第一篇：RFID技术在电子收费系统路径识别的应用设计
RFID技术在电子收费系统路径识别的应用设计
华夏物联网讯： 随着我国车辆保有量的不断增加，高速公路目前采用的半自动收费(MTC)方式造成严重的交通拥挤，尤其在交通流高峰期，解决问题的根本途径是采用电子收费。但由于我国高速公路实行联网收费，大量路网连接又造成多路径问题，即车辆从路网内的甲地行驶到乙地往往存在多条可选路径，这样就产生二义性路径识别问题。在高速公路联网收费环境下采用电子收费首先要解决二义性路径行驶问题，即车辆按照哪一个行驶路线标准收取通行费。
华夏物联网讯： 随着我国车辆保有量的不断增加，高速公路目前采用的半自动收费(MTC)方式造成严重的交通拥挤，尤其在交通流高峰期，解决问题的根本途径是采用电子收费。但由于我国高速公路实行联网收费，大量路网连接又造成多路径问题，即车辆从路网内的甲地行驶到乙地往往存在多条可选路径，这样就产生二义性路径识别问题。在高速公路联网收费环境下采用电子收费首先要解决二义性路径行驶问题，即车辆按照哪一个行驶路线标准收取通行费。
二义性路径识别问题的解决方法有两类：一是通过一定技术手段精确识别出车辆在路网中行驶的实际路径，从而解决收费和拆分的问题；二是收费时不考虑实际行走路径情况，按照最短路径标准，通过某种方式确定路径判断，作为车辆通行费拆分的依据，采用模糊逼近真实的概率统计出路线。目前国内已试行电子收费的省份在处理联网收费二义性路径问题时，基本采用第2类方法。这主要因为精确识别方法受现有技术条件、高速公路收费运营体制和实际状况限制，其可操作性不强、综合成本高、效益低。随着路网结构复杂度的加大，采用模糊逼近真实的处理难度加大，严重影响高速公路联网收费结算功能的发挥。因此，研究二义性路径识别是有效推行电子收费的核心，也是从根本上解决高速公路出入口交通拥挤，提高运营效率的迫切需要。结合目前国内高速公路联网收费实际和技术条件，提出一种RFID 电子标签与非接触式IC卡相结合进行二义性路径识别的设计方案。该方案兼容目前半自动收费(MTC)的技术条件和实际环境，较好解决了电子收费中的路径识别问题，仿真数据证明其具有较高的实用性和可操作性。2 RFID技术在电子收费系统应用现状 2．1 RFID技术
射频识别RFID(Radio Frequency Identification)在智能交通领域应用最为成功，高速公路系统RFID一般由3部分组成：
(1)电子标签(Tag)由耦合元件及其他器件组成，每个标签具有唯一的电子编码，安装在车辆上标识车辆信息，其中保存有约定格式的电子数据；当受到无线电射频信号照射时，反射回携带有数字字母编码信息的无线电射频信号，供阅读器处理识别。其工作频率一般在915 MHz以上，分为有源和无源。
(2)阅读器(Reader)用以产生、发射无线电射频信号并接收由电子标签反射回的无线电射频信号，可无接触读取并识别电子标签中保存的车辆数据信息。从而达到自动识别车辆的目的。还可向标签写入信息，进一步通过计算机及计算机网络实现车辆信息的采集、处理及远程传送等管理功能。采用广播发射式射频识别和反射调制式射频识别。
(3)微型天线(Antenna)也称路测标识，用于在电子标签和阅读器间传递射频信号。安装在高速公路出入口和产生多义性路径的交叉口。
2．2 RFID在高速公路电子收费系统应用存在的问题
RFID在高速公路中的应用体现为电子收费。将阅读器天线架设在距收费口约50~100 m的道路上方。当车辆经过天线时，天线唤醒车上的电子标签，发射出车辆ID信息：发卡银行编号、车牌号、车类参数、电子标签号等。阅读器接收到车辆ID信息后，传送至车道控制器(后台计算机)。对进入收费车道的车辆进行电子标签的合法性校验。分析出车辆的相关信息，不用停车就可实现通行费用计算和自动扣费。这样将最大限度地缓解收费站出口因收费效率低而引起的交通堵塞，提高收费车道的通行能力，减少车辆在收费口等待而消耗不必要的燃油，降低收费口的噪声和废气排放，减轻车辆对环境的污染，从而达到节约能源、保护环境的目的。
尽管国外RFID技术在电子收费中运行很成功，但有些技术特点和运营方法不适合我国高速公路道路使用。以车道为例，有专用车道、混合车道模式；收费员值班和无人值班管理模式；低速和高速通行模式。目前国内已有少数省份推行电子收费，而大部分省份仍未推行。除了道路使用者的认识、银行信用卡制度不完善等原因，主要原因是未能解决RFID技术与现有半自动收费(MTC)系统兼容问题，电子收费必然形成多张通行卡、多个车道，增加道路使用者的使用成本和运营单位投入成本，从而影响电子收费的推行。组合式RFID电子收费系统设计
基于以上分析，结合目前高速公路MTC收费环境，提出组合式RFID电子收费系统设计方案，核心包括频率选择、两片式电子标签设计和双路侧标识设计。该系统功能结构如图1所示。
3．1 短程通信标准的选取
《高速公路联网收费暂行技术要求》第13条明确指出：“电子不停车收费技术中车辆自动识别系统所采用的专用短程通信频率推荐5．8 GHz，电子标签宜采用可读写的„单片式‟(可读写智能电子标签)或„两片式‟(带IC卡接口的电子标签)。„两片式‟电子不停车收费系统应与人工半自动收费系统兼容。”因此选取5．8 GHz短程通信标准为专用短程通讯DSRC(Dedicated Short Range Communication)标准，输出功率300 mW；调制方式为ASK、BPSK；通信距离10 m。
选用5．8 GHz作为微波短程通信中心频段有3个优点；(1)5．8 GHz频段背景噪声小，抗干扰性较好。(2)5．8 GHz频段的设备供应商较多，有利于我国ETC系统的设备引进，有利于降低系统成本。(3)有利于未来在此频段内开展智能运输系统的其他各项服务。3．2 组合两片式电子标签的设计
针对我国具体国情，兼顾大部分收费站采用IC卡交易方式，系统采用组合两片式电子标签作为车辆身份、行驶路径记录和解缴通行费信息载体，设计结构如图2所示。
组合两片式标签综合RFID和IC卡技术的优点，由“两片式电子标签+双界面CPU卡”组成，既能精确记录车辆在路网内的行驶路径，又具备普通IC路网收费功能。采用标准的IC卡接口(通常为ISO7816规格的接触式IC卡接口或ISO14443规格的非接触IC卡接口)，与IC卡共同组成一套完整的组合两片式车载设备。为保证足够的信号强度，使用有源式标签。该设计具有优点：(1)系统以IC卡作为收费介质，充分兼容半自动收费(MTC)和电子收费(ETC)的能力；(2)适合我国基本国情，既适于已建立的收费系统和MTC收费系统，又达到电子收费的功能要求。其设置安装如图3所示。
