畢業(yè)論文---淺析高速公路自動(dòng)收費(fèi)系統(tǒng)

1、<p>　　淺析高速公路自動(dòng)收費(fèi)系統(tǒng)</p><p>　　系（分院）： </p><p>　　專業(yè)班 級： </p><p>　　學(xué)生姓名： </p><p>　　學(xué) 號：

2、 </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　二○一○年 五月四日</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本文主要探討射頻自動(dòng)識別不停車收費(fèi)系統(tǒng)在高速公路上的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。論文首先對當(dāng)今高速公路的收費(fèi)系統(tǒng)的

3、現(xiàn)狀進(jìn)行簡單的闡述，然后提出射頻自動(dòng)識別不停車收費(fèi)系統(tǒng)在高速公路上的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。再詳細(xì)介紹該系統(tǒng)的組成及原理。</p><p>　　關(guān)鍵詞：射頻；收費(fèi)系統(tǒng)； 高速公路。</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　The article mainly discusses frequency automatic id

4、entification no-waiting toll collection system in highway design and implementation. The paper first current highway system status then puts forward the simple automatic identification of rf no-waiting toll collection sy

5、stem in highway design and implementation. More detailed introduces the composition and principle of the system.</p><p>　　Key words：radio frequency；toll collection system；highway；</p><p><b&g

6、t;　　目 錄</b></p><p><b>　　引言1</b></p><p>　　1 高速公路收費(fèi)系統(tǒng)的現(xiàn)狀1</p><p>　　2 射頻自動(dòng)識別不停車收費(fèi)系統(tǒng)1</p><p>　　2.1自動(dòng)識別技術(shù)的發(fā)展1</p><p>　　2.2 射頻識別系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理

7、2</p><p>　　2.2.1射頻識別系統(tǒng)結(jié)構(gòu)2</p><p>　　2.2.2射頻識別工作原理2</p><p>　　3 射頻技術(shù)在高速公路收費(fèi)系統(tǒng)中的應(yīng)用4</p><p>　　3.1 系統(tǒng)可行性研究4</p><p>　　3.2 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)4</p><p><b&g

8、t;　　4 結(jié)束語6</b></p><p><b>　　謝辭6</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)7</b></p><p><b>　　引言</b></p><p>　　智能交通系統(tǒng)是21世紀(jì)現(xiàn)代交通運(yùn)輸體系的發(fā)展方向, 是國家“ 十五”重點(diǎn)攻關(guān)

9、項(xiàng)目, 同時(shí)又是科技部創(chuàng)新基金重點(diǎn)支持項(xiàng)目, 本文介紹智能交通系統(tǒng)中較成熟的部分—高速公路收費(fèi)系統(tǒng)。</p><p>　　1 高速公路收費(fèi)系統(tǒng)的現(xiàn)狀</p><p>　　隨著國家經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，加快高速公路的建設(shè)步伐，我國的大部分地區(qū)已經(jīng)形成了一個(gè)四通八達(dá)的高速公路網(wǎng)，高速公路無論在貨運(yùn)還是客運(yùn)方面都起著越來越重要的作用。隨著高速公路里程和交通量的不斷增加，如何進(jìn)一步加強(qiáng)高速公路的管理水平

10、，提高其運(yùn)營效率，成為高速公路管理研究的重要內(nèi)容。建設(shè)和優(yōu)化高速公路收費(fèi)是高速公路管理的重要任務(wù)之一，直接影響高速公路通行的效率和運(yùn)營的經(jīng)濟(jì)效益，為了保證投資效益和通行安全，高速公路都設(shè)立了許多收費(fèi)站和交通監(jiān)控中心，過多的設(shè)立收費(fèi)站，又降低了高速公路通行的效率。近年來，隨著公路交通事業(yè)的蓬勃發(fā)展，公路收費(fèi)系統(tǒng)開始由人工向自動(dòng)化方向發(fā)展，有效地降低了公路、橋梁等收費(fèi)處的車輛阻塞率。但目前各種收費(fèi)系統(tǒng)仍有不盡如人意的地方，有的磁卡或接觸式I

11、C卡系統(tǒng)要求車輛必須停車才能進(jìn)行收費(fèi)作業(yè)，射頻自動(dòng)識別不停車收費(fèi)系統(tǒng)是解決高速公路自動(dòng)收費(fèi)問題的一種有效可行的方法，實(shí)現(xiàn)了高速公路不停車收費(fèi)。它能有效解決高速公路收費(fèi)處車輛堵塞問題，具有較強(qiáng)的實(shí)用性。</p><p>　　2 射頻自動(dòng)識別不停車收費(fèi)系統(tǒng)</p><p>　　2.1自動(dòng)識別技術(shù)的發(fā)展</p><p>　　自動(dòng)識別技術(shù)是20世紀(jì)70年代發(fā)展起來的集光、機(jī)

