射頻識別技術(shù)在高速公路收費系統(tǒng)中應(yīng)用

　　一、目前高速公路收費現(xiàn)狀

　　1、通行速度問題

　　隨著中國人均汽車保有量的不斷提高，在重點交通路段，特別是進出市區(qū)的高速公路收費段。收費速度的快慢極大的影響著進出市區(qū)車輛的通行速度。很多時候會發(fā)生，收費站一邊是冗長的車輛等待交費通過，另一邊是空蕩的路面少有車輛通行的尷尬局面。提高收費站的工作效率成為人們?nèi)諠u關(guān)心的問題。

　　2、通行道路的識別和交通費的拆分

　　中國高速公路逐漸成網(wǎng)，公路四通八達。不僅在給車輛提供更多通行選擇，也分散了交通壓力。但是隨之產(chǎn)生的是采用何種標準對行駛于不同路段的車輛收費的問題。因為高速公路的投資是多方共同建設(shè)的結(jié)果，絕大多數(shù)道路的收費是歸屬于不同的利益主體?，F(xiàn)行的收費制度對于這點的界定非常模糊，一面造成投資主體利益的流逝，另一面也造成車主的通行費用的增加，更加重了物流成本，影響地區(qū)的經(jīng)濟建設(shè)。因此，準確界定車輛行駛旅程及行駛路段，公正公平收費是車主、物流企業(yè)的共同呼聲。

　　二、射頻技術(shù)原理及特點

　　射頻技術(shù)是一種自動識別技術(shù)，簡單的射頻技術(shù)是由射頻卡與讀寫器組成的無線識別系統(tǒng)。射頻卡與讀寫器并不接觸，通過無線電或者微波進行數(shù)據(jù)傳輸，從而實現(xiàn)相互識別的。最明顯的特點是可以從幾厘米至十幾米的距離進行信息交換，能夠在高速運行過程中、惡劣環(huán)境下互相通信。由于應(yīng)用環(huán)境不同，射頻裝置的構(gòu)成不盡相同，但射頻裝置基本配置有以下幾部分：

　　1、應(yīng)答器

　　即射頻卡，內(nèi)有電子標簽，主要包含物體的屬性等信息。應(yīng)答器是射頻系統(tǒng)的數(shù)據(jù)載體。應(yīng)答器一般由耦合元件和微電子芯片組成。應(yīng)答器本身并不具備供電電源，但在閱讀器的響應(yīng)范圍內(nèi)，應(yīng)答器才能利用電磁波作為能量。應(yīng)答器工作時所利用的能量通過耦合單元傳輸至應(yīng)答器。

　　2、閱讀器

　　也叫掃描器，通過掃描應(yīng)答器，得到電子標簽中包含的數(shù)據(jù)信息?？紤]到具體應(yīng)用環(huán)境不同，采用的結(jié)構(gòu)和技術(shù)不一，有讀裝置和寫裝置之分。典型閱讀器有發(fā)送器和接受部、控制單元和與耦合元件。許多閱讀器數(shù)據(jù)接口便于截獲的數(shù)據(jù)傳輸至計算機或其他控制裝置。

　　3、數(shù)據(jù)庫軟件

　　管理收集的數(shù)據(jù)，此部分沒有特定的要求，只要保證能夠識別、存儲并輸出數(shù)據(jù)即可，市面上的商業(yè)數(shù)據(jù)庫或特定的庫存數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。

　　4、射頻系統(tǒng)的流程

　　當射頻卡進入閱讀器工作區(qū)域時產(chǎn)生電流時，射頻卡獲得能量發(fā)射特定頻率的射頻信號;射頻卡將已存儲的屬性等信號經(jīng)內(nèi)置天線發(fā)送出去;從射頻卡從出的載波信號，經(jīng)調(diào)節(jié)器傳送至閱讀器，而閱讀器對接收來的載波信號解密，并送至后臺系統(tǒng)進行處理;主系統(tǒng)依照邏輯運算確定射頻卡的合法性，并依照不同的設(shè)定做相應(yīng)的控制和處理，并發(fā)送指令，控制執(zhí)行單元采取相應(yīng)動作。

　　三、基于射頻技術(shù)的不停車收費系統(tǒng)

　　1、不停車電子收費系統(tǒng)單元

　　不停車電子收費系統(tǒng)單元包括：數(shù)據(jù)采集單元、車道交通的管理、車道控制機及結(jié)算網(wǎng)絡(luò)接口單元、業(yè)主管理單元、查詢系統(tǒng)單元。

　　簡單的講，車輛駛進自動收費車道的感線圈，生產(chǎn)感應(yīng)而形成脈沖信號，脈沖信號啟動射頻系統(tǒng)將進站的車輛的數(shù)據(jù)信息通過網(wǎng)絡(luò)傳送至收費分中心;收費分中心將數(shù)據(jù)信息判斷收集來的信息是否合法，并將計算結(jié)果通過網(wǎng)絡(luò)傳送至收費管理中心;收費管理中心按照傳送過來的數(shù)據(jù)，參考該數(shù)據(jù)的歷史信息最初判斷，并將處理結(jié)果逆?zhèn)鬏斨潦召M站;收費站依據(jù)判斷結(jié)果作出相應(yīng)動作。

　　2、不停車收費系統(tǒng)的幾個關(guān)鍵性技術(shù)

