的频率，降低磨损和油耗，降低车辆怠速状态排放的大量有害气体对环境的污染。据检测，车辆通过收费站前后300米区域时，CO、CO2排放分别减少71.3%和48.9%。而且使用ETC相对于MTC入口车道和出口车道单车可节油0.0083升和0.0211升。
(3)方便快捷
推广电子支付手段，可以方便用户交费，减少收费劳动强度，降低收费成本，确保收费安全性，减少收费过程中作弊的可能性。消费数据在网络上便能查询，便于车辆的财务管理。
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(4)有效监督公务用车
通过ETC电子收费，可以在网上查询车辆通行时间、费用、路线明细清单，实现车辆、物流数据的集中分析和跟踪，杜绝司机通过虚构通行路线、私自改变规定路线、公车私用等违规行为，虚报通行费，堵塞虚假报销漏洞。
(5)费用经济
部分ETC支付高速公路通行费时能享受九五折优惠。
(6)降低运营成本
运营一条MTC车道，至少需要5名员工，而采用ETC，可大量减少收费人员，降低人工收费管理成本，提高营运效益。还可缩小收费站规模，节约基建费用。
(7)提高市政设施的资金回收能力
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方式的众多弱点，有效提高这些市政设施的资金回收能力。
3.2 ETC电子收费系统工作原理
ETC 系统是通过安装于车辆上的车载装置和安装在收费站车道上的天线之间进行无线通信和信息交换。主要由车辆自动识别系统、中心管理系统和其他辅助设施等组成。其中，车辆自动识别系统有车载单元(On board unit，OBU)又称应答器(Transponder)或电子标签(Tag)、路边单元(Road side unit，RSU)、环路感应器等组成。OBU中存有车辆的识别信息，一般安装于车辆前面的挡风玻璃上，RSU安装于收费站旁边，环路感应器安装于车道地面下。中心管理系统有大型的数据库，存储大量注册车辆和用户的信息。当车辆通过收费站口时，环路感应器感知车辆，RSU发出询问信号，OBU做出响应，并进行双向通信和数据交换;中心管理系统获取车辆识别信息，如汽车ID号、车型等信息和数据库中相应信息进行比较判断，根据不同情况来控制管理系统产生不同的动作，如计算机收费管理系统从该车的预付款项账户中扣除此次应交的过路费，或送出指令给其它辅助设施工作。其它辅助设施如：违章车辆摄像系统，自动控制栏杆或其它障碍，交通显示设备(红，黄，绿灯等设备)指示车辆行驶。整个过程不需人工干预，车辆不停车快速通过ETC收费车道。
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3-1车载电子标签(OBU)
3-2 不停车收费系统
3.3 ETC电子收费系统构成
ETC电子收费系统主要由ETC收费车道、收费站管理系统、ETC管理中心、专业银行及传输网络组成。根据分工的不同，系统又可分为前台系统和后台系统两大部分.前台主要通过ETC收费车道系统实现不停车收费。ETC车道设备主要由天线、天线控制器、触发线圈、抓拍线圈、落杆线圈、自动栏杆机、通行信号灯、闪光报警器、车道计算机、车道控制器、费额显示器(带余额显示功能)、车道摄像机、字符叠加器、雾灯、车牌识别系统等组成。
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3-3 ETC车道
后台系统由收费站管理子系统、ETC管理中心和专业银行组成，负责后台的ETC交易数据服务、运营参数管理以及系统运行监控，并通过数据接口软件，在站级实现ETC电子收费系统与联网收费系统的数据处理工作。ETC管理中心是ETC系统的最高管理层，既要进行收费信息与数据的处理和交换，又要行使必要的管理职能。后台系统根据收到的数据文件在公路公司和用户之间进行交易、拆帐和财务结算，配有多台功能强大的计算机，完成系统中各种数据、图像的采集和处理。
3.4 ETC电子收费系统功能
(1)探测车辆的驶出、驶离并对车辆进行计数，传送检测结果。结合车辆识别，可判断车辆是否有电子标签(OBU)
(2)具有实时图像抓拍和车牌识别功能。当车辆通过车道时，抓拍设备自动对车辆图像进行抓拍并保存，识别车牌号码并保存
(3)在人口车道将人口收费站、车型等信息写入收费卡信息;在出口车道，更具车辆经过的人口收费站、费率等计算通行费金额
(4)根据车道计算机控制指令正确控制车道设备动作，包括自动栏杆的升起、通行信号灯的切换、报警器的开关、费额显示器的显示、大棚灯的切换等;(5)完成车道和收费站之间的数据交换。包括接收收费站下达的信息、上传收费卡原始通行费数据、人口车道的过车信息等
(6)如果车辆通过ETC车道时出现异常，车到系统将拦截该车车辆不允许通
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行，系统不再对该车辆进行出路，由收费站工作人员引导至隔壁的MTC车道。
3-4 ETC系统工作流程图
3.5 ETC电子收费系统工作流程
(1)当装有电子标签的车辆进入通讯范围，首先压到埋入地下的触发线圈，启动读写天线。
(2)读写天线与电子标签进行通讯，电子标签以微波方式发出电子标签标示和车型代码，读写天线接收并判别电子标签的有效性，如果电子标签有效则进行交易，无效则报警并保持车道封闭，直到车辆离开检测线圈。
(3)对于持无效卡或无卡的车辆，若其在收费车道上高速跟车冲卡而过，读写天线在确认无效性的同时，将启动快速自动栏杆，关闭收费车道，当场将冲卡车辆拦截。
(4)如交易成功，车道控制栏杆抬起，车道交通信号灯变绿，费额显示器上显示交易信息。
(5)车辆通过抓拍线圈时，系统进行图像抓拍，字符叠加器将过车信息叠加到抓拍图像中。
(6)车辆通过落杆线圈后，栏杆自动回落，车道通行信号灯变红。 (7)系统保存交易信息，并上传至收费站服务器，一个收费流程完成，等待
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下一车辆进入。
3-5 ETC电子收费系统工作流程
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4 我国ETC系统的现状及主要问题
2007年对于中国ETC来说是具有里程碑式的一年。系列ETC国家标准的颁布实施、跨省连网ETC示范工程正式启动、全国范围标准宣传培训等活动无不标志着我国ETC已经跨入了标准化时期。在各省的联网收费网络不断完善、通行卡用户的不断增加和ETC系统标准出台这两大引擎推动下，我国ETC系统将开创的局面，即将迎来发展的黄金时期。如何提高电子不收费系统的整体服务效率，将成为人们越来越关注的问题，旁车干扰问题是其中的瓶颈之一。随着车辆的增多，电子不停车收费系统的压力将越来越大，一旦出现跟车干扰问题将导致电子不停车收费车道的堵塞。以车牌识别系统和串口通讯实现旁道数据共享为基础的不停车收费解决方案则能有效的改变这一现状，是交通更为准确，保持电子不停车收费车道的顺畅。
在目前的ETC车道中，为了保证车辆有较高的通行速度，读写天线通信区域所处的位置在自动栏杆前约10米的范围之内，呈椭圆形状。由于设置的读写天线通信范围较大，经常出现多辆车同时处于读写天线通信区域内的现象，当ETC车道中前面的车辆不能正常交易而后面或旁边车辆可进行交易时，一旦系统先于后面或旁边车辆成功交易，就会出现前车在未成功交易的情况被放行而后车或旁车被拦截的情况，我们称之为旁车干扰。根据干扰车辆所处位置及其通过的车道来分，旁车干扰可分为两种。第一种是目前发生频率较高的跟车干扰，另一种是目前偶尔出现，随着多ETC车道实施，发生越来越多的旁道干扰。
4.1 跟车干扰问题
所谓跟车干扰，是指一辆安装有电子标签或没有安装电子标签的车辆进入ETC车道天线的通讯区域内，ETC车道程序通过读写天线先于该车后面的另一辆车上的电子标签进行通讯交易，并且交易成功。此时栏杆抬起，前车在没有缴费，而且侵占后车自动交费的情况下通过了ETC车道。或者装有电子标签的车辆正常进入ETC通讯区域，并且交易成功，栏杆抬起，车辆通过ETC车到后，紧随其后的车辆在没有交易的状态下也尾随其后通过了ETC车道。跟车干扰的情况主要有
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以下几种：
(1)前车无电子标签，后车有电子标签。两辆车相隔距离比较近并同时进入ETC车道无线的通讯区域，ETC车道无线先与后车发生交易，栏杆抬起;前车通过落杆线圈后，栏杆放下，把已交易的后车拦住。该种情况发生的原因主要是两车距离非常近，而且后车的电子标签灵敏度较高，系统在没有对前车报警之前就已经和后车发生交易了。
(2)两辆车都安装有电子标签。系统先和后车发生交易，从而导致前车在没有交易的情况下就通过了栏杆，系统把已交易的后车拦住。该种情形发生的原因主要有：前车电子标签的灵敏度较低，后车电子标签的灵敏度较高，ETC天线容易和后车的电子标签发生交易。
4-1 跟车干扰
4.2 旁道干扰问题
所谓旁道干扰，是指一辆安装有电子标签的车辆没有进入ETC车道但是与读写天线通信成功，因而在ETC车道程序完成交易。导致车辆不能从其所在车道上交易通过。旁道干扰的情况主要有以下几种：
