射频技术在高速公路收费上的应用

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1、射频技术在高速公路收费系统中的应用摘要：介绍了射频识别（RFID）技术及其应用，简述了RFID的硬件组成、工作原理；设计了一种利用射频技术实现高速公路不停车收费的方案，并展望了我国发展这一技术的广阔前景。关键词：RFID；高速公路；不停车收费1．引言射频技术（RFID）是RadioFrequencyIdentification的缩写，即射频识别，通称电子标签。射频识别是一种非接触式的自动识别技术，它利用射频信号通过电感耦合或电磁耦合来自动识别目标对象并获取相关数据。RFID技术具有条形码所不具备的防水、防磁、耐高温、使用寿命长、读取距离远、标签上数据可以加密、存储数据容量更大、存储信息更改自

2、如等优点。该技术作为一种快速、实时、准确采集与处理信息的高新技术和信息标准化的基础，被列为本世纪十大重要技术之一。早在上世纪80年代初，射频识别技术就由美国国防部和世界第一大商品零售商沃尔玛公司首先提出并进行研究。目前，随着RFID技术的不断发展，与RFID相关的应用也大量涌现，被广泛应用于工业自动化、商业自动化和交通运输控制管理，汽车火车等交通实时监控，停车场管理系统，物流管理，流水线生产自动化，安全出入检查，仓库管理，动物管理，车辆防盗等诸多领域。目前应用得最成功的领域是物流管理和商品交通领域。RFID技术及其应用正处于迅速上升的时期，而其在交通物流行业的应用，更是为通信技术提供了一个崭

3、新的舞台，将成为未来电信业有潜力的利润增长点之一。2004年底，中国高速公路已达3.4万公里，国务院通过的《国家高速公路规划》中，高速公路将达8..5万公里。高速公路的快速发展，仍不能进解决一些问题，反而使这些问题更加突出——如高速公路的通行能力、环境污染、以及现金交易带来的一些弊病等一系列问题。据资料统计，仅广州地区1996年停车等待交通损失的车时数就达数百万小时，由此导致的汽油浪费上亿元之多。解决上述问题，射频技术将是最终的发展趋势。有关经验表明，一条具有读写功能的RFID设备组成的ETC车道的处理速度是人工收费速度的4~5倍，可以极大地改善交通条件，提高道路的通行能力和服务水平，有效地

4、减轻收费人员的劳动强度，改善工作环境。1．RFID工作原理l硬件组成最基本的RFID系统由三部分成：1）标签（Tag）:又称为射频标签、应答器、数据载体。由耦合元件及芯片组成，每个标签不由唯一的电子数据，附着在物体上的标示目标对象。2）读写器（Readrer）：也称为阅读器。用以产生发射无线电射频信号并接收由电子标签反射回的无线电射频信号，经处理后获取标签数据信息，有时还可以写入标签信息的设备。读写器的收发距离可长可短，根据它本身的输出功率和使用频率的不同，从几厘米到几十米不等。3）天线(Antenna)：在标签和读写器间传递射频信号、控制数据的获取和通讯，一般而言，天线都会与读写器整合在一

5、起，可设计为手持式或固定式。l基本工作原理当标签进入磁场时，接收到读写器通过天线发送的一定频率的射频信号，就能产生感应电流从而获得能量，发送出存储在芯片中的自身编码等信息（被动式标签），或者主动发送某一频率的信号（主动式标签）,读写器读取相关信息并解码后，送至中央信息系统进行有关数据处理。这样，读写器通过天线可实现无接触地读取并识别标签中所保存的电子数据，从而达到自动识别物体的目的。发生在阅读器和电子标签之间的射频信号的耦合类型有两种：1）电感耦合。变压器模型，通过空间高频交变磁场实现耦合，依据的是电磁感应定律。2）电磁反向散射耦合：雷达原理模型，发射出去的电磁波，碰到目标后反射，同时携带回

6、目标信息，依据的是电磁波的空间传播规律。2．应用RFID技术的ETC系统方案l关于只读形式的ETC“不停车收费”（又称电子收费ElectronicTollCollection，简称ETC）顾名思义是一种车辆不停车地通过收费站点而实现收取过路费的收费方式，是国际上正在努力开发并推广的一种用于公路、大桥和隧道的电子自动收费。它需要在收费站附近配备扫描装置（称为路侧单元Road-SideUnit,简称RSU），并在车辆上安装一种电子标签（称为车载单元On-BoardUnit,简称OBU）。电子标签中存储着电子标签ID号、用户的车辆信息、发卡单位信息、或预先交付的通行费等信息。利用自动车辆识别技术完

7、成车辆与收费站之间的无线数据通讯，进行车辆自动识别和有关收费数据的交换，通过计算机网路进行收费数据的处理，实现不停车自动收费的全电子收费系统。自动车辆识别技术是指当车辆通过公路上某一特定地点时，不通过直接的人为干预自动地将该车的身份信息识别出来的技术。车辆的身份，指车辆本身的代表符号以及固有的属性，它应当具有唯一性。自动车辆识别技术是ETC系统的核心技术,也是构成ETC收费车道的最基本系统,通常由OBU即车载