1,、系統(tǒng)概述

    聯(lián)網(wǎng)收費是目前各省路網(wǎng)收費的大趨勢,，大部分省份都已實施了基于IC卡的路網(wǎng)收費系統(tǒng),。在聯(lián)網(wǎng)收費系統(tǒng)中,，精確拆分帳和結(jié)算是保證各高速公路業(yè)主利益的關(guān)鍵,，而完整的、清晰的行車路徑數(shù)據(jù)是實現(xiàn)精確拆分帳的基礎(chǔ),。目前高速公路網(wǎng)日趨發(fā)達,，在同一路網(wǎng)中，從相同的起點出發(fā),，到達相同的目的地,，可以有多條不同的路徑（多義性路徑）供選擇，而目前的收費系統(tǒng)只能識別起點信息和目的地信息,，沒有路徑信息,，無法按實際行車路徑來結(jié)算，造成高速公路業(yè)主利益分配不均,，成為聯(lián)網(wǎng)收費的一大問題—多義性路徑識別問題,。

    金溢科技的高速公路RFID多義性路徑識別系統(tǒng)綜合了射頻識別技術(shù)和IC卡技術(shù)的優(yōu)點，采用無線路徑自動標(biāo)識方式精確記錄車輛在路網(wǎng)內(nèi)的行駛路徑,，有效解決了路網(wǎng)收費系統(tǒng)多義性路徑識別問題,，能同時實現(xiàn)路網(wǎng)收費應(yīng)用功能和多義性路徑識別應(yīng)用功能。

    本系統(tǒng)由車載電子標(biāo)簽（OBU）,、桌面讀寫機具（ODU）和路側(cè)天線設(shè)備（RSU）組成,。其中，車載電子標(biāo)簽由微處理器,、存儲單元,、射頻模塊、天線單元,、高能電池,、IC卡等構(gòu)成,，具有433MHz無線通信功能和IC卡功能。桌面讀寫機具由微處理器,、射頻模塊,、天線單元、IC卡讀寫模塊,、IC卡讀寫天線,、上位機通信模塊、電源等組成,，具有433MHz無線通信功能和IC卡讀寫功能,。路側(cè)天線設(shè)備由微處理器、射頻模塊,、功率放大器,、天線單元、遠程控制模塊,、電源模塊組成，具有433MHz無線通信功能,。
整個系統(tǒng)具有通信距離遠,、靈敏度高、可靠性高,、成本低的優(yōu)勢,，此外，系統(tǒng)工作流程與現(xiàn)有電子收費模式兼容,，可通過對現(xiàn)有IC卡收費系統(tǒng)的升級來實現(xiàn),，顯著節(jié)省投資。

    本系統(tǒng)方案的優(yōu)點具體表現(xiàn)在以下方面：

1) 綜合射頻識別技術(shù)和IC卡技術(shù)的優(yōu)點,，能精確記錄車輛行駛路徑并且使系統(tǒng)工作流程與現(xiàn)有收費模式兼容,，非常適合存在多義性路徑的復(fù)雜路網(wǎng)收費。
2) 本系統(tǒng)的實施可通過在現(xiàn)有IC卡收費系統(tǒng)基礎(chǔ)上平滑升級來實現(xiàn),，并可與IC卡同時在路網(wǎng)內(nèi)混合使用,，有效保護原有投資。
3) 本系統(tǒng)采用了433MHz無線鏈路進行通信,，具有通信距離遠,、饒過障礙物能力強的特點，且屬于公用頻段,，無需申請無線電使用許可,，易于應(yīng)用。
4) 路側(cè)天線設(shè)備覆蓋范圍大小可靈活設(shè)置,，一個需要標(biāo)識的路段只需安裝一臺天線設(shè)備,，有效節(jié)省投資,。
5) 路側(cè)天線設(shè)備設(shè)置在路邊或采用龍門架安裝方式置于路面上方，不需額外土建工程,，節(jié)省建設(shè)安裝費用,。
6) 系統(tǒng)采用不停車、高速自由流通過的路徑標(biāo)識方式,，在解決多義性路徑識別問題的同時不影響路網(wǎng)通行效率,。
7) 路側(cè)天線設(shè)備與車載電子標(biāo)簽的無線通信靈敏度高達-109dBm,通信距離0~300m。當(dāng)車輛行駛速度在0 ~ 200km/h時,，路側(cè)天線設(shè)備與車載電子標(biāo)簽之間的通信穩(wěn)定可靠,，非常適合高速公路使用。
8) 桌面讀寫機具把IC卡讀寫功能和射頻通信功能融為一體,，體積小,、操作快捷便利。
9) 車載電子標(biāo)簽,、桌面讀寫機具都支持目前已經(jīng)在交通收費行業(yè)廣泛使用的非接觸式邏輯加密卡等IC卡,，使系統(tǒng)實施可以充分利用現(xiàn)有的收費模式和收費系統(tǒng)。
10) 車載電子標(biāo)簽采用了休眠模式和工作模式在不同情況下相互轉(zhuǎn)換的機制,，極大的降低了功耗,。
11) 車載電子標(biāo)簽體積小，成本低,，易于大規(guī)模推廣應(yīng)用,。