(1)ETC车道上的车辆无电子标签，旁道车有电子标签。过车时旁道车太靠近ETC天线通信区域，ETC车道天线与旁道车发生交易，栏杆抬起;ETC车道上的车通过落杆线圈后，栏杆放下。该种情况发生的原因主要是由于两车距离非常近，而且旁道车的电子标签灵敏度较高，系统在没有对ETC车道上的车报警之前就已经和旁道车发生了交易。
(2)两辆车都安装了电子标签。但ETC系统先和旁道车发生交易，从而导
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致ETC车道上的车在没有交易的情况下就通过了栏杆。旁道收费系统把已交易的后车拦住。该种情形发生的原因主要是: ETC车道上的电子标签的灵敏度较低，而旁道车电子标签较高，旁道车先于ETC天线先发生交易，不能在旁道车所在车道收费系统上再次刷卡，可能导致车辆不能通过收费站或重复收费。该种现象多属于无意逃费。
(3)ETC车辆进入车道时，由于信号的折射或者OBU有较高的灵敏度在离本车道RSU的地方与旁边通向的车道发生交易，造成旁道的车无交易能通过，而本车因交易车道和行驶车道不同而无法通过。
4-2 旁道干扰
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5 ETC系统应用的改善建议
5.1 跟车干扰问题解决分析
跟车干扰目前比较测试比较成功的技术有车牌识别检测技术和光幕检测技术。
5.1.1 一个车牌识别系统
车牌识别系统是通过分析、处理所采集的汽车图像，借助计算机视觉、模式识别和图像处理等技术手段实现对汽车牌号进行自动识别的系统。车牌识别系统是智能交通系统中一个重要的子系统。在高速公路收费、城市交通控制和诱导、违章车辆监控和停车场等项目的管理有广泛的应用。车牌识别系统一般可顺序地分为图像获取、车辆定位、车牌字符分割和车牌字符识别等4大部分。 5.1.2 光幕车辆检测技术
上海高速公路ETC系统启动以来，也出现跟车距离太近或“非ETC车辆误闯”等原因而导致交易失败的现象，高速公路管理部门在ETC建设中引用了光幕车辆检测技术作为车辆分离手段以及使用光电开关判断倒车现象，能够正确区分交易成功或者失败、ETC车辆及非ETC车辆，准确判断车辆行驶方向，从而形成正确的车辆行驶缴费队伍，并控制车辆的通行，大大地提高ETC车辆道口通行速度和交易成功率。
此项技术在2011年首先在G2京沪高速江桥主线收费站进行试用，效果非常明显，使交易感应区域从起始端到栏杆距离增加到15米，ETC车辆可以30KM/h的速度匀速通过。高速公路管理部门随后在全网有条件的车道逐步推广。目前上海全段路段带有光幕车辆检测技术的ETC专用车道已经达到58条，约占ETC车道总数的30%。
光幕车辆检测技术也称红线车辆检测技术。它的原理是通过线性排列的红外光发射以及接收实现多车辆的的同步扫描，将光信号转换成电信号，实现对过往车辆数据的综合检测，与其他检测技术相比较，红外车辆检测产品的技术较为成熟，安装简便，响应高速，抗干扰性强，可以输出车辆数，能够检测各种特殊车
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辆。
红外线车辆分离器主要包括发射器和接收器。发射器内置线性排列的高能量发光元件，而接收器的内置与发射器数量相同的接收元件，发射器和接收器对应的光电元件的次序按照同步出发的，用来检测路是否导通，当汽车扫描区域时，部分或全部光束被遮挡，从而被检测出来。红外车辆分离器见4-1。
5-1 红外车辆分离器
因此，为了高效解决收费站因跟车和普通车误闯ETC车道造成的交易失败问题，建议引入光幕车辆检测技术。
5.2 旁道干扰问题解决分析
解决旁道干扰问题可以从加强DSRC区域控制、引入车辆检测装置、车牌识别和附加车道隔离装置等几个方面入手。 5.2.1 控制通信区域
加强DSRC区域控制主要从以下几方面考虑:加强天线的研发和设计，把OBU和RSU天线的水平方向半功率波瓣宽度控制在合适范围;实现RSU功率的精确标定，保证RSU天线射频性能具有较高一致性;实现RSU接收灵敏度可调;通过生产工艺控制保证OBU产品具有较高的射频性能一致性，尤其唤醒灵敏度一致性;提高产品射频性能，加强DSRC区域控制，可以大幅减低邻道干扰问题的发生概率，是解决邻道干扰问题的基础。
通过分析国内ETC车道的特点，WD-采用微带阵列天线严格控制波束覆盖的范围，保证投射到车道上的宽度在3m以内。利用多种抑制旁的手段，在保证了
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有效覆盖的同时，真正做到了相邻车道路侧单元RSU覆盖区域物理上的隔离，消除了最基本的“邻道干扰”问题。
5-2 抑制旁瓣示意图
5.2.2 信道自适应技术
上述减小天线水平波瓣角的方案只能保证天线覆盖区域在物理上的隔离，但由于高速公路收费站环境较为复杂，尤其是对于路侧单元RSU与车载单元OBU之间通信的无线信号来说，很可能存在因反射、折射、漫反射等方式，路侧单元RSU的信号辐射到了相邻车道上。基于此种情况，WD-提出了信道自适应技术，彻底解决了“旁道干扰”问题。
所谓信道自适应技术，就是OBU始终选择跟信号最强的RSU天线进行通信交易。这样，即使OBU收到相邻车道RSU天线发射的微波信号，也可以在软件上加以屏蔽。具体来说，OBU在唤醒之后预设一个工作频率，如果OBU接收到在该频点的信号强度未达到门限电平，软件上就判定该微波信号来自相邻车道。随后，软件会将OBU的频率切换到另一个频点进行通信交易。 5.2.3 采用信道分离设置降低邻道干扰
采用PLL(锁相环)技术结合高稳定度温度补偿技术实现精确定频并达到信道分离，RSU采用窄带接收技术，多车道互不干扰。RSU天线的工作信道可通过软件进行设置，因此在进行ETC车道布置时，相邻车道使用不同信道，降低相互的微波信号干扰。
5.2.4 RSU/OBU设备的一致性
造成旁道干扰的另外一个重要原因是OBU的一致性不好，有某些OBU特别灵敏，在信号强度比较弱的情况下也能够进行交易。WD-OBU采用特殊技术提高OBU灵敏度的一致性，保证OBU之间的灵敏度相差在±1dB，没有特别灵敏的可以与
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邻道发生交易的情况，或者特别不灵敏无法进行交易的情况，保证交易的稳定性、连续性。
5.2.5 附加车道隔离装置
在工程实施中加入车道射频信号隔离设施，可以起到消除旁道干扰的作用。从理论上看，在车道间布设高质量的微波吸收材料会取得良好的车道信号隔离效果，但工程实施存在一定技术难度，材料成本也比较高，难以大规模推广应用。 5.2.6 RSU触发工作
RSU天线平时处于休眠状态，只有当该车道有车辆压地感时才启动该车道的RSU天线。这样，如果只有一个车道有车辆通过就不会发生旁道干扰问题。 5.2.7 辅助车牌识别
ETC车道车牌识别器前置，通过车道机使用车牌识别器的识别结果，来对ETC车道的RSU进行控制，决定是否与该OBU进行交易。车牌识别区域位于RSU交易区域之前，在车辆进入RSU交易区域完成交易前，车道机接收到车牌识别器的识别结果，并与RSU从OBU中获取的车牌进行比对，如果车牌相似度达到一定程度则允许交易，否则拒绝交易。 5.2.8 辅助地感线圈
通过加强DSRC通讯区域控制，理论上可解决大部分邻道干扰问题，但由于微波信号传播存在一定不确定因素，在车道环境较复杂的情况下(如ETC车道附近存在微波反射面或车流量加大造成车道拥堵)，微波信号会形成不规则反射，造成DSRC通讯区域变化，有可能造成邻道干扰。在这种情况下单一通过DSRC通讯区域控制难以达到消除邻道干扰的目的，使用线圈车辆检测装置，对车辆所处车道进行判别，是消除邻道干扰的有效方法。
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6 结论
电子不停车收费系统(ETC)是当前交通系统中最为先进的收费系统，相比人工半自动收费系统而言，它具备明显的优势，但现阶段还必须与人工收费系统结合使用。目前我国的ETC系统虽然开始进行全国联网调试准备工作，但是很多欠发达的地区还没有普及，有些技术故障和管理上的问题还需进一步处理。
本文是针对广州华工信息软件公司所提供ETC系统解决方案使用过程中所出现的问题结合本专业知识和本人在实广州华工信息软件公司实习的实践经验进行了分析，并提出一些建议。希望我国的ETC系统在以后的应用中能结合我国的国情，不断改善，是我国的高速公路缴费系统达到国际领先水平，让车辆过收费站时达到真正的方便快捷，促进交通事业发展。
参考文献
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致谢
踉踉跄跄地忙碌了一个月，我们的毕业设计课题也终将告一段落。点击运行，也基本达到预期的效果，心里也有一丝成就感。但由于能力和时间的关系，总是觉得有很多不尽人意的地方，本论文在彭育强老师的热情指导和严格要求下已完成，从课题选择、方案论证到具体设计和定稿，每一次改进都是我学习的收获。 完成之际在论文，我要感谢彭育强老师辛苦的指导我的论文工作，感谢他对我的支持。 在此，我还要感谢广州华工信息软件公司几位领导对我论文上一些技术的实践指导和帮助，让我的论文中的一些探讨分析更加透彻，更要感谢他们对我实习期间工作和生活的帮助，感谢广州华工信息软件公司给予我将理论知识运用到实际应用中的平台。
再次感谢所有在我写论文过程中给予我帮助的人，你们辛苦了!
