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1、山西电子技术应用实践2011年第1期文章编号:16744578(2011)01003502基于RFID技术的不停车收费系统的设计谢超,万泉全(重庆中宇工程咨询监理有限责任公司,重庆400067)摘要:在分析研究ETC的组成、工作原理和工作流程的基础上,完成ETC总体框架设计;在基于射频识别技术的基础上,对硬件系统中核心部件电子标签与读写器进行硬件设计与分析;然后对ETC软件进行开发设计,完成系统软件总体框架的设计和分析。最后对研发的ETC系统进行现场测试,给出试验结果并进行分析。关键词:不停车收费系统;射频识别技术;智能
2、交通中图分类号:TN915.1文献标识码:A0引言技术,通过路侧天线与车载射频标签之间的无线通信,在不需要司机停车和其他收费人员采取任何操作的情况下,自动不停车收费系统是一种能实现不停车收费的全天候智完成收费处理全过程。能型分布式计算机控制、处理系统,是电子技术、通信和计算机、自动控制、传感技术、交通工程和系统工程的综合产[1]物。不停车收费的关键是利用车载智能识别卡与收费站车辆自动识别系统的无线电收发器之间,通过无线电波进行数据交换、获取车辆的类型和所属用户等相关数据,并由计算机系统控制指挥车辆通行,其费用通过计算机网络,从用户
3、所在数据库中专用账号自动缴纳。图2ETC车道自动收费框图当车辆通过拥有不停车收费系统(ElectronicTollCollec2系统硬件设计tion,ETC)的收费站时,ETC系统自动完成所过车辆的登记、在设计系统时应该先确定ETC系统中射频识别的工作建档、收费的整个过程。在不停车的情况下收集、传递、处理[4][1]频率。5.8GHz的工作频率是目前的主流频率,很有可能该汽车的各种信息。图1为不停车收费系统的工作示意成为国际标准频率。然而由于现在国内市场上还没有成型图。的5.8GHz射频模块,故本文的射频识别系统拟选用915MHz
4、的射频模块进行实验研究,系统的总体框图如图3所示。图1不停车收费系统工作示意图1ETC自动收费系统方案图3识别系统总体框图封闭式网络环境下ETC系统按车型和行驶里程收费,其基本工作原理:电子标签进入微波通信区域后,安装收费系统对进入高速公路的每一辆车的车型进行识别并判在路侧的标签读写器通过天线向外发射信号,电子标签被辐射出的信号激活从而进入工作状态,根据接受到的命令向读断类型,确认其进出口地址,按征收费率计算费额并完成收费[3]。从ETC的工作流程分析可知一个较为完整的ETC车写器回送相应的相应数据。通过电子标签将与该车辆对应道所
5、需的各个组成部分,由此可设计如图2所示的ETC车的ID号码发射给读写器,用于ETC收费系统对车辆进行身份辨析。道自动收费系统框图。下位机有MSP430+ARM组成,通过与上网机连接,把数据信号传输到上位机,这样就进行整个2.1电子标签的设计ETC系统分布式网络化布局,ARM系统主要完成控制,由于目前我国车辆自动识别系统中通常使用的是两片MSP430单片机则主要负责车辆缴费信息的显示,采用RFID式电子标签加双界面CPU卡的方式,因此读写器还可以接收稿日期:2010-12-06作者简介:谢超(1963),男,四川成都人,工程师,从事高
6、速公路机电系统监理、咨询工作。36山西电子技术2011年收一些其他信息,读写器读取信息并解码后,送至后台计算理,同时要对系统中的中断快速响应。系统的响应时间是系机系统进行有关数据处理,标签读写器也将根据控制系统的统结构设计时最重点考虑的因素,微处理器的速度影响系统反馈信息更新电子标签内存储的信息,完成全部工作过程。的响应时间。本文所设计的ETC射频识别系统选用有源的被动式读写型并具有防碰撞功能的双片式组合型电子标签。电子标签安装在车辆仪表台上或挡风玻璃上,在交通流量大且易产生交通堵塞的收费站点按需设
7、置若干条ETC收费通道,驾驶员只需将双界面IC卡插入双片式ETC电子标签内就可以实现不停车自动收费,这样就可大幅提高收费站的通行能力,最大限度地缓解交通压力;在交通流量小的收费站口,只设置IC卡收费车道即人工半自动停车收费,驾驶员要从双片式ETC电子标签中拨出双界面IC卡在刷卡器上进行刷卡交费,短暂停车后再通过收费站。2.2双冗余技术实现考虑到ETC系统常年在室外恶劣环境下工作,会受到各图4ETC一次交易流程图种天气和污染的影响,所以本ETC系统中对其核心控件采取由于本文中的ETC系统较为复杂,各种响应的优先级嵌入式系统和单片机的冗
8、余控制,以保证系统的正常工作。有所不同,想要在一定时间内做出快速响应,就必须设计一嵌入式系统具有实时性和稳定性,功能强大,有利于产个复杂的、完善的软件结构,本文研究设计中使用了函数队品的更新换代。而MSP4