    2、設(shè)計原則

    本系統(tǒng)遵循以下基本設(shè)計原則：

1) 規(guī)范性原則――設(shè)計應(yīng)該遵循國際和國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范及相關(guān)規(guī)定,。
2) 安全性原則――所設(shè)計的系統(tǒng),，必須達到安全標(biāo)準(zhǔn)。
3) 方便用戶原則――開發(fā)的系統(tǒng)不僅能滿足業(yè)務(wù)需求,，且具有較好的實用性,；從用戶第一的角度進行設(shè)計，確保方便用戶使用,。
4) 易于維護原則――系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計,，便于安裝、配置,、維護和使用,。

    3、系統(tǒng)工作原理

    高速公路RFID多義性路徑識別系統(tǒng)的主要工作流程如下：

    車輛在路網(wǎng)內(nèi)的移動主要包括三個階段：路網(wǎng)入口,、路上行駛,、路網(wǎng)出口，系統(tǒng)通過車載電子標(biāo)簽、桌面讀寫機具和路側(cè)天線設(shè)備記錄車輛在每個階段的詳細路徑信息,，精確計算出車輛應(yīng)繳納的通行費金額并根據(jù)車輛行駛路徑對收取的通行費進行精確拆分帳,，使路網(wǎng)收費和利益分配變得非常公平合理。
   
    3.1 路網(wǎng)入口

    在路網(wǎng)入口,，桌面讀寫機具在計算機控制下以無線通信方式與車載電子標(biāo)簽進行數(shù)據(jù)交互,，清除車載電子標(biāo)簽存儲單元內(nèi)的信息，同時把車輛入口信息寫入車載電子標(biāo)簽的IC卡模塊中,。車載電子標(biāo)簽隨后被放置在車上,，隨車輛在路網(wǎng)內(nèi)移動。

    3.2 路上行駛

    如圖2所示,，路側(cè)天線設(shè)備設(shè)置在路邊,，持續(xù)對外播發(fā)所在路段的路徑標(biāo)識碼信息。車載電子標(biāo)簽隨車輛在路網(wǎng)內(nèi)移動時,，不斷檢測有無路側(cè)天線設(shè)備發(fā)出的路徑標(biāo)識碼信息,，如果有則接收路徑標(biāo)識碼信息并順序保存在存儲單元中。

    3.3 路網(wǎng)出口

    在路網(wǎng)出口,，設(shè)備連接與圖1相同,。桌面讀寫機具在計算機控制下以無線通信方式讀取車載電子標(biāo)簽保存的車輛入口信息和路徑信息，并把相關(guān)信息發(fā)送到計算機系統(tǒng),，系統(tǒng)將根據(jù)這些信息計算收費金額和拆分帳,。

    4、系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

    高速公路RFID多義性路徑識別系統(tǒng)與現(xiàn)有的電子收費模式兼容,，可通過對現(xiàn)有的IC卡收費系統(tǒng)的改造和升級來實現(xiàn)，顯著節(jié)省投資,。由于現(xiàn)有的IC卡收費系統(tǒng)已有眾多成熟方案,，因此，本章的描述重點集中在如何進行系統(tǒng)升級改造方面,。

    RFID多義性車道系統(tǒng)具備了一般人工/電子收費車道系統(tǒng)的功能,，包括數(shù)據(jù)采集、收費,、車道設(shè)備控制,、信息保存、設(shè)備檢測,、工班管理等正常車道管理功能,，也可對各種特殊情況自動作出判斷和處理。
不同的是,，需要把普通的車載IC卡換成同時具備433MHz無線通信功能和IC卡功能的電子標(biāo)簽,；并把普通的IC卡讀寫器更換成同時具備433MHz無線通信功能和IC卡讀寫功能的雙頻讀卡器，另外,，需要在各個路段分別設(shè)置具有433MHz無線通信功能,、可獨立工作的路側(cè)天線設(shè)備,。