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附录
跟车异常交易流水
19:28:31.437 69.719 抓拍耗时:7.2937毫秒 19:28:31.437 69.719 抓拍成功
19:28:31.437 69.722 CheckPoint:Func:TFormMain::tryTailInByG, File:lanemainu.cpp, line:8683 19:28:31.437 69.722 队列：0122 19:28:31.453 69.725 地感 1 0 0 0 , 侧地感 0 19:28:31.859 70.136 地感 1 1 0 0 , 侧地感 0 19:28:32.281 70.553 DeviceStatusChecker task 8 canceled 19:28:32.281 70.553 地感 0 1 0 0 , 侧地感 0 19:28:32.453 70.734 串口 4 收到:FF FF 38 41 30 04 DD 05 01 94 FF 19:28:32.453 70.734 MoxaBuffer.Length 8 19:28:32.453 70.734 FrameType:0x41 frame_41, obuid:805625093, ErrorCode:0x1 19:28:32.453 70.735 收到41帧，原情况 lock 0 obuid 0 19:28:32.453 70.735 FrameType:0x48 frame_conObu, obuid:805625093, testdebug:0 19:28:32.453 70.735 串口 4 写出:FF 83 48 30 04 DD 05 00 27 FF
19:28:32.531 70.805 串口 4 收到:FF FF 48 41 30 04 DD 05 00 D4 C1 42 59 38 36 38 4B 00 00 08 11 10 32 2E 09 1B 04 02 05 00 01 00 93 FF 19:28:32.531 70.805 MoxaBuffer.Length 31 19:28:32.531 70.805 FrameType:0x41 frame_41, obuid:805625093, ErrorCode:0x0, ObuPlateNo:粤BY868K, ObuStartDate:081110, ObuVehInfo:322E091B040205000100, ObuLastTransTime:0 19:28:32.531 70.806 收到41帧，原情况 lock 1 obuid 805625093 19:28:32.531 70.806 FrameType:0x48 frame_conObu, obuid:805625093, testdebug:0 19:28:32.531 70.806 串口 4 写出:FF 84 48 30 04 DD 05 00 20 FF
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19:28:32.687 70.973 串口 4 收到:FF FF 68 45 30 04 DD 05 00 E1 D3 58 13 B8 FF 19:28:32.687 70.973 MoxaBuffer.Length 12 19:28:32.687 70.973 FrameType:0x45 frame_45, obuid:805625093, ErrorCode:0x0, WriteTime:0x1358D3E1 2010-04-14 19:28:33 19:28:32.687 70.974 时间点：31.437 32.531 32.546 32.562 32.687 19:28:32.703 70.976 时间差：1094 15 156 1250 19:28:32.703 70.978 粤BY868K 远区完成交易
19:28:32.703 70.979 FrameType:0x48 frame_conObu, obuid:805625093, testdebug:0 19:28:32.703 70.979 串口 4 写出:FF 86 48 30 04 DD 05 00 22 FF 19:28:32.703 70.980 RSUBase->rsuTransBuffer.icState:0 无标签 19:28:32.703 70.981 栏杆已打开 19:28:32.703 70.983 通行灯转绿灯
19:28:32.703 70.986 toRecapture 1 10050 19:28:32.703 70.986 CheckPoint:Func:TFormMain::reCapture, File:lanemainu.cpp, line:8456 19:28:32.718 70.993 抓拍耗时:6.9855毫秒
19:28:32.718 70.993 4604334BC5A6E1324407704横坪51161粤BY868K22010-04-14 00:00:004901ETC发卡490149012010-04-14 19:28:3351528805861528805860 19:28:32.718 70.993 本班记录数：1587, 大工班记录数:1587 19:28:32.734 71.019 车型:1 OBU:805625093 粤通卡:152880586 车牌:粤BY868K 金额:0 余额:723.00 19:28:32.750 71.024 放行
19:28:32.750 71.027 队列：2211 19:28:32.750 71.032 通行灯转绿灯 19:28:32.750 71.034 栏杆已打开 19:28:32.765 71.043 1 横坪 0 723 19:28:32.765 71.044 费显DisplayFee 车型 1 入口 横坪 费额 0 余额 723 19:28:32.984 71.258 未上传流水
1条 19:28:33.984 72.262 未上传流水
0条 19:28:34.437 72.717 State:2010 19:28:34.437 72.718 FETC状态下，队列非空且队列头已交易完时触发B地感，不切换到B区
19:28:34.437 72.718 地感 0 1 1 0 , 侧地感 0 19:28:35.000 73.278 DeviceStatusChecker task 9 canceled 19:28:35.000 73.278 地感 0 0 1 0 , 侧地感 0 19:28:35.125 73.404 车辆 粤BY868K 以平均 20.6 公里/小时通过车道 19:28:35.125 73.406 地感 0 0 1 1 , 侧地感 0 19:28:35.562 73.835 DeviceStatusChecker task 10 canceled 19:28:35.562 73.835 (延迟)关闭天线
19:28:35.562 73.835 前三地感为空 (延迟)切换到A区 19:28:35.562 73.835 地感 0 0 0 1 , 侧地感 0 19:28:36.078 74.354 FrameType:0x4C frame_startstop, OutStatus:0x0, TrigMode:0x1 19:28:36.078 74.355 串口 4 写出:FF 86 4C 00 01 CB FF 19:28:36.078 74.355 已延迟，关闭天线，同时解锁
19:28:36.265 74.547 DeviceStatusChecker task 11 canceled
第三篇：贵州省高速公路电子不停车收费系统（ETC）推广问卷调查表
1、你了解高速公路电子不停车收费系统(ETC)吗?
A、知道B、知道一些C、不知道
答案：
2、ETC系统是一种用于高速公路的电子收费系统。使用该系统，车主只要在汽车挡风玻璃内侧上安装电子标签(OBU)内装入我省工行发行的“牡丹交通卡”并预存费用，通过收费站时，走专设的ETC车道，无须停车，过路费将从卡中自动扣除。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。在我国已经推广有近10年时间，如果贵州省高速公路收费实行ETC系统你愿意接受吗?
A、愿意B、愿意，但担心电子结账出错C、不愿意
答案：
3、你一年自己开车走高速公路多少次?
A、5次以下B、6~12次C、13~36次D、36~50次E、50次以上
答案：
4、通过我省高速公路收费站时，你觉得人工收费要等候的时间长吗?
A、车很多，等候缴费通过的时间太长B、平常时车不多，但节假日等候的时间有点长C、车不多，等候缴费时间不长
答案：
5、2010年11月初贵州省工行发行了“牡丹交通卡”，该卡除具有普通银行卡(信用卡)使用功能外，同时还有高速公路ETC通行卡、交通违章处理等功能。你有没有办理牡丹交通卡?
A、已经办理B、目前还没有办理，但愿意办理C、不愿办理
答案：
6、要实现通过收费站时不停车，过路费将从卡中自动扣除，客户需要在车上安装一套电子标签(OBU)，目前贵州省推出电子标签(OBU)的价格为370元/套，你能接受吗?
A、可以接受B、价格太高，不能接受C、如果价格优惠一点，可以接受
D、需要自己出钱装电子标签，根本不考虑
答案：
6、如果安装一套电子标签的价格为370元/套，过路费有95折~98折优惠，你愿意安装吗?
A、愿意B、不愿意C、如果有更多的优惠政策，愿意安装
答案：
如果选C，你希望得到更多的优惠是指：
7、安装一套电子标签的价格是多少你愿意接受?
A、300元以内B、200元以内C、100元以内
答案：
8、目前我省已经在贵阳北、云关、龙洞堡机场、遵义、安顺东、凯里东、都匀北7个收费站共设置了14条ETC车道，如果你是ETC用户希望全省高速公路有ETC车道收费站的覆盖率达到什么水平?
A、所有收费站都设有ETC车道B、覆盖率达到60%以上C、覆盖率达到40%以上
答案：
第四篇：ETC 不停车收费系统解决方案
ETC不停车收费系统
电话：
解决方案
I
18600535346
目录
第1章
1.1 1.2 第2章
2.1 2.2 2.3 2.4 第3章
3.1 3.2 3.3 第4章
4.1 4.2 4.3 第5章
