高速公路不停车收费系统应用研究毕业论文.doc

1、摘 要高速公路是社会经济发展的必然产物。In recent years, with the rapid development of our economy, the growth of highway is becoming faster and faster.近年来，随着我国经济的快速发展，高速公路的发展变得越来越快，车辆的增加更为迅速，而现阶段，高速公路的收费系统，基本上都要求停车排队收费，在高峰期司机会面临排队付费的状况，这严重降低了高速公路快捷、高效的功能；同时也造成了环境的污染和能源的浪费。这对日益增长的车辆和越来越高的工作效率要求来说，停车缴费系统已渐渐满足不了发展的要求。本文主

2、要是研究高速路不停车收费系统，该系统使高速公路收费走向电子化，可降低收费管理的成本，极大地改善了路上密集车辆所造成的环境污染，减少车辆阻塞现象，使行车更加安全，更为主要的是将大大提高过桥收费效率。本文指出了目前我国高速公路收费系统的现状及发展前景，结合高速公路的实际情况，阐述了ETC车道的工作原理和系统构成，进一步论述了ETC 系统工作流程和实施不停车收费系统所遇到的问题及其解决方法，为下一步的研究打下基础。关键词：高速公路；ETC 系统；关键技术；电子标签；路径识别Research of Highway Toll Collection System ApplicationsAbstractH

3、ighway is the inevitable product of social and economic development. In recent years, as Chinas rapid economic development, highway development is becoming faster and faster, and vehicles increase are more rapid, but now，the highway toll collection system is basically a line charge，drivers will line

4、 up facing the pay situation in the peak period , which seriously hindered the road fast, and efficient function; but also caused environmental pollution and energy waste. The parking payment system has been gradually can not meet the requirements of the development for more and more vehicles and mo

5、re increasing efficiency.This paper is the study of highway toll collection system, which makes electronic road toll to reduce the cost of management fees, improved road-intensive environmental pollution caused by vehicles, reducing vehicle congestion, thus making driving safer, more importantly tha

6、t will greatly enhance the efficiency of the bridge toll.The paper points out the current status and prospects of highway toll collection system ,combined with the actual situation of the highway, describes the working principle of the ETC lane and the system composition, and further discussed the E

7、TC system and implementation of work flow system does not meet parking problems and their solutions, laies the foundation for further research. Keywords: Highway; ETC system; key technology; electronic tags; Path identification目 录第1章 绪论11.1 引言11.2 不停车收费系统的现状及发展趋势21.2.1 不停车收费系统在国内的发展31.2.2 不停车收费系统在国外

8、应用情况31.2.3 不停车收费系统的发展趋势5第2章 不停车收费系统概述72.1 不停车收费系统的定义72.1.1 记账式自动收费系统72.1.2 IC卡扣除式自动收费系统72.2 不停车收费系统的组成与工作原理82.2.1 ETC车道系统构成82.2.2系统工作原理92.3 ETC系统的主要技术102.3.1 RFID技术102.3.2车型识别技术112.3.3车牌识别技术122.3.4信息融合技术132.3.5加密和安全技术132.3.6专用短程无线通信DSRC技术14第3章 关键技术RFID技术汇总163.1 什么是RFID技术163.2 RFID的发展史163.3 RFID的组成及工

9、作原理173.4 RFID的工作频段183.5 RFID技术标准19第4章 ETC的技术设备和方案选择204.1 ETC的技术设备204.1.1 车载电子标签214.1.2微波天线224.2.3阅读器 （Reader）234.2技术方案244.2.1可读写单片式电子标签的方案244.2.2双片式电子标签的方案254.2.3改进型双片式电子标签的方案254.3方案分析254.3.1可读写单片式电子标签方案分析254.3.2双片式ETC电子标签组合式方案分析264.3.3改进型双片式电子标签方案分析274.4可靠性预测分析274.5 结论30第5章 ETC系统存在的问题和解决方法315.1 RFI

