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[摘 要]首先介绍了当今高速公路收费系统的现状，结合当今技术发展趋势，提出了建立高速公路电子不停车收费系统的必要性。进而详尽阐述了电子不停车收费系统的结构及原理并提出应用于高速公路的电子不停车收费系统的方法。
[关键词]电子不停车收费系统；车辆自动识别系统；射频识别技术
中图分类号：U495 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）20-0363-02
1 引言
随着科技的发展，生活节奏的加快，在交通方面，智能交通系统将会是以后的发展趋势，本文将介绍智能交通系统中的高速公路电子不停车收费系统。
现阶段我国经济在飞快的发展中，而高速公路收费系统也随着经济的发展而快速发展，就现阶段而言，我国的收费大致分为三种，分别为：人工收费、半自动收费和自动收费，人工收费不需要任何管理系统，因此效率非常低，而半自动收费和自动收费因为有管理系统的存在，所以效率大大地提高了，半自动收费和自动收费大致分为以下几种：磁卡收费、投币式收费、红外线收费和电子不停车收费[1]。由于私家车的增多，车道拥挤成了交通面临的最大问题，同样在高速公路收费站，拥挤问题也是非常的明显，而且在等待缴费的过程中，由于汽车尾气的不断排放，对环境也造成了不小的污染，要解决高速公路收费站拥挤问题的根本措施是提高用户缴费的效率，而在众多收费方式中，不停车收费是效率最高的一种，用户不用停车就能把费给交上，这就缓解了交通拥挤问题，而且还能缩减汽车用户的经济负担，因此建立高速公路电子不停车收费系统是十分必要的。
2 电子不停车收费系统的结构及原理
电子不停车收费系统有车辆自动识别系统，车辆控制子系统和中心管理系统组成。
2.1 车辆自动识别系统
2.1.1 自动识别技术
车辆自动识别系统是电子不停车收费系统的关键，而自动识别技术是车辆自动识别系统的核心技术[2]。自动识别技术包括：条码识别技术、生物识别技术、图像识别技术、射频识别技术等，由于射频识别技术有可以工作在微波波段，可以穿透风、雪、沙尘等恶劣的环境因素，可以全天候24小时进行工作，通信距离长等自身的优越性，因此把射频识别技术应用到车辆自动识别系统有无可替代的优势。如今的电子不停车收费系统大部分都是基于在射频识别技术下的。基本RFID系统是由电子标签和读写器组成[3]，电子标签与读写器互不接触，利用无线通信传输数据。
2.1.2 车辆自动系别系统的结构
车辆自动识别系统由路边单元（RSU）、车载单元（OBU）、环路感应器、智能控制设备等组成。
车载单元也就是电子标签，里面存储着用户车辆的牌照、车型等一些信息，一般安装在车辆的挡风玻璃的上方，路边单元由读写器，天线，调制解调设备等组成。智能控制设备完成对RFID信号进行控制、处理和传输等过程。电子标签分为主动式和被动式，主动式电子标签是有源的，通讯距离较长。但是价格非常昂贵，被动式电子标签既有有源的，也有无源的，通讯距离较短，但是造价便宜。综合我国人民的收入情况来看，选取被动式无源电子标签是比较合适的，我们可以通过路边单元发出的一系列电磁波对电子标签进行充电，以此来充当电子标签内的电源，从而完成对EEPROM中的数据进行读取和修改等操作。
2.1.3 车辆自动识别技术的工作原理
车辆自动识别工作原理是当车辆进入到ETC信号的覆盖区，路边单元中的读写器发出询问信号，经过调制器的调制，由发射天线发出，车载单元接受到读写器发出的信号之后，经过解调器解调，送给逻辑控制器，由逻辑控制器来决定对EEPROM的读、改等操作，然后经过调制后，将信号返回给路边单元，路边单元将所接受到的信号送给中心管理系统，中心管理系统根据所得到的信息，来做进一步的操作。