5.1 5.2 5.3 ETC不停车收费系统总述.......................................................................... 1 需求概述.............................................................................................. 1 系统总体建设目标和系统指标 .............................................................. 4 ETC不停车收费系统整体框架................................................................... 7 ETC不停车收费总体说明 ...................................................................... 7 车道子系统 .......................................................................................... 8 收费站子系统....................................................................................... 9 路段收费分中心子系统......................................................................... 9 ETC不停车收费系统详述........................................................................ 11 收费站子系统..................................................................................... 11 收费车道子系统 ................................................................................. 19 发卡子系统 ........................................................................................ 29 ETC不停车收费系统关键产品说明.......................................................... 30 路侧设备RSU ..................................................................................... 30 车载设备OBU .................................................................................... 33 车道控制器 ........................................................................................ 35 ETC不停车收费系统优势及特色 ............................................................. 38 通讯集成优势..................................................................................... 38 通讯系统优势..................................................................................... 38 通讯产品优势..................................................................................... 39 第1章 ETC不停车收费系统总述
1.1 需求概述
1.1.1 应用场景描述
随着国民经济快速发展，我国综合国力不断增强，交通基础建设大为改善，尤其以高速公路为主骨架的覆盖全国范围的高等级公路网络正在逐步形成。截至到2005年底，我国高速公路里程己达4.1万公里，为交通事业跨越式发展奠定了坚实的基础，在某种程度上缓解了交通在经济建设中的瓶颈制约作用。但是，随着经济的持续快速增长，路网通过能力日益满足不了交通量增长的需要，交通拥挤，阻塞现象日趋严重，交通污染和事故越来越引起社会普遍的关注，交通问题仍十分突出。如广佛高速路，自建成通车后的6年间，交通量增加了5倍，原来的四车道己经饱和、正准备扩展为六车道。然而，持续不断的交通增长需求显然不能由无止境的车道扩展来满足。
国内外实践经验证明，一个国家当交通发展到一定程度，再单纯依靠修建道路设施来解决交通拥挤问题，不仅受投资等诸多条件的制约，而且效果也是有限的。如何实现各类车辆的有效指挥、协调控制和管理已经成为交通运输和安全管理部门面临的一个重要问题。
经过长期和广泛的研究，各发达国家已从主要依靠修建更多的公路，扩大路网规模来解决不断增长的交通需求，转移到用高技术来改造现有公路运输系统及管理体系，从而达到大幅度提高路网通行能力和服务质量的目的。日本、美国和西欧等发达国家为了解决共同所面临的交通问题，竞相投入大量资金和人力，开始大规模进行公路交通运输智能化的研究实验。起初，称为智能车辆公路系统(Intelligent Vehicle-Highway Systems IVHS)，进行公路功能和车辆智能化的研究。随着研究的不断深入，系统功能扩展到公路交通运输的全过程及其有关服务部门，发展成为带动整个公路交通运输现代化的智能交通系统(Intelligent Transportation System ITS)。
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(几十公里以至一百多公里)，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，较人工收费道口，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，可降低车辆管理的成本，有利于提高车辆的营运效益，同时也大幅度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，不仅极大的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路桥收费效率。
1.1.2 ETC系统建设的优势
ETC技术特别适用于在高速公路或交通繁忙的桥隧环境下采用，传统的采用车道隔离措施下的不停车收费系统通常称为单车道不停车收费系统：在无车道隔离的分车道交通流下的不停车收费系统通常称为自由流不停车收费系统。实施不停车收费将彻底改变目前半自动收费过程中的弊端。由于不需要停车交费，当交通量较大时，不会产生收费站前车辆排队等候的现象，减少了车辆延误;由于无需人工参与和无现金交易，可完全避免收费过程中的舞弊和贪污现象;同时也能解决由于交通堵塞而引起的能源消耗和环境污染等问题。电子收费系统在国外被广泛地应用于开放式的收费站，国内目前部分省市的高速公路已有所实施。电子收费系统代表当今最先进的收费技术，也是未来发展的方向，有着广阔的发展前景。
(1)实施ETC系统可以提升高速形象
ETC系统实现了不停车收费，解决了因人工停车收费造成的排队塞车现象;用户得到更快的通关速度和全新的收费体验，恢复了高速公路本应具有的高速、快捷形象，降低了政府和公路部门的压力。
(2)ETC不停车收费相较于MTC收费系统使得交通更加安全
收费站的设置在相当程度上影响了交通安全，在收费区常出现交通事故主要有追尾、侧撞、撞物等类型。引起追尾事故的主要原因是车辆行驶速度过快，驾驶判断失误至使预留的刹车距离不足撞收费站前的排队车辆;驾驶员为寻求空闲的收费车道、最小的排队长度或选择一个特定的收费方式而变换车道是侧撞事故的起因;收费站的设置给驾驶操作增加了难度，因为操作不当撞上收费亭等固定物。影响收费区交通安全的主要因素有：收费车道收费型式配置、车辆加速度、通过速度、车道数及跨车道车流量。ETC系统的实施使得这些因素发生变化，收费区的交通安全状况也将随之变化，ETC系统对交通安全的影响主要体现在如下几个方面：
①ETC车辆加速度及通过速度的发生变化，追尾事故数相应减少; ②在ETC专用车道上驾驶员操作相对简化，使撞物的可能性减小。 (3)ETC可以节省投资运营成本
在收费运营方面人工收费系统存在如下弊端：
①收费营运效率低：据交通部及一些公路主管部门的有关资料统计，目前公路收费的总额只占应收总额的70%左右，有相当一部分流失，给国家和公路经营管理单位造成了极大损失;
②人工收费需要更多的人力付出及运营管理费用。
③为了提高收费站的通行能力，使其能承受路段的车流量，收费车道往往多于路段的车道数，不仅要投入更多的成本，还要占用更多的土地资源。
实施了ETC系统后，投资成本及运营费用将发生相应变化，运营效率也将得到提高，主要表现为：
①收费效率的提高：现代化的技术使收费运营管理进一步规范化，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，减少了收费金额的流失，由于无需人工参与和无现金交易，杜绝了收费人员错收、漏收、收取假币现象，同时解决了个别收费人员的营私舞弊行为。
②运营费用的变化：ETC系统实施后，减少了人工车收费车道数目，减少了人力投入，相应地减少了人员的工资，行政办公的结构将相应发生变化，以计算机网络为主的信息化管理提高了效率;ETC系统可以自动判断车型完成收费，收费无需人工干预，实现了收费站的无人值守，降低政府和公路部门的管理成本;但也可能引起费用的增加：ETC设施的价格相对昂贵，其维护及维修费用相应会较高，但是设施质量提高有可能会减少维修的次数。
③投资成本的变化：相对人工收费言ETC系统需要相对昂贵的投资，但系统实施后，收费站的通行能力增加(一般ETC车道的通行能力是MTC车道的3~5倍)，相应地可减少部分收费车道，从而减少了新建设施的成本，同时也节约了土地资源。
(4) ETC系统更加环保节能
机动车是大气污染的移动发生源，其排放的碳氢化合物、一氧化碳、氮氧化合物、铅化物和颗粒物质是造成大气污染的主要原因之一。此外，机动车的运行需要消耗燃料，又造成大量的能源消耗。车辆的油耗与排放与车辆的运行状态密切相关，由于停车收费使得收费站处的车辆处于加减速或怠速状态，车辆发动机处于慢速或空转状态，根据车辆的燃油消耗特性，在此状态下发动机的燃油耗量增加，废气排放量也就相应增加，由此加剧了大气污染。
ETC系统的实施，使得交通流运行状况得到改善，车辆在收费物的停车次数减少，排队等待的时间就明显缩短，无疑减少了车辆的油耗与排放，解决了收费站附近由于交通堵塞而引起的能源消耗和环境污染等问题。
1.2 系统总体建设目标和系统指标
1.2.1 系统总体建设目标
支持ETC/MTC一键切换
本系统兼容ETC与MTC系统，为车道子系统提供支持，轻松实现两种收费方式间的一键切换，在识读设备出现故障、MTC车道拥堵以致阻塞ETC车道或者客户有其它需求的时候，可以实现ETC与MTC收费方式间的实时切换，保证系统的安全稳定运行，最大限度地提高车道的利用率。
支持ETC/MTC组合式收费模式
本系统兼容为车道子系统提供组合式收费的支持，支持ETC双界面卡用户的ETC入MTC出、MTC入ETC出、MTC入MTC出等通行方式，最大限度的满足不同用户的要求。电子标签采用双片式(电子标签+双界面卡)。将双界面卡插入ETC电子标签中可以实现不停车通过ETC专用车道，使用双界面卡采用普通刷卡方式可以通过人工收费车道。组合收费模式可以很好的适应国内路网复杂、多数入口和出口收费站车流量小、车道少的现状。