10、D的碰撞问题及其解决方法315.2车型的实时自动识别混乱345.3 众多用户和系统的兼容性问题355.4 ETC在实际运营中存在的问题及其解决方法355.4.1误入车辆引起的ETC车道拥堵365.4.2 ETC系统跟车干扰严重365.4.3其他需要解决的问题37总结38参考文献39致 谢41 高速公路不停车收费系统应用研究第一章 绪论1.1 引言高速公路被誉为一个国家走向现代化的桥梁，是一个国家发展现代化交通业的必经之路，同时也是一个国家经济发展的重要助推器。目前，随着我国国民经济的快速发展，高速公路也呈现出强劲的增长势头。高速公路在中国内地的出现和发展仅仅走过了20年的历程，到2007年底全

11、国高速公路总里程达到5.3万公里，位居世界第二。高速公路正在为中国经济和社会的发展提供着便捷、高效率的运输服务，对中国经济、社会的发展以及公众的生活方式和质量产生重大而深远的影响。国家高速公路网规划完成后，可以形成“首都连接省会、省会彼此相通、连接主要地市、覆盖重要县市”的高速公路网络。这个网络能够覆盖10多亿人口，直接服务区域GDP占全国总量的85以上，实现东部地区平均30分钟、中部地区平均一小时、西部地区平均两小时抵达高速公路，客货运输的机动性将有显著提升。高速公路网络是国家的重要战略资源。国家高速公路网的形成有利于加快建设全国统一市场，对发展生产力、增强竞争力具有十分重要的作用，从长远看

12、，对中国人民生活方式的现代化也将产生重要影响。在国家和地方的共同努力下，依靠政府和公众的积极行动，加之国际合作的有力支持，相信国家高速公路网的建立必将在使中国人民享有更好的交通服务的历史进程中扮演越来越重要的角色。然而，随着高速公路通车里程的持续增加以及道路网结构复杂度持续增大，高速公路管理面临着巨大的挑战。首先，现如今公路上车辆的监督基本上是依靠传统的路面巡逻管理。而However, the number of vehicle in highway increases day by day, which brings huge pressure to the department of ro

13、ad patrol management so that it sometimes occurs improper monitoring and dispatching of vehicle, making the vehicle management in chaos.而而高速公路上车辆的数量日益增加，这给路面巡逻管理部门带来巨大的压力，以致有时发生车辆监控和调度不当，使车辆管理处于混乱状态。此外，一些意想不到的事件和交通线路繁杂的地区经常会造成交通拥堵，导致交通的延误。其次，我国的高速公路基本上都是收费公路，而现阶段，高速公路的收费系统，基本上都是要求停车排队收费，在很多收费站路口都出现了

14、要花很多时间排队缴费的现象，这严重降低了高速公路快捷、高效的功能，同时也造成了环境污染和能源浪费。此外，在这一阶段，我国公路虽然四通八达，但其在各省的分布却非常不均衡。而且高速公路的发展与地势是不一样的,所以道路网结构变得越来越复杂。所有的这些都导致了积极促进公路联网和实施一站式收费过程中的二义性路径问题。最后，我国高速公路的信息化水平很低。在高速公路上，许多信息资源得不到有效整合与利用，因此不能向信息资源需求者提供必要的信息服务和支持。The existence of these issues has seriously hindered the ealthy development of

15、the future highway, and imultaneously has also brought the very disadvantageous influence to the fast and steady development of national economy.这些问题的存在已经严重阻碍了未来高速公路的健康发展，同时也给国民经济的快速稳定发展带来了非常不利影响。与此同时，信息高速公路是高速公路的未来发展趋势，因此公路管理迫切需要实现信息化、网络化、智能化。为了有效地解决这些存在的问题并实现高速公路的智能化管理和有效使用，本文介绍了不停车电子自动收费系统，该系统从设计