3．3 双路侧标识设计
双路侧标识设计指系统与标签信息读写分别采用车道路测标识和多路径标识。车道路测识别采用反射调制式读写，安装在车道出入口，其功能是与电子标签通信，完成ETC车辆检测、辨别车辆行驶路径和收费交易。由以下部分组成
(1)路边设备控制器是一台计算机设备，通常与天线及其控制器、抓拍系统等设备互联。对于具有收费岛的单车道ETC系统，与之互联的还有通行信号灯、电动栏杆等外设。路边设备控制器完成对所连接设备的各种控制、通信和处理功能。
(2)天线及其控制器实现与车载OBU之间的通信。
(3)抓拍系统是针对违章车辆以及无电子标签车辆的电子记录系统，用于事后对这些车辆进行通行费追缴和违章处罚。
车道天线接收天线控制器传输的数据信号，经调制和功率放大后由天线辐射出。当ETC用户驾车经ETC车道时，车道天线信号激活电子标签进入工作状态，电子标签根据接收的命令向车道天线回送相应响应数据。车道天线通常由电源单元、RS485／422通信接口、振荡器、发射单元、接收单元、数据处理单元、外部信号指示器、喇叭天线或微带天线构成。
天线控制器从车道控制计算机系统接收通信请求，形成符合DSRC标准通信协议的数据帧，通过车道天线将数据帧发给车道上的电子标签，并接收和解析从电子标签返回的数据，再上传给车道控制计算机系统。其内置多块控制模块，每个控制模块控制一个车道天线。天线控制模块通常由PC通信接口单元、双端口存储器(DPRAM)、通信协议处理单元、RS485／RS422天线接口单元构成。PC通信接口单元负责天线控制模块与车道控制计算机的数据通信，采用 RS232接口。
多路径路测标识采用广播发射式，安装在产生多路径交叉口路测，根据车辆来往方向向电子标签中写入车辆的行驶路径记录，具体参数与车道路测标识单元一致。图4给出双路侧标识系统图。结果验证
为验证设计方案的有效性，以陕西省高速公路网为例。陕西省高速公路网中有206个收费站、134个二义性路径。在206个收费站随机选取60个出入口和50个二义性路径进行仿真计算。表1给出设计方案所需参数。表2给出部分验证结果。5 结论
针对目前高速公路联网收费存在的主要问题，提出基于RFID技术的电子收费系统设计方案，可较好解决高速公路二义性路径识别难题。该设计方案成本低、技术成熟、与现有系统能很好兼容、后期维护简单。仿真实验显示系统对车辆的识别率和识别时间达到性能指标要求，与传统收费方式相比．该方案车道通行能力提高 10倍以上，因此具有较强的实用性和可操作性。
第二篇：RFID技术在智能物流系统的应用
RFID技术在智能物流系统的应用
摘要：本文提出了一种基于RFID技术的智能物流系统的总体设计方案．并对物流仓储和运输环节做了详细的设计，设计包含了物流仓储模块和车载运输模块的智能物流平台。将电子标签与货物相结合利用电子标签作为货物识别手段，利用3G通信技术，GPS定位将运输车辆数据实时上传监控中心。实现了物流系统的人性化，智能化，促进了物流管理的智能化，对智能物流技术的发展有着重要的意义。
关键字：RFID
智能物流
仓储管理
0引言
随着世界经济一体化和科学技术的飞速发展，现代物流进入了一个快速发展的阶段，物流被认为是企业的“第三利润源”，因为它可以降低整个供应链的成本，提高运作效率和综合服务水平。但是我国的物流发展水平与其他发达国家相比还存在着一定的差距。
在《国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要》中，中央强调要大力发展现代物流业，而仓储作为现代物流业运作的一个重要环节，在企业的整个供应链中占据着举足轻重的地位。如今，人工智能领域在不断地扩大，智能物流成为了未来物流的发展趋势。在原有物流系统的模型下，引入RFID技术，通过计算机自动化管理提高生产力，通过追踪式的物流配送来提高配送效率，从而构建出智能物流系统。通过有线网络、无线网络对物流信息进行实时监控从而提高了物流的效率和准确率，降低了物流成本。
智能物流现状
目前我国物流企业管理系统存在以下三种模式：第一种是基于人工的操作管理系统，由人工来进行简单的仓储操作，但这种方式比较费时费力，容易出现一些认为错误，造成物流效率低下；第二种模式是基于条码技术的物流管理系统，这种模式在一定程度上提高了仓储管理的自动化水平，但是因为条码自身的特点如所含信息量少，易损使得它在物流的环节中操作效率较低，信息录入不精确；第三种模式是基于RFID技术的自动化程度较高的物流管理系统，这种模式在一定程度上提高了货物查询和盘点的精度，同时也提高了货物出入库的速度，但是由于电子标签价格较高，使得应用系统的成本增加，因此这种模式没有被广泛的应用。
而如今芯片制造技术，天线制造技术，读写设备制造技术以及其他中间件制造和应用软件设计等都有了成熟地发展，RFID技术成本有所下降，所以基于RFID技术的物流管理系统逐渐地被物流企业接受。
2总体架构
RFID技术是一种无接触式自动识别技术，其基本原理是利用射频信号及其空间耦合、传输特性，实现对静止的或移动中的带识别物体的自动机器识别。RFID系统的组成需要3个部分：电子标签(TAG)、阅读器(READER)、数据管理中心。电子标签安装在待识别物体上，当带有电子标签的物品进入阅读器的有效识别范围内时，阅读器可以通过无线的方式对电子标签中的数据进行读写，从而实现对物品的自动识别。
2.1
RFID电子标签
RFID电子标签分为有源标签、无源标签（UHF
RFID标签天线设计、仿真及实践2012.11）。无源标签也成为被动式标签，是通常意义上的RFID标签，既由读写器询问信号提供能量，标签通过反射方式进行信号传输。无源RFID标签无须外加电池，当其读写器的有效读取范围内时，读写器产生的询问电磁波在RFID标签天线上产生的能量即可驱动芯片完成解码，解析，编码及反向调制等功能。无源RFID标签体积小，成本低，寿命长，但是由于标签不自带电池，必须处于有效读取范围能才能工作，因此其读写距离较短，约为1m—1.5m。
有源RFID标签也成为主动式标签。标签内装有电池，使用专用射频芯片，一般具有较远读写距离（>50m）,并定时主动发送信号。有源RFID标签使用可靠，读写次数多（>10000次），但是有源标签体比无源标签体积较大，成本高。
2.2
RFID读写系统
RFID读写系统是一种无线射频识别系统，该系统通过天线与RFID电子标签进行无线通信，通过射频识别信号自动识别目标对象，读写相关数据。
