基于RFID的ETC前端系统的设计与实现

论文摘要

随着我国国民经济的发展以及高速公路路网的形成,电子不停车收费技术(Electronic Toll Collection,简称ETC)在高速公路收费系统中得到越来越广泛的应用。此系统能够最大限度地缓解收费站处的收费瓶颈,避免因收费效率低而引起的交通堵塞和车辆延误,而且达到高速公路通行快速、便捷的目的。基于无线射频技术(Radio Frequency Identification,简称RFID)的ETC系统是智能交通系统的重要组成部分,其基本思路是车辆在不需要停车的状态下完成车辆与地面收费设施之间的无线数据通信,从而进行车辆的识别和收费数据交换,实现不停车收费。ETC系统由前端系统和后台服务系统两部分组成,前端采用车道隔离措施的ETC系统通常称为单车道电子收费系统。作者亲身参与了ETC项目的实施,并在此基础上结合研究生所学专业编写了此文。本论文首先对ETC前端系统中应用的RFID技术进行了分析和研究,涵盖了标准和交互原理等,着重讨论了RFID的耦合方式。其次,对用户的需求进行分析,明确设计目标,提出了ETC前端系统的整体设计方案。在硬件详细设计和实现中,应用了模块化设计思想,优化了设备的技术指标,满足了前端系统分项功能的实现。在软件设计和实现部分,对基于5.8GHz RFID通信频率的专用短程通信协议(Dedicated Short Range Communication,简称DSRC)各层做了详细的技术要求,同时设计了ETC前端系统入口出口的工作流程,并实现了满足该流程的车道控制软件的应用。最后,对所做的工作进行总结,并提出了有待完善的问题,同时展望了系统应用的前景。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的背景和意义
• 1.2 国内外研究及应用情况
• 1.2.1 国外ETC研究及应用情况
• 1.2.2 国内ETC研究及应用情况
• 1.3 论文的组织结构
• 第2章 无线射频识别技术
• 2.1 RFID概述
• 2.2 国内外RFID技术的标准现状
• 2.3 RFID的交互原理
• 2.3.1 RFID的基本交互原理
• 2.3.2 RFID的工作频率
• 2.4 RFID的耦合方式
• 2.4.1 电感耦合方式
• 2.4.2 反向散射耦合方式
• 2.5 RFID相关的物理电磁场理论
• 2.6 RFID技术的数据传输方式与协议
• 第3章 前端系统总体设计
• 3.1 前端系统的设计目标
• 3.2 前端系统的总体架构
• 3.2.1 自动车辆识别系统
• 3.2.2 自动车型分类系统
• 3.2.3 图像抓拍系统
• 3.3 前端系统功能的设计
• 3.3.1 车辆识别功能设计
• 3.3.2 车辆检测功能设计
• 3.3.3 设备控制功能设计
• 3.3.4 计费功能设计
• 3.3.5 设备诊断功能设计
• 3.3.6 图像抓拍功能设计
• 第4章 前端系统的硬件设计与实现
• 4.1 车道构成
• 4.2 车道设备技术指标
• 4.2.1 车辆识别设备
• 4.2.2 车辆检测设备
• 4.2.3 交通控制设备
• 4.2.4 车牌识别设备
• 第5章 前端系统的软件设计与实现
• 5.1 软件总体设计
• 5.2 DSRC协议描述
• 5.2.1 DSRC协议模型
• 5.2.2 物理层
• 5.2.3 数据链路层
• 5.2.4 应用层
• 5.3 前端系统流程设计
• 5.3.1 ETC车道入口流程
• 5.3.2 ETC车道出口流程
• 5.3.3 ETC车道特殊交易事件
• 5.4 ETC车道软件设计与实现
• 5.4.1 ETC入口电子收费
• 5.4.1.1 正常卡电子收费过车流程
• 5.4.1.2 入口特殊情况及处理方法
• 5.4.2 ETC出口电子收费
• 5.4.2.1 正常电子收费过车流程
• 5.4.2.2 出口特殊情况及处理方法
• 第6章 结束语
• 6.1 全文总结
• 6.2 本文不足及未来发展方向
• 参考文献
• 致谢