具备完备的安全体系
安全体系包括交易安全和数据安全。ETC系统具备严密的密钥体系，密钥由上级管理部门分发，分多个等级，高一等级的密钥只用于保护下一等级的密钥，最低等级的密钥应用在IC卡、ESAM卡和PSAM卡等终端应用介质中。采用3DES加密技术，密钥验证符合金融交易安全的要求，一般包括内部认证、外部认证等认证过程。数据安全包括数据存储的安全和数据传输的安全，通过采用访问控制、认证、机密控制、数据完整性控制等措施来保证数据存储和传输的安全。MTC系统除了技术上的保障之外，还有严格的管理制度，有效的保障了系统的安全。
网络化系统
网络化系统保证了信息的及时传递和更新，在网络正常的情况下，路段控制中心能够将系统定义的黑灰名单及时传递到各个收费站出入口，实施对欠费车辆的告警提示，对不法车辆进行拦截或报警等操作。能够将各种费率表及时下发至各个收费站点，能够及时了解整个路网的动态信息，及时发现路网的拥塞或其他异常情况，进行动态路由。
1.2.2 1.2.2系统综合指标
1.2.2.1系统指标
1. 数据传输性能：在网络正常的情况下，收费站实时(至多为0.5s)收集所辖车道产生的收费数据;
2. 运营参数下发性能：在网络正常的情况下，收费站下发系统参数至车道平均等待时间至多为60s;
3. 收费监控性能：在网络正常的情况下，车道操作信息实时(至多为1s)上传至收费站;
4. 通行券不可读(坏卡)/超时/车牌查询性能：在网络正常的情况下，收费站对通行券不可读(坏卡)/超时/车牌查询平均等待时间至多为1s;
5. 数据库备份性能：在正常情况下，应支持在线数据备份与离线数据备份，备份一个2G的数据库，时间至多为60min;
6. 灵活性：通过对参数的设置，使收费站系统能够适应不同的业务管理需求; 7. 安全性：具备完备的分布式多层安全保障体系，有严格的用户权限管理、安全认证机制确保数据不被非法访问;
1.2.2.2可靠性指标
1、 MTBF：100,000小时
在网络故障时(超过24h)，有完备的备用数据传输方案，保证数据及时上传至收费站，同时保证数据的完整性、一致性、真实性、不可抵赖性和安全性不受破坏;
1.2.2.3系统应用范围
特别适用于在高速公路或交通繁忙的桥隧环境下采用。
第2章 ETC不停车收费系统整体框架
2.1 ETC不停车收费总体说明
路段收费分中心子系统发卡子系统收费站子系统车道子系统单业主系统组成
图 2-1 收费站子系统在收费系统中的位置
高速公路收费系统组成最基础的是单业主的运营模式。从结构上划分，主要由车道子系统、收费站子系统、路段收费分中心子系统和发卡子系统组成。
高速公路收费系统主要由车道子系统、收费站子系统、路段收费分中心子系统(管理中心子系统)和发卡子系统组成。收费站子系统是联网收费的重要部分，是联网收费最基础的管理单元。该子系统向上的接口是路段收费分中心子系统，向下的接口是车道子系统。
收费站子系统要求能够对本站的收费车道实时监控，对所有车道收费数据进行汇总和统计，并整理上传到路段收费分中心;接收路段收费分中心下发的费率表等系统参数，并下发至车道;提供报表服务，及时享用数据结果。
2.2 车道子系统
在ETC系统中，从功能上来说，各车道是完成车辆通关的基本配置，所有车道子系统通过收费站连接到路段收费分中心中心组成一个大的网络，车道子系统还可以分解成多个单元，但因为多个单元配合才能完成相应功能，故这里抽象到车道为止，抽象如图 2-2所示：
接入收费站OBE数据采集卡C摄像机RSU车辆检测器车道计算机道闸车辆检测器控制器车道
图 2-2 车道子系统
车道子系统主要包括底层应用单元(车道计算机)、车道控制单元(控制器(广义的控制机包括工控机)、车辆检测器、道闸)、图像采集单元(摄像机、视频采集卡)、显示告警单元(车道通行灯、声光报警装置、车道显示屏)、射频识别单元(RSE和OBE)
车道子系统主要实现的功能如下： 车辆自动识别 车辆自动收费
控制道闸、通行灯以示通行或放行 对当前车辆进行抓拍 对非正常车辆进行告警 2.3 收费站子系统
报警装置OMC服务器数据库应用服务器收费站监控中心
图 2-3 收费站子系统
收费站子系统主要包括工控机、报警装置和服务器硬件。 收费站子系统主要实现的功能如下： 接收各车道上传的交易数据 将数据上传至路段收费分中心 实时监控车道状况
对车道及收费站的系统参数进行配置 提供查询及报表等服务
2.4 路段收费分中心子系统
监控终端OMC服务器数据库应用服务器路段收费分中心
图 2-4 路段收费分中心子系统
路段收费分中心子系统主要包括工控机和服务器硬件，实现的主要功能如下： 接收来自各收费站的数据信息，维护总的数据库
提供查询及报表、打印等多种服务 管理代码、费率、密钥等信息
通过internet/专线连接到各服务网点，维护发卡数据(单业主)。 第3章 ETC不停车收费系统详述
3.1 收费站子系统
3.1.1
应用场景描述
在整个高速公路联网收费系统中，收费站系统位于ETC车道系统和路段收费分中心系统之间。 收费站系统可以对下属的各条ETC车道的设备进行实时监控，当设备发生异常情况时，及时报警，使得故障得到及时的处理。 收费站系统可以对下属的各条ETC车道的收费交易情况进行实时监控，当发现交易异常时，及时进行处理。 收费站系统可以对下属的各条ETC车道的收费交易数据、抓拍图像进行审核稽查，可以提高收费管理的力度。 报表定义灵活、快捷，既能满足标准中规定的报表格式，又允许用户自定义格式。 收费站系统可以将上层管理中心的参数(费率表、灰/黑名单等)及时转发到下属的车道系统。 收费站系统中的通信子系统既可以和ETC车道系统通信，又可以和MTC车道系统通信，可以屏蔽ETC车道系统和MTC车道系统的差异，起到数据融合的作用。 收费站系统具有完备的权限管理功能，能够严格控制操作人员的操作权限。 软件接口具有开放性，软件通信接口采用通用的接口协议(例如Socket、SOAP协议等等)，很容易和其他的同构或者异构系统进行数据通信，具有兼容性和开放性的特点。
3.1.2
收费站网络结构图
报警装置OMC服务器数据库应用服务器收费站监控中心
图 3.5 收费站网络结构图
收费站的网络设备包括：收费站服务器(安装收费站服务器软件)、ETC收费管理计算机(安装收费站客户端软件)、交换机、激光打印机(打印报表)。
3.1.3
软件结构
ETC车车车车车车车ETC车车车车车车车车车车车车车车车车车车车车车车车车车车车车车车车车车车车车车车车 图 3.6 软件结构
从软件结构角度讲，收费站系统分为6个子系统，分别是ETC车道管理子系统、ETC车道监控子系统、告警子系统、系统管理子系统、查询统计子系统、数据通信管理子系统。
3.1.4
功能描述
3.1.4.1 ETC车道管理子系统 (1)添加车道
向收费站系统注册ETC车道。注册的ETC车道信息包括：车道ID、车道IP地址、车道类型(入口/出口)等信息。
(2)删除车道
将一个停止使用的车道进行删除操作。
(3)查看车道
查看已经添加到收费站系统的所有车道信息。
3.1.4.2 ETC车道监控子系统 (1)监控ETC车道交易情况
收费站系统可以实时显示站内各ETC车道的车辆收费情况。具体监控信息包括：车道号、当前车辆的抓拍图像、车型、车牌号、收费金额、电子标签类型、电子标签号等信息。
收费站系统可以对车道系统的工作流程进度的实时、动态监控。
(2)监控ETC车道的设备状况
收费站系统可以实时显示站内各车道的设备状态情况。
车道设备包括：RSU、栏杆、通行灯、雨棚灯、雾灯、费额显示器、车道摄像机、视频采集卡、车辆检测器(连接触发线圈、抓拍线圈和落杆线圈)。
设备状态情况能够用模拟图显示出来。
RSU、费额显示器、视频采集卡、车辆检测器和车道摄像机的状态有正常和异常两种状态;栏杆有打开和关闭两种状态;通行灯(还有雨棚灯、雾灯)有允许通行、禁止通行和关闭三种状态。
(3)监控ETC车道的状态
收费站系统可以实时显示车道的状态。
具体监视信息包括：车道ID、车道名称、 IP地址、 类型(入口/出口)、状态(开启/关闭)、链路状态(连接/断开)。
(4)收费审核/稽查
1) 稽核操作员通过收费站的审核/稽查系统，可以对收费车道产生的原始过车记录、系统抓拍车辆图片以及车道监控员登记的特殊事件进行稽核。
稽核功能具体包括：入/出口车道收费交易的稽核、车辆入口图像查询、冲岗车黑名单录入。
3.1.4.3 告警子系统
告警子系统针对的是ETC车道监控子系统，是对ETC车道监控子系统出现的异常情况进行告警。而对于系统操作异常产生的告警，比如操作人员误操作、非法操作等，是在日志管理功能中实现的。
(1)告警级别
告警级别有4种：紧急、主要、次要、提示。
(2)告警类型
ETC车道交易告警类型有6种：系统信息验证失败、车辆信息验证失败、ICC信息验证失败、黑名单告警信息、RSU/OBU操作告警、车道计算机反应超时。
ETC车道设备告警类型有5种：I/O卡操作告警、车道设备(包括栏杆、通行灯、雨棚灯、雾灯)操作告警、图像采集告警、费额显示器告警、字符叠加器告警。
(3)告警查询
交易告警的查询内容包括：告警类型、告警级别、告警描述、告警时间、告警位置(指车道ID)、备注。
(4)告警监控
监控子系统监控到的异常情况，会在告警监控窗口中实时显示出来，以提醒相关人员进行处理。
告警形式：在监控窗口显示告警的文字或者图像信息，同时根据告警级别的不同，会有不同的声音提示。
3.1.4.4系统管理子系统 (1)人员管理
人员管理指对收费站的操作人员和车道的操作人员的管理。具体包括人员的增加、删除、修改、查询功能，能根据需要进行操作人员的密码修改和设置功能。
(2)数据库管理
系统提供强大的数据库管理功能，包括数据库的参数配置、备份、灾难恢复等。具体如下： 数据库参数配置：系统支持对数据库参数进行配置，如数据库名称、路径等。 数据库备份：系统能按照设定的周期进行备份，并支持手动备份，包括备份周期、备份路径的设定以及磁盘空间不足时的处理策略设置，并支持数据恢复。备份策略支持全备份和差分备份。 数据库灾难恢复：数据库发生灾难性错误时，可将数据库恢复到某个时间点备份的数据库。
(3)权限管理
收费站系统通过“操作人员—角色—操作权限”的对应关系，提供了完备的权限管理机制。管理员可以对收费站系统的操作人员、下属车道系统的操作人员进行权限分配操作。
操作权限包含只读和读写两种属性，具有读写权限的操作人员可以进行权限范围内的系统参数的设置和更改。
所有操作人员都可以更改自己账号的登录密码。
(4)日志管理
日志管理功能可对收费站系统的日志进行记录和查询。
日志记录：收费站系统自动记录操作人员操作日志，日志内容包括操作人员的个人信息、操作时间、地点、所进行的合法操作、所进行的非法操作、操作中产生的异常。
日志查询：操作人员可以对日志进行查询。
3.1.4.5查询统计子系统
以下的查询统计都支持对结果的打印功能。
(1)查询
灰/黑名单车辆查询
查询的内容包括：CPU卡内部编号、车牌号、卡片路网编号、灰/黑名单生成时间、类型(黑名单和灰名单两种类型)、灰/黑名单生成原因。
费率表查询