具体工作原理如图一所示。
2.1.4 车辆自动识别系统的工作过程
车辆自动识别的具体过程为：
1 路边单元中的读写器经过发送天线向电子标签（车载单元）发出一连串固定频率的电磁波。
2 电子标签经过内部的接受天线接收到读写器所发出的电磁波，并通过整流电路将所得到的能量转换为直流电压，再经过滤波、稳压电路，得到稳定的直流电压，并将此电压储存电容中，也就是图二中的Vcc，该电压为逻辑控制器对EEPROM进行读写操作提供能量。
3 另一方面，电子标签所接受到的电磁波包含着路边单元所发出询问信号的信息，在车载单元接受询问信号的时候，要从许多不同频率的信号和干扰中选择出要接受的信号，并将其高倍数放大是很困难的，因为在不同的频段，电路的性能会有很大的差异，因此在车载单元的接受电路中加了一个混频器，将所接收到的调制信号的频率转换到一个固定的频率，然后再由放大器进行放大，经过数据解调器的解调将信息送到逻辑控制器中，由逻辑控制器来判断对EEPROM所进行的操作，如果是读操作，逻辑控制器就从EEPROM中读取存储的信息，如果要是修改EEPROM中的信息，就要将Vcc中的电压提高，以便对存储器的内容进行修改。将从EEPROM中读取到的信息进行BPSK调制，然后由发射天线发射出调制信号。
4 路边单元接收到从车载单元中返回来的信号，经过混频器转换到一个固定的频率，放大器放大，由解调器解调出相应的信息，将信息送到控制模块，控制模块对信息进行处理，并将所处理的信息送到中心管理系统。
具体工作过程如图二
2.2 车道控制子系统的结构与工作过程
电子不停车收费系统除了车辆自动识别系统，车道控制子系统也是电子不停车收费系统的重要组成部分，当车辆通过电子收费系统的时候，由车辆自动识别系统来获取所来车辆的车牌号、车型号、以及该车用户的银行账户等信息，同时车道控制子系统控制抓拍系统对所进入的车辆进行图像抓拍，经过图像信息化处理，将实际抓拍的车牌号与从车载单元所存储的车牌号进行对比，看看两者是否一致，然后根据两者的一致性由车道控制子系统来控制交通信号灯的状态，报警器的开关，车道拦截装置的打开或闭合，抓拍违章车辆等。车道控制子系统的具体结构如图三：
车道控制子系统的具体工作过程如图四：
2.3 中心管理系统
当车辆进入到电子收费车道时，通过车辆自动识别系统，车道控制子系统所，车辆的信息将会送到中心管理系统，中心管理系统来负责对用户车辆的收费的过程，并自动记录收费记录，中心管理系统与银行网络系统之间的通信是以加密的形式进行传递，因此保证电子不停车收费的安全。
3 电子不停车收费系统的工作流程
电子停车收费系统具体流程是车辆进入电子不停车收费通道时，车辆自动识别系统获取车载单元中车辆的相关信息，如车牌号、车型号等，同时路边所设的图像抓拍系统对该车辆也进行抓拍，获取车辆的实际车牌号，经过数字化图像处理后与通过车载单元获取的车牌号进行对比，如果不一样，提示进入人工收费通道，如果一样，则将信息传递给中心管理系统，中心管理系统经过银行网络系统扣除本次的费用。
具体流程如图五：
4 结束语
从效率、缓解交通压力、节约成本方面来看，电子不停车收费系统都有着无可比拟的优势，我们大部分政府和公司都在大量发展电子不停车收费系统上来看，智能交通系统代替传统收费的趋势是不可避免的，我国应该抓住这一契机，加大发展电子不停车收费系统的力度，争取走在世界的前列。本文对电子不停车收费系统做了一个整体上的论述，对于电子不停车收费系统提供了一些参考。
参考文献
[1] 郇鹏，张仲义.基于射频技术的高速公路不停车收费系统[J].交通运输系统工程与信息，2004，4（2）：121-124.
[2] 谢宁波，顾炎，DSRC在智能交通系统中的应用[J].西南交通大学学报，第36卷第2期，2001年2月.