2.3数据管理中心
数据管理中心由管理软件和数据服务器组成。管理软件负责对采集到的数据进行分析、处理。数据服务器用来存储相关数据并自动备份。
3系统模块设计
3.1
物流中心服务器
服务器是一个管理资源并为用户提供服务的高性能计算机，通常分为文件服务器、数据服务器和应用程序服务器。
对于物流中心的服务器的性能要求有：实用性，可扩充性，安全可靠性，网络化，功能模块化。
根据我们对物对物流公司的业务调查，我们认为可使用一套具有较强扩展性的松耦合服务器架构。这种架构可以保证在用户数量不断增多的环境下，通过添加硬件服务器来规避系统性能方面的缺陷。
3.2主机系统
主机系统是物流系统中承担业务数据处理的核心平台。
基于主机系统的物流管理软件用来对物流信息数据进行处理。物流管理软件按功能分为：主控子系统，出入库管理系统，库存管理系统，配送管理系统，报警系统，账务系统，数据查询系统等。（我国物流软件开发探析，杨鹏强，）
系统与外部的接口可分为数据输入和数据输出两部分，数据输入由RFID读写系统以及其他输入设备完成。数据输出是将软件处理后的数据存放在数据库以及显示设备上。
3.3入库管理系统
入库管理系统主要负责制作入库订单，制作RFID标
签，统计入库信息。
入库流程：
1、生产厂家联系物流中心，发出货品入库申请(种类，数量)。
2、物流中心审批申请，在入库管理系统中进行登记，生成入库单，生成电子标签。
3、库管员申请使用手持RFID扫描设备进行货品入库操作。
4、库管员使用手持设备扫描员工卡进行身份认证，若操作员身份合法则系统激活该手持设备，开始进行入库操作。
5、库管员根据入库单对货品进行登记，贴电子标签。当贴有电子标签的物品和托盘经过装有读写器的大门时，数据将全被自动采集，并传回主系统，根据预先分配好的存放位置摆放，同时刷新货架上的电子标签数据。（贴标签时需要再用手持设备激活一次，用于记录入库信息，并确认入库）
6、手持设备自动将设备上的入库操作信息传送给入库管理系统，系统将入库信息上传至主机系统，最终入库信息将会保存在物流中心服务器中。
7、员工注销登录并归还手持设备。
3.4出库管理系统
该系统主要负责对库存生成出库信息，制作出库单。
货品出库流程为：
1、生产厂家联系物流中心，发出货物出库申请（种类，数量）。
2、物流中心审批申请，在出库管理系统中进行登记，生成出库单，根据物流中心服务器中电子标签数据生成出库数据，并将数据传送至配送管理系统。
3、库管员申请使用手持设备进行货品出库操作。
4、库管员使用手持设备扫描员工卡进行身份认证，扫描出库单获取待出库货品电子标签数据。
5、对分拣好的货品进行出库操作。当贴有电子标签的货品经过装有读写器的大门时，读写器自动上传数据，由系统将货品与任务单进行对比进行确认，如有错误，发出报警（声音，手持设备提示），如核对后无误，则系统自动跟新货品库存信息以及货架预录入信息。
6、装车，由库管员监督装车。
7、员工注销登录并归还设备。
3.5配送管理系统
该系统主要负责对出库货品进行分拣、对运输过程进行时时监管。
货物配送流程：
1、配送管理系统获得出库单，根据出库单对货品进行分拣。
2、根据出库信息安排运输车辆。
3、对货品运输信息进行实时监管。
3.6通信系统
通信方式：有线通信(双绞线)、无线通信(WIFI)、3G通信
有线通信使用双绞线进行通信，双绞线的传输距离远远，传输速率快，抗干扰能力强，布线方便因此在主机之间通信，子系统之间通信都选择该方式。
无线通信(WIFI)主要是与手持RFID电子标签扫描器进行连接。该通信方式部署在仓储区内部因此所受外部干扰小，通信稳定。
3G通信是一种高速数据传输的蜂窝移动通信技术，速率较快，通信稳定。该通信主要用于配送管理系统与物流之间。
3.7
报警系统
我们在入库、出库以及货品运输过程中加入了报警系统，当货物在存储或者运输过程中出现任意挪动或者非法盗运等问题时，RFID读写系统将侦测到物品电子标签的信息并将该信息传送至主机系统，主机系统将在数据库中查找是否存在该物品的订单信息，如果不存在，主机系统判定此次搬运行为非法，将向报警系统发出报警指令，同时传送报警信息至工作人员。
物流车上装有车载终端，车载终端集成了GPS模块、RFID读写器、3G网络模块，当带有电子标签的物品装车时，RFID读写器将所有装车的物品进行扫描，扫描完成后将物品的基本信息和GPS地理位置信息进行数据处理后，将处理后的信息通过3G传输方式传输到主控服务台，主控服务台将采集到的物流信息存入数据库，此时客户和主控服务台可以通过访问数据库进行物流信息的查询。当物流车在行驶过程中，RFID扫描器定时扫描车内的的RFID标签，如果物品没有异常变化则定时将GPS地理位置信息上传到服务器，如果物流车中物品需要进行合法变动时，主控服务台将通过移动通信网络将要变化的信息传输到车载终端，车载终端将根据命令信息允许带有电子标签的物品进行合法移动。如果中途出现异常变动，车载终端将立刻向主控服务台发送信息，主控方将向报警系统发出指示，报警系统向工作人员发出报警信息，工作人员在接到报警信息时将采取相应的处理措施，以此保证货品的安全运输。
4硬件与软件
4.1
RFID读写电路
读写器与电子标签之间利用射频信号及其空间耦合对RFID芯片中的数据进行读写。我们使用MELEXIS公司MLX90121多协议RFID收发器芯片、单片机控制电路及其他外围设备组成RFID电子标签读写电路。MLX90121芯片是一款适合ISO智能标签和读卡器使用的集成电路芯片（无线发射与接收电路设计，第二版）。其符合ISO16593-2和ISO14443-2A标准要求，输出功率打到200毫瓦(50殴负载),电源电压为3.3V—5V。在写模式，可以选择调制深度。在读模式，可以配置副载波为AM或FSK调制形式。
使用AT89S52单片机作为读写器的微控制器。AT89S52单片机是一款低功耗，高性能CMOS
8位微控制器，具有8K可编程Flash存储器，该芯片被广泛地应用在众多嵌入式控制系统中。
MLX90121应用电路
射频识别方框图
4.2
软件系统构架设计
由RFID电子标签及读写设备完成数据采集，并与仓储管理等各功能模块基尼系那个信息交互；本系统软件通过第三方软件接口与其他系统进行互联。系统采用多层混合架构，分别利用C/S和B/S的优点来满足不同应用子系统的需要，并实现用户界面层，业务逻辑层、数据信息层的多架构模式。
5、仿真
6、结论
第三篇：基于RFID技术的不停车收费系统设计2010412318 （精选）
