基于RFID技術(shù)的不停車(chē)收費系統的設計

其基本工作原理：電子標簽進(jìn)入微波通信區域后，安裝在路側的標簽讀寫(xiě)器通過(guò)天線(xiàn)向外發(fā)射信號，電子標簽被輻射出的信號激活從而進(jìn)入工作狀態(tài)，根據接受到的命令向讀寫(xiě)器回送相應的相應數據。通過(guò)電子標簽將與該車(chē)輛對應的m號碼發(fā)射給讀寫(xiě)器，用于ETC收費系統對車(chē)輛進(jìn)行身份辨析。
2．1 電子標簽的設計
由于目前我國車(chē)輛自動(dòng)識別系統中通常使用的是兩片式電子標簽加雙界面CPU卡的方式，因此讀寫(xiě)器還可以接收一些其他信息，讀寫(xiě)器讀取信息并解碼后，送至后臺計算機系統進(jìn)行有關(guān)數據處理，標簽讀寫(xiě)器也將根據控制系統的反饋信息更新電子標簽內存儲的信息，完成全部工作過(guò)程。
本文所設計的ETC射頻識別系統選用有源的被動(dòng)式讀寫(xiě)型并具有防碰撞功能的雙片式組合型電子標簽。電子標簽安裝在車(chē)輛儀表臺上或擋風(fēng)玻璃上，在交通流量大且易產(chǎn)生交通堵塞的收費站點(diǎn)按需設置若干條ETC收費通道，駕駛員只需將雙界面IC卡插入雙片式ETC電子標簽內就可以實(shí)現不停車(chē)自動(dòng)收費，這樣就可大幅提高收費站的通行能力，最大限度地緩解交通壓力；在交通流量小的收費站口，只設置IC卡收費車(chē)道即人工半自動(dòng)停車(chē)收費，駕駛員要從雙片式ETC電子標簽中撥出雙界面IC卡在刷卡器上進(jìn)行刷卡交費，短暫停車(chē)后再通過(guò)收費站。
2．2 雙冗余技術(shù)實(shí)現
考慮到ETC系統常年在室外惡劣環(huán)境下工作，會(huì )受到各種天氣和污染的影響，所以本ETC系統中對其核心控件采取嵌入式系統和單片機的冗余控制，以保證系統的正常工作。
嵌入式系統具有實(shí)時(shí)性和穩定性，功能強大，有利于產(chǎn)品的更新?lián)Q代。而MSP430則是以超低功耗、超強功能著(zhù)稱(chēng)，多個(gè)I／O口也可為日后的系統升級提供足夠大的空間。因此本ETC系統選擇嵌入式系統和MSP430單片機的雙核冗余控制。
這種冗余設計主要通過(guò)完成ARM系統和MSP430各自的控制系統來(lái)實(shí)現，它們的控制板都可與射頻收發(fā)芯片進(jìn)行信息交換，采集地感天線(xiàn)的脈沖信號，控制欄桿、聲光報警、紅綠燈、顯示屏等車(chē)道設備。嵌入式系統和MSP430之間采用485通信。
在A(yíng)RM微處理器上選用的是三星公司的ARM9芯片S3C241O，為了開(kāi)發(fā)方便使用S3C2410開(kāi)發(fā)板進(jìn)行設計，ARM開(kāi)發(fā)板具有如下功能：采集來(lái)自地感線(xiàn)圈的脈沖信號；SPI接口可與射頻收發(fā)芯片進(jìn)行信息交換，采用232／485通信：預留多個(gè)I／O接口以便控制欄桿、聲光報警、紅綠燈、顯示屏等車(chē)道設備；具有Flash存儲器。
3．3 射頻收發(fā)器的設計
無(wú)線(xiàn)射頻芯片是整個(gè)無(wú)線(xiàn)通信單元設計的核心。設計ETC系統時(shí)需要考慮諸多現實(shí)因素，包括體積、功耗、傳輸速率等，因此射頻芯片的選擇至關(guān)重要。本系統選擇挪威Nordic公司推出的單片射頻收發(fā)器nRF905。

4 軟件設計
ETC電子不停車(chē)收費系統總體軟件設計主要應包含：系統硬件初始化設計、OBU喚醒部分設計、OBU主控單元軟件、RSU單元功能實(shí)現軟件、RSU與車(chē)道計算機通訊接口功能實(shí)現的軟件設計等。