[3] 周晓光，王晓华.射频识别（RFID）技术原理与应用实例[M].北京：人民邮电出版社，2006.
[关键词]电子不停车收费系统；车辆自动识别系统；射频识别技术
中图分类号：U495 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）20-0363-02
1 引言
随着科技的发展，生活节奏的加快，在交通方面，智能交通系统将会是以后的发展趋势，本文将介绍智能交通系统中的高速公路电子不停车收费系统。
现阶段我国经济在飞快的发展中，而高速公路收费系统也随着经济的发展而快速发展，就现阶段而言，我国的收费大致分为三种，分别为：人工收费、半自动收费和自动收费，人工收费不需要任何管理系统，因此效率非常低，而半自动收费和自动收费因为有管理系统的存在，所以效率大大地提高了，半自动收费和自动收费大致分为以下几种：磁卡收费、投币式收费、红外线收费和电子不停车收费[1]。由于私家车的增多，车道拥挤成了交通面临的最大问题，同样在高速公路收费站，拥挤问题也是非常的明显，而且在等待缴费的过程中，由于汽车尾气的不断排放，对环境也造成了不小的污染，要解决高速公路收费站拥挤问题的根本措施是提高用户缴费的效率，而在众多收费方式中，不停车收费是效率最高的一种，用户不用停车就能把费给交上，这就缓解了交通拥挤问题，而且还能缩减汽车用户的经济负担，因此建立高速公路电子不停车收费系统是十分必要的。
2 电子不停车收费系统的结构及原理
电子不停车收费系统有车辆自动识别系统，车辆控制子系统和中心管理系统组成。
2.1 车辆自动识别系统
2.1.1 自动识别技术
车辆自动识别系统是电子不停车收费系统的关键，而自动识别技术是车辆自动识别系统的核心技术[2]。自动识别技术包括：条码识别技术、生物识别技术、图像识别技术、射频识别技术等，由于射频识别技术有可以工作在微波波段，可以穿透风、雪、沙尘等恶劣的环境因素，可以全天候24小时进行工作，通信距离长等自身的优越性，因此把射频识别技术应用到车辆自动识别系统有无可替代的优势。如今的电子不停车收费系统大部分都是基于在射频识别技术下的。基本RFID系统是由电子标签和读写器组成[3]，电子标签与读写器互不接触，利用无线通信传输数据。
2.1.2 车辆自动系别系统的结构
车辆自动识别系统由路边单元（RSU）、车载单元（OBU）、环路感应器、智能控制设备等组成。
车载单元也就是电子标签，里面存储着用户车辆的牌照、车型等一些信息，一般安装在车辆的挡风玻璃的上方，路边单元由读写器，天线，调制解调设备等组成。智能控制设备完成对RFID信号进行控制、处理和传输等过程。电子标签分为主动式和被动式，主动式电子标签是有源的，通讯距离较长。但是价格非常昂贵，被动式电子标签既有有源的，也有无源的，通讯距离较短，但是造价便宜。综合我国人民的收入情况来看，选取被动式无源电子标签是比较合适的，我们可以通过路边单元发出的一系列电磁波对电子标签进行充电，以此来充当电子标签内的电源，从而完成对EEPROM中的数据进行读取和修改等操作。
2.1.3 车辆自动识别技术的工作原理
车辆自动识别工作原理是当车辆进入到ETC信号的覆盖区，路边单元中的读写器发出询问信号，经过调制器的调制，由发射天线发出，车载单元接受到读写器发出的信号之后，经过解调器解调，送给逻辑控制器，由逻辑控制器来决定对EEPROM的读、改等操作，然后经过调制后，将信号返回给路边单元，路边单元将所接受到的信号送给中心管理系统，中心管理系统根据所得到的信息，来做进一步的操作。
具体工作原理如图一所示。
2.1.4 车辆自动识别系统的工作过程
车辆自动识别的具体过程为：
1 路边单元中的读写器经过发送天线向电子标签（车载单元）发出一连串固定频率的电磁波。