目录
摘要............................................................................................................................................................2 关键词:RFID，不停车收费，智能系统..................................................................................................2 ABSTRACT...............................................................................................................................................2 KEYWORDS: RFID, ETC, THE INTELLIGENT SYSTEM..............................................................2 第一章 绪论............................................................................................................................................2 1.1研究背景及意义.............................................................................................................................2 1.2不停车收费系统的研究现状与发展趋势.......................................................................................3 1.3文章内容及结构安排......................................................................................................................4 第二章 基于RFID不停车收费系统的论述............................................................................................4 2.1不停车收费系统的概述..................................................................................................................4 2.2不停车收费系统设计的基本功能...................................................................................................5 2.3不停车收费系统的硬软件系统构成...............................................................................................6 2.4不停车收费系统的工作流程..........................................................................................................7 2.5小结..................................................................................................................................................8 第三章 射频识别系统硬件设计..............................................................................................................8 3.1射频识别技术原理..........................................................................................................................8
参考文献.....................................................................................................................................................9 基于RFID技术的不停车收费系统设计
电子信息工程 沈思
指导教师 胡敏
摘要：本文首先针对目前所采用的人工收费方式的缺点，研究了基于RFID技术的不停车收费系统，并从功能、组成、应用等方面阐述了系统的架构。
其次，研究了射频识别技术的原理，在此基础上，给出了一种基于NRF401射频芯片的射频系统，并详细阐述了系统的硬件设计。然后，对不停车收费系统软件进行了开发设计,完成了系统软件总体框架的设计和分析。最后，对全文的工作进行了总结。
关键词：RFID，不停车收费，智能系统
The design of no stop electronic toll collection system based on
RFID technology
Student majoring in Electronic shen si
Tutor hu min
