科技论坛 ・８３・ 高速公路ＥＴＣ系统设计 王志军 （安徽理工大学计算机科学与技术学院，安徽淮南２３２００１） 摘要：不停车收费系统（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｔｏｌｌ Ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ，ＥＴＣ）是智能交通系统中的一个重要领域和应用环节。通过安装在车辆挡风玻璃上 的车载电子标签与收费站ＥＴＣ车道上的微波天线之间的微波专用短程通信，利用计算机联网技术与银行系统进行后台结算处理，从而达 到车辆通过路桥收费站不需要停车便能完成路桥通行费交纳的目的。通过不停车收费的技术手段，可以提高公路的通行能力、车辆运行 效率，同时降低油耗和车辆损耗、减少尾气排放，起到节约能源和保护环境的作用。 关键词：ＥＣＴ；ＡＶＩ；射频识别 目前，我国９０％以上的高速公路的收费方式还是采用人工收 费或办自动收费方式。如今，它们已成为我国道路发展的主要瓶 颈，承载着以下四个方面的弊端： ａ．收费设施及技术落后，收费站出入口容易形成交通拥挤； ｂ．各路段收费方式、标准的不统一，给车主交费造成混乱； ｃ．财务管理混乱，票务流失严重； ｄ．收费停车，停车排队浪费时间和燃料，汽车尾气对环境造 成污染。 谴写器 Ｅ 棕答 计 算 ｝调制解调 ｌ Ｉ ｌ＼ 天 ｌ调制解调 ｌ 线 ｌ ｌ 机 ●——● ｌ ＭＣＵ ｌ 线 网 ｌ ｌ ｌ ｌｌ ＣＰＵ Ｉ ｌ ｌ 络 接口 ｌｌ ．／ ＥＥＰ】Ｒ０Ｍ 因此，采用更加先进的收费系统才能更好的解决当前收费系 图２微波射频车辆自动识别系统工作原理 统的诸多问题。尤其是在高速公路或交通繁忙的桥隧。据测算， 较人工收费车道，ＥＴＣ车道通行能力提高４～６倍。 ＥＣＴ系统简介： １工作原理 图１ 当车辆通过ＥＴＣ收费站时，地感线圈枪测到车辆进入车道， 触发安装在ＥＴＣ天线架的射频读写器，射频读写器开始与安装在汽 车挡风玻璃上的车载系统进行双向通信和信息交换，将数据传送 给ＥＴＣ收资站ＰＣ，ＥＴＣ收费站ＰＣ根据不向情况来拌制管理系统产 生不同的动作，如从该车的预付款账账户中扣除此次应交的过路 费，并送出指令使其他辅助设施工作，如交易成功后，挡车器自 动升起，放行车辆；车辆迈过后，档车器自动放下。整个收费过 程无须人工干预，用户可不停车地快速迈过ＥＴＣ收费站。 ２关键技术 ２．１车辆自动识别技术（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ。 ＡＶＩ） 图３不停车收费系统总体统构 车辆自动识别技术是其最重要的技术，它直接影响到系统的 ２．２双核冗余控制 性能和府用推广，也是区别不同的ＥＴＣ系统的主要标志。交通运 由于ＥＴＣ系统常年在室外环境工作受各种天气影响及各种污 输本身的特点要求建立一种能够在今天候、恶劣环境下应用、远 染物侵蚀，必须采用双核控制策略——嵌入式系统和单片机的冗 距离作用（１０ｍ左右）、安全可靠性高、高速和寿命长的系统。由 余控制。平时二者都处于工作状态，各司其职，嵌入式系统负责 于微波可以穿透浓雾、雨滴、风沙等，适合于车辆全天候和忍劣 控制总体控制，单片机负责大屏幕显示，相互通信时都检查对方 环境条件下工作，同时具有工作距离远、体积小，既可以有源发 工作状态，一旦某一个ＣＰＵ状态异常，另一个就立即启动设备异 射方式（寿命司达１Ｏ年以上）也可以无源反射方式（无寿命限 常报警，并接管其工作以保证整个系统正常工作，直到排除恢复 制）工作等特点，因此射频识别技术能满足交通运输的要求。其 正常状态。嵌入式系统的实时性、稳定性更好，功能更加强大，工作波段主要有９００ＭＨｚ、２．４５０Ｈｚ和５８ＧＨｚ频段，ＥＴＣ系统中应 有利于产品的更新换代；ＭＳＰ４３０单片机则以超低功耗、超强功能 的低成本微型化的１６位单片机，有利于降低系统功耗、提高系统 用最广泛的是５．８ＧＨ２频段。其工作原理如图２所示。 ・８４・ 科技论坛 者命，其众多的１／Ｏ接口为以后系统升级提高足够的空间。 费数据打包通过计算机网络定时（实时）传输到银行结算【｛１心， ３系统总体结构 请求支付；定时（实时）接收银行结算中心下传的系统运行参数 不停车收费系统总体统构如图３所示。 与黑、黄名单及有关信息并逐级下传至收费站；制定本辖 系统 ３．