2 电子标签经过内部的接受天线接收到读写器所发出的电磁波，并通过整流电路将所得到的能量转换为直流电压，再经过滤波、稳压电路，得到稳定的直流电压，并将此电压储存电容中，也就是图二中的Vcc，该电压为逻辑控制器对EEPROM进行读写操作提供能量。
3 另一方面，电子标签所接受到的电磁波包含着路边单元所发出询问信号的信息，在车载单元接受询问信号的时候，要从许多不同频率的信号和干扰中选择出要接受的信号，并将其高倍数放大是很困难的，因为在不同的频段，电路的性能会有很大的差异，因此在车载单元的接受电路中加了一个混频器，将所接收到的调制信号的频率转换到一个固定的频率，然后再由放大器进行放大，经过数据解调器的解调将信息送到逻辑控制器中，由逻辑控制器来判断对EEPROM所进行的操作，如果是读操作，逻辑控制器就从EEPROM中读取存储的信息，如果要是修改EEPROM中的信息，就要将Vcc中的电压提高，以便对存储器的内容进行修改。将从EEPROM中读取到的信息进行BPSK调制，然后由发射天线发射出调制信号。
4 路边单元接收到从车载单元中返回来的信号，经过混频器转换到一个固定的频率，放大器放大，由解调器解调出相应的信息，将信息送到控制模块，控制模块对信息进行处理，并将所处理的信息送到中心管理系统。
具体工作过程如图二
2.2 车道控制子系统的结构与工作过程
电子不停车收费系统除了车辆自动识别系统，车道控制子系统也是电子不停车收费系统的重要组成部分，当车辆通过电子收费系统的时候，由车辆自动识别系统来获取所来车辆的车牌号、车型号、以及该车用户的银行账户等信息，同时车道控制子系统控制抓拍系统对所进入的车辆进行图像抓拍，经过图像信息化处理，将实际抓拍的车牌号与从车载单元所存储的车牌号进行对比，看看两者是否一致，然后根据两者的一致性由车道控制子系统来控制交通信号灯的状态，报警器的开关，车道拦截装置的打开或闭合，抓拍违章车辆等。车道控制子系统的具体结构如图三：
车道控制子系统的具体工作过程如图四：
2.3 中心管理系统
当车辆进入到电子收费车道时，通过车辆自动识别系统，车道控制子系统所，车辆的信息将会送到中心管理系统，中心管理系统来负责对用户车辆的收费的过程，并自动记录收费记录，中心管理系统与银行网络系统之间的通信是以加密的形式进行传递，因此保证电子不停车收费的安全。
3 电子不停车收费系统的工作流程
电子停车收费系统具体流程是车辆进入电子不停车收费通道时，车辆自动识别系统获取车载单元中车辆的相关信息，如车牌号、车型号等，同时路边所设的图像抓拍系统对该车辆也进行抓拍，获取车辆的实际车牌号，经过数字化图像处理后与通过车载单元获取的车牌号进行对比，如果不一样，提示进入人工收费通道，如果一样，则将信息传递给中心管理系统，中心管理系统经过银行网络系统扣除本次的费用。
具体流程如图五：
4 结束语
从效率、缓解交通压力、节约成本方面来看，电子不停车收费系统都有着无可比拟的优势，我们大部分政府和公司都在大量发展电子不停车收费系统上来看，智能交通系统代替传统收费的趋势是不可避免的，我国应该抓住这一契机，加大发展电子不停车收费系统的力度，争取走在世界的前列。本文对电子不停车收费系统做了一个整体上的论述，对于电子不停车收费系统提供了一些参考。
参考文献
[1] 郇鹏，张仲义.基于射频技术的高速公路不停车收费系统[J].交通运输系统工程与信息，2004，4（2）：121-124.
[2] 谢宁波，顾炎，DSRC在智能交通系统中的应用[J].西南交通大学学报，第36卷第2期，2001年2月.
[3] 周晓光，王晓华.射频识别（RFID）技术原理与应用实例[M].北京：人民邮电出版社，2006.