12、、電、計(jì)算機(jī)等技術(shù)為一體的高新技術(shù)，是數(shù)據(jù)自動(dòng)采集、自動(dòng)輸入的基礎(chǔ)，是計(jì)算機(jī)“實(shí)時(shí)”處理的重要技術(shù)保障。自動(dòng)識別技術(shù)包括：條碼識別技術(shù)、射頻識別技術(shù)、生物識別技術(shù)、磁及智能卡識別技術(shù)、光字符識別技術(shù)等。這之中有的技術(shù)尚在發(fā)展之中，技術(shù)還不成熟，對于已經(jīng)投入大規(guī)模應(yīng)用的幾種自動(dòng)識別技術(shù)，如條碼、磁卡、IC卡等。</p><p>　　射頻識別（RFID,即Radio Frequency Identification）

13、技術(shù)是最近幾年發(fā)展起來的現(xiàn)代自動(dòng)識別技術(shù)，RFID射頻識別是一種非接觸式的自動(dòng)識別技術(shù)，它通過射頻信號自動(dòng)識別目標(biāo)對象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，識別工作無須人工干預(yù)，可工作于各種惡劣環(huán)境。RFID技術(shù)可識別高速運(yùn)動(dòng)物體并可同時(shí)識別多個(gè)標(biāo)簽，操作快捷方便。RFID是一種簡單的無線系統(tǒng)，只有兩個(gè)基本器件，該系統(tǒng)用于控制、檢測和跟蹤物體。系統(tǒng)由一個(gè)詢問器（或閱讀器）和很多應(yīng)答器（或標(biāo)簽）組成。它最突出的特點(diǎn)是可以非接觸識讀（識讀距離可從十厘米至幾十米）

14、、可識別高速運(yùn)動(dòng)物體、抗惡劣環(huán)境、保密性強(qiáng)、可同時(shí)識讀多個(gè)識別對象等。</p><p>　　2.2 射頻識別系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理</p><p>　　2.2.1射頻識別系統(tǒng)結(jié)構(gòu)</p><p>　　典型的射頻識別系統(tǒng)包括射頻卡和讀寫器，同時(shí)還包括其他一些部件，比如天線、智能控制設(shè)備、編程器等。</p><p><b>　　(1) 射頻

15、卡</b></p><p>　　射頻卡（簡稱RFID卡、RF卡）是基于射頻設(shè)別技術(shù)的智能卡，是一種以無線方式傳送數(shù)據(jù)的集成電路卡片，它具有數(shù)據(jù)處理及安全認(rèn)證功能等特有的優(yōu)點(diǎn)。</p><p><b>　　(2) 讀寫器</b></p><p>　　讀寫器也稱收發(fā)器或詢問器，它由發(fā)射單元、接收單元、信號處理控制單元和電源等組成。它通過

16、天線想射頻卡發(fā)送射頻調(diào)制信號（也稱詢問信號），同時(shí)通過天線接收從射頻卡返回的載有射頻卡中信息的射頻調(diào)制信號（也稱應(yīng)答信號），經(jīng)過處理后傳給智能控制設(shè)備。</p><p><b>　　(3) 天線</b></p><p>　　天線完成射頻信號的發(fā)射和接收，是射頻卡與閱讀器之間傳輸數(shù)據(jù)的發(fā)射、接收裝置。</p><p>　　(4) 智能控制設(shè)備&l

17、t;/p><p>　　智能控制設(shè)備完成RFID信號的控制、處理、顯示和傳輸，它由計(jì)算機(jī)和控制單元組成，它既有計(jì)算機(jī)的功能，也有自動(dòng)控制功能。</p><p><b>　　(5) 編程器</b></p><p>　　編程器是向射頻卡寫入數(shù)據(jù)的裝置。</p><p>　　2.2.2射頻識別工作原理</p><

18、p>　　射頻識別系統(tǒng)三個(gè)基本部分：RF卡（射頻卡），天線，讀寫單元，如圖1所示</p><p>　　圖1 射頻識別系統(tǒng)工作原理</p><p>　　讀寫單元發(fā)出微波查詢信號時(shí)，安裝在被識別物體上的射頻卡接收到的部分微波的能量轉(zhuǎn)換為直流電，供射頻卡內(nèi)部電路工作，而將另外部分微波通過自己的微波天線反射回讀寫單元，由射頻卡反射回的微波信號攜帶射頻卡內(nèi)部儲存的數(shù)據(jù)信息。反射回的微波信號經(jīng)讀寫

