RFID技術(shù)在ETC系統(tǒng)中的應(yīng)用分析

高偉

杭州檀木科技有限公司 浙江杭州 310051

在當(dāng)今的交通管理之中，ETC系統(tǒng)已經(jīng)得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，而將RFID技術(shù)應(yīng)用到ETC系統(tǒng)之中，不僅可以進(jìn)一步提升系統(tǒng)的工作效率與工作質(zhì)量，同時(shí)也可以為車主提供出足夠的便利。

1 ETC系統(tǒng)簡(jiǎn)介

就當(dāng)今的高速公路發(fā)展而言，ETC系統(tǒng)是最為先進(jìn)的一種收費(fèi)系統(tǒng)，車輛上的車載單元和系統(tǒng)專用通道的路側(cè)單元之間可以通過(guò)專用的微波短程通信技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)識(shí)別和車型分類，并自動(dòng)傳輸收費(fèi)信息。通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和銀行系統(tǒng)之間的連接來(lái)實(shí)現(xiàn)后臺(tái)的結(jié)算收費(fèi)，不需要停車就可以完成自動(dòng)化的電子收費(fèi)。下圖就是該系統(tǒng)的構(gòu)成圖：

圖1 ETC系統(tǒng)構(gòu)成圖

2 RFID技術(shù)的原理及其組成

2.1 RFID 技術(shù)

RFID技術(shù)也就是射頻識(shí)別技術(shù)，這種技術(shù)又被叫做“電子標(biāo)簽”。RFID技術(shù)主要是借助于電磁感應(yīng)以及無(wú)線電波等來(lái)實(shí)現(xiàn)非接觸式的雙向通信目標(biāo)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)電子信息的識(shí)別及其雙向交換。因?yàn)镽FID技術(shù)在非接觸式的信息采集以及信息處理之中具備著十分顯著的優(yōu)勢(shì)，所以如果將其應(yīng)用到ETC系統(tǒng)之中，就可以對(duì)其專用通道之中通過(guò)的車輛信息進(jìn)行快速、有效、準(zhǔn)確地識(shí)別。

2.2 RFID技術(shù)的組成

RFID技術(shù)的組成部分共有三個(gè)，其一是電子標(biāo)簽，其二是閱讀器，其三是天線。其中，電子標(biāo)簽的組成部分有芯片和耦合元件，它的電子編碼具有唯一性，通常會(huì)附著在被識(shí)別的物體之上，在設(shè)置在車窗前的電子標(biāo)簽之中，通常會(huì)包含著詳細(xì)的車輛信息，而從閱讀器之中所發(fā)出的射頻信號(hào)可以獲取到能量，也就是說(shuō)，電子標(biāo)簽自身并不具備工作能量，需要通過(guò)閱讀器所發(fā)出的射頻信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)能量的獲取以及電子標(biāo)簽的讀取，進(jìn)而從電子標(biāo)簽之中獲取到車輛的信息。通過(guò)閱讀器，不僅可以對(duì)電子標(biāo)簽之中的車輛信息進(jìn)行解密，同時(shí)也可以對(duì)這些信息進(jìn)行加密傳輸。而整個(gè)信息傳輸?shù)倪^(guò)程則需要借助于天線來(lái)實(shí)現(xiàn)，通過(guò)天線，可以讓大量的信息在電子標(biāo)簽以及閱讀器這兩者之間進(jìn)行傳輸，進(jìn)而讓電子標(biāo)簽在閱讀器之中獲得足夠的能量，最終使其工作狀態(tài)被激活[1]。RFID系統(tǒng)的主要頻段有以下幾種：

表1 RFID系統(tǒng)主要頻段

通常情況下，RFID系統(tǒng)工作頻率越高，其識(shí)別的距離也就會(huì)越遠(yuǎn)，且有著越強(qiáng)的方向性，但是其穿透能力會(huì)顯著降低。在這些頻段之中，5.8GHz這一微波頻段在交通領(lǐng)域之中十分適用，我國(guó)的公路聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)系統(tǒng)也將這一頻段作為暫行的識(shí)別車輛的標(biāo)準(zhǔn)工作頻段。

3 RFID技術(shù)在ETC系統(tǒng)之中的具體應(yīng)用流程分析

3.1 工作原理

將RFID技術(shù)應(yīng)用到ETC系統(tǒng)之中，可以通過(guò)車道兩邊的讀寫(xiě)設(shè)備來(lái)進(jìn)行車窗前電子標(biāo)簽的識(shí)別，這樣就可以準(zhǔn)確判斷出車道之中通過(guò)的車輛型號(hào)，然后根據(jù)不同的型號(hào)來(lái)執(zhí)行不同的收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)。在收費(fèi)過(guò)程中，系統(tǒng)可以直接通過(guò)車主所綁定的銀行賬戶進(jìn)行費(fèi)用的自動(dòng)扣取，這樣就實(shí)現(xiàn)了不停車全自動(dòng)收費(fèi)的通行目標(biāo)。在ETC系統(tǒng)的專用通道前，需要安裝相應(yīng)的攝像頭，這樣就可以實(shí)時(shí)抓拍車道上違章通信的車輛信息，并將這些信息上傳到相應(yīng)的系統(tǒng)之中，以便交警部門(mén)對(duì)此進(jìn)行及時(shí)處理。

