|
1、系統概述 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(shí)施了基于IC卡的路網(wǎng)收費系統。在聯(lián)網(wǎng)收費系統中，精確拆分帳和結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(chē)路徑數據是實(shí)現精確拆分帳的基礎。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(diǎn)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，而目前的收費系統只能識別起點(diǎn)信息和目的地信息，沒(méi)有路徑信息，無(wú)法按實(shí)際行車(chē)路徑來(lái)結算，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(wèn)題—多義性路徑識別問(wèn)題。 金溢科技的高速公路RFID多義性路徑識別系統綜合了射頻識別技術(shù)和IC卡技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，采用無(wú)線(xiàn)路徑自動(dòng)標識方式精確記錄車(chē)輛在路網(wǎng)內的行駛路徑，有效解決了路網(wǎng)收費系統多義性路徑識別問(wèn)題，能同時(shí)實(shí)現路網(wǎng)收費應用功能和多義性路徑識別應用功能。 本系統由車(chē)載電子標簽（OBU）、桌面讀寫(xiě)機具（ODU）和路側天線(xiàn)設備（RSU）組成。其中，車(chē)載電子標簽由微處理器、存儲單元、射頻模塊、天線(xiàn)單元、高能電池、IC卡等構成，具有433MHz無(wú)線(xiàn)通信功能和IC卡功能。桌面讀寫(xiě)機具由微處理器、射頻模塊、天線(xiàn)單元、IC卡讀寫(xiě)模塊、IC卡讀寫(xiě)天線(xiàn)、上位機通信模塊、電源等組成，具有433MHz無(wú)線(xiàn)通信功能和IC卡讀寫(xiě)功能。路側天線(xiàn)設備由微處理器、射頻模塊、功率放大器、天線(xiàn)單元、遠程控制模塊、電源模塊組成，具有433MHz無(wú)線(xiàn)通信功能。 整個(gè)系統具有通信距離遠、靈敏度高、可靠性高、成本低的優(yōu)勢，此外，系統工作流程與現有電子收費模式兼容，可通過(guò)對現有IC卡收費系統的升級來(lái)實(shí)現，顯著(zhù)節省投資。 本系統方案的優(yōu)點(diǎn)具體表現在以下方面： 1)綜合射頻識別技術(shù)和IC卡技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，能精確記錄車(chē)輛行駛路徑并且使系統工作流程與現有收費模式兼容，非常適合存在多義性路徑的復雜路網(wǎng)收費。 2)本系統的實(shí)施可通過(guò)在現有IC卡收費系統基礎上平滑升級來(lái)實(shí)現，并可與IC卡同時(shí)在路網(wǎng)內混合使用，有效保護原有投資。 3)本系統采用了433MHz無(wú)線(xiàn)鏈路進(jìn)行通信，具有通信距離遠、饒過(guò)障礙物能力強的特點(diǎn)，且屬于公用頻段，無(wú)需申請無(wú)線(xiàn)電使用許可，易于應用。 4)路側天線(xiàn)設備覆蓋范圍大小可靈活設置，一個(gè)需要標識的路段只需安裝一臺天線(xiàn)設備，有效節省投資。 5)路側天線(xiàn)設備設置在路邊或采用龍門(mén)架安裝方式置于路面上方，不需額外土建工程，節省建設安裝費用。 6)系統采用不停車(chē)、高速自由流通過(guò)的路徑標識方式，在解決多義性路徑識別問(wèn)題的同時(shí)不影響路網(wǎng)通行效率。 7)路側天線(xiàn)設備與車(chē)載電子標簽的無(wú)線(xiàn)通信靈敏度高達-109dBm,通信距離0"300m。當車(chē)輛行駛速度在0 " 200km/h時(shí)，路側天線(xiàn)設備與車(chē)載電子標簽之間的通信穩定可靠，非常適合高速公路使用。 8)桌面讀寫(xiě)機具把IC卡讀寫(xiě)功能和射頻通信功能融為一體，體積小、操作快捷便利。 9)車(chē)載電子標簽、桌面讀寫(xiě)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，使系統實(shí)施可以充分利用現有的收費模式和收費系統。 10)車(chē)載電子標簽采用了休眠模式和工作模式在不同情況下相互轉換的機制，極大的降低了功耗。 11)車(chē)載電子標簽體積小，成本低，易于大規模推廣應用。 2、設計原則 本系統遵循以下基本設計原則： 1)規范性原則――設計應該遵循國際和國內標準規范及相關(guān)規定。 2)安全性原則――所設計的系統，必須達到安全標準。 3)方便用戶(hù)原則――開(kāi)發(fā)的系統不僅能滿(mǎn)足業(yè)務(wù)需求，且具有較好的實(shí)用性；從用戶(hù)第一的角度進(jìn)行設計，確保方便用戶(hù)使用。 4)易于維護原則――系統采用模塊化設計，便于安裝、配置、維護和使用。 