Abstract Firstly, aiming at the disadvantages of artificial charging methods currently employed.Then have a study of the system which is used in the Electronic Toll Collection and design the framework of the system from the function, composition, application and so on.Secondly, introduce the principle of Radio Frequency Identification technology, on the basis of this, presents a system of radio frequency based on RF chip NRF401, and describes the system hardware design.Then, for the development and design of the software of no stop electronic toll collection system, completed the design and analysis of the overall framework of system software.Finally, the paper summarizes the work.Keywords:RFID, ETC, The Intelligent system
第一章 绪论
1引言
1.1研究背景及意义
智能交通系统(ITS，即Intelligent Transportation System)是21世纪现代交通运输体系的发展方向，是国家“十五”重点攻关项目。随着国民经济快速发展，我国综合国力不断增强，交通基础建设大为改善，尤其以高速公路为主骨架的覆盖全国范围的高等级公路网络正在逐步形成，高速公路为交通事业跨越式发展奠定了坚实的基础，在某种程度上缓解了交通在经济建设中的瓶颈制约作用。但是，随着经济的持续快速增长，路网通过能力日益满足不了交通量增长的需要，交通拥挤，阻塞现象日趋严重，尤其以高速收费站车辆拥挤堵塞现象更为突出。如何实现各类车辆的有效指挥、协调控制和管理已经成为交通运输和安全管理部门面临的一个重要问题。
高速公路堵车现象时有发生，高速公路管理手段虽然越来越先进，但大部分已通车高速公路收费管理却仍停留在比较低效的人工收费阶段，这就给高速公路使用带来诸多不便：
（1）车辆停车排队交费等候通关的时间较长，在车流量增加时很容易造成拥堵；
（2）因停车等候交费的时间较长，降低了大桥或高速通道的通行能力和服务水准；
（3）各收费站点的现金结算工作量巨大，所需工作人员较多，增加了人力使用成本；
（4）人工收费存在人员交接班的现金复核、稽查和统计工作量，同时还存在现金移交的资金安全问题；
（5）存在收费漏、交钱不给票或给假票的情况时有发生，甚至出现假钞假币方面损失；
（6）不便于路况和车流信息及时交流；
（7）由不同投资主体修建的公路收入分配问题日益严重；
（8）经过收费站时停车缴费造成的通行速度缓慢、频繁制动引起的机械磨损、油耗、噪音和由此产生的大量有害尾气等问题严重。
我国高速公路普遍采用封闭式收费制式，各省市在联网收费系统中，普遍采用了基于IC卡作为通行券的人工现金收费（MTC）方式，而国外发达国家经过长期和广泛的研究，已从主要依靠修建更多的公路，扩大路网规模来解决不断增长的交通需求，转移到用高科技技术来改造现有公路运输系统及管理体系，从而达到大幅度提高路网通行能力和服务质 量的目的。ETC电子不停车收费系统应运而生，ETC特别适于在高速公路或交通繁忙的桥隧环境下采用。ETC系统不仅极大的改善了路上密集车辆所造成的环境污染，减少车辆阻塞现象，行车更加安全，而且大大提高过路桥收费的通行效率。
基于此，本课题主要对射频识别(Radio Frequency Identification，RFID)技术在高速公路不停车收费系统中的应用进行了设计。1.2不停车收费系统的研究现状与发展趋势
1.2.1不停车收费系统在国外的发展情况
第一个不停车收费的应用实验是20世纪70年代末在纽约和新泽西试行的，借助于自动车辆识别的不停车收费系统，交费者既可向收费公司预付款，也可采用信用卡付账方式。1988年美国首次将不停车收费用于Lincoln Tunnel，紧接着，于1989年在新奥尔良州Crescent city大桥上实现了完整的车辆识别与计算。同时，其他各国也纷纷推出了自己的不停车收费系统，挪威研制出了Q-free0自动不停车收费系统，该系统是将一张塑料磁卡粘贴在车辆的前窗玻璃上，当车辆到达自动收费口时，无线扫描设备通过“询问”，接受来自过往车辆上磁卡发出的电子回答，系统的主计算机存储所有磁卡编号和通过次数，并自动记录通过收费口的车辆，然后和负责账款的系统通信联系，确定收费金额，计算机图像抓拍系统将非法通过的车辆拍摄下来，警察和银行部门根据相应账单进行处罚。厦门市路桥管理有限公司于1998年8月从挪威引进了该套自动化收费系统，并于2000年应用于厦门海沧大桥。此外，法国、英国、意大利等国家还推出了基于视频、环形线圈、红外和微波技术的不停车收费系统。
1.2.2不停车收费系统在国内的发展情况
近年来，我国各个地区均先后提出了实施不停车收费的规划。RFID可以通过射频信号自动识别目标对象，无需可见光源，具有穿透性，可以透过外部材料直接读取数据，读取距离远，无需与目标接触就可以获取数据。这些优点使它可以应用在智能交通领域，从而大大简化过程，提高效率。在射频识别技术的基础上建立起来不停车收费系统，它能够实现对车辆实时监控，高效、准确的管理，车辆进出可以不停车，免伸手。目前，不停车收费系统在我国也有了较为成熟的开发和应用。1994年底，广东佛山大桥管理站在国内首次开发成功了1套基于微波检测技术的不停车收费系统，该系统于1995年1月1日试开通，1997年广州市开始实施全市路桥“一卡通”不停车收费推广工程，系统于1999年1月1日投入运行。此外深圳机荷、梅观高速公路也实施了不停车电子收费系统。在北京、上海等地的机场高速公路也先后实施了电子不停车收费系统，其中北京机场高速公路收费站采用的是美国AMTECH公司的产品，而上海机场高速路则是使用日本丰田的路边设备和单、双片式车载机及世界上最先进的双界面卡。2007年底，包括京通快速路在内的全市n条高速路全部联网收费，除在主要收费站开通不停车收费系统外，所有的收费口还同步开通IC卡收费功能，普通公交一卡通也能轻松刷卡。1.3文章内容及结构安排