16、、技术上满足交通部高速公路联网收费暂行技术要求的所有规定，且该系统具有独特的自动高效的远程目标识别优势，并具有较强的环境适应能力和较高可靠性，这样它就可以在各种恶劣的环境下准确地识别目标。本文结合射频识别技术的应用提出了一种基于射频识别技术的高速路不停车收费系统（又称电子收费系统Electronic Toll Collection system ,简称ETC系统）。它可以允许车辆高速通过，大大提高公路的通行能力；使公路收费走向电子化，降低收费管理的成本，有利于提高车辆的营运效益；缩小收费站的规模，节约基建费用和管理费用；避免了月票制度和人工收费的众多弱点，有效提高这些市政设施的资金回收能力；同

17、时也可以大大降低收费口的噪声水平和废气排放。简而言之，它使高速公路管理更有效率，更加规范化和智能化1。 1.2 不停车收费系统的现状及发展趋势ETC电子不停车收费技术自90年代初期出现以来，美国、日本及欧洲各国开通了大量的不停车收费车道。目前，许多国家和地区的ETC系统已经联网并形成规模效益，实现了明显的社会经济效益。我国也在九五期间，由交通部组织了“网络环境下不停车收费系统行业联合攻关”项目研究。与此同时，全国各大高等院校、研究机构也纷纷开展了ETC电子不停车收费技术的研究。本文就国内外的发展情况做一简单介绍。1.2.1 不停车收费系统在国内的发展1995年，国家技术监督局正式批准交通部承担

18、ISOPTC204国内归口工作，秘书处设在交通部公路科学研究所。1996年，交通部成立了中国交通工程设施（公路） 标委会。1998年，国家计委立项委托交通部公路科学研究所开展“交通工程标准化体系研究”，并要求尽快制定本领域急需的20多项国家标准，其中就包括“公路不停车收费应用技术条件”的编制工作。1999年，山东、四川率先提出全省联网收费，伴随着众多主线收费站的拆除，我国公路收费系统从各路段独立收费的状态步入了联网统一收费、通行费多业主拆分的时代。到2003年，联网收费初具规模的省市有山东、江苏、浙江、四川、重庆、湖南等。还在实施中的有北京、广东、内蒙、河北、安徽、黑龙江等。在实施区域联网收费

19、的进程中，为了保障联网收费能顺利实施，通常还需建设通信网络，以及必要的监控设施。数以亿计的投资吸引了大量的IT 企业包括设备制造商和系统集成商参与工程建设，采购大量的计算机系统、通信设备、网络设备，基础软件、应用软件以及专用的收费设备等。这就是我国发展电子收费应用所必须面对的大环境。然而目前，不停车收费系统在我国有了较为成熟的开发和应用。1994年底，广东佛山大桥管理站在国内首次开发成功了1套基于微波检测技术的不停车收费系统，该系统于1995年1月1日试开通。1997年广州市开始实施全市路桥“一卡通”不停车收费推广工程，系统于1999年1月1日投入运行。此外深圳机荷、梅观高速公路也实施了不停车

20、电子收费系统。在北京、上海等地的机场高速公路也先后实施了电子不停车收费系统，其中北京机场高速公路收费站采用的是美国AMTECH公司的产品，而上海机场高速路则是使用日本丰田的路边设备和单、双片式车载机及世界上最先进的双界面卡。近年来，我国各个地区均先后提出了实施不停车收费的规划。1.2.2 不停车收费系统在国外应用情况美国、欧洲、日本很早就针对不停车收费系统中的研发技术、工程实施、标准规范进行了深入研究，并向国际标准化组织提交了有关不停车收费标准的草案，欧洲和日本提出的标准较为成熟，获得了较广泛的厂商支持。但各发达国家在ETC技术推进和联网收费方面都经历了较为漫长的过程。在美国最著名的电子不停车

