基于 RFID 技术在高速公路不停车收费管理中的应用

　　摘要：RFID射频识别是一种非接触式的自动识别技术,它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据,其在高速公路中的应用可为不停车收费带来好处。
　　关键词：高速公路，不停车收费，RFID，付款
　　交通的高速发展是促进地区经济发展的重要因素。通过筹资建设道路桥梁,然后通过收取桥梁通行费回收建设资金,实践证明是发展交通的必要手段。但“收费站塞车”现象已经是一个较为普遍的社会现象,目前我国约有30%的高速公路是人工收费,其余基本上实现了半自动收费；只有少部分高速公路建立了监控中心和通信中心。高速公路自动化收费是在车辆通过收费站时领取该站点特定识别卡,现代化自动收费站在相关技术试验和具体实施过程中,采用了多种不同的自动识别技术,如感应线圈识别技术、声表面波识别技术、条码识别技术、红外通信识别技术和射频识别技术等,但最终主流归结到采用无线射频识别技术作为不停车收费系统的车辆自动识别技术。
　　1.RFID系统组成
　　RFID是基于雷达技术发展起来的一种自动识别技术，它利用射频信号或空间耦合（电感或电磁耦合）的传输特性，实现对物体或商品的自动识别。一个典型的RFID系统包括标签、读写器和数据库，如图1。标签由耦合天线及芯片构成，每个标签具有唯一的电子产品代码（EPC），附着在被标识的物体或对象上。读写器读取或擦写标签信息，可外接天线，用于发送和接受射频信号。中央信息系统（数据库）包括了中间件、信息处理系统、数据库等，用以对读写器读取的标签信息进行处理，其功能涉及到具体的系统应用，如实现信息加密和安全认证等。其工作过程为：读写器在数据管理系统的控制下发送出一定频率的射频信号，标签进入磁场时产生感应电流从而获得能量，并使用这些能量向读写器发送出自身的数据和信息，该信息被读写器接收并解码后送至中央信息管理系统行相关的处理，信息的收集和处理过程都是以无线射频通信方式进行的[1]。
　　
　　图1RFID系统组成
　　2.高速公路不停车收费的过程
　　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。所以在高速公路收费系统中比较特别的是有两部分车道系统。高速公路入口的车道系统与出口的车道系统是有区别的。入口只向卡中写入入口信息,出口则根据从卡中读出的入口信息决定收费额。
　　2.1系统工作情况描述
　　用户首先到车载标签发行点(调整公路管理公司指定的银行代办)去办理开户手续,交纳卡押金及预交一笔桥费,预先交的过桥、路费,由银行向用户按活期存款提供利息,用户得到的车载标签可以用来在提款机及储蓄所查询帐户余额,交纳通行费及进行有关挂失、转让等特殊操作,银行可以根据用户的信用情况给予用户适当的透支权利。当开户操作完成后,用户便可以持车载标签驾车通过所有联网车载标签的专用车道。
　　2.2电子收费系统的运行程序
　　第一步车辆自动识别及计费。当汽车驶入专用车道,到达微波有效范围的前端(有效范围为6-8m)。设在地面的环形微波感应线圈就会启动微波天线(收发器天线),收发天线便读取了车载标签中的信息,并传递至中央单元,通过中央单无的解释给车道控制器进行判别,认定车辆车种并计算收费额,若有其它异常情况(该车为违章车、欠款车、被通辑车等)将通过车道控制进行报警、抓拍等处理。
　　第二步更新车载标签的数据(收费)。若一切正常,收费器通过微波进行收费或更新车载标签的数据(所通过收费站的代码、时间、金额等)在车上的车载标签与车道控制系统发生数据交换时,系统可根据卡的实际状态进行相应的动作:
　　(1)用户合法且有足够的预交费:车道信号灯亮绿灯,放行。
　　(2)用户合法但已经透支:车道信号灯亮+绿灯,放行。
　　(3)用户合法但预交费已经接近0(小于一规定值):车道信号灯亮黄+绿灯,放行。
　　(4)已经由银行指定止付:车道信号灯亮红+红灯,鸣响警报,银行止付的原因一般有恶意透支、挂失等原因。
　　(5)非法车载标签:车道信号灯亮红+红灯,鸣响警报,非法卡一般指未发出或注销卡,伪造卡或非本系统所用卡等。
　　在本系统中，为了提高识别精度，缴费区的阅读器根据车道分布情况分别架设在每个车道上方离地面有特定高度的横杆上（如图2所示）。通过这样的阅读器，可以对驶入特定车道的车辆进行单独记录，从而避免了因多车并行而可能产生的径向干扰对天线信号接收的影响。该子系统把车辆电子码发送给数据库系统进行信息处理，自动完成收费。
　　
　　图2架设于车道上阅读的工作示意图
　　3结语
　　基于RFID的不停车收费技术非常适合在交通繁忙的高速公路或桥隧环境下保用。实施不停车收费,可以允许车辆在较高的速度之内通过,故可大大提高公路的通行能力；不仅使公路收费走向电子化,还可降低收费管理的成本,有利于提高车辆的营运效益。
　　参考文献：
　　[1]陆东.无线射频识别技术的应用及发展研究[J].科技资讯,2007(14):103-104.