3、系統工作原理 高速公路RFID多義性路徑識別系統的主要工作流程如下： 車(chē)輛在路網(wǎng)內的移動(dòng)主要包括三個(gè)階段：路網(wǎng)入口、路上行駛、路網(wǎng)出口，系統通過(guò)車(chē)載電子標簽、桌面讀寫(xiě)機具和路側天線(xiàn)設備記錄車(chē)輛在每個(gè)階段的詳細路徑信息，精確計算出車(chē)輛應繳納的通行費金額并根據車(chē)輛行駛路徑對收取的通行費進(jìn)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(xiě)機具在計算機控制下以無(wú)線(xiàn)通信方式與車(chē)載電子標簽進(jìn)行數據交互，清除車(chē)載電子標簽存儲單元內的信息，同時(shí)把車(chē)輛入口信息寫(xiě)入車(chē)載電子標簽的IC卡模塊中。車(chē)載電子標簽隨后被放置在車(chē)上，隨車(chē)輛在路網(wǎng)內移動(dòng)。 3.2路上行駛 如圖2所示，路側天線(xiàn)設備設置在路邊，持續對外播發(fā)所在路段的路徑標識碼信息。車(chē)載電子標簽隨車(chē)輛在路網(wǎng)內移動(dòng)時(shí)，不斷檢測有無(wú)路側天線(xiàn)設備發(fā)出的路徑標識碼信息，如果有則接收路徑標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，設備連接與圖1相同。桌面讀寫(xiě)機具在計算機控制下以無(wú)線(xiàn)通信方式讀取車(chē)載電子標簽保存的車(chē)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，系統將根據這些信息計算收費金額和拆分帳。 4、系統設計與實(shí)現 高速公路RFID多義性路徑識別系統與現有的電子收費模式兼容，可通過(guò)對現有的IC卡收費系統的改造和升級來(lái)實(shí)現，顯著(zhù)節省投資。由于現有的IC卡收費系統已有眾多成熟方案，因此，本章的描述重點(diǎn)集中在如何進(jìn)行系統升級改造方面。 RFID多義性車(chē)道系統具備了一般人工/電子收費車(chē)道系統的功能，包括數據采集、收費、車(chē)道設備控制、信息保存、設備檢測、工班管理等正常車(chē)道管理功能，也可對各種特殊情況自動(dòng)作出判斷和處理。 不同的是，需要把普通的車(chē)載IC卡換成同時(shí)具備433MHz無(wú)線(xiàn)通信功能和IC卡功能的電子標簽；并把普通的IC卡讀寫(xiě)器更換成同時(shí)具備433MHz無(wú)線(xiàn)通信功能和IC卡讀寫(xiě)功能的雙頻讀卡器，另外，需要在各個(gè)路段分別設置具有433MHz無(wú)線(xiàn)通信功能、可獨立工作的路側天線(xiàn)設備。 在系統應用軟件方面，則需要對入口信息寫(xiě)入、出口路徑判斷與計費收費等功能模塊進(jìn)行增設或改造，主要是增加新設備的接口模塊、對路徑信息進(jìn)行采集和分析，并在原有數據庫中增加與路徑相關(guān)的數據字段等。 4.1系統結構與信息流 4.2入口車(chē)道發(fā)卡程序 收費員把電子標簽（OBU）放置在桌面雙頻讀卡器（ODU）上，ODU在車(chē)道軟件系統控制下對OBU進(jìn)行發(fā)行處理，發(fā)行成功后，收費員把OBU交給車(chē)輛駕駛員。具體包括： ※ 收費員把OBU放在雙頻讀卡器（ODU）的刷卡區內； ※ ODU在軟件系統控制下完成OBU初始化； ※ ODU在軟件系統控制下把OBU設置為工作模式； ※ ODU在軟件系統控制下把入口信息寫(xiě)入OBU； ※ 發(fā)行成功，系統記錄發(fā)行信息，形成流水； ※ 收費員把OBU交給車(chē)輛駕駛員； ※ 系統通過(guò)一定的機制和方式把入口流水上傳到數據中心。 4.3路徑標識程序 路側天線(xiàn)（RSU）控制軟件通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )遠程設置RSU的路徑標識編碼，設置成功后，RSU進(jìn)入持續廣播路徑標識碼信息的工作模式。 RSU設置程序如下： ※ RSU完成工程安裝后處于上電工作狀態(tài)，內置SIM卡處于有效狀態(tài)； ※ RSU控制軟件通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )遠程設置RSU的發(fā)射功率； ※ RSU控制軟件通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )遠程設置RSU的路徑標識碼； ※ RSU控制軟件通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )遠程設置RSU進(jìn)入持續發(fā)送路徑標識碼信息工作模式； ※ 車(chē)載電子標簽隨車(chē)輛在路網(wǎng)內移動(dòng)時(shí)，不斷檢測有無(wú)路側天線(xiàn)發(fā)出的路徑標識碼信息，如果有則接收路徑標識碼信息并順序保存在存儲單元中。 