21、系统是E-Zpass系统。1997年7月，该系统工程的方案开始实施和运行。经过仅一年半的时间，共计23条电子收费车道的不停车收费网络就承担了月平均交易量的43% ，充分体现了电子不停车系统的效益和吸引力。E-Zpass系统采用专用车道和混合车道两种模式,车道都有收费员值班。规定车辆通过车道限速为5英里。美国基本上是采用开放市收费制式构成的网络。目前，美国已有11个州的21条高速公路收费机构连合成立了IAG 组织（ InterAgency Group），系统内车辆采用单一标准的车载设备，每个用户拥有单一账户。该组织下的收费系统已安装有3211条ETC车道，每日交易量超过300万。葡萄牙的Via

22、Varde电子收费系统可以算作欧洲具有代表意义的联网电子收费系统之一，由葡萄牙最大的公路运营商BRISA公司管理。收费系统采用封闭式和开放式相结合的模式。事实已证明，Via Varde电子收费系统是既有利于道路使用者又有利于道路运营商的有效收费手段。根据运营报表统计数据，人工收费车道（Manual Toll Collection ,简称MTC） 。MTG的平均通行能力为200辆Ph，电子收费车道的平均通行能力为1500辆Ph，1条ETC车道的通行能力是MTG车道通行能力的7倍。该ETC车道的显著特点是没有自动栏杆，车辆能以不低于80kmPh的速度通行。如果没有Via Varde系统，运营公司将

23、不得不多修建2000多条人工收费车道以解决收费拥堵问题。目前，日本已经建立起了全世界最大规模的联网电子不停车收费系统，运营管理方式为不同运营主体管理多条收费道路的方式，所有高速公路由四大道路集团运营管理。1997年，日本就编制了有关电子不停车收费标准草案（ARIB - T55PT75），并提交给国际标准化组织第204委员会（ ISOPTC 204） 。2001年3月起实施全国大规模的ETC网络建设。目前，日本已经在全国范围内的所有高速公路收费站点开通了ETC系统，收费站点总数超过1300个，用户数量超过1000万。日本使用的电子收费系统应用接触式CPU卡+ 5.8 GHz 的主动式电子标签；车

24、道设置双ETC天线，自动栏杆为双打开式高速栏杆，车道无人值守，有很高的安全性和车道通行能力；与银行的信用结算体系有很好地衔接；人工收费与电子收费完全隔离，车道投资和电子标签的成本不是很高。尽管国外ETC系统运行很成功，具有一定特色，但有些技术特点和运营方法能否适合中国，需要结合我国道路使用者的行为特点深入评估分析。以车道部分为例，有专用车道、混合车道两种模式，有收费员值班管理和无人值班管理两种模式，有设高速栏杆和不设栏杆两种模式，有低速通行模式和高速通行模式。从违章逃费行为的处理看，有现场处理和图像抓拍事后处理两种模式。如果ETC运营模式不能很好地提供免停车快速通行服务、不能减少收费值班员，将

25、无法体现出明显的吸引力，推广应用的前景将无疑受到影响。1.2.3 不停车收费系统的发展趋势在高速公路建设快速发展的同时，我国高速公路收费系统也有了很大的发展。10多年来，高速公路收费系统已经由全面引进阶段逐步过渡到自主开发与引进相结合的阶段。主要体现在按区域联网收费、按线路联网收费、采用高新科学技术提高收费管理手段3个方面。随着社会、经济的快速发展，特别是跨省市国道主干线高速公路网络的逐步形成，社会对收费系统的技术要求将会越来越高，自动化程度较高的收费技术必然逐步取代传统的人工作业方式，ETC技术会在适宜的路段得到采用，但要形成网络尚需较长过程。国内已有部分运营了五六年的高速公路，其交通量已经

26、达到相当水平，部分收费站的通行能力确实不能满足高峰交通的需要，面临扩建收费站和改建ETC车道的选择。在这个时候，实施ETC收费显然要优于进行土建扩展。能够兼容IC卡收费和ETC电子收费的两片式电子标签及其组合式电子收费技术方案将成为公路网自动化收费技术发展的探索和关注焦点。在以IC 卡收费为基础的系统中开展ETC电子付费较为容易，仅需在交通拥堵的收费站或有特别需求的收费站安装ETC车道系统就可以，没有必要让ETC系统自身单独构成一个封闭式网络。涉及的主要工作是车道改造任务，有一定的工作量，但不存在重复投资或浪费的问题。从更长期的角度看，ETC技术除了服务于电子收费外，很有潜力扩展到加油、停车、

