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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(shì)，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(chē)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(shí)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(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(wèn)題—多義性路徑識(shí)別問(wèn)題。 金溢科技的高速公路RFID多義性路徑識(shí)別系統(tǒng)綜合了射頻識(shí)別技術(shù)和IC卡技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，采用無(wú)線路徑自動(dòng)標(biāo)識(shí)方式精確記錄車(chē)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(shí)別問(wèn)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(shí)別應(yīng)用功能。 本系統(tǒng)由車(chē)載電子標(biāo)簽（OBU）、桌面讀寫(xiě)機(jī)具（ODU）和路側(cè)天線設(shè)備（RSU）組成。其中，車(chē)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(wú)線通信功能和IC卡功能。桌面讀寫(xiě)機(jī)具由微處理器、射頻模塊、天線單元、IC卡讀寫(xiě)模塊、IC卡讀寫(xiě)天線、上位機(jī)通信模塊、電源等組成，具有433MHz無(wú)線通信功能和IC卡讀寫(xiě)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(wú)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(shì)，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(guò)對(duì)現(xiàn)有IC卡收費(fèi)系統(tǒng)的升級(jí)來(lái)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(shí)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(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(guò)在現(xiàn)有IC卡收費(fèi)系統(tǒng)基礎(chǔ)上平滑升級(jí)來(lái)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(wú)線鏈路進(jìn)行通信，具有通信距離遠(yuǎn)、饒過(guò)障礙物能力強(qiáng)的特點(diǎn)，且屬于公用頻段，無(wú)需申請(qǐng)無(wú)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(shí)的路段只需安裝一臺(tái)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(mén)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(chē)、高速自由流通過(guò)的路徑標(biāo)識(shí)方式，在解決多義性路徑識(shí)別問(wèn)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(chē)載電子標(biāo)簽的無(wú)線通信靈敏度高達(dá)-109dBm,通信距離0"300m。當(dāng)車(chē)輛行駛速度在0 " 200km/h時(shí)，路側(cè)天線設(shè)備與車(chē)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(xiě)機(jī)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(biāo)簽、桌面讀寫(xiě)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(chē)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(chē)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(guó)際和國(guó)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(kāi)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(shí)別系統(tǒng)的主要工作流程如下： 車(chē)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(guò)車(chē)載電子標(biāo)簽、桌面讀寫(xiě)機(jī)具和路側(cè)天線設(shè)備記錄車(chē)輛在每個(gè)階段的詳細(xì)路徑信息，精確計(jì)算出車(chē)輛應(yīng)繳納的通行費(fèi)金額并根據(jù)車(chē)輛行駛路徑對(duì)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(xiě)機(jī)具在計(jì)算機(jī)控制下以無(wú)線通信方式與車(chē)載電子標(biāo)簽進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，清除車(chē)載電子標(biāo)簽存儲(chǔ)單元內(nèi)的信息，同時(shí)把車(chē)輛入口信息寫(xiě)入車(chē)載電子標(biāo)簽的IC卡模塊中。車(chē)載電子標(biāo)簽隨后被放置在車(chē)上，隨車(chē)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(duì)外播發(fā)所在路段的路徑標(biāo)識(shí)碼信息。車(chē)載電子標(biāo)簽隨車(chē)輛在路網(wǎng)內(nèi)移動(dòng)時(shí)，不斷檢測(cè)有無(wú)路側(cè)天線設(shè)備發(fā)出的路徑標(biāo)識(shí)碼信息，如果有則接收路徑標(biāo)識(shí)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(xiě)機(jī)具在計(jì)算機(jī)控制下以無(wú)線通信方式讀取車(chē)載電子標(biāo)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(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(shí)別系統(tǒng)與現(xiàn)有的電子收費(fèi)模式兼容，可通過(guò)對(duì)現(xiàn)有的IC卡收費(fèi)系統(tǒng)的改造和升級(jí)來(lái)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(jí)改造方面。 