    在系統(tǒng)應(yīng)用軟件方面，則需要對入口信息寫入,、出口路徑判斷與計費收費等功能模塊進行增設(shè)或改造,，主要是增加新設(shè)備的接口模塊、對路徑信息進行采集和分析,，并在原有數(shù)據(jù)庫中增加與路徑相關(guān)的數(shù)據(jù)字段等,。

    4.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與信息流

    4.2 入口車道發(fā)卡程序

    收費員把電子標(biāo)簽（OBU）放置在桌面雙頻讀卡器（ODU）上，ODU在車道軟件系統(tǒng)控制下對OBU進行發(fā)行處理,，發(fā)行成功后,，收費員把OBU交給車輛駕駛員。具體包括：
※ 收費員把OBU放在雙頻讀卡器（ODU）的刷卡區(qū)內(nèi),；
※ ODU在軟件系統(tǒng)控制下完成OBU初始化,；
※ ODU在軟件系統(tǒng)控制下把OBU設(shè)置為工作模式；
※ ODU在軟件系統(tǒng)控制下把入口信息寫入OBU,；
※ 發(fā)行成功,，系統(tǒng)記錄發(fā)行信息，形成流水,；
※ 收費員把OBU交給車輛駕駛員,；
※ 系統(tǒng)通過一定的機制和方式把入口流水上傳到數(shù)據(jù)中心。

    4.3 路徑標(biāo)識程序

    路側(cè)天線（RSU）控制軟件通過無線網(wǎng)絡(luò)遠程設(shè)置RSU的路徑標(biāo)識編碼,，設(shè)置成功后,，RSU進入持續(xù)廣播路徑標(biāo)識碼信息的工作模式。
RSU設(shè)置程序如下：
※ RSU完成工程安裝后處于上電工作狀態(tài),，內(nèi)置SIM卡處于有效狀態(tài),；
※ RSU控制軟件通過無線網(wǎng)絡(luò)遠程設(shè)置RSU的發(fā)射功率；
※ RSU控制軟件通過無線網(wǎng)絡(luò)遠程設(shè)置RSU的路徑標(biāo)識碼,；
※ RSU控制軟件通過無線網(wǎng)絡(luò)遠程設(shè)置RSU進入持續(xù)發(fā)送路徑標(biāo)識碼信息工作模式,；
※ 車載電子標(biāo)簽隨車輛在路網(wǎng)內(nèi)移動時，不斷檢測有無路側(cè)天線發(fā)出的路徑標(biāo)識碼信息,，如果有則接收路徑標(biāo)識碼信息并順序保存在存儲單元中,。

    4.4 出口車道收費程序

    車輛駕駛員把OBU交給收費員，收費員把OBU放置在桌面讀卡器（ODU）上,，ODU在車道軟件系統(tǒng)控制下與OBU進行信息交互,，完成收費應(yīng)用流程。
具體操作程序如下：
? 收費員把OBU放在讀卡器刷卡區(qū)內(nèi),；
※ ODU在軟件系統(tǒng)控制下讀取OBU保存的入口信息,；
※ ODU在軟件系統(tǒng)控制下讀取OBU保存的路徑信息；
※ ODU在軟件系統(tǒng)控制下完成清除OBU數(shù)據(jù)的操作；
※ ODU在軟件系統(tǒng)控制下把OBU設(shè)置為休眠模式,；
※ 收費系統(tǒng)進行計費處理,，成功后形成交易流水；
※ 系統(tǒng)通過一定的機制和方式把出口流水上傳到數(shù)據(jù)中心,。

    5,、關(guān)鍵設(shè)備

    高速公路RFID多義性路徑識別系統(tǒng)中采用的關(guān)鍵設(shè)備主要有車載電子標(biāo)簽（OBU）、桌面讀寫機具（ODU）和路側(cè)天線設(shè)備（RSU）,。

    金溢科技為高速公路RFID多義性路徑識別系統(tǒng)提供全套關(guān)鍵設(shè)備,，其中：
※ 車載電子標(biāo)簽――可選用金溢DC200型雙頻電子標(biāo)簽（OBU）；
※ 桌面讀寫機具――可選用金溢iSpeedy-K2型雙頻讀卡器（ODU）,；
※ 路側(cè)天線設(shè)備――可選用金溢Sharp-T10型信標(biāo)基站（RSU）,。
上述產(chǎn)品完全滿足既定的技術(shù)指標(biāo)和多義性路徑識別系統(tǒng)的實際需要。