27、门禁、出入控制等领域2。在国际社会未来的发展中，区域范围内的互换性、多车道自由流技术、带智能卡的双片式电子标签将是研究和发展的热点。随着我国公路事业的发展和不停车收费系统的开发应用，也会随着增长的交通需求，我们相信不停车收费系统一定会被国家、被企业、被消费者广泛关注和接受。不停车收费系统在我国的市场一定会有着广阔的发展前景3。第二章 不停车收费系统概述2.1 不停车收费系统的定义不停车收费系统（又称电子收费系统Electronic Toll Collection System，简称ETC系统）利用专用短程微波通讯技术（Dedicated Short Range Communication， D

28、SRC），通过收费车道或路侧单元（RUS）与车载单元（OBU） 的信息交换，自动识别车辆（Automatic Vehicle Identification 简称 AVI）技术，采用电子支付方式，自动完成车辆通行费扣除的全自动收费方式。简单地讲，就是指车辆在正常行驶速度情况下通过收费口时，收费口的收费设备自动对其完成收费的全部操作过程。目前不停车收费的方式主要有2 种:记账式自动收费和IC卡扣除式自动收费4。2.1.1 记账式自动收费系统系统主要是由收费口站台设备和电子IC卡组成。其收费过程是：当持有IC卡（贴在车前挡风玻璃上）的车辆通过收费口时，IC卡被站台设备激活，将卡内的卡号、车类、车号等

29、信息发送给站台设备，站台计算机收到数据信息进行验证后，将该车的通过时间、地点、收费金额等信息做1条记录，以供事后在该IC卡的车辆账户上扣下收费金额，这样就完成了一次不停车自动收费过程。2.1.2 IC卡扣除式自动收费系统系统主要由站台设备、车载POS机和电子IC卡组成。其收费过程是：当装有POS机且机内插有IC资金卡的车辆驶进收费口时，收费口站台设备通过第一区域天线发出微波信号，唤醒车载POS机，让POS机将其POS机号、车类、IC卡号、卡内资金等信息发送给站台设备，站台计算机对数据验证合法后，通知车载POS机在IC卡上扣除费用，当车载POS机完成扣款，车辆进入第二通讯区时，站台设备接受POS

30、机送回扣除成功与否的信息，若发回信息是扣除成功，则控制站台设备将车辆经过时间、地点、收费金额等信息做1条记录作为结账依据，完成1次自动收费过程。记账式自动收费需传送的信息量少，误码率低，可用于较高车速，站台设备比较简单，且通行费通过银行结账，不直接与客户发生经济纠葛，与顾客矛盾少。采用定期的统一付款方式，一般不会有透支或无资金支付的顾虑。IC卡扣除式自动收费方式由于需要进行实时扣除款项，来回通讯的数据比较多，站台设备比较复杂、要求高、还需要车载POS机等设备，投资大。2.2 不停车收费系统的组成与工作原理ETC在我国经历10多年的发展路程，技术较为成熟，达到国际先进水平。根据我国路网现状和ET

31、C应用实际，现在投入使用的ETC多采用先进的5.8GHz微波频段的DSRC技术，系统车载单元（OBU）则多采用两片式电子标签和双界面CPU卡相结合的方式，成功地实现车辆的不停车收费。目前在我国正推广使用5。2.2.1 ETC车道系统构成联网收费是当前收费的主要方式，而ETC系统是联网收费的组成部分。ETC系统包括站级子系统和车道级子系统两部分，其中车道级子系统负责实现ETC车道的电子不停车收费，站级子系统负责后台的ETC交易数据服务、运营参数管理以及系统运行监控，并通过数据接口软件，在站级实现ETC系统与联网收费系统的数据处理工作6。在各个设备中，电子标签读写天线通过RS232串行线接到位于收

