不停车收费电子系统的设计与实现.pdf

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1、不停车收费电子系统的设计与实现经验交流汪倩(南京市晓庄学院，江苏南京210000)[摘要]随着我国公路交通的飞速发展，不停车收费电子系统已经逐渐显示出越来越强大的功用。针对基于射频-／e,男q技术的不停车收费电子系统展开设计讨论；在给出了系统的层次设计和结构设计方案的基础上，重点对系统实现中射频Ic卡的读写方式，以及多车道电子收费过程的实现进行了分析。给出了解决方案，对于进一步提高我国公路交通智能化和信息化管理具有一定借鉴意义。[关键词】不停车收费；射频技术；系统设计1．引言进入九十年代以来，我国在高等级公路等基础设施的建设上加快了步伐，在不长

2、的时间垦各地的高速公路、一级公路如雨后春笋般发展起来，使我国高速公路总里程已超过万余公里。然而，与公路建设相比，道路管理和监控以及科学收费等软件设施却显得相对滞后。由此，提高高速公路的管理水平，采用先进的高速公路管理系统，已经成为高速公路建设中的重要部分。为改善这种情况，道路管理部门已着手进行智能交通管理系统的研究和建设，研制和开发了诸如：交通信号自适应控制系统、智能交通监控系统、GPS车辆管理及导航系统、不停车自动收费系统等智能化交通管理系统。其中高速公路不停车自动收费系统是基于非接触式lC卡，也称RF射频卡技术和车辆牌照字符识别技术的车辆缴

3、费信息综合管理系统。本论文将主要针对基于IC识别技术的高速公路不停车收费系统展开设计分析，以期从中获得能够实现不停车收费电子系统设计的一些经验与方法，并和广大同行共享。2．不停车收费系统的结构层次设计2．1系统层次设计本系统采用三级网络层次：收费站级、路段管理中心级、路网管理中心级。车辆经过收费站车道时，由车道管理控制系统完成车辆数据采集和通行的实时管理控制，收费站监控管理系统对各自收费车道过车数据进行采集、分类汇总和处理，将每日过车纪录通过专用网或公共网上传到路段管理中心，各路段管理中心最后再将数据汇总上传到路网结算／支付中心。车道管理控制系

4、统主要完成车辆数据采集和通行的实时管理控制。收费车道管理控制系统是整个不停车自动收费系统的前端系统，主要由车辆自动识别装置(AVD完成车辆身份参数的快速自动识别，该装置通过无线电波与非接触IC卡实现高速数据交换，使系统可在极短时间内做出反应，因而车辆通过收费车道时，可以不停车快速通过。同时，采集通过车辆的数据信息，形成过车记录，实时控制和管理车道通行控制设备，上传过车记录数据至收费站管理系统主机，接收收费站管理系统主机下传的控制信息。2．2系统结构设计在本系统中，不停车收费系统是基于IC识别技术而开发的，因此该系统主要完成电子设备的物理层和数据

5、链路层，具体来说，系统主要由如下几个部分组成：控制电路，信号处理电路，A／D，D／A和射频RF电路以及天线等，各模块在系统中所实现的功能说明如下：(1)电源电路：为整个系统的正常工作提供能源，在本系统中由于采用低功耗设计，并为了保证电源的稳定性，减少电源对系统的电磁干扰，因此在本系统电源均使用线性电源。(2)RF电路：将接收到的5．8GHz的微波信号通过模拟下变频后送给A／D，进行信号处理，同时将D／A输出的信号调制5．8GHz并放大输出。(3)信号处理电路：由FPGA完成，实现信号的处理，完成物理层信号处理部分，包括实现信号的调制解调，调制识

6、别，完成A／D，D／A的控制，同时与控制电路进行通信。(4)控制电路：完成系统的板级控制，实现无线IC识别通信协议中的数据链路层，并与上位机能够正常通信。3．不停车收费系统实现的关键技术问题探讨该系统中的电子收费前端设备采用符合CEN标准的5．8GHz频段单片式读写型电子标签和天线，人工收费前端设备采用非接触式IC卡及读写设备。采用嵌入式Linux操作系统及高可靠性的工业计算机作为车道控制系统的软硬件平台。对于这样一个电子系统的实现，其中有几个关键技术问题需要注意，限于篇幅，所讨论的技术问题并不是电子电路的设计，而是不停车收费电子系统实现过程中

7、的一些技术方案探讨。3．1IC卡读写方式设计分析电子标签分只读型和读写型。只读型电子标签的内容只能被读出，而不可被修改或写入，较多地应用于桥梁、隧道环境F按通过次数记费的开放式收费系统。读写型电子标签的内容既可被读出，也可被写入或修改，适宜于按里程计费的作者简介：汪倩，女，江苏昆山人。大学本科，研究方向：电子信息科学与技术。一69—经验交流封闭式收费制式。对于具备远程数字通信系统的收费网络，虽然只读型电子标签也可用于封闭式收费制式，这时入出口的所有电子标签编号都将被传输到中央电脑处理进行费额计算，这将要求可靠的通信系统和功能强大的中央电脑系统，

8、大大增加管理技术难度以及建设、维护费用，并非合适的方案。比较而言，只读型电子标签技术比较落后，缺欠未来发展空间，读写型电子标签技术已经发展到成熟稳定的