RFID多義性車(chē)道系統(tǒng)具備了一般人工/電子收費(fèi)車(chē)道系統(tǒng)的功能，包括數(shù)據(jù)采集、收費(fèi)、車(chē)道設(shè)備控制、信息保存、設(shè)備檢測(cè)、工班管理等正常車(chē)道管理功能，也可對(duì)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)線通信功能和IC卡功能的電子標(biāo)簽；并把普通的IC卡讀寫(xiě)器更換成同時(shí)具備433MHz無(wú)線通信功能和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(shè)置具有433MHz無(wú)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(duì)入口信息寫(xiě)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(duì)路徑信息進(jìn)行采集和分析，并在原有數(shù)據(jù)庫(kù)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(chē)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(chē)道軟件系統(tǒng)控制下對(duì)OBU進(jìn)行發(fā)行處理，發(fā)行成功后，收費(fèi)員把OBU交給車(chē)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(xiě)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(chē)輛駕駛員； ※ 系統(tǒng)通過(guò)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(shí)程序 路側(cè)天線（RSU）控制軟件通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程設(shè)置RSU的路徑標(biāo)識(shí)編碼，設(shè)置成功后，RSU進(jìn)入持續(xù)廣播路徑標(biāo)識(shí)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(guò)無(wú)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(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程設(shè)置RSU的路徑標(biāo)識(shí)碼； ※ RSU控制軟件通過(guò)無(wú)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(shí)碼信息工作模式； ※ 車(chē)載電子標(biāo)簽隨車(chē)輛在路網(wǎng)內(nèi)移動(dòng)時(shí)，不斷檢測(cè)有無(wú)路側(cè)天線發(fā)出的路徑標(biāo)識(shí)碼信息，如果有則接收路徑標(biāo)識(shí)碼信息并順序保存在存儲(chǔ)單元中。 4.4出口車(chē)道收費(fèi)程序 車(chē)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(chē)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(guò)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(shí)別系統(tǒng)中采用的關(guān)鍵設(shè)備主要有車(chē)載電子標(biāo)簽（OBU）、桌面讀寫(xiě)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(shí)別系統(tǒng)提供全套關(guān)鍵設(shè)備，其中： ※ 車(chē)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(xiě)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(shí)別系統(tǒng)的實(shí)際需要。 5.1Sharp-T10型信標(biāo)基站（RSU） 5.1.1簡(jiǎn)介 Sharp-T10型信標(biāo)基站是一款專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)定位于高速公路路徑識(shí)別、移動(dòng)物體定位、無(wú)線自動(dòng)識(shí)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(xiě)設(shè)備，能夠用來(lái)與符合國(guó)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(xiě)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(chǎng)所，例如在高速公路多義性路徑應(yīng)用場(chǎng)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(duì)外發(fā)送所在路段的識(shí)別碼，實(shí)現(xiàn)車(chē)輛通過(guò)高速公路不同路段時(shí)的自動(dòng)標(biāo)識(shí)。 5.1.2產(chǎn)品特點(diǎn) 5.1.3技術(shù)規(guī)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(shè)計(jì)定位于高速公路路徑識(shí)別、無(wú)線自動(dòng)識(shí)別、物資管理智能化等應(yīng)用領(lǐng)域的讀寫(xiě)設(shè)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(guó)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(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(yīng)用場(chǎng)合中，ODU放置在收費(fèi)亭內(nèi)，實(shí)現(xiàn)對(duì)雙頻電子標(biāo)簽的讀寫(xiě)操作。 5.2.2產(chǎn)品特點(diǎn) 5.2.3技術(shù)規(guī)格 5.2.4DC200型雙頻電子標(biāo)簽（OBU） 5.2.5簡(jiǎn)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(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)定位于高速公路路徑識(shí)別、移動(dòng)物體定位、無(wú)線自動(dòng)識(shí)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(shí)物體(如車(chē)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?lái)與符合國(guó)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(duì)電子標(biāo)簽進(jìn)行讀寫(xiě)操作。也能夠用來(lái)與符合國(guó)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(duì)RFID電子標(biāo)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(yīng)用場(chǎng)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(xiě)入車(chē)輛入口信息；在路徑標(biāo)識(shí)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(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 |
