高速公路自动收费与自动称重耦合系统的实现摘要：通过RIFD技术的研究及应用，实现高速公路自动收费系统(ETC)与自动称重系统的耦合，在原有技术的基础上，通过技术改革，节省成本、增加功能，实现高速公路自动收费系统(ETC)在全国范围内的应用。
关键词:RFID 自动称重ETC
随着我国经济社会的高速发展，广大人民众对便捷交通的需求越来越大，越来越多的各型货车、客车在各级高速公路上运行。因此高速公路上的交通拥堵问题成为阻碍我国交通事业发展的重要障碍。而传统的高速公路收费站的人工、低效的模式是造成高速公路拥堵问题的重要原因之一。因此，关于高速公路自动收费与自动称重耦合系统研究具有十分重要的现实意义[1]。
1 高速公路自动收费系统现状
高速公路自动付费系统的推广主要面临三大难处：一是成本较一般收费方式要高出很多。二是传统的基于车牌识别的自动付费系统出现识别错误的概率较大。三是以往的系统只限于轿车使用，因为货车的过路费要根据所载货物的重量所定。
目前各国高速公路收费方式概括起来主要是7种，其性能对照见表1。可见，电子收费系统比传统的收费系统具有明显的优越性，避免
了费用流失、车辆堵塞，减少了收费车道数量、收费广场占地面积，为车主和管理者提供全方位的管理和服务；此外，电子收费系统操作方便、成本低廉，是未来理想的高速公路收费系统[2]。
高速公路过路费标准2 ETC与自动称重耦合系统的结构设计
耦合系统的工作原理如下。
系统启动后，进行初始化。并检测射频标签。当有装有RIFD标签的车辆接近时，对其进行识别，并执行自动称重对其进行称重。得出目标车重量后与预先设定好的M值进行比较。若大于M则判定为货车，反正则为轿车。若标签内容与判定结果不一样，或者目标车辆列在黑名单中，则系统自动报警，由工作人员处理突发事件。若标签合法，则由系统利用RFID的可读写的功能计算所需费用，并进行交易。交易完成后，相关信息显示在LED上，同时闸道打开，车辆通过。
此时系统将交易信息记录在后台计算机，以便管理员进行数据的统计与分析。若此时有后续车辆进入，则返回射频标签识别处继续执行该流程。反之，结束。通过自动称重判断车型环节,M值可根据实际情况设定。这样轿车和货车就可共用一条车道。
3 ETC与自动称重耦合系统的实现
3.1 RFID技术
(1)标签的选择。
标签技术分有源RFID技术和无源RFID技术。有源RFID系统的读写器不需要向电子标签供电，电子标签自带电池，当电子标签进入读写器的工作范围后，电子标签主动地将存储的识别信息(ID)以电磁波的形式传给读写器。如果电子标签可以无线改写其存储的信息，那么就是可读写的有源RFID系统。无源RFID技术利用无线射频方式进行非接触双向通信，实现自动识别和远程实时监控及管理。其通信距离可从几厘米到几十米远，存储信息多，最为主要的优点是环境适应性强，受雨雪、冰雹、灰尘等影响小，可全天候工作。并且可穿透非金属物体行识别，抗干扰能力强，各频段标签性能对比见表2。
综合考虑上述两种标签技术的特点,ETC系统的RFID标签应采用13.56MHZ高频无源RFID技术。
(2)读写器、天线与应用软件。
在标签和读取器间传递射频信号。在低频段和高频段主要使用平板天线、八木天线和阵列天线等。读写器的程序设计(初始化)：时钟初始化、NRF2401配置程序、RS232初始化。在标签和读取器间传递射频信号。在低频段和高频段主要使用平板天线、八木天线和阵列天线等。主动标签程序设计分为下面三个部分：睡眠阶段：标签电路加电后．在96ms的工作周期里，睡眠模式的时间为90ms。然后运行6ms 侦听有无阅读器发送的激活指令，若无，标签再次进入睡眠模式，若有,
则进入接入阶段。96ms的工作周期是综合考虑了省电效果和接入成功的这种方案。
3.2 自动称重系统
无人值守载货车辆自动称重系统是利用RFID技术设计的车辆自动称重系统，将RFID标签作为车载卡，利用RFID读写器识别车载卡从而识别车辆，然后进行自动化的称重流程。自动称重系统作为自动收费系统的配套设施，为货车的不停车收费提供了技术支持。
(1)自动称重系统中的RFID中间件。
RFID中间件是连接底层设备和上层应用软件的枢纽，主要功能应该包括以下四个方面。第一，管理RFID读写器。第二，对多种RFID读写器操作的统一接口。第三，数据过滤和传输。第四，提供多种通讯机制。
(2)自动称重系统RFID中间件Lissome。
Lissome是航天信息开发的一个轻量级的，可灵活配置的、具有完全自主知识产权的RFID中间件产品，可以对13.56MHz,900MHz,2.45GHz等频段的RFID读写设备提供支持并且已经对主流的读写设备协议设计了各种适配器。对目前主流的设备，如Alien,Impinj,CSL等都直接提供支持。
自动称重系统使用的是2.45GHz频段的RFID标签，属于超高频
段，具有阅读距离较远(典型距离3m～5m)、读取速度较高的特点，车辆称重时不需要有刷卡的动作，车辆行驶进入读写器的读取范围后，读写器自动读取车辆上贴的标签，然后触发称重流程。Lissome分为四个模块：设备抽象层；设备管理和监控；事件处理引擎；中间件接口。
4 结语
本系统改进了传统的基于车牌识别的收费方式，而使用基于无线通信的收费方式。将车辆的型号、车牌等信息储存在射频电路中，并利用RFID技术向系统传递信息，系统随之扣除相应金额。这就很好的避免了计算机在处理运动中图像容易出现误差的问题，也同时降低了成本。与此同时，本系统还将自动称重系统与自动付费系统耦合，从而扩大了系统的使用范围。
参考文献
[1]张铁强，李春庚.基于无线通讯技术的高速公路自动收费系统的探索[J].科技资,2008,27:18.