32、费亭的车道计算机上，读写天线与车载电子标签之间的信息交换由应用程序直接控制；其它设备如自动栏杆、费额显示器、车道通行灯、车辆检测器等设备通过车道控制器与车道计算机连接；视频信号通过字符叠加器叠加在过车信息后传递到收费站的监视器上。ETC车道系统构成图如图2-1所示。车道计算机天线控制器RS232收费台服务器TCP/IPRS232天线车道控制器RS232收费站监视器交通信号灯字符叠加器车检器落杆机摄像机通信区域 检测线圈 抓拍线圈 落杆线圈图 2-1 ETC 车道系统构成图2.2.2系统工作原理当车辆进入通信范围时，首先压到触发线圈，启动读写天线；读写天线与电子标签（车载机+CPU卡）进行通信，

33、判别车辆电子标签是否有效，如有效则进行交易，无效则报警并保持车道关闭，直到车辆离开检测线圈；如交易成功，系统控制栏杆抬升，通行信号灯变绿，费额显示牌上交易信息；车辆通过抓拍线圈时，系统进行图像抓拍，字符叠加器将过车信息叠加到抓拍图像中；车辆通过落杆线圈后，栏杆自动回落，通行信号灯变红；系统保存交易记录，并将其上传至收费站服务器中，等待下一辆车进入7。具体过车流程如图2-2所示。2.3 ETC系统的主要技术ETC系统采用的主要技术包括：射频识别技术、车型和牌照识别技术、信息融合技术、射频IC卡加密和网络数据传输安全技术、专用短程通信技术等8。2.3.1 RFID技术RFID（Radio Freq

34、uency Identification），即射频识别，俗称电子标签。 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，识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境。RFID技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便。 RFID是一种简单的无线系统，只有两个基本器件，该系统用于控制、检测和跟踪物体。系统由一个询问器（或阅读器）和很多应答器（或标签）组成9。一套完整的RFID系统, 是由阅读器（Reader）与电子标签（TAG）也就是所谓的应答器（Transponder）及应用软件系统三个部分所组成，其工作原理是Reader发射一特定频率的

35、无线电波能量给Transponder，用以驱动Transponde电路将内部的数据送出，此时Reader便依序接收解读数据，送给应用程序做相应的处理。射频识别是应用于自动车辆识别的主要技术之一，通常通信距离830m，我国选定的5.8GHz通信频率具有传输速度快、载波比高、抗干扰强、支持设备多等特点。通过射频天线读取电子标签中的车辆信息，然后通过RS232串口将数据传输给DSP；车辆信息处理完毕后，DSP将通行信息再通过串口由射频天线写入电子标签中。通常选用两片式电子标签，由固定安装的车载机和可插拔的双界面CPU卡组成。车载机里存储了车牌号、车型等车辆物理参数，用户的消费帐号、余额等信息则存储在

36、CPU卡内。电子标签具有防拆功能，采用不同颜色区分车型，避免换卡作弊。射频卡电子标签为TCPU型无源电子标签，是由读写器发出的无线电波作为能源对其供电，不需要安装电池10。2.3.2车型识别技术车型识别的研究主要针对基于视频的车型识别技术，通过对动态图像处理获得车辆的轮廓，并用Freeman链码表示轮廓，通过对Freeman链码的统计和计算获取了车长、车高、周长、面积、车长高比、圆形度、外接矩形与面积比等7个特征，同时还提取了车型图像的7个不变矩特征。然后应用SVM技术和决策树多类分类器相结合的策略进行分类，使得分类器具有良好的分类性能和鲁棒性，在选择合理参数的前提下，可达98%以上的识别率。

