射频识别技术在不停车电子收费中的应用

Abstract: This paper introduces the basic concepts and working principle of the radio frequency identification technology, and introduces its application situation in the no parking electronic toll collection system.

Keywords: highway; radio frequency identification; no parking charge

中图分类号: F764.6 文献标识码:A　文章编号：2095-2104(2012)

高速公路的收费方式各个省市都在积极地探索，部分地区已进行了一些改革。目前国内对高速公路通行费的征收方式主要有四种方式：现场设站、统征或区域性统征(即“年票制”)和 ETC 收费方式、联网收费。国内大多数高速公路采用的是现场设站收费方式，这也是最早的征收方式。统征方式就是所辖区域内所有的收费公路、桥梁隧道收费站不再对本地车辆收取通行费，通过银行或征稽部门对车主按年度一次性征收一定数额的通行费。这种征收方式在欧洲比较常见，国内尚无先例。

射频识别技术是自动识别技术的一种，即通过无线射频方式进行非接触双向数据通信对目标加以识别。一个典型的射频识别系统一般由射频识别标签、读写器以及计算机系统等部分组成。其中射频识别标签中一般保存有约定格式的编码数据，用以唯一标识标签所附着的物体。与传统的识别方式相比，射频识别技术无需直接接触、无需光学可视、无需人工干预即可完成信息输入和处理，且操作方便快捷。

1、基本概念

射频标签读写设备是射频识别系统的两个重要组成部分(标签与读写器)之一。射频标签读写设备根据具体实现功能的特点也有一些其他较为流行的别称，如：阅读器(Reader)，查询器(Interrogator)，通信器(Communicator)，扫描器(Scanner)，读写器(Reader and Writer)，编程器(Programmer)，读出装置(Reading Device)，便携式读出器(Portable Readout Device)，AEI设备( Automatic Equipment Identification Device)等。

读写器即对应于射频标签读写设备，读写设备与射频标签之间必然通过空间信道实现读写器向射频标签发送命令，射频标签接收读写器的命令后做出必要的响应，由此实现射频识别。此外，在射频识别应用系统中，一般情况下，通过读写器实现的对射频标签数据的无接触收集或由读写器向射频标签中写入的标签信息均要回送的应用系统中或来自应用系统，这就形成了射频标签读写设备与应用系统程序之间的接口API(Application Program Interface)。一般情况下，要求读写器能够接收来自应用系统的命令，并且根据应用系统的命令或约定的协议作出相应的响应(回送收集到的标签数据等)。

读写器本身从电路实现角度来说，又可划分为两大部分，即：射频模块(射频通道)与基带模块。

射频模块实现的任务主要有两项，第一项是实现将读写器欲发往射频标签的命令调制(装载)到射频信号(也称为读写器/射频标签的射频工作频率)上，经由发射天线发送出去。发送出去的射频信号(可能包含有传向标签的命令信息)经过空间传送(照射)到射频标签上，射频标签对照射在其上的射频信号作出响应，形成返回读写器天线的反射回波信号。射频模块的第二项任务即是实现将射频标签反回到读写器的回波信号进行必要的加工处理，并从中解调(卸载)提取出射频标签回送的数据。

基带模块实现的任务也包含两项，第一项是将读写器智能单元(通常为计算机单元CPU或MPU)发出的命令加工(编码)实现为便于调制(装载)到射频信号上的编码调制信号。第二项任务即是实现对经过射频模块解调处理的标签回送数据信号进行必要的处理(包含解码)，并将处理后的结果送入读写器智能单元。

一般情况下，读写器的智能单元也划归基带模块部分。智能单元从原理上来说，是读写器的控制核心，从实现角度来说，通常采用嵌入式MPU，并通过编制相应的MPU控制程序对实现收发信号实现智能处理以及与后终应用程序之间的API接口。射频模块与基带模块的接口为调制(装载)/解调(卸载)，在系统实现中，通常射频模块包括调制/解调部分，并且也包括解调之后对回波小信号的必要加工处理(如放大、整形)等。

2、射频识别在不停车智能化收费系统中的应用

运用射频识别系统可以实现不停车自动交费、免现金找赎。通过与银行联网结算，实现货币电子化，从而实现智能化收费管理。解决了因停车交费而产生的交通堵塞、资源浪费、空气污染等问题。

系统主要设备有感应器( 阅读器)，电子标签(记录标签) 。

系统工作原理：每个标签都将附于汽车风挡玻璃上，并将汽车识别信息编码、校准标签使其与系统一致。当带有标签的汽车进入阅读区域时，阅读器向其发射射频信号，标签调节所接受的一部分信号并反射回阅读器，发射信号含有该物体的识别密码，经过预处理和放大，阅读器将反射至读码器，读码器从信号中解出识别密码，并根据用户确定的标准确认密码。读码器还可将时间、日期等有用信息加入密码，将密码存入存储器缓冲区，并将密码传递至主计算机或其它数据记录设备中。

中央电脑收费系统管理金融运输、服务交易，就象银行管理自动提款机(ATM)交易一样，用户购买或租借电子标签就象车辆使用的ATM卡，通过建立收费系统帐户加入中央电脑收费网。

随着技术的不断进步，相信在不久的将来，射频识别技术会更广泛的应用于高速公路收费系统，这不仅是对工作人员的一种解放，更会为高速公路更好地服务于社会起到意想不到的作用。