查询的内容包括：费率表版本号、入口收费站、出口收费站、车型、收费里程(km)、收费金额(元)。 车型分类编号查询
查询车型分类编号和车型分类名称。 车种分类编号查询
查询车种分类编号和车种分类名称。车种包括普通车、公务车、军警车、紧急车、免费车、车队。 业务数据查看
可以查看的业务数据包括：卡片类型、协约类型、合同版本表、服务提供商、路段编码、收费站编码。
入/出口车道交易记录查询
对于入口车道，“出口信息、交易金额”等信息都显示“无”。
(2)统计报表
报表格式和交通部制定的《收费公路联网收费技术要求》的附录五中的附件A“均一制、开放式、混合式收费系统报表格式”一致。
报表的内容包括： 收费情况统计：按车型、车种分类，按小时段、日、月、年分类; 车流量统计：按车型、车种分类，按小时、日、月、年分类; 特殊车辆统计：包含在“按车种分类的车流量统计”之中。
报表格式支持用户自定义设计，既可以满足标准，又可以满足客户的个性化需要。 数据通信管理子系统
数据通信管理子系统向上负责和路段收费分中心的数据同步通信，向下负责和车道系统的数据同步通信。
软件通信接口支持各种通用的接口协议(如Socket、SOAP协议等等)，很容易和其他的同构/异构系统进行数据通信。 3.1.4.6与车道系统同步数据 (1)向车道系统下发数据
如果车道系统设置的时间服务器是收费站服务器，则车道系统定期从收费站系统接收同步时钟。
(2)从车道系统接收数据
从车道接收的数据包括：入/出口车道收费交易记录、车辆交易告警信息、设备告警信息、设备状态信息、车辆交易处理过程信息、上下班登记表。
其中，入/出口车道收费交易记录包括：车道ID、卡号、卡类型、入口收费站名称、入口日期时间、出口收费站名出、出口(交易)日期时间、出口车道类型(封闭式/开放式)、交易金额、卡余额、车型、车牌、脱机交易序号、交易状态(成功/失败)、终端机编号、终端机交易序号、交易验证码。
3.1.4.7数据融合
数据融合是指收费站系统将ETC车道上传的数据和MTC车道上传的数据融合在一起，屏蔽掉车道收费类型的差异。 收费站系统的数据通信管理子系统将ETC车道系统上报的收费数据和MTC车道系统上报的收费数据的字段合并在一起，取其并集，从而达到数据融合的目的。
(1)与路段收费分中心同步数据
收费站从路段收费分中心接收的数据包括：灰/黑名单车辆表、费率表、车辆类别表、车辆用户类别、服务提供商信息表、协议类型表、合同版本号表、卡片类型表、车道参数表、操作人员信息表、路段编码、站编码。
3.1.4
工作流程
收费站系统的工作流程大部分是软件操作流程，这里仅对一些主要流程作简要描述。
3.1.4.1 车道参数下发流程
收费站系统中的参数一般为自动下发到车道系统，但对于一些特殊情况，如重新安装了车道系统等情况，需要从收费站手工将参数下发到车道。
手工下发参数流程：
1) 选择菜单“参数管理->车道参数下发”，弹出车道参数下发界面; 2) 选择要下发的参数、车道; 3) 确认关闭，返回成功信息。
3.1.4.2 查询统计流程
1) 选择查询/统计功能菜单; 2) 输入相应查询/统计条件; 3) 返回查询/统计结果; 4) 查看结果或者打印结果; 5) 确认关闭。
3.1.4.3 收费稽核流程
收费稽核流程描述如下： 1) 查询稽核内容; 2) 进行稽核操作; 3) 保存稽核结果。
3.1.4.4 监控流程
收费站监控服务器图 3.4 监控流程
车道计算机
1) 车道计算机将交易信息、车道设备状态上报给收费站监控服务器;
2) 收费站监控服务器实时显示车道计算机上报的信息，提供友好的用户界面给收费站管理者，如果有异常情况，则收费站监控客户端会发出告警信息。 3.2 收费车道子系统
3.2.1
车道子系统特点
1、 支持ETC/MTC一键切换
本系统兼容ETC与MTC系统，轻松实现两种收费方式间的一键切换，在识读设备出现故障、MTC车道拥堵以致阻塞ETC车道或者客户有其它需求的时候，可以实现ETC与MTC收费方式间的实时切换，保证系统的安全稳定运行，最大限度地提高车道的利用率。
2、 支持ETC/MTC组合式收费模式
本系统兼容ETC系统的双界面卡，可以支持组合收费。支持ETC双界面卡用户的ETC入MTC出、MTC入ETC出、MTC入MTC出等通行方式，最大限度的满足不同用户的要求。电子标签采用双片式(电子标签+双界面卡)。将双界面卡插入ETC电子标签中可以实现不停车通过ETC专用车道，使用双界面卡采用普通刷卡方式可以通过人工收费车道。组合收费模式可以很好的适应国内路网复杂、多数入口和出口收费站车流量小、车道少的现状。
3、 可有效提高道路的通行效率，降低环境污染
在手工收费方式下，收费作业的完成比较耗时，而且效率低。收费车道通行速度慢。当高速公路车流密集时会有通行车辆在收费车道排队等候的情况发生。一方面造成高速公路通行能力大幅下降。另一方面，由于排队等候车辆的鸣笛和频繁启动所引起的有害废气排放，会造成收费车道周围环境的污染。
本系统可有效缩短收费时间，提高公路的通行能力，降低对收费车道周围环境的污染。在MTC方式下，服务时间小于8s(入口)、20s(出口)，在ETC方式下，服务时间小于3s。
4、 支持非现金付费
本系统可以支持月/年卡、公务卡、预付卡、储值卡、记帐卡等携卡车辆通行，实现电子支付，提高车道通行能力。
5、 具备完备的安全体系
安全体系包括交易安全和数据安全。ETC系统具备严密的密钥体系，密钥由上级管理部门分发，分多个等级，高一等级的密钥只用于保护下一等级的密钥，最低等级
的密钥应用在IC卡、ESAM卡和PSAM卡等终端应用介质中。采用3DES加密技术，密钥验证符合金融交易安全的要求，一般包括内部认证、外部认证等认证过程。数据安全包括数据存储的安全和数据传输的安全，通过采用访问控制、认证、机密控制、数据完整性控制等措施来保证数据存储和传输的安全。MTC系统除了技术上的保障之外，还有严格的管理制度，有效的保障了系统的安全。
6、 可有效解决跟车问题
当有多个车辆同时进入RSU天线覆盖区域时，将出现跟车问题。本系统很好的解决了跟车问题，保证在跟车的情况下，合法的车辆可以顺利通过ETC车道，并完成收费，而非法的车辆将会被拦截。
7、 可有效解决邻道干扰问题
当部署多条ETC车道或携带电子标签的车辆通行ETC车道邻近的MTC车道时，由于天线的覆盖区域重叠，射频信号反射等因素，本车道的RSU可能会接收到邻近车道车辆的信号，造成邻道干扰问题。本系统通过精准的频率控制，使用信道隔离技术，可以有效解决邻道干扰问题。
8、 一体化设计，整体解决方案
提供车道子系统完整的软硬件系统集成。
3.2.2
车道子系统组成
在各个设备中，电子标签读写天线(路侧单元RSU)通过网线直接连接到位于收费亭的车道计算机上，读写天线与车载电子标签之间的信息交换由车道控制应用程序直接控制;其它设备如自动栏杆、费额显示器、车道通行灯、车辆检测器等设备则通过车道控制器与车道计算机连接，由应用程序控制，视频信号通过字符叠加器叠加过车信息后传至收费站的监视器上。
3.2.3
系统功能
3.2.3.1车辆检测功能
系统能够通过地感线圈检测到进入ETC车道的车辆，对经过车辆进行数量统计。并根据RSU的识别结果判断车辆是否具有电子标签(OBU)。 3.2.3.2自动收费处理功能
系统提供自动收费处理功能，在没有工作人员参与的情况下完成收费工作。
当安装有OBU设备的车辆经过ETC车道入口时，系统会将入口信息写入双界面卡(或高频卡，下同，本系统同时支持双界面卡和高频卡)，入口信息包括：通过区域号、路段号、站点号、车道号、入口时间、入口状态标识、车型、车牌号码。
当安装有OBU设备的车辆经过标识站时，系统会将标识站信息写入双界面卡。 当安装有OBU设备的车辆经过ETC车道出口时，系统根据从双界面卡读取的入口信息，查询系统中的费率表，计算出收费额度，将出口信息写入双界面卡并进行扣款操作(如果是储值卡)。出口信息包括：通过网络号、站点号、车道号、时间、出口状态标识、车型、车牌号码。
完成自动收费以后，系统会产生收费记录，记录如下信息：车道序列号、卡编号、卡类型、入口名称、入口日期时间、出口名称、出口(交易)日期时间、出口车道类型、交易金额、双界面卡余额、车型、车牌、脱机交易序号、终端机编号、终端交易序号、交易验证码。
3.2.3.3设备控制功能
系统能够根据对车辆的收费处理情况正确控制车道设备的动作，包括：自动栏杆的升起下落、雨棚灯的切换、通行信号灯的切换、声光报警器的开启和关闭、费额显示器的显示等。
3.2.3.4图像抓拍识别功能
系统对经过ETC车道的当前车辆进行图像抓拍，并将该抓拍图像和处理信息关联后保存以供事后追查。
系统对过车抓拍图像具有车牌识别功能，可以将车牌识别结果与抓拍图像关联后保存，以供事后稽查。
3.2.3.5异常车辆处理功能
系统提供异常车辆处理功能。对于经过ETC车道的异常车辆(未成功进行入口信息写入或出口收费处理的车辆)，系统会使自动栏杆保持关闭状态以拦截车辆，同时进行声光报警，
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提醒工作人员进行处理。
3.2.3.6数据库管理功能
系统提供强大的数据库管理功能，包括数据库的参数配置、备份、灾难恢复等。具体如下：
数据库参数配置：系统支持对数据库参数进行配置，如数据库名称、路径等。 数据库备份：系统能按照设定的周期进行备份，并支持手动备份，包括备份周期、备份路径的设定以及磁盘空间不足时的处理策略设置，并支持数据恢复。备份策略支持全备份和差分备份。 数据库灾难恢复：数据库操作发生错误时，可将数据库恢复到某个时间点备份的数据库
3.2.3.7数据同步功能
系统具有数据同步功能，车道服务器可以独立完成一次收费交易，但交易信息可及时同步到收费站系统。系统也可以及时接收收费站下发的运行参数信息。
系统上传的信息包括：原始交易数据、入口车道的过车记录、上下班登记表、设备状态信息、车道处理过程信息等。
接收收费站的下传信息包括：同步时钟、费率表、黑名单、通行卡有效启用日期、OBU有效启用日期、收费站信息表、收费员信息表等。
3.2.3.8日志管理功能
系统具有日志管理功能，可对系统日志进行记录和查询。
日志记录：本系统自动记录管理人员操作日志和系统运行信息日志，包括操作人员的个人信息、操作时间、地点、所进行的合法操作、所进行的非法操作、操作中产生的异常、系统运行中发生的异常等。 日志查询：操作人员可以对日志进行查询，便于系统的维护和事故的追查。 3.2.3.9RSU配置功能
系统提供RSU配置功能，可通过专用配置管理工具配置RSU的网络参数、射频参数、业务参数等信息。
网络参数包括RSU的IP地址、子网掩码、车道计算机IP地址和端口、时间服务器IP等信息。
射频参数包括天线功率、调制深度、通信频点等信息。
业务参数包括协议物理层类型、握手命令重传个数、握手命令等待响应时间、ETC交易类型等信息。
3.2.3.10脱机工作功能
系统提供脱机工作功能，当车道系统与收费站的通信出现异常时，系统可降级运行和脱机操作，独立完成对经过车辆的收费处理操作，待网络系统恢复正常后再将交易记录等数据上传给收费站。
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3.2.5
ETC车道系统工作流程
