1、系統(tǒng)概述

    聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)是目前各省路網(wǎng)收費(fèi)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(fèi)系統(tǒng)。在聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)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(shí)現(xiàn)精確拆分帳的基礎(chǔ)。目前高速公路網(wǎng)日趨發(fā)達(dá)，在同一路網(wǎng)中，從相同的起點(diǎn)出發(fā)，到達(dá)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(fèi)系統(tǒng)只能識別起點(diǎn)信息和目的地信息，沒有路徑信息，無法按實(shí)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(fèi)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(diǎn)，采用無線路徑自動(dòng)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(fèi)系統(tǒng)多義性路徑識別問題，能同時(shí)實(shí)現(xiàn)路網(wǎng)收費(fèi)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(jī)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(chǔ)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(jī)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(jī)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(yuǎn)程控制模塊、電源模塊組成，具有433MHz無線通信功能。
整個(gè)系統(tǒng)具有通信距離遠(yuǎn)、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(fèi)模式兼容，可通過對現(xiàn)有IC卡收費(fèi)系統(tǒng)的升級來實(shí)現(xiàn)，顯著節(jié)省投資。

    本系統(tǒng)方案的優(yōu)點(diǎn)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(diǎn)，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(fèi)模式兼容，非常適合存在多義性路徑的復(fù)雜路網(wǎng)收費(fèi)。
2) 本系統(tǒng)的實(shí)施可通過在現(xiàn)有IC卡收費(fèi)系統(tǒng)基礎(chǔ)上平滑升級來實(shí)現(xiàn)，并可與IC卡同時(shí)在路網(wǎng)內(nèi)混合使用，有效保護(hù)原有投資。
3) 本系統(tǒng)采用了433MHz無線鏈路進(jìn)行通信，具有通信距離遠(yuǎn)、饒過障礙物能力強(qiáng)的特點(diǎn)，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(gè)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(fèi)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(shí)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(dá)-109dBm,通信距離0~300m。當(dāng)車輛行駛速度在0 ~ 200km/h時(shí)，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(jī)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(jī)具都支持目前已經(jīng)在交通收費(fèi)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(shí)施可以充分利用現(xiàn)有的收費(fèi)模式和收費(fèi)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(jī)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(jì)原則

    本系統(tǒng)遵循以下基本設(shè)計(jì)原則：

1) 規(guī)范性原則――設(shè)計(jì)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(jì)的系統(tǒng)，必須達(dá)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(shí)用性；從用戶第一的角度進(jìn)行設(shè)計(jì)，確保方便用戶使用。
4) 易于維護(hù)原則――系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，便于安裝、配置、維護(hù)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(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(tǒng)通過車載電子標(biāo)簽、桌面讀寫機(jī)具和路側(cè)天線設(shè)備記錄車輛在每個(gè)階段的詳細(xì)路徑信息，精確計(jì)算出車輛應(yīng)繳納的通行費(fèi)金額并根據(jù)車輛行駛路徑對收取的通行費(fèi)進(jìn)行精確拆分帳，使路網(wǎng)收費(fèi)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(jī)具在計(jì)算機(jī)控制下以無線通信方式與車載電子標(biāo)簽進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，清除車載電子標(biāo)簽存儲(chǔ)單元內(nèi)的信息，同時(shí)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(dòng)。

    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(dòng)時(shí)，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(chǔ)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(jī)具在計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)系統(tǒng)，系統(tǒng)將根據(jù)這些信息計(jì)算收費(fèi)金額和拆分帳。

    4、系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)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(fèi)模式兼容，可通過對現(xiàn)有的IC卡收費(fèi)系統(tǒng)的改造和升級來實(shí)現(xiàn)，顯著節(jié)省投資。由于現(xiàn)有的IC卡收費(fèi)系統(tǒng)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(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(fèi)車道系統(tǒng)的功能，包括數(shù)據(jù)采集、收費(fèi)、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(dòng)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(shí)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(shí)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(gè)路段分別設(shè)置具有433MHz無線通信功能、可獨(dú)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(jì)費(fèi)收費(fèi)等功能模塊進(jìn)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(jìn)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(fèi)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(jìn)行發(fā)行處理，發(fā)行成功后，收費(fèi)員把OBU交給車輛駕駛員。具體包括：
※ 收費(fèi)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(fèi)員把OBU交給車輛駕駛員；
※ 系統(tǒng)通過一定的機(jī)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(yuǎn)程設(shè)置RSU的路徑標(biāo)識編碼，設(shè)置成功后，RSU進(jìn)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(yuǎn)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(yuǎn)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(yuǎn)程設(shè)置RSU進(jìn)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(dòng)時(shí)，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(chǔ)單元中。

    4.4 出口車道收費(fèi)程序

    車輛駕駛員把OBU交給收費(fèi)員，收費(fèi)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(jìn)行信息交互，完成收費(fèi)應(yīng)用流程。
具體操作程序如下：
? 收費(fèi)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(fèi)系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)費(fèi)處理，成功后形成交易流水；
※ 系統(tǒng)通過一定的機(jī)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(jī)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(jī)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(shí)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(jì)定位于高速公路路徑識別、移動(dòng)物體定位、無線自動(dòng)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(jìn)行實(shí)時(shí)雙向通信，用以遠(yuǎn)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(yuǎn)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(diǎn)，連續(xù)對外發(fā)送所在路段的識別碼，實(shí)現(xiàn)車輛通過高速公路不同路段時(shí)的自動(dòng)標(biāo)識。

    5.1.2 產(chǎn)品特點(diǎn)

    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(jì)定位于高速公路路徑識別、無線自動(dòng)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(gè)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(jìn)行實(shí)時(shí)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(jìn)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(fèi)亭內(nèi)，實(shí)現(xiàn)對雙頻電子標(biāo)簽的讀寫操作。

    5.2.2 產(chǎn)品特點(diǎn)

    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(jì)定位于高速公路路徑識別、移動(dòng)物體定位、無線自動(dòng)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(dòng)物體等)的信息存儲(chǔ)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(chǔ)在OBU內(nèi)的RFID標(biāo)簽和IC卡存儲(chǔ)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(jìn)行實(shí)時(shí)雙向通信，實(shí)現(xiàn)對電子標(biāo)簽進(jìn)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(jìn)行實(shí)時(shí)雙向通信，實(shí)現(xiàn)對RFID電子標(biāo)簽和IC卡進(jìn)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(shí)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(huì)實(shí)時(shí)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(shí)現(xiàn)精確的收費(fèi)和拆分。

    5.2.6 產(chǎn)品特點(diǎn)

    5.2.7 技術(shù)規(guī)格