4.4出口車(chē)道收費程序 車(chē)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(chē)道軟件系統控制下與OBU進(jìn)行信息交互，完成收費應用流程。 具體操作程序如下： 收費員把OBU放在讀卡器刷卡區內； ※ ODU在軟件系統控制下讀取OBU保存的入口信息； ※ ODU在軟件系統控制下讀取OBU保存的路徑信息； ※ ODU在軟件系統控制下完成清除OBU數據的操作； ※ ODU在軟件系統控制下把OBU設置為休眠模式； ※ 收費系統進(jìn)行計費處理，成功后形成交易流水； ※ 系統通過(guò)一定的機制和方式把出口流水上傳到數據中心。 5、關(guān)鍵設備 高速公路RFID多義性路徑識別系統中采用的關(guān)鍵設備主要有車(chē)載電子標簽（OBU）、桌面讀寫(xiě)機具（ODU）和路側天線(xiàn)設備（RSU）。 金溢科技為高速公路RFID多義性路徑識別系統提供全套關(guān)鍵設備，其中： ※ 車(chē)載電子標簽――可選用金溢DC200型雙頻電子標簽（OBU）； ※ 桌面讀寫(xiě)機具――可選用金溢iSpeedy-K2型雙頻讀卡器（ODU）； ※ 路側天線(xiàn)設備――可選用金溢Sharp-T10型信標基站（RSU）。 上述產(chǎn)品完全滿(mǎn)足既定的技術(shù)指標和多義性路徑識別系統的實(shí)際需要。 5.1Sharp-T10型信標基站（RSU） 5.1.1簡(jiǎn)介 Sharp-T10型信標基站是一款專(zhuān)門(mén)設計定位于高速公路路徑識別、移動(dòng)物體定位、無(wú)線(xiàn)自動(dòng)識別、物資管理智能化等應用領(lǐng)域的RFID射頻基站天線(xiàn)讀寫(xiě)設備，能夠用來(lái)與符合國際主流433M、900M等ISM頻段的RFID通信系統制式的電子標簽進(jìn)行實(shí)時(shí)雙向通信，用以遠程讀取電子標簽的信息，以及向電子標簽安全寫(xiě)入保密數據。 Sharp-T10型信標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(xiàn)等。RSU的安裝一般在固定的場(chǎng)所，例如在高速公路多義性路徑應用場(chǎng)合中，可架設在高速公路沿線(xiàn)的適當地點(diǎn)，連續對外發(fā)送所在路段的識別碼，實(shí)現車(chē)輛通過(guò)高速公路不同路段時(shí)的自動(dòng)標識。 5.1.2產(chǎn)品特點(diǎn) 5.1.3技術(shù)規格 5.2iSpeedy-K2型雙頻讀卡器（ODU） 5.2.1簡(jiǎn)介 iSpeedy-K2型雙頻讀卡器 iSpeedy-K2型雙頻讀卡器是一款專(zhuān)門(mén)設計定位于高速公路路徑識別、無(wú)線(xiàn)自動(dòng)識別、物資管理智能化等應用領(lǐng)域的讀寫(xiě)設備，一般包括RFID讀寫(xiě)模塊和IC卡讀寫(xiě)模塊兩個(gè)主要部分。能夠用來(lái)與符合國際主流433M、900M等ISM頻段的RFID通信系統制式的電子標簽進(jìn)行實(shí)時(shí)雙向通信，也能夠用來(lái)讀寫(xiě)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(jìn)行操作。例如在高速公路多義性路徑應用場(chǎng)合中，ODU放置在收費亭內，實(shí)現對雙頻電子標簽的讀寫(xiě)操作。 5.2.2產(chǎn)品特點(diǎn) 5.2.3技術(shù)規格 5.2.4DC200型雙頻電子標簽（OBU） 5.2.5簡(jiǎn)介 DC200型雙頻電子標簽外觀(guān)圖 DC200型雙頻RFID電子標簽（OBU）專(zhuān)門(mén)設計定位于高速公路路徑識別、移動(dòng)物體定位、無(wú)線(xiàn)自動(dòng)識別、物資管理智能化等相關(guān)應用領(lǐng)域。通常作為被標識物體(如車(chē)輛、移動(dòng)物體等)的信息存儲設備（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內的RFID標簽和IC卡存儲區中。 DC200型雙頻RFID電子標簽能夠用來(lái)與符合國際主流433M、900M等ISM頻段的RFID信標基站天線(xiàn)進(jìn)行實(shí)時(shí)雙向通信，實(shí)現對電子標簽進(jìn)行讀寫(xiě)操作。也能夠用來(lái)與符合國際主流433M、900M等ISM頻段的RFID和IC卡讀卡器進(jìn)行實(shí)時(shí)雙向通信，實(shí)現對RFID電子標簽和IC卡進(jìn)行讀寫(xiě)操作。例如在高速公路的多義性路徑應用場(chǎng)合中， OBU可以實(shí)現如下主要功能：在路網(wǎng)入口處，ODU向OBU寫(xiě)入車(chē)輛入口信息；在路徑標識處，RSU會(huì )實(shí)時(shí)向OBU中寫(xiě)入車(chē)輛所經(jīng)過(guò)的路徑的編碼信息；在路網(wǎng)出口處，ODU讀出OBU中的車(chē)輛入口信息和車(chē)輛行駛路徑信息，從而實(shí)現精確的收費和拆分。 5.2.6產(chǎn)品特點(diǎn) 5.2.7技術(shù)規格 |