开始(车道开启)结束(车道关闭)车辆驶入车道下一辆车进入栏杆关闭，通行信号灯变红RSU和OBE通信副线圈感应到车辆离开验证OBE合法性并交易成功车辆驶离车道主线圈检测到车辆栏杆打开，通行信号灯变绿触发摄相机拍照字符叠加，生成交易记录 图3.5 ETC车辆典型通关流程
ETC车道系统工作流程如下： 首先，车辆进入读写天线覆盖范围，读写天线与车辆上电子标签进行通讯，通过抓拍线圈时如果读写天线仍然没有检测到电子标签，证明车辆没有电子标签，则报警并保持车道关闭; 如果车辆装有电子标签，读写天线和电子标签进行通讯交互，同时判断电子标签的合法性，包括是否含有CPU卡，卡内余额是否充足等，如果标签有效则进行交易，如果标签无效则报警并保持车道关闭; 在车辆触发抓拍线圈时，启动摄像机进行拍照，将车辆拍照信息以及车辆电子标签信息同时保存到车道计算机，并可以进行信息比对，如果抓拍信息与电子标签信息不符则报警; 如果车辆电子标签与车辆拍照信息相符，则通行信号灯变绿，抬起栏杆放行; 车辆通过防砸车线圈后，栏杆自动回落，通行信号灯变红;
系统保存交易记录，并将其上传至收费站服务器中，等待下一辆车进入。
TCP/IPRS232RS232RS232TCP/IPTCP/IP费额显示器声光报警器通行信号灯收费站服务器岗亭车道摄像机通信区域抓拍线圈RSU车道控制器防砸车线圈ETC车道岗亭
图3.6 ETC车道系统工作流程 3.2.6
车道子系统软件
ETC软件系统包括车道系统和后台管理系统两大部分。
3.2.6.1车道软件
车道系统包括以下子系统：车辆检测系统、车辆识别系统、计费系统、设备控制系统、图像抓拍系统、通信系统、设备诊断系统。
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图3.7 车道控制软件界面
3.2.6.2后台管理软件
后台管理系统则由站监控系统、中心管理系统以及系统接口等部分组成。
图3.8 后台管理系统
3.2.6.3软件特色
系统采用模块化方法设计，结构灵活。在基本配置下，可以灵活增加功能模块，进行多种形式的灵活配置;可以根据路段车流特征、交通管理和不同运营方式的需要，通过软件灵活进行车道类型选择和运营参数配置。 同时，为了保证交易数据的上传以便业主及时对数据进行结帐，以及为了及时给车道下发新的运营参数，系统提供了收费站数据库与车道计算机之间通过网外介质上传、下发数据的机制。
3.2.7
车道部署
ETC车道建设部署方式主要有两种方式，一种采用车道中置的方式，对现有人工收费站改动较大，需要大量的土建施工;另一种建设部署方式只需要在现有车道上增加ETC系统中电子标签的读写天线(路侧单元RSU)这样的关键设备，对现有人工收费车道改动相对较小。ETC车道主要包括的设备有电子标签读写天线(路侧单元RSU)、车道通行信号灯、费额显示器、自动栏杆机、车辆检测器、车道摄像机等设备。
3.4.1 ETC车道建设部署方式一
ETC车道建设部署方式一如下图所示：
MTC车道高速公路入口声光告警器通行信号灯摄像机费额显示器L雨棚信号灯ETC车道高速道闸岗亭雨棚信号灯ETC车道RSU地感线圈BMTC车道高速公路出口车道控制器声光告警器通行信号灯摄像机通信区域地感线圈A
车道中置
为了使安装有电子标签的车辆能够方便快捷通过ETC车道，ETC车道一般采取中置设置原则，即将ETC车道设置在中央分隔带两侧的车道。
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WETC收费岛加长，栏杆与MTC岛头平齐
ETC收费岛比MTC收费岛长，ETC车道系统自动栏杆机的水平位置与MTC收费岛岛头顶端平齐。在该种布局下，当车辆进入ETC车道出现交易异常后，可以不需要倒车即可顺利驶到右边的MTC收费车道，最大限度地保障了ETC车道的通畅，也避免了许多由于误入车辆带来的麻烦。
栏杆常闭
ETC车道采用栏杆常闭式设计，在目前，栏杆常闭式设计比较符合中国的国情，可有效防止非法车辆的逃费行为。
3.4.2 ETC车道建设部署方式二
ETC车道建设部署方式二如下图所示：
岗亭MTC车道岗亭RSU/雨棚灯ETC车道车道控制器地感线圈通信区域声光告警器车道摄像机费额显示器通行信号灯岗亭通行信号灯声光告警器岗亭车道摄像机车道控制器费额显示器ETC车道通信区域地感线圈RSU/雨棚灯岗亭MTC车道岗亭
ETC车道建设部署方式二
ETC车道建设部署方式二对MTC车道做尽量少的改造，使之应用于ETC收费，车辆进入ETC车道如果自动收费不成功，则人工干预抬杆放行或车辆退出ETC车道进入MTC收费。 3.3 发卡子系统
3.3.1 系统组成
发卡子系统布置于各服务网点，包括工控机、OBU发卡器(OBU)、双界面卡发卡器(双界面卡)，在单业主系统中，通过网络连接到路段收费分中心;在联网收费的系统中，发卡子系统通过网络连接到省域或区域收费管理中心(可参考6.6.2架构)。实现的主要功能如下：
提供OBU和双界面卡的发放以及挂失、解挂、注销和双界面卡的充值等服务 采用C/S结构，连接到中心数据库，不受地域的限制，完全可以在需要的地方设置服务网点。其中OBU和双界面卡的服务又是可以独立的，可以只提供OBU或双界面卡的服务，也可以同时提供两种服务。
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第4章 ETC不停车收费系统关键产品说明
在ETC建设过程中，从目前情况来看，一般招标过程采用由集成商来进行投标的形式，一般其利润来源于车道控制器。每个省市一般都有本省市做MTC的软件公司进行ETC车道软件及收费站软件的软件供应商，一般来说，我们只能以设备供应商来参与投标。在少数的几个省市，可能会有我们的车道软件的市场。在这种情况下，在与各地的合作过程中要有正确度市场定位。
4.1 路侧设备RSU
RSU(ZXRIS 8900)通讯可以适用于无防护的一款室外型路侧控制单元。其特点如下： 通过了国家智能交通系统工程技术研究中心对产品的物理层测试、协议和互操作测试，完全符合国家标准;
基于ISO和CEN规定的5.8GHz微波专用短程通讯(DSRC)技术，符合DSRC国际技术标准，具有良好的互换性和兼容性;
内置PSAM模块，在线密钥计算与认证，确保数据安全，基于多重DES或RSA加密技术，防止链路窃听与数据破解;
支持高安全性电子钱包交易方式，符合PBOC2.0规范; 先进的防碰撞技术，支持多OBU交易;
可存储交易信息大于8000条，支持程序远程更新，支持交易数据下载; 军工级的天线设计水平，保证了更窄的波瓣角和更高的增益; 天线与控制单元一体化设计，结构紧凑，业内体积最小，安装便捷; 兼容单片/两片式电子标签;
安装方式灵活，水平/垂直方向可旋转，多自由度可调，支持顶挂、侧挂和壁挂，可调角度范围为0～90°，便于现场调测;
可配置天线工作方式，发射功率动态可调，可根据现场环境实现自动定标，便于规划调整和覆盖优化;
良好的热设计及智能温度控制系统，可保证产品在超低温启动及运行、高温运行等方面特性良好;
可远程配置工作频点，使用频道隔离技术，频点精准;
水平半功率波瓣角度小，邻道泄漏功率比高于标准要求，有利于克服邻道干扰; 内置电源适配器，支持交流直接输入，动态范围85~300VAC; 高可靠性，在室外无需任何防雨、防尘设施，防护等级达到IP65; 全室外设备，全天候工作，高强度防雷设计，可以承受强雷电袭击;
RSU与车道软件之间的通信接口支持最新国家标准，与其它厂家的车道软件通信时可灵活定制通信接口，并可提供整套软件开发包。
技术参数如下： 1. 机械特性
1) 尺寸：296×199×57mm(一体机)
2) 重量：2.5kg
3) 外壳材料：底壳：铸铝
表壳：ABS+PC 4) 安装位置：龙门架、悬臂、立柱 5) 安装方式：顶挂、侧挂、壁挂 2. 微波链路特性
1) 调制方式：ASK 2) 编码方式：FM0 3) 工作频率：上行5.790/5.800GHz
下行5.830/5.840GHz 4) 通讯速率：上行512kbps
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下行256kbps
5) 通讯距离：0~30m(可调) 6) 发射功率：≤33dBm 7) 天线极化：右旋圆极化 8) 接收灵敏度：≤-80dBm 9) 接收带宽：﹤5MHz 10) 天线半功率角：水平半功率波瓣宽度小于20°
垂直半功率波瓣宽度小于38°
3. 电气及应用特性
1) 电源：额定220VAC/110VAC
动态85~300VAC 2) PSAM卡：规格：ISO 7816
通讯速率：56kbps 3) 外部接口：10/100M FE
RS485/RS232 4) 典型交易时间：<230ms
5) 电气接口：7路干节点，输入/输出可配 4. 环境参数
1) 工作温度：-40～+75℃ 2) 存储温度：-40～+85℃ 3) 相对湿度：4%～95% 4) 防护等级：IP65 5) 可靠性：MTBF>100,000小时 6) 静电：
接触放电：6KV 空气放电：8KV 性能判据：Class B 7) 工作寿命：>15年 4.2 车载设备OBU
完全符合国家标准
通过国家智能交通系统工程技术研究中心对产品的物理层测试、协议和互操作测试 人性化设计
外观小巧时尚 轻触式余额查询按钮
中文LCD、蜂鸣及LED同时提供，以便于交易提示及电池低压告警 多种外壳颜色可选，以满足使用者的个性化需求
支持实时显示电子钱包余额、交易结果、读写工作状态等指示信息 识别稳定可靠
OBU接收灵敏度高，设计时充分考虑了防爆膜的影响，保证识别稳定可靠 大范围的方向适应性，适合于不同安装角度和位置 低功耗设计
免维护时间可达5年 高抗振性
充分考虑挡风玻璃弧度，可适用于各类车型 超强3M双面胶固定，安装方便且牢固 高数据可靠性
机械防拆设计，保护用户数据，非法拆卸时，OBU即时失效并具有报警指示信息
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支持全系统密钥控制及加解密处理
OBU可大量存储必要的信息，可采用DSRC方式读出 良好的兼容性
完全按照国家标准设计，可兼容任何符合国家标准的RSU 支持各种类型的逻辑加密卡
支持接触式/非接触式两种方式读写双界面CPU卡
CPU卡支持记账卡和电子钱包功能，电子钱包交易符合中国人民银行颁布的《中国金融集成电路(IC)卡规范》
良好的易用性
独有的数据导入/导出功能，支持ICC数据导入/导出 支持程序在线更新 支持交易数据下载 技术参数如下： 1. 机械特性
1) 尺寸：85×65×20mm 2) 重量：100g 3) 外壳材料：ABS+PC 4) 安装位置：汽车挡风玻璃内侧
5) 安装方式：超强3M双面胶固定，防拆卸开关 2. 微波链路特性
1) 调制方式：ASK 2) 编码方式：FM0 3) 工作频率：上行5.790/5.800GHz
下行5.830/5.840GHz 4) 唤醒时间：≤1ms 5) 唤醒灵敏度：≤-40dBm 6) 接收灵敏度：≤-50dBm 7) 通讯速率：上行512kbps
下行256kbps 8) 天线极化：线极化 3. 电气及应用特性
1) 功耗：≤5µA(静态电流)
≤25mA(工作电流)