　　(1)行進中車輛的識別：射頻技術(shù)的車輛識別系統(tǒng)的能夠識別的距離遠、識別的速度快。車輛能夠在短時間內(nèi)被識別出來。又因為是無源設(shè)計，避免因電源問題造成的不能識別。車輛識別系統(tǒng)由車載射頻卡和閱讀設(shè)備組成。射頻技術(shù)是非接觸通信方式，讀寫器和射頻卡通過無線通信收集數(shù)據(jù)，識別載體的屬性特征。無源射頻卡無需電池輔助為其提供能量，只需經(jīng)電感耦合的方式將微波能量轉(zhuǎn)化為工作所需能量。

　　(2)數(shù)據(jù)信息的傳輸：保證傳輸數(shù)據(jù)安全是系統(tǒng)長期工作的關(guān)鍵。由于射頻技術(shù)的數(shù)據(jù)傳輸只需要幾分之一秒的時間，能夠被利用的時間段。并且由于是微波輻射，頻率低，被竊取的幾率低。這就保證了在數(shù)據(jù)采集階段的安全性。在數(shù)據(jù)傳送至處理中心的過程中，采用的是專線傳輸方式，也能夠保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?。為保障?shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃裕煌＼囀召M系統(tǒng)為保證傳輸數(shù)據(jù)的安全、可靠，設(shè)計以光纖網(wǎng)為基礎(chǔ)，無線網(wǎng)為補充的傳輸方式。(3)數(shù)據(jù)庫的管理：系統(tǒng)庫管理是系統(tǒng)功能的中心，主要分兩部分：不停車收費系統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理單元與銀行數(shù)據(jù)的管理單元。不停車收費系統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理承擔車輛相關(guān)數(shù)據(jù)收集、費用的運算、系統(tǒng)安全的管理、車輛通行費用的拆分、相關(guān)報表管理等工作;銀行數(shù)據(jù)的管理承擔同車載射頻卡聯(lián)名卡辦理、扣繳通行費等服務(wù)。不停車收費系統(tǒng)采用預(yù)付費方式，用戶在射頻卡聯(lián)名儲蓄卡中存儲費用，在高速公路行駛的過程中從賬戶扣繳通行費。若銀行卡存儲的金額小于規(guī)定金額，會提醒所有者充值。當然也可以使用信用卡付費，通過與車載射頻卡綁定的信用卡，所有人在高速公路行駛中產(chǎn)生費用時，該系統(tǒng)會記載所產(chǎn)生的費用，定期同銀行對賬，實現(xiàn)了高速公路的先消費后還款。

　　3、不停車收費系統(tǒng)的優(yōu)勢

　　(1)減少電磁的空間輻射：由于射頻技術(shù)采用微波輻射的方式運行，因此，電磁波間的干擾是不得不考慮的問題之一。由于射頻系統(tǒng)是依據(jù)收費站的發(fā)出的射頻信號作為能量供給，其工作需要的能量信號要遠低于一般設(shè)備發(fā)出的輻射能量。極大的減少了電磁波對與空間的輻射，能夠有效的減少對附近設(shè)備的電磁波干擾。

　　(2)信息可靠性高：因為射頻卡采用的是微波輻射，信號頻率低，且通訊時間近幾分之一秒的時間，保證了在數(shù)據(jù)通信過程中不被其他設(shè)備竊取。同時，因通訊時間短，可以在車輛通過的幾秒鐘內(nèi)，多次進行數(shù)據(jù)的讀取和寫入，數(shù)據(jù)中心能夠?qū)ι漕l卡進行多次的校驗，保障射頻信號的準確。

　　(3)設(shè)備使用壽命長：由于射頻卡主要采用電磁波感應(yīng)供源，無需存儲電池。能夠保證在兩到五年內(nèi)的使用時長。而收費站內(nèi)的閱讀器采用無接觸的運行方式，也避免了外力損壞的可能。因此，該系統(tǒng)一經(jīng)采用，能夠保證近十年的運營時間。同時考慮到我國一般公路收費時間通常為建成通車后的十至二十年的時間，因此，若運行得當，能夠保證設(shè)備在整個收費期內(nèi)的正常運轉(zhuǎn)，減少了運營成本。

　　(4)降低企業(yè)的運營成本低：如前文所述，簡單的收費系統(tǒng)只需簡單的射頻卡、閱讀器、感應(yīng)圈、數(shù)據(jù)庫等簡單的系統(tǒng)單元既能組合成一個簡單的不停車收費系統(tǒng)。不論是硬件還是軟件的采購成本大大的降低。特別是該系統(tǒng)對于數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)無特別的要求，這就保證了新系統(tǒng)對原有信息管理系統(tǒng)的有效兼容。對于采購企業(yè)來說，極大的降低了設(shè)備升級換代的成本。

　　4、不停車收費系統(tǒng)的問題

　　因為我國幅員遼闊，高速公路路網(wǎng)絡(luò)規(guī)模龐大，如要采取不停車收費系統(tǒng)，所需要建設(shè)的規(guī)模也十分龐大，將造成前期投資金額高，且系統(tǒng)建設(shè)的周期很長，投資風險加大;很多收費站的交通量很小，且車道少，如果在每個車道上建設(shè)不停車收費系統(tǒng)，不能保證利用率，也在資金投入上有很大的困難。如果不能保證整個網(wǎng)絡(luò)的全面覆蓋，不停車收費系統(tǒng)將的可靠性和實效性將不能保證。

　　四、結(jié)論

　　不管從交通運輸還是物流成本的角度，基于射頻技術(shù)為基礎(chǔ)的高速公路不停車收費系統(tǒng)對于我國高速公路管理效率及交通服務(wù)的水平的提高都有很大的提升。根據(jù)國家關(guān)于信息技術(shù)推進傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)技術(shù)進步的總體思路，電子收費等技術(shù)必將在我國逐步得到運用，為高速公路的收費問題的解決提供積極的探索。