基于RFID技術(shù)的不停車收費(fèi)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

其基本工作原理：電子標(biāo)簽進(jìn)入微波通信區(qū)域后，安裝在路側(cè)的標(biāo)簽讀寫器通過天線向外發(fā)射信號(hào)，電子標(biāo)簽被輻射出的信號(hào)激活從而進(jìn)入工作狀態(tài)，根據(jù)接受到的命令向讀寫器回送相應(yīng)的相應(yīng)數(shù)據(jù)。通過電子標(biāo)簽將與該車輛對(duì)應(yīng)的m號(hào)碼發(fā)射給讀寫器，用于ETC收費(fèi)系統(tǒng)對(duì)車輛進(jìn)行身份辨析。
2．1 電子標(biāo)簽的設(shè)計(jì)
由于目前我國(guó)車輛自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)中通常使用的是兩片式電子標(biāo)簽加雙界面CPU卡的方式，因此讀寫器還可以接收一些其他信息，讀寫器讀取信息并解碼后，送至后臺(tái)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行有關(guān)數(shù)據(jù)處理，標(biāo)簽讀寫器也將根據(jù)控制系統(tǒng)的反饋信息更新電子標(biāo)簽內(nèi)存儲(chǔ)的信息，完成全部工作過程。
本文所設(shè)計(jì)的ETC射頻識(shí)別系統(tǒng)選用有源的被動(dòng)式讀寫型并具有防碰撞功能的雙片式組合型電子標(biāo)簽。電子標(biāo)簽安裝在車輛儀表臺(tái)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(fèi)站點(diǎn)按需設(shè)置若干條ETC收費(fèi)通道，駕駛員只需將雙界面IC卡插入雙片式ETC電子標(biāo)簽內(nèi)就可以實(shí)現(xiàn)不停車自動(dòng)收費(fèi)，這樣就可大幅提高收費(fèi)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(fèi)站口，只設(shè)置IC卡收費(fèi)車道即人工半自動(dòng)停車收費(fèi)，駕駛員要從雙片式ETC電子標(biāo)簽中撥出雙界面IC卡在刷卡器上進(jìn)行刷卡交費(fèi)，短暫停車后再通過收費(fèi)站。
2．2 雙冗余技術(shù)實(shí)現(xiàn)
考慮到ETC系統(tǒng)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(tǒng)中對(duì)其核心控件采取嵌入式系統(tǒng)和單片機(jī)的冗余控制，以保證系統(tǒng)的正常工作。
嵌入式系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)性和穩(wěn)定性，功能強(qiáng)大，有利于產(chǎn)品的更新?lián)Q代。而MSP430則是以超低功耗、超強(qiáng)功能著稱，多個(gè)I／O口也可為日后的系統(tǒng)升級(jí)提供足夠大的空間。因此本ETC系統(tǒng)選擇嵌入式系統(tǒng)和MSP430單片機(jī)的雙核冗余控制。
這種冗余設(shè)計(jì)主要通過完成ARM系統(tǒng)和MSP430各自的控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)，它們的控制板都可與射頻收發(fā)芯片進(jìn)行信息交換，采集地感天線的脈沖信號(hào)，控制欄桿、聲光報(bào)警、紅綠燈、顯示屏等車道設(shè)備。嵌入式系統(tǒng)和MSP430之間采用485通信。
在ARM微處理器上選用的是三星公司的ARM9芯片S3C241O，為了開發(fā)方便使用S3C2410開發(fā)板進(jìn)行設(shè)計(jì)，ARM開發(fā)板具有如下功能：采集來自地感線圈的脈沖信號(hào)；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(yù)留多個(gè)I／O接口以便控制欄桿、聲光報(bào)警、紅綠燈、顯示屏等車道設(shè)備；具有Flash存儲(chǔ)器。
3．3 射頻收發(fā)器的設(shè)計(jì)
無線射頻芯片是整個(gè)無線通信單元設(shè)計(jì)的核心。設(shè)計(jì)ETC系統(tǒng)時(shí)需要考慮諸多現(xiàn)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(tǒng)選擇挪威Nordic公司推出的單片射頻收發(fā)器nRF905。

4 軟件設(shè)計(jì)
ETC電子不停車收費(fèi)系統(tǒng)總體軟件設(shè)計(jì)主要應(yīng)包含：系統(tǒng)硬件初始化設(shè)計(jì)、OBU喚醒部分設(shè)計(jì)、OBU主控單元軟件、RSU單元功能實(shí)現(xiàn)軟件、RSU與車道計(jì)算機(jī)通訊接口功能實(shí)現(xiàn)的軟件設(shè)計(jì)等。