１数据信息的传输 运行参数并定时（实时）下传至路公司收费中心；对收费数据进 由于网络环境下不停车收费系统传输的数据信息为资金信息， 行汇总、统计各种数据指标供有关部门使用；定时或实时接收银 为防止非法用户的入侵给收费业主、用户与银行造成经济损失， 行结算中心或专门的办事机构传来的电子标签新开用户资料，进 在数据传输过程中，必须对所传输的数据进行加密处理，保障收 行电子标签发行与管理。 费业主、用户与银行的合法利益。 ５．２结算系统 ３．２数据信息交换 主要负责定时或实时接收清算上传的收费交易数据的资金拆 数据信息交换采用实时传输更有利于提高网络环境下不停车 分；即收费资金的管理与划拨；根据账户资金生成黑、黄名单及 收费系统运行效率，但由于我国正处于社会主义建设初级阶段， 无效的电子标签，收时（实时）下传给收费清算中心；接受用户 信息化水平低、基础薄弱，要建立网络环境下不停车收费系统专 电子标签申请，收费清算小心传输新开电子标签用户及资料；为 用计算机网络显然是不现实的，因此，应根据自身的实际，充分 用户提供多种方式的功能查询。 利用现有的通信网络进行数据信息交换。 结束语 ４收费站管理系统 采用更加先进的收费系统才能更好的解决当前收费系统的诸 实时采集来自车送控制系统上传的收费交易记录数据，并将 多问题。尤其是在高速公路或交通繁忙的桥隧。据测算，较人Ｔ 数据处理、存储、 总和打包后，定时（实时）上传至路公司收 收费车道，ＥＴＣ车道通行能力提高４－６倍。最近几年来，随着我 费ｆｆ一心 国高速公路联网收费的发展，国内众多省市高速公路巴开通电子 为方便设汁，收费站管理系统采用模块化设计，主要有数据 不停车收费（ＥＴＣ）车道。区域内联网收费已很成熟，但 域间 传输管理于系统、实时监控管理子系统和收费管理子系统 大子 联网收费却存在系统兼容问题，阻碍了我国高速公路的健康发展。 系统 参考文献 ａ．数据传输管理ｒ系统； ［１］康东；石喜勤，李鹏勇．射频识别（ＲＦＩＤ）核心技术与典型应用开发 ｂ．实时监控管理子系统； 案例ｆＭ１．北京：人民邮电出版社，２００８． ｃ 父费管理子系统。 【２】宁焕生，张彦．ＲＦＩＤ与物联网：射频、中间件、解析与服务【Ｍｊ．北 ５公路收费中心管理系统 京：电子工业出版社，２００８． 定时（实时）接收来自本辖区内收费站的收费交易数据，经 处理、汇总后，生成公路收费记录并存储在本地计算机中，并将 生成的公路收费｝己录打包通过计算机网络定时（实时）传输到清 算巾心；定时（实时）接收清算中心下传的系统运行参数与黑、 黄名单及有关信息并下传至收费站。 ５．１清算中心系统 主要是负责全系统收费数据管理与清算；定时（实时）收集 来 路公司收费中心的收费交易数据，经处理、汇总后，生成清 算中心收费数据并存储在本地计算机中，并将生成的清算中心收 （上接８５页）４．３卫星高度角影响数据采集 ＲＴＫ在测量工作中起了举足轻重的作用。特别是在水库勘测定 卫星高度角直接影响￥８６ ＲＴＫ定位精度，对于不同测区也有 界中，可以充分利用ＲＴＫ精度高，数据实时采集快、全球全天候作 所不同，卫星星历也不同，卫星在几何分布越好，其定位的精度越 业、远距离作业无需通视等优点，以解决测量丁作中存在的诸多困 线路长、高差大、交通不便、通视条件较差等，这不仅能得到 高，从工作经验来说，可以先判断星历在该测区的走势，再对测区开 难，如：展施测及放样工作。在水库陡峭地形中，卫星分布高度角越大，卫星 高精度的成果，同时也大大提高了我们的＿Ｔ作效率。 参考文献 定位越快，如图２【 可以看出其卫星分布高度角偏低，这时如果移动 站处任测区深谷及低谷中，这时０４、０６、２６号卫星就难以锁定，此时 『１１南方测绘仪器有限公司．灵锐￥８６产品手册ＩＺ１．２００７，８． 与差分信号解算结果就存在浮点解，甚至无法解算。一般来说，卫星 『２］南方测绘仪器有限公司．工程之星用户手册【ｚ１．２００５，１０． ３］Ｎ土资源部．中华人民共和国国土资源行业标准．ＴＤＴ １００８—２００７ 接收机必须同时达到４颗才能解算；达到５颗以上才能达到可靠的 ｆ精度 土地勘测定界规程［ｓ］．２００７，５． ４．４基准站信号 的解决方案 水库勘测定界作业由于地形陡峭，有时存在基准站信号自Ｌ）（。 般水库勘测定界作业以两台移动站各在一边作为一个作业小组， 当出现信号盲区时，两个移动站可互为基准站，既以一个移动站固 定存已知点一卜作为基准站，另一个移动站重新校正就可以继续作 一业 ４．５误差累积的解决方案 测量误差可能随控制级别而递增，控制级别越低误差越大，为 了减小误差得到最精确成果，一个测区范围内尽量套用同一个参 数，求转换参数时应尽量选择ｊ个以上能控制整个测区的高等级控 制点来求解。细部测量时，基准站尽量架设在高等级控制点上。 ５结论