2) 通讯接口：DSRC(空口)
UART(mini USB接口)
3) 典型交易时间：<230ms 4) 存储容量：用户存储区>4kB 5) MMI应用界面：LCD显示
蜂鸣器提示
LED状态提示
6) 电池寿命：3.6V/1300mAh锂电
工作寿命大于5年
4. 环境参数
1) 工作温度：-25～+70℃ 2) 存储温度：-40～+85℃ 3) 相对湿度：5%～95% 4) 可靠性：MTBF>100,000小时 5) 静电：
接触放电：6KV 空气放电：8KV 性能判据：Class B 6) 免维护时间：>5年
4.3 车道控制器
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智能化车道控制器产品可以实现简单便捷的车道系统集成。该产品具有以下特点： 具有中央处理单元;
具有LCD触摸屏，可实现人机界面操作，可独立控制外设，可观察外设工作状态;
具有丰富的通讯接口，包括1路网口，可实现设备联网;3路RS232接口，控制RS232串口设备;
具有丰富的外设控制接口，包括6路光电隔离输入、6路继电器强电输出、4路继电器开关量输出。可以独立控制雨棚灯、通行信号灯、雾灯、电动栏杆机等;
内部集成高分辨率视频采集功能模块，具有视频输入、输出接口，可实现视频采集功能。在分辨率为768×576以上、32位真彩色模式下捕获的时速为100公里/小时的动态车辆图像，可清晰辨认出车牌;
内部集成字符叠加功能模块，具有视频叠加图像功能，并可通过网口和视频口输出叠加图像;
内部集成车辆检测功能模块，可实现6通道车辆检测功能;
检测器计数误差小于1×10-4 检测车速可达100公里/小时 车道宽度：3.0～4.0米; 检测器可以通过触摸屏复位; 检测频率：触摸屏操作，4级可调 检测灵敏度：触摸屏操作，8级可调
内部集成符合ISO14443协议的高频读卡器模块，可实现人员鉴权功能; 具有配电模块，可实现RSU、电动栏杆机、费额显示器、摄像机等的供电保护和控制功能。 防护等级：IP53; 工作温度：-15℃~50℃; 储存温度：-30℃~60℃;
相对湿度:0~95%、无冷凝水的情况下能够正常工作; MTBF大于20000小时; MTTR小于0.5小时。
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第5章 ETC不停车收费系统优势及特色
5.1 通讯集成优势
通讯可以提供全套的解决方案，从硬件设备(路侧单元RSU、车载单元OBU、车道控制器)到车道控制软件、收费站系统软件以及远程操作维护平台全套解决方案，实现了软硬件的无缝连接，真正实现了收费系统的集成，避免了不同厂家之间产品繁琐的对接问题，同时系统的运行更加稳定，控制更加准确合理，实现真正无人职守。
通讯致力于有效整合各类公司资源，实现ETC系统和公司的传输、数据、监控以及接入产品的集成，提供高速公路信息化的整体解决方案，提供端到端的集成方案和完善的一站式服务，一揽子的工程实施方案，为客户带来放心满意的服务质量。
5.2 通讯系统优势
5.3.1 ETC/MTC一键切换
由于通讯能够很好的解决邻道干扰问题，其专有技术可以保证ETC/MTC快速一键切换，灵活配置车道的收费模式，加快了响应速度。另外，当所有车道都安装了ETC系统之后，业主可以自由选择车道的工作方式，即哪个车道采用ETC收费，哪个车道采用MTC收费，增加了配置的灵活性。
ETC/MTC的区别仅仅局限于交易层次，对于ETC/MTC收费站能够完全统一，ETC/MTC系统采用统一数据库上传数据，保证数据不丢失。通讯作为无线通讯的专家，可以将收费站员工的管理纳入其中，包括：系统权限管理、考勤、门禁等管理，功能更加强大，管理更加便捷。
5.3.2 跟车干扰的解决
跟车是目前遇到的棘手问题，很多厂家由于产品质量和性能问题，不能有效解决。 个别厂家宣称通过“双天线”方式可以解决跟车干扰问题，其实不然，所谓的“双天线”方案不过是在系统实际应用中，由于设备性能问题，经常导致OBU与RSU交易时间过长，在单天线覆盖区域内无法正常完成整个交易流程，结果出现车辆速度稍快的情况下交易失败，车辆无法正常通过收费站的问题。基于以上情况，只能通过增加天线，以此增加覆盖来保证交易区域的扩大，保证交易流程的完成。
解决跟车干扰的问题，其根本在于解决路侧设备RSU的覆盖区域的连续与稳定，同时解决车载单元OBU的一致性，克服了这样两个问题，基本可以保证先进入交易区域的车辆首先进行交易，后进入交易区域的车辆后进行交易，从而解决跟车干扰问题。
通讯路侧设备RSU通讯区域可以精确控制在5~8米的范围内，同时车载单元OBU一致性很高，可以达到±1db，唤醒时间小于1ms，从根本上降低了跟车干扰发生的几率。
5.3.3 邻道干扰的解决
邻道干扰问题是目前常见的问题，由于某些厂家的技术能力限制，设计的天线方向性不好，水平波瓣角大，有的甚至大于35°，加之OBU温漂严重，且系统宽带接收，因此造成邻道干扰严重。通讯路侧设备RSU达到军工级的天线设计水平，水平波瓣角小于19°，邻道泄漏功率比高，OBU的车载单元温漂小，能够准确接收该车道频段的信号。
5.3 通讯产品优势
5.4.1 良好高低温性能
通讯通过专有技术保证了设备具有良好的高低温性能，OBU可稳定工作在-35°到70°的环境，路侧设备RSU保证在-40°低温下能够正常工作，另外，工业级的器件保证了其在70°的高温下也能正常的工作，无论严寒酷暑，设备都可以安全可靠的应用于大江南北。
5.4.2 OBU低温漂设计
专有技术保证OBU温漂在工作温度内(-35°到70°)低于20ppm，避免由于频偏引起的通讯不可靠，并且大大降低了邻道干扰问题的产生。
5.4.3 OBU独特的唤醒方式
OBU的唤醒方式业内大部分厂家采用的是全部断电的方式，导致唤醒时间高达50~80ms，而通讯采用了半休眠的唤醒方式，即OBU休眠期间保存了部分器件的工作状态，类似于笔记本的休眠状态，使得OBU唤醒时间小于1ms，有效降低了整体交易时间以及发生跟车干扰的
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几率。
5.4.4 OBU 高一致性
强大的研发能力、规范标准的生产流程保证了设备的质量和可靠性，保证了产品的高一致性，OBU的高一致性，即控制在±1db，相当于通讯距离最多相差1米，同时OBU的通讯交易灵敏度远高于唤醒灵敏度，使得OBU一旦被路侧设备唤醒必然能够进行准确的交易通讯，大大降低了跟车干扰发生的几率。
5.4.5 OBU误唤醒概率低
在实际应用中发现，个别厂家的设备由于接收带宽比较宽，滤波不好或根本没有滤波，受到无线信号的影响严重，在手机通讯基站下经常会被误唤醒导致电池消耗严重。我司采用专有技术，保证了OBU接收带宽处于一个很窄的范围，对其它频段具有很好的抑制作用，像手机、基站信号等不会影响OBU被误唤醒，更加节电。加之我司的天线水平波瓣角小，邻道泄漏功率比高，防止了邻道信号对OBU的误唤醒。
5.4.6 RSU一体化设计
RSU采用独特的一体化设计，其整体体积大小仅相当于同类产品的三分之一，重量更是同类产品的五分之一，成为业界体积最小，质量最轻的一款路侧设备，安装维护更加方便。由于其数字部分、射频部分、天线一体化，外部只需要提供电源和通讯线即可，方便使用。一体化的另外一大好处是：使得前向、反向差损最小，有效的提高了灵敏度及可靠性。
5.4.7 军工级的天线设计水平
我公司采用的天线堪称业界“最小”，军工级的设计水平保证了更窄的的波瓣角以及更高的增益，天线的一致性好，降低了工程安装时，覆盖范围调节的难度。
精心设计的小于19度的RSU天线水平波瓣角，保证挂高5.5米的情况下，通讯区域可以精确控制在5—8米的范围内，并且通讯区域宽度小于3.3米。邻道泄漏功率比高于标准要求，有效的克服了邻道干扰。
增益为16.2dBi，半功率波束宽度为19度，前后比约29dB，副瓣增益3dBi，副瓣波束宽度为33度。第一零陷增益为 -10dBi，零陷波束宽度为22度。
当相邻车道RSU发射频率分别为5.83GHz，5.84GHz，RSU水平间距3.5米，挂高5.5米，下倾角度52度，OBU垂直高度1.5米，上仰角度60度时，本车道与相邻车道信号比较图。
OBU接收到本车到与相邻车道信号比较图
5.4.8 支持网口等多种通讯方式
路侧设备RSU提供多种接口方式，包括网口、RS232/485接口，开关量接口，使用更加
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方便，兼容性更强，扩展性更好。相对于业内部分厂家，增加的网口通讯方式更加快速高效，降低了交易时间，同时有利于RSU与其他设备的集成组网以及远程设备监控。
5.4.9 设备防护
RSU采用密闭设计，防护等级达到IP65，即：可以完全防止外物及灰尘的侵入，防止来自各方向由喷射出的水进入,可以无防护的应用于室外 ;同时，设备本身具有防雷板，接口采用光耦隔离技术，可以有效的抗非直击雷，可安全可靠的工作在高速公路收费岛附近环境灰尘密布，气候恶劣的室外环境。
5.4.10 标准化设计
我司设备通过了互联互通测试，完全符合国家标准，具有良好的兼容性和互操作性;RSU与车道软件之间的通信接口支持最新国家标准，与其它厂家的车道软件通信时可灵活定制通信接口，并可提供整套软件开发包。电信级网管系统、产品的灵活架构，保证了国家标准改变时，实现在线升级，郑重承诺我们的产品完全符合最新的国家标准。
5.4.11 高性能车道控制器
自主研发车道控制设备，具有LCD显示屏及触摸屏，方便操作;内置字符叠加器，对相关信息进行叠加;具有配电模块，为车道控制器及外设供电，1个两极空开作为车道控制器的总开关、5个单极空开对车道外设提供220VAC供电，对外提供2路DC12V/1A电源，可提供给亭内摄像机或其它集成车道外部扩展设备;对外提供6路光电隔离型输入接口，10路继电器输出接口，6路地感线圈输入接口;具有车辆检测功能;具有高频读头，能够进行操作前刷卡认证，增加系统安全性;设备可靠性高。
第五篇：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。
第3页
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。
第4页
基于RFID的ETC不停车自动收费系统设计
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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基于RFID的ETC不停车自动收费系统设计
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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基于RFID的ETC不停车自动收费系统设计
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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