37、系统流程如图2-3所示。 未到达摄像机、图像采集卡检查车辆是否到达?预处理查图像 到达目标识别轮廓跟踪与特征提取分类识别输出结果 图2-3 车型识别流程车型识别系统硬件有CCD摄像机、图像采集卡、车型识别计算机组成。CCD摄像机将采集到的视频信号传输到图像采集卡，由图像采集卡转换为数字图像后送车型识别计算机处理，经运动目标检测与分割、图像（车型）特征提取、SVM决策树分类等计算处理，最终识别出车型。2.3.3车牌识别技术车牌识别是以支持向量机为基础，研究特异性车牌的高可靠性识别问题。在实际应用中，抓拍的牌照图像往往模糊不清甚至倾斜，需要通过方向场计算来进行矫正。由于车牌特有的纹理和形状特点，采

38、用先进性边缘粗提取，再利用形态学中的腐蚀和膨胀方法对车牌定位。定位后的车牌区域再经过Top-Hat变换、二值化、反色处理、字符分割后，最终通过SVM决策树模型解决字符识别，得到完整的车牌。经大量的车牌样本识别实验证明，有效识别率高达99. 6%。车牌识别技术的系统流程图如图2-4所示。二值化预处理反色处理区域搜索与分别摄像机、图像采集卡归一化字符切分滤出处理单子识别字符特征提取 图2-4 车牌识别流程2.3.4信息融合技术信息融合是ETC系统中的一个核心组件。通过信息融合技术，把采集自不同通道的数据进行综合处理，可以得到比单一数据源更全面、更准确的参数信息。信息融合的软件算法主要应用于出口车道

39、的收费业务处理中。ETC系统中的非接触IC卡、车辆检测器、摄像机采集到的数据，进行数据层融合处理，主要包括对采集到的车辆图片进行预处理后形成的车型、牌照识别结果，和采集自IC卡中的记录等信息进行融合。最终输出的判决结果关键在决策层的融合。决策层中根据DS组合规则计算所有证据联合作用下命题的可信度，然后将3重证据（卡号、牌照、车型）融合为2重证据（牌照+车型、卡号+车型），得到在所有证据支持下的最终可信度，有效避免了信息采集不精确、环境噪声和人为干扰等因素所造成的单个证据对命题判决（车辆合法性）的不可靠性。2.3.5加密和安全技术研制的ETC电子不停车收费系统采用了对称密钥加密算法AES和非对称

40、密钥加密算法RSA两种数据加密方法来保证系统中敏感信息在网络中传输的安全性。不停车收费系统中敏感信息加密过程为：当费用结算管理中心C和各收费站F之间需要进行信息传输时，首先调用AES加密程序对所要传输的内容进行加密处理。然后采用非对称密钥密码RSA算法对AES加密密钥进行加密，最后和原有加密信息同时传输给信息接收方。接收方收到信息后，利用RSA中自己的私钥将AES的密钥进行解密，再解密原有加密信息即可得到原有明文信息。不停车收费系统中敏感信息的加密过程如图2-5所示。 收费站F AES 密钥收费结算管理中心C AES 密钥敏感信息敏感信息RSA加密模块AES加密模块AES加密模块RSA加密模块

41、加密后融合信息加密后融合信息图2-5 不停车收费系统中敏感信息的加密过程2.3.6专用短程无线通信DSRC技术不停车收费系统采用专用短程通信技术。DSRC是一种无线通信系统， 它通过信息的双向传输将车辆和道路有机地连接起来。DSRC通讯系统主要包括三个部分：车载单元（On Board Unit， 简称OBU ），路侧单元（Road Side Unit，简称RSU）以及专用短程通信协议。（1） 车载单元。组合式电子收费系统中，车载单元采用两片式电子标签， 由车载电子标签和双界面CPU卡两部分组成。双片式ETC电子标签和双界面CPU卡同时存储包括车主、车型、车辆物理参数等固定信息， 双界面CPU卡