19、單元進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后，得到射頻卡內(nèi)儲存的識別代碼信息。</p><p>　　圖2 射頻卡工作過程</p><p>　　射頻卡的工作過程（如圖2所示）：</p><p>　?。俣ㄉ漕l卡的讀寫電壓分別為2V和15V，同時(shí)射頻卡會有所不同）</p><p>　　（1）讀寫器不斷向周圍發(fā)一組固定頻率的電磁波。</p><p&g

20、t;　?。?）射頻卡內(nèi)有一個(gè)LC串聯(lián)諧振電路，當(dāng)它進(jìn)入讀寫器的工作區(qū)域內(nèi)，而且頻率與讀寫器發(fā)送的頻率相同，這樣，在電磁激勵(lì)下，LC諧振電路長生共振。</p><p>　?。?）共振使卡內(nèi)的電容有了負(fù)荷，在電容的另一端，接有一個(gè)單向?qū)ǖ碾娮颖茫瑢㈦娙輧?nèi)的電荷送到另一個(gè)電容內(nèi)存儲，當(dāng)所積累的電荷達(dá)到2V時(shí)，此電容可作為電源為集成電路提供工作電壓。</p><p>　?。?）CMOS集成電路中

21、的有關(guān)控制邏輯電路對接收到的信號進(jìn)行解碼。</p><p>　　（5）根據(jù)解碼信息判斷讀寫器發(fā)來的命令要求，若是讀取信息則控制邏輯電路從存儲器中讀取有關(guān)信息：若是修改信息則有關(guān)控制邏輯啟動(dòng)電壓泵將2V工作電壓提升到15V，以便對存儲器中內(nèi)容進(jìn)行重新寫入編程。</p><p>　?。?）當(dāng)電容放電時(shí)，射頻卡內(nèi)的發(fā)射電路就將從存儲器中讀取的信息及相關(guān)的信息發(fā)送給讀寫器。</p>

22、<p>　?。?）讀寫器對接收到的信息進(jìn)行處理。</p><p>　　3 射頻技術(shù)在高速公路收費(fèi)系統(tǒng)中的應(yīng)用</p><p>　　3.1 系統(tǒng)可行性研究 </p><p>　　一般來說對于公路收費(fèi)系統(tǒng)，車輛的大小和形狀不同，需要大約4m的讀寫距離和很快的讀寫速度，也就要求系統(tǒng)的頻率應(yīng)該在900MHz和2500MHz。射頻卡一般在車的擋風(fēng)玻璃后面?，F(xiàn)在最現(xiàn)實(shí)

23、的方案是將多車道的收費(fèi)口分兩個(gè)部分：自動(dòng)收費(fèi)口、人工收費(fèi)口。天線架設(shè)在道路的上方。在距收費(fèi)口約50-100m處，當(dāng)車輛經(jīng)過天線時(shí), 車上的射頻卡被頭頂上的天線接收到, 判別車輛是否帶有有效的射頻卡。讀寫器指示燈指示車輛進(jìn)人不同車道。人工收費(fèi)口仍維持現(xiàn)有的操作方式。進(jìn)人自動(dòng)收費(fèi)口的車輛, 養(yǎng)路費(fèi)款被自動(dòng)從用戶賬戶上扣除,且用指示燈及蜂鳴器告訴司機(jī)收費(fèi)是否完成, 不用停車就可通過, 擋車器將攔下惡意闖人的車輛。</p><

24、;p><b>　　3.2 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　方案主要分為智能卡收費(fèi)子系統(tǒng)和車道實(shí)時(shí)控制子系統(tǒng)。實(shí)時(shí)控制子系統(tǒng)模塊結(jié)構(gòu)如圖3所示。</p><p>　　圖3 車道實(shí)時(shí)控制子系統(tǒng)模塊結(jié)構(gòu)</p><p>　　通過RFID技術(shù)獲取通過車輛的牌照號、車型、所屬用戶和銀行專用賬戶等數(shù)據(jù), 并由車道實(shí)時(shí)控制子系統(tǒng)將車道攝像機(jī)獲

25、取的車輛圖像, 經(jīng)數(shù)字化處理后核對實(shí)際牌照號與車載信息卡的牌照號是否相符，若相符且為合法車輛, 則車道實(shí)時(shí)控制子系統(tǒng)控制指揮車輛通行, 其通行費(fèi)通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)從用戶在銀行開設(shè)的專用賬戶中自動(dòng)交納,從而實(shí)現(xiàn)不停車自動(dòng)收費(fèi)。</p><p>　　系統(tǒng)工作過程可用圖4描述。</p><p>　　圖4 車道實(shí)時(shí)控制收費(fèi)系統(tǒng)工作過程 </p><p>　　不停車收費(fèi)系統(tǒng)管理