第1章首先分析了本文的研究背景及研究意义，其次，介绍了国内外不停车收费系统的研究现状。
第2章提出了不停车收费系统的架构，并分析了其工作流程。
第3章首先介绍了射频识别系统的原理，然后介绍了基于NRF401的射频系统硬件设计。
第4章对课题研究进行了总结。
第二章 基于RFID不停车收费系统的论述
2.1不停车收费系统的概述
ETC电子不停车收费系统是基于RFID技术通过远距离、非接触采集射频卡的信息，实现车辆在快速移动状态下的自动识别，从而实现目标的自动化管理。该系统产品集计算机软硬件、无线通信、信息采集处理、数据传输、网络通讯、自动控制和智能卡制作等技术综合应用为一体，属于先进的智能交通信息采集设备和高安全性的智能身份识别系统，是一种能有效对车辆进行自动识别和联网监管的重要技术手段。
该系统通过安装在车辆挡风玻璃上或者车身其他部位的车载电子标签（OBU）与在收费站ETC车道上的车道设备控制系统信号发射与接收装置（称为路边读写设备，简称RSE）以专用短程通信（Dedicated Short-Range Communication，简称DSRC）方式交换信息，利用计算机联网技术与银行进行后台结算处理，从而达到车辆通过路桥收费站不需停车而能交纳路桥费的目的。不停车收费系统主要利用车辆自动识别技术（AVI），通过路侧车道控制系统的信号发射与接收装置识别通过车辆的编号，自动从该用户的专用账户中扣除通行费。对使用ETC车道未安装车载器 4 或车载器无效车辆，则视作违章车辆，实施图象抓拍和识别，会同交警部门事后处理。
2.2不停车收费系统设计的基本功能
高速公路不停车收费系统在开发设计中，必须体现下述功能: ETC电子不停车收费系统功能包括车辆检测功能、自动收费处理功能、设备控制功能、图像抓拍识别功能、异常车辆处理功能、数据库管理功能、数据同步功能、日志管理功能、RSU配置功能和脱机工作功能等。2.2.1.车辆检测功能
系统能够通过地感线圈检测到进入ETC车道的车辆，对经过车辆进行数量统计。并根据RSU的识别结果判断车辆是否具有电子标签（OBU）。2.2.2.自动收费处理功能
系统提供自动收费处理功能，在没有工作人员参与的情况下完成收费工作。当安装有OBU设备的车辆经过ETC车道入口时，系统会将入口信息写入双界面卡中，入口信息包括：通过区域号、路段号、站点号、车道号、入口时间、入口状态标识、车型、车牌号码。当安装有OBU设备的车辆经过标识站时，系统会将标识站信息写入双界面卡。当安装有OBU设备的车辆经过ETC车道出口时，系统根据从双界面卡读取的入口信息，查询系统中的费率表，计算出收费额度，将出口信息写入双界面卡并进行扣款操作（如果是储值卡）。出口信息包括：通过网络号、站点号、车道号、时间、出口状态标识、车型、车牌号码。完成自动收费以后，系统会产生收费记录，记录如下信息：车道序列号、卡编号、卡类型、入口名称、入口日期时间、出口名称、出口（交易）日期时间、出口车道类型、交易金额、双界面卡余额、车型、车牌、脱机交易序号、终端机编号、终端交易序号、交易验证码等。2.2.3.设备控制功能
系统能够根据对车辆的收费处理情况正确控制车道设备的动作，包括：自动栏杆的升起下落、雨棚灯的切换、通行信号灯的切换、声光报警器的开启和关闭、费额显示器的显示等。
2.2.4.图像抓拍识别功能
系统对经过ETC车道的当前车辆进行图像抓拍，并将该抓拍图像和处理信息关联后保存以供事后追查。系统对车辆抓拍图像具有车牌识别功能，可以将车牌识别结果与抓拍图像关联后保存，以供事后稽查。
2.2.5.异常车辆处理功能对于经过ETC车道的异常车辆（未成功进行入口信息写入或出口收费处理的车辆），系统会使自动栏杆保持关闭状态以拦截车辆，同时进行声光报警，提醒工作人员进行处理。2.2.6.数据库管理功能
系统提供强大的数据库管理功能，包括数据库的参数配置、备份以及数据库灾难恢复等。
2.2.7.数据同步功能
系统具有数据同步功能，车道服务器可以独立完成一次收费交易，交易信息可及时同步到收费站系统。系统也可以及时接收收费站下发的运行参数信息。2.2.8.日志管理功能
系统具有日志管理功能，可自动记录管理人员操作日志和系统运行信息日志，包括操作人员的个人信息、操作时间、地点、所进行的合法操作、所进行的非法操作、操作中产生的异常、系统运行中发生的异常等，也可以对日志进行查询，便于系统的维护和事故的追查。2.2.9.RSU配置功能
系统提供RSU配置功能，可通过专用配置管理工具配置RSU的通信口参数、射频参数、业务参数等信息。2.2.10.脱机工作功能
系统提供脱机工作功能，当车道系统与收费站的通信出现异常时，系统可降级运行和脱机操作，独立完成对经过车辆的收费处理操作，待网络系统恢复正常后再将交易记录等数据上传给收费站。
2.3不停车收费系统的硬软件系统构成 2.3.1.硬件系统构成
ETC电子不停车收费系统硬件包括收费站数据采集部分、数据传输部分、监控管理部分三部分组成。2.3.1.1.收费站数据采集部分
收费站数据采集设备主要是远距离、非接触采集车辆通过的时间、地点信息，收费站数据采集设备由若干个收费站组成局域网。数据采集系统主要实现不停车快速读取通行车辆卡号，并上传至收费管理中心，判断通过车辆所持卡号的合法性，控制红绿灯动作。对持有效卡的车辆绿灯放行，持无效卡的车辆红灯禁行，对无卡车辆向控制中心发出警报信号或抓拍车辆图像。数据采集系统是系统中的基本管理单元，采集系统将车辆通行的相关资料通过计算机网络实时传输至控制中心。图像捕捉设备将自动捕捉、存储车辆的图像，以供核查。2.3.1.2.收费站数据传输部分
数据传输主要是完成收费站与监控室或收费管理中心之间的网络连接。它由若干个收费站数据采集设备通过IP协议组成广（局）域网，数据传输配置网络通信接口设备、数字交换机、光收发设备、网络终端设备。2.3.1.3.监控管理部分
监控管理部分实时采集、存储各监控点处理计算机的通行数据，并进行逻辑判断和处理；完成各种信息的存储、备份以便稽核人员核查。自动生成各类数据、交通流量的统计报表供查询和打印, 并实时监控车辆通行状态，将数据存机备查；负责发放射频卡、建立用户档案、修改卡片档案库资料，设定用户查询密码等工作，保障发卡操作的合法性及安全性；设立卡片挂失、补卡、清卡、退卡、用户服务查询 6 系统； 当车辆非法进入或不按规定通道通行时，系统报警。监控管理配置网络服务器、管理计算机、不间断电源、系统软件。2.3.2.软件系统构成