    5.1 Sharp-T10型信標(biāo)基站（RSU）

    5.1.1 簡介

    Sharp-T10型信標(biāo)基站是一款專門設(shè)計定位于高速公路路徑識別,、移動物體定位,、無線自動識別、物資管理智能化等應(yīng)用領(lǐng)域的RFID射頻基站天線讀寫設(shè)備,，能夠用來與符合國際主流433M,、900M等ISM頻段的RFID通信系統(tǒng)制式的電子標(biāo)簽進行實時雙向通信，用以遠程讀取電子標(biāo)簽的信息,，以及向電子標(biāo)簽安全寫入保密數(shù)據(jù),。

    Sharp-T10型信標(biāo)基站的主要功能模塊組成部件包括電源模塊、遠程控制模塊（GSM或CDMA）,、主控制器,、RF模塊、功率放大器和天線等,。RSU的安裝一般在固定的場所,，例如在高速公路多義性路徑應(yīng)用場合中，可架設(shè)在高速公路沿線的適當(dāng)?shù)攸c,，連續(xù)對外發(fā)送所在路段的識別碼，實現(xiàn)車輛通過高速公路不同路段時的自動標(biāo)識,。

    5.1.2 產(chǎn)品特點

    5.1.3 技術(shù)規(guī)格

    5.2 iSpeedy-K2型雙頻讀卡器（ODU）

    5.2.1 簡介

iSpeedy-K2型雙頻讀卡器

    iSpeedy-K2型雙頻讀卡器是一款專門設(shè)計定位于高速公路路徑識別,、無線自動識別、物資管理智能化等應(yīng)用領(lǐng)域的讀寫設(shè)備,，一般包括RFID讀寫模塊和IC卡讀寫模塊兩個主要部分,。能夠用來與符合國際主流433M、900M等ISM頻段的RFID通信系統(tǒng)制式的電子標(biāo)簽進行實時雙向通信,，也能夠用來讀寫MIFARE I非接觸式邏輯加密卡,、MIFARE PRO及PRO-X系列雙界面CPU卡以及DESFIRE卡片。ODU一般放置在桌面進行操作。例如在高速公路多義性路徑應(yīng)用場合中,，ODU放置在收費亭內(nèi),，實現(xiàn)對雙頻電子標(biāo)簽的讀寫操作。

    5.2.2 產(chǎn)品特點

    5.2.3 技術(shù)規(guī)格

    5.2.4 DC200型雙頻電子標(biāo)簽（OBU）

    5.2.5 簡介

DC200型雙頻電子標(biāo)簽外觀圖

    DC200型雙頻RFID電子標(biāo)簽（OBU）專門設(shè)計定位于高速公路路徑識別,、移動物體定位,、無線自動識別、物資管理智能化等相關(guān)應(yīng)用領(lǐng)域,。通常作為被標(biāo)識物體(如車輛,、移動物體等)的信息存儲設(shè)備（如ID信息、身份信息,、屬性信息等）,。相關(guān)信息可以分別存儲在OBU內(nèi)的RFID標(biāo)簽和IC卡存儲區(qū)中。

    DC200型雙頻RFID電子標(biāo)簽?zāi)軌蛴脕砼c符合國際主流433M,、900M等ISM頻段的RFID信標(biāo)基站天線進行實時雙向通信,，實現(xiàn)對電子標(biāo)簽進行讀寫操作。也能夠用來與符合國際主流433M,、900M等ISM頻段的RFID和IC卡讀卡器進行實時雙向通信,，實現(xiàn)對RFID電子標(biāo)簽和IC卡進行讀寫操作。例如在高速公路的多義性路徑應(yīng)用場合中,， OBU可以實現(xiàn)如下主要功能：在路網(wǎng)入口處,，ODU向OBU寫入車輛入口信息；在路徑標(biāo)識處,，RSU會實時向OBU中寫入車輛所經(jīng)過的路徑的編碼信息,；在路網(wǎng)出口處，ODU讀出OBU中的車輛入口信息和車輛行駛路徑信息,，從而實現(xiàn)精確的收費和拆分,。

    5.2.6 產(chǎn)品特點

    5.2.7 技術(shù)規(guī)格