26、中心負(fù)責(zé)管理和監(jiān)控一條或一個(gè)區(qū)域內(nèi)高速公路的不停車收費(fèi)站, 并將每日收費(fèi)信息自動(dòng)分類匯總后通過通信網(wǎng)絡(luò)與銀行網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換, 以便銀行從用戶在銀行開設(shè)的專用賬戶中收取相應(yīng)的費(fèi)用、轉(zhuǎn)人相應(yīng)的業(yè)主專用賬戶, 并將從銀行網(wǎng)絡(luò)收到的黑名單下發(fā)給各不停車收費(fèi)站, 再由不停車收費(fèi)站下發(fā)給各車道子系統(tǒng), 從而保證整個(gè)高速公路不停車收費(fèi)系統(tǒng)能夠正常地循環(huán)運(yùn)行。系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖5所示</p><p>　　圖5 不停車收費(fèi)系統(tǒng)

27、管理中心總體結(jié)構(gòu)圖</p><p><b>　　4 結(jié)束語</b></p><p>　　無論從交通工程的角度還是從智能運(yùn)輸系統(tǒng)的角度看待, 先進(jìn)的電子收費(fèi)技術(shù)對于我國公路運(yùn)營管理效率和公路通行服務(wù)水平提高有很大的潛力, 根據(jù)國家關(guān)于信息技術(shù)推進(jìn)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)技術(shù)進(jìn)步的總思路, 電子收費(fèi)技術(shù)逐步在中國得到應(yīng)用和采納是必然的本文對射頻技術(shù)在高速公路收費(fèi)中的應(yīng)用做了較深入的探討,

28、 為解決高速公路收費(fèi)問題提供了有益的參考。</p><p><b>　　謝 辭</b></p><p>　　走的最快的總是時(shí)間，來不及感嘆，大學(xué)生活已近尾聲，三年多的努力與付出，隨著本次論文的完成，將要?jiǎng)澫峦昝赖木涮枴?lt;/p><p>　　飲其流時(shí)思其源，成吾學(xué)時(shí)念吾師，在此論文完成之際，謹(jǐn)向我尊敬的老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。在學(xué)業(yè)階段

29、，老師都將他們的知識、經(jīng)驗(yàn)心得毫無保留的傳授給我們，給我們耐心的指導(dǎo)，并給我們搭建了良好的學(xué)習(xí)平臺。在生活和思想方面，老師給予我們慈母般的細(xì)心關(guān)懷與循循善誘的教誨，使我們深切感受到一個(gè)成功的人士首先是學(xué)會做人。無法用言語形容感激，惟愿師生情誼一生延續(xù)。</p><p>　　通過此次的論文，我學(xué)到了很多知識，跨越了傳統(tǒng)方式下的教與學(xué)的體制束縛，在論文的寫作過程中，通過查資料和搜集有關(guān)的文獻(xiàn)，培養(yǎng)了自學(xué)能力和動(dòng)手能力

30、。并且由原先的被動(dòng)的接受知識換為主動(dòng)的尋求知識，這可以說是學(xué)習(xí)方法上的一個(gè)很大的突破。在以往的傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)模式下，我們可能會記住很多的書本知識，但是通過畢業(yè)論文，我們學(xué)會了如何將學(xué)到的知識轉(zhuǎn)換為自己的東西，學(xué)會了怎么更好的處理知識和實(shí)踐相結(jié)合的問題。</p><p>　　在臨近畢業(yè)之際，我還要借此機(jī)會向在這四年中給予我諸多教誨和幫助的各位老師表示由衷的謝意，感謝他們四年來的辛勤栽培。不積跬步何以至千里，各位任課老師

31、認(rèn)真負(fù)責(zé)，在他們的悉心幫助和支持下，我能夠很好的掌握和運(yùn)用專業(yè)知識，并在設(shè)計(jì)中得以體現(xiàn)，順利完成畢業(yè)論文。</p><p>　　同時(shí)，在論文寫作過程中，我還參考了有關(guān)的書籍和論文，在這里一并向有關(guān)的作者表示謝意。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]楊兆升.智能運(yùn)輸系統(tǒng)概論.人民交通出版社,2003年1月&l

32、t;/p><p>　　[2]吳永輝,張遠(yuǎn)見,劉豐華,鄧洪波.不停車收費(fèi)中的電子標(biāo)簽[J].電子技術(shù),2005(5):39-41</p><p>　　[3]劉勇.不停車收費(fèi)系統(tǒng)簡介[J].公路交通技術(shù),2005(3):166-167　</p><p>　　[4]陳紅偉智能化監(jiān)控在公路不停車收費(fèi)系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].應(yīng)用科技,2001.</p><p>