3.2 工作流程

（1）當(dāng)有車輛駛?cè)氲紼TC專用車道的入口，并進(jìn)入到讀寫(xiě)器的感應(yīng)區(qū)域之內(nèi)時(shí)，讀寫(xiě)器就會(huì)將微波信號(hào)發(fā)送給車輛的電子標(biāo)簽，使其產(chǎn)生一個(gè)微弱的感應(yīng)電流，進(jìn)而激活電子標(biāo)簽，使其將車輛的信息傳送給讀寫(xiě)器。

（2）存儲(chǔ)在電子標(biāo)簽之中的車輛信息會(huì)通過(guò)微波的形式，借助于天線傳輸?shù)阶x寫(xiě)器之中，在讀寫(xiě)器接收到了來(lái)自電子標(biāo)簽的調(diào)制信號(hào)之后，就會(huì)對(duì)這個(gè)調(diào)制信號(hào)進(jìn)行解調(diào)以及密碼處理，然后將處理好的信號(hào)傳輸給ETC系統(tǒng)的主機(jī)。

（3）當(dāng)ETC系統(tǒng)的主機(jī)接收到讀寫(xiě)器傳遞過(guò)來(lái)的車輛電子標(biāo)簽之后，會(huì)對(duì)該車輛的身份信息進(jìn)行核對(duì)，在確認(rèn)無(wú)誤之后，主機(jī)就會(huì)發(fā)送給讀卡器一個(gè)控制信號(hào)，并將車輛的進(jìn)入信息儲(chǔ)存到系統(tǒng)之中。在接收到主機(jī)傳輸?shù)目刂菩盘?hào)之后，車輛閘道將會(huì)自動(dòng)打開(kāi)，指示燈也會(huì)從開(kāi)始時(shí)所設(shè)定的紅色轉(zhuǎn)變?yōu)榫G色，這就表明允許該車輛在此車道通過(guò)[2]。

（4）在通過(guò)該專用通道的車輛駛?cè)氲紼TC車道出口，并到達(dá)了讀寫(xiě)器能夠感應(yīng)到的區(qū)域之內(nèi)時(shí)，讀寫(xiě)器會(huì)再一次對(duì)車輛的信息以及進(jìn)入時(shí)間進(jìn)行確認(rèn)，在經(jīng)過(guò)確認(rèn)無(wú)誤之后，系統(tǒng)才開(kāi)始對(duì)該車輛通行的費(fèi)用進(jìn)行計(jì)算，并將該車輛通行的費(fèi)用呈現(xiàn)在顯示牌上，相關(guān)的交易數(shù)據(jù)會(huì)通過(guò)車道之中的控制器傳輸給收費(fèi)站以及收費(fèi)結(jié)算系統(tǒng)。在車輛駛出了該專用通道之后，道閘會(huì)再一次關(guān)閉，指示燈也會(huì)從綠色再次變?yōu)榧t色，等待下一輛車輛通行。

（5）如果駛?cè)雽Ｓ猛ǖ赖能囕v沒(méi)有進(jìn)行電子標(biāo)簽的安裝，或者是安裝在該車輛之中的電子標(biāo)簽無(wú)效，當(dāng)車輛進(jìn)入到讀卡器的感應(yīng)區(qū)域之內(nèi)時(shí)，讀卡器就無(wú)法接收到車輛的信息，因此指示燈就會(huì)發(fā)出相應(yīng)的報(bào)警，道閘也將會(huì)一直處于關(guān)閉狀態(tài)之下，車輛無(wú)法從該專用通道通過(guò)。同時(shí)，安裝在車道前面的攝像機(jī)會(huì)將該車輛的牌號(hào)抓拍下來(lái)，然后將其上傳給交警部門(mén)，再由交警部門(mén)對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的處理[3]。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，隨著當(dāng)今經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，各種先進(jìn)的技術(shù)設(shè)備也開(kāi)始在交通領(lǐng)域之中得以廣泛應(yīng)用。將RFID技術(shù)應(yīng)用到ETC系統(tǒng)之中，就可以對(duì)通過(guò)的車輛信息進(jìn)行快速、準(zhǔn)確地讀取，并實(shí)現(xiàn)不停車自動(dòng)繳費(fèi)的操作。通過(guò)這一技術(shù)的應(yīng)用，可以進(jìn)一步減輕相關(guān)工作人員的負(fù)擔(dān)，并為交警部門(mén)的工作提供出更多的支持。相信隨著當(dāng)今科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，RFID技術(shù)也將會(huì)在ETC系統(tǒng)之中發(fā)揮出更多的優(yōu)勢(shì)，進(jìn)而為我國(guó)交通事業(yè)的良好發(fā)展提供出更加強(qiáng)大的動(dòng)力。