ETC电子不停车收费管理系统是由服务器、数据库管理计算机、车道计算机通过混合网络拓扑结构连接而成的具备实时数据监视及采集、图像监视及采集、数据统计、信息检索等多项功能的计算机综合管理系统。其中包括由采用星型结构连接在一起的车道计算机为主，远距离射频识别系统设备、信号灯、显示牌和红外车辆检测器等为辅而构成的车道收费系统；由通过集线器连接的服务器、管理计算机、报表打印机组成的上端管理系统；由通过数据通道与图像信息通道与网络连接在一起的以计算机为主，视频采集设备为辅的多媒体采集系统。其各组成部分功能如下： 车道计算机：主要是完成车型的自动录入，射频卡的读写、网络检测、数据上传、信号灯控制、红外控制以及对各个收费车道特殊车辆（包括：无卡车、卡无效车、违章车等）的图像信息进行捕获并分类存入计算机以备随时检索使用等功能。管理计算机：对原始数据进行交通流量、征费金额的统计并输出各种文字和文字报表；通过各种条件对收费原始数据及图像进行多条件复合查询并汇总；进行射频卡的发行、回收、挂失、恢复和充值操作；对系统进行各种初始设置等功能。服务器：完成整个收费系统局域网络的管理及作为数据库服务器进行原始数据及图像的存储、备份工作。
2.4不停车收费系统的工作流程 系统的工作流程如下：
(1)车主办理ETC通行以及网上银行业务。车主到高速公路管理部门购置RFID电子标签。由发行系统向RFID电子标签输入车辆识别码，并在数据库中存入该车辆的全部有关信息，并在银行系统开通网上银行业务，使银行账户与车主信息绑定。
(2)车辆信息入库。发行系统将上述车主、车辆信息输入收费计算机系统。RFID电子标签贴在车上相应的部位，可以立即使用。
(3)收费站ETC通道入口写信息。当车辆通过高速公路ETC通道入口时，该站的收费系统的RFID阅读器发出射频信号，由RFID电子标签的天线接收射频信号，激活RFID电子标签后，该RFID读写器同时还向RFID电子标签写入入口信息。写入信息也由电子标签的天线接收，写入RFID电子标签芯片中。
(4)收费站ETC通道出口读信息。当车辆通过高速公路ETC通道出口时，该站的收费系统的RFID阅读器发出射频信号，由RFID电子标签的天线接收射频信号，激活RFID电子标签后，RFID读写器读写出RFID电子标签中存储的入口信息。(5)车辆处理。收费计算机系统向执行机构输出执行信号。当网上银行的储值，即结余金额足够支付过站的费用时，出站口绿灯亮，给予放行;若结余金额已不多，处于警告值以下，则黄灯亮，提示车主应再购买储值，但仍予以放行;若结 7 余金额不足或已无余款，则红灯亮，不予放行。对于闯红灯的车辆，将由站内摄像机自动摄下站牌号，并由计算机系统记录冲红灯的时间，以便追究其责任。(6)收费完成。上述过程，均于瞬间完成，ETC系统可保证车辆高速通过收费站，收费计算机系统将通过该站的车辆识别码及其新储值等信息，经通信网络，送至有关中心与其他收费系统中。
2.5小结
本章先阐述了不停车收费系统的概念和设计原则，然后对不停车系统进行了功能分析，最后，详细阐述了不停车收费系统的工作流程。为下面的进一步工作做好准备。
第三章 射频识别系统硬件设计
不停车收费系统采用RFID技术，通过路侧天线与车载射频标签之间的无线通信，在不需要司机停车和其他收费人员采取任何操作的情况下，自动完成收费处理全过程。因此，射频识别技术是实现不停车收费系统的非常重要的关键技术之一。3.1射频识别技术原理
射频识别技术(RFID)利用电磁感应、无线电波进行非接触双向通信，以达到识别目标并交换数据。应注意RF有很多工作频段，工作原理也不尽相同，有的工作于近场，可用电磁感应描述，有的必须用电磁波发射来解释远场状态。国际上最流行的EC/ISO14443A标准的射频卡与读写器之间通过电感藕合方式来完成读写通信。当读写器对卡进行读写操作时，读写器发出的信号由两部分叠加组成:一部分是电源信号，该信号由卡接收后，由卡的UC回路产生一个瞬时能量来供给芯片工作。另一部分是指令和数据信号，指挥芯片完成数据的读取、修改、存储等，并返回信号给读写器。读写器一般由单片机、专用智能模块组成，并配有与PC的通信接口等，以应用于不同的领域。图3一1为RFID的基本模型示意图。
图3一1 RFID的基本模型示意图
[11]
3.2射频识别系统的硬件设计 1.器件的选择
(1).无线射频芯片选型
无线射频芯片是整个射频系统的核心部件，基于高速公路应用的需求，考虑方案成本低，体积小，功耗低，通信距离远，集成度高，外围元件少，加工容易，数据 8 传输率高，传输时间短，接口简单，开发方便等因素，本文选择了nRF401射频芯片，其依据是：
a.发射功率:在同等条件下，为了保证有效和可靠的通信，应选用发射功率较高的产品。nRF401的发送功率达到10dBm，在同类产品中的性价比较高。b.通信距离:nRF401的最高数据传输率可以达到20kbit/s，接收灵敏度高达-105dBm，在开阔的使用距离最远可达1000m[5]。
c.功耗:作为高速公路收费中使用的车载标签，一般贴放于汽车的挡风玻璃上，要满足形状小巧、轻便等要求。因此应该根据需要选择综合功耗较小的产品，nRF401的工作电流在同等发射功率下是较小的。
d.数据传输速度:现有的无线射频芯片，数据的传输大多采用曼彻斯特编码，虽然满足数据可靠性传输的要求，但在编程上会需要较高的技巧和经验，需要更多的内存和程序容量，最重要的是曼彻斯特编码大大降低数据传输的效率，一般仅能达到标称速率的三分之一，无法适应高速数据通信的需要。nRF401是采用与单片机串口相连传输数据的芯片，应用及编程非常简单，传送的效率很高，而且采用有线方式的串口传输，数据的误码率也非常低。
参考文献
[1] 杜慧勇，唐娜娜，靳瑾，ITS的应用与发展[J]，科协论坛，2007，(4):36一37 [2] 蒋皓行，张成，林嘉宁等.无线射频识别技术及其应用和发展趋势[J].电子技术应用，2005年第5期
[3] 张远.高速公路收费管理.北京:机械工业出版社，2005 [4] 赵军辉.射频识别技术与应用.北京:机械工业出版社，2008
[5] 白浩，高速公路不停车收费系统的研制[D]，郑州，郑州大学，2006.11
第四篇：RFID识别技术在仓储物流管理中的应用
射频识别即RFID（Radio Frequency IDentification）技术，又称电子标签、无线射频识别，是一种通信技术，可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。RFID识别技术在仓储物流管理中的应用是将基于RFID用于货物识别追踪、管理和查验货物信息等一系列的工作活动过程，该系统由四川物通科技有限公司所研发，系统将先进的RFID识别技术和计算机的数据库管理查询相结合，自动识别货物信息，系统的应用能大大节约人力物力。