42、存储帐号、余额、交易记录、出入口编号等信息，双界面CPU卡内存储的信息能以接触式和非接触式两种方式进行读写访问。（2） 路侧单元。路侧单元又称为路边单元、车道单元、车道设备，主要是指车道通信设备路侧天线。其参数主要有：频率、发射功率、通信接口等等。路侧天线能够覆盖的通信区域大约为330m。（3） DSRC协议。DSRC协议的全称为道路交通运输信息通信特定短距离通信（Road Traficant Transport Telematics, RTTT Dedicated Short Range Communication DSRC）。为针对固定于车道或路侧的路侧单元与装载于移动车辆上的车载单元（电

43、子标签）间通信接口的规范，DSRC协议主要特征包括：主从式结构，以路侧单元为主，车载单元为从，即路侧单元拥有通信的主控权， 路侧单元可以主动下传信息，而车载单元必须听从路侧单元的指令才能上传信息。半双工通信方式，即传送和接收信息不能同时进行。非同步分时多重存取（Asynchronous TDMA），即路侧单元与多个车载单元以分时多重存取方式通信，但彼此不需事先建立通信窗口的同步关系。DSRC具有提供双向的满足所有智能交通（ITS）应用的高可靠性高速数据传输；适合于所有气候条件的高适应性，聚焦于非常小的通讯区域与道路上多个车辆通讯的高效性；抗干扰能力强（气候、电磁、物理）等特性。其在ITS领域中

44、的应用范围非常广泛，除了ETC以外还包括：车载标识、安全检查、车队管理等等。第三章 关键技术RFID技术汇总3.1 什么是RFID技术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，识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境。RFID技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便。短距离射频产品不怕油渍、灰尘污染等恶劣的环境，可在这样的环境中替代条码，例如用在工厂的流水线上跟踪物体。长距射频产品多用于交通上，识别距离可达几十米，如自动收费或识别车辆身份等。RFID解决方案是RFID技术供应商针对行业发展特点制定的RFID应用方案，可根据不同

45、企业的实际要求“量身定做”。RFID解决方案可按照行业进行分类，物流、防伪防盗、身份识别、资产管理、动物管理、快捷支付等等11。3.2 RFID的发展史RFID直接继承了雷达的概念，并由此发展出一种生机勃勃的AIDC新技术RFID技术。1948年哈里.斯托克曼发表的“利用反射功率的通讯”奠定了射频识别RFID的理论基础。RFID技术发展的历程表。在20世纪中，无线电技术的理论与应用研究是科学技术发展最重要的成就之一。RFID技术的发展可按10年期划分如下：19411950年。雷达的改进和应用催生了RFID技术，1948年奠定了RFID技术的理论基础。19511960年。早期RFID技术的探索阶

46、段，主要处于实验室实验研究。19611970年。RFID技术的理论得到了发展，开始了一些应用尝试。19711980年。RFID技术与产品研发处于一个大发展时期，各种RFID技术测试得到加速。出现了一些最早的RFID应用。19811990年。RFID技术及产品进入商业应用阶段，各种规模应用开始出现。19912000年。RFID技术标准化问题日趋得到重视，RFID产品得到广泛采用，RFID产品逐渐成为人们生活中的一部分。2001至今。标准化问题日趋为人们所重视，RFID产品种类更加丰富，有源电子标签、无源电子标签及半无源电子标签均得到发展，电子标签成本不断降低，规模应用行业扩大。RFID技术的理论

47、得到丰富和完善。单芯片电子标签、多电子标签识读、无线可读可写、无源电子标签的远距离识别、适应高速移动物体的RFID正在成为现实。3.3 RFID的组成及工作原理RFID系统因应用不同其组成会有所不同，但基本都由电子标签（ Tag） 、阅读器（Reader） 和数据交换与管理系统（ Processor） 三大部分组成。电子标签（或称射频卡、应答器等），其签内存有一定格式的电子数据，常以此作为识别物品的标识性信息。应用中将电子标签附在待识别的物体上，作为识别物品的电子标记。电子标签由耦合元件及芯片组成，其中芯片包含带加密逻辑、存储器等相关电路。存储器容量为几个比特到几十千比特，可以存储永久性数据和