技术背景
经济全球化的发展和互联网的兴起，全球物流服务业加速发展。全球经济一体化的发展使得企业的采购、仓储、销售、配送等协作关系日趋复杂,企业间的竞争已不仅是产品性能和质量的竞争,也包含物流能力的竞争。利用信息技术代替实际操作，减少浪费，节约时间和费用，从而实现供应链的无缝对接和整合为实现物流流程信息化管理，采用信息化管理手段对公司的仓储、物流信息等进行一体化管理，以促进数据共享、货物和资金的周转率、提高工作效率，达到与现代化物流企业管理同步的信息化流程。
技术原理
传统的仓储、配载管理采用手工方式，记录方式繁琐、效率低下、容易出错而且成本相对较高；目前大多数仓库管理虽然采用计算机管理系统，但还是先记录、再录入计算机，人为因素大，准确率不高，容易出现伪造数据，人力资源浪费，管理维护成本高。因此，效率低下的手工管理方式很难保证收货、验收及发货的正确性，从而产生库存，延迟交货，进一步增加成本，以致失去为客户服务的机会，而且手工管理方式不能为管理者提供实时、快速、准确的仓库作业和库存信息，以便实施及时、准确、科学的决策。系统优势
RFID仓储物流管理系统对企业物流货品进行进行智能化、信息化管理，实现自动记录货品出入库信息、智能仓库盘点、记录及发布货品的状态信息、输出车辆状态报表等功能。
& 实现跨区域集中式管理、分布式操作和实时监控功能；
& 高效地完成各种业务操作，改进仓储管理，提升效率及价值；
& 提高物品出入库过程中的识别率，同时识别多个物品，确保实物与单据数量保持一致，提高出入裤效率；
& 缩减盘点周期，提高数据实时性，实时动态掌握库存情况，实现对库存物品的可视化管理； & 精确掌握库存情况，优化合理库存；Ø实时掌握仓库环境状态及变化。
& 实时观察仓库内工作人员工作情况，掌握工作进度；
& 安全管理仓库，防止偷盗、恶意破坏等违法行为。
系统特点
1;系统依托RFID技术优势，具有对物资信息实现远距离识别、识别速度快、批量识别等特点;2;系统发挥RFID对各个作业环节进行实时信息采集的技术优势，可确保企业及时准确的掌握库存状态;
3;通过仓储读写器对物资数据的采集，系统可实现物资出入库防串货管理;
4;通过手持设备可快速准确的盘点物资信息，提升盘点效率;
《物通数字化仓储物流系统》依托RFID技术优势，极大地提高了企业仓储人员的管理工作效率，平台采用开放式平台架构，界面友好，可很好的与企业ERP及OA系统对接。
第五篇：acbee RFID技术在高速公路不停车收费系统中的应用 2012-08-30
RFID技术在高速公路不停车收费系统中的应用
一、概述：
利用RFID技术进行高速公路自动收费应用上，非常能体现出RFID的优势。代替了原来手工和计算机辅助收费的低效率的收费系统，利用RFID远距离快速度识别的特性，车辆可以高速通过，完成自动收费，解决了原来收费成本高、管理混乱以及停车排队引起的交通拥堵等问题。实践证明，大多数的RFID系统是安全、稳定、可靠的，能取得应有的社会和经济效益。
二、背景：
电子不停车收费系统简称ETC（Electronic Toll Collection），不停车收费系统，是指车辆在通过收费站时，通过车载设备实现车辆识别、信息写入（入口）并自动从预先绑定的IC卡或银行帐户上扣除相应资金（出口），是国际上正在努力开发并推广普及的一种用于道路、大桥和隧道的电子收费系统。但存在众多问题，如：
人工收费或计算机辅助收费，人工识别，收费时间长，费额计算无监督，车辆通行慢。
收费设施收费技术的落后，城市入口的收费站形成交通的瓶颈，造成不好的形象。 车辆通行缓慢，停车次数多，汽车尾气对环境的污染增加。
三、系统设计
不停车收费系统的关键技术主要集中在自动识别RFID电子标签，无障碍通行，实时监控，高效、准确的管理。该系统由电脑、管理软件、RFID电子标签、RFID电子标签阅读器、控制箱、道闸和地感线圈组成。系统能实现自动检验、登记、放行等功能。
每辆汽车在档风玻璃内放置一块记录本车基本信息的RFID电子标签（银行卡大小），在道口进出口上安放RFID电子标签阅读器，同时配置道闸和地感线圈。当带有RFID电子标签的车辆进入地感线圈时，地感线圈得到信号，同时RFID阅读器也读到RFID电子标签的信号，光学识别系统识别车的车牌，如果是合法的，就发出信号，打开道闸，允许车辆通过。另外，自动识别系统读取电子标签中的用户费用信息、车型信息和入口车道信息进行收费计算，并向用户显示有关收费状态信息后给予放行。如果有非法用户强行通过专用车道，可进行车牌抓拍，生成违章记录，便于事后处理。此时车辆只要适当减速，不需要停车，也不需要伸手刷卡，就可以顺利通过道口。
四、系统功能及优势：
1、自动识别，无需停车
利用RFID技术在高速公路不停车收费系统中的应用，利用RFID远距离自动识别的特性，进行通信的时候能够互不干扰，使得标签在有限的功率范围内进行可靠的通信，增加系统的稳定性，车辆只要适当减速，不需要停车，也不需要伸手刷卡，就可以顺利通过道口。
2、信息档案管理
利用RFID电子标签的唯一ID性质，和后台数据库进行绑定。所有的信息，包括用户资料，收费信息、车辆通行的情况等，都会记录并形成信息档案。并且收费站能通过通信网络和收费分中心与收费管理中心进行联系，方便管理维护电子标签所牵引的账户信息。
3、统计图分析
本系统根据记录、统计信息，提供各种统计分析报表和图表。收费管理中心可以通过网络进行连接各种收费站以进行数据交换及管理。管理中心查看一些缴费情况，入账情况、各路段车辆的流量情况。对所有数据进行汇总，归档、存储，并打印各种报表。
4、交通监管与管理
网络化系统保证了信息的及时传递和更新，在网络正常的情况下，路段控制中心能够将系统定义的黑灰名单及时传递到各个收费站出入口，实施对欠费车辆的告警提示，对不法车辆进行拦截、抓拍或报警等操作。能够将各种费率表及时下发至各个收费站点，能够及时了解整个路网的动态信息，及时发现路网的拥塞或其他异常情况。
5、环保节能，塑造更好形象
利用RFID技术实现不停车通过，改变了传统的车辆通行缓慢，停车次数多，汽车尾气对环境的污染增加的方式。更加的节能环保，从而收费站也会受到很好的社会评价，提高社会效益与经济效益。
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