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射频技术的高速公路不停车收费系统

发表时间：2019-07-22T13:37:04.297Z来源：《基层建设》2019年第13期作者：李伟东

[导读]摘要：笔者主要从RFID识别系统设计，以及收费系统软件实现两方面来概括了本文主题，旨在与广大同行共同探讨学习。

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摘要：笔者主要从RFID识别系统设计，以及收费系统软件实现两方面来概括了本文主题，旨在与广大同行共同探讨学习。

关键词：RFID；高速公路；不停车收费系统

一、RFID识别系统设计

射频识别（RFID）技术在上世纪80年代走向成熟，起初发展缓慢，但是随着时间的推移，因为其识别率高，响应快，具有很好的稳

定性，已经逐渐的被人们采用，应用到多个领域，发展的极为迅速，此项技术的发展给人们的日常生活带来了非常大的帮助。

RFID系统主要包含三个部分，分别是电子标签、读写器、数据管理系统。每一个电子标签都含有一个唯一的识别代码，附着电子标签

上，它内部存储着各物体的各类参数。读写器是作为读写标签内部的信息来使用的，他可以写入、修改用户信息等。而数据管理系统的主

要存储和管理电子标签内的车辆、车牌等信息。数据系统可以采用一般的比较小的数据库管理系统来担当，如果管理的数据量极大，则也

可以使用大型的ERP数据管理软件。

图3-1射频系统组成

在平时的收费中，每个收费站都建设有多个车道，如果需要完全的实现不停车收费，则就需要在每个车道上安装一个天线，，对驶入

驶出的车辆进行通讯，天线通过局域网与控制计算机相连接，组成一个完整的不停车收费系统。

电子标签1.

RFID技术的基本工作原理并不复杂。标签进入天线发出的磁场后，接收天线发出的射频信号，凭借感应电流所获得的能量发送出存储

在芯片中的产品信息，或者主动发送某一频率的信号，读写器读取信息并解码后，送至系统的信息处理中心进行有关数据处理。

电子标签根据内部保存信息方式的不同，可将其分为集成电路固化式、现场有线改写式和现场无线改写式三大类；根据读取电子标签

数据的技术实现手段，可将其分为广播发射式、倍频式和反射调制式三大类；按能量供给方式（电池供电）的不同，射频识别技术又可分

为有源、无源和半有源三种。RFID通常流行的分类方法是，按照工作频率（单位：Hz）的不同，分为低频（LF）、高频（HF）、超高频

（UHF）和微波频段（MW）4种。

（1）超高频/微波系统一般其工作频率400MHz，典型的工作频段有915MHz、2450MHz、

5800MHz等。系统在这些频段上也有众多的国际标准予以支持，基本特点是：电子标签及读写器成本较高、标签内保存的数据量较

大、阅读距离较远（可达几米至十几米），适应物体高速运动性能好，外形一般为卡状，阅读天线及电子标签天线均有较强的方向性。

（2）有源电子标签内装有电池，一般具有较远的阅读距离。不足之处是电池的寿命有限。无源电子标签内无电池，它接收到阅读器

（读出装置）发出的微波信号或者太阳能，将能量转化为直流电供自己工作，一般可做到免维护。相比有源系统，无源系统在阅读距离及

适应物体运动速度方面略有限制。

（3）广播发射式射频识别系统。电子标签必须采用有源方式工作，并实时将其存储的标识信息向外广播，阅读器相当于一个只收不发

的接收机。这种系统的缺点是：电子标签因为要不断地向外发射信息，既费电，又对环境造成了电磁污染，而且系统的安全必威体育官网网址性差。

（4）倍频式射频识别系统实现起来有一定难度。一般情况下，阅读器发出射频查询信号，电子标签返回的信号载频为阅读器发出射频

的倍频。这种工作模式对阅读器接收处理回波信号提供了便利。但是，对无源电子标签来说，电子标签将接收的阅读器射频能量转换为倍

频回波载频时，其能量转换效率较低。提高转换效率需要较高的微波技巧，这就意味着更高的电子标签成本。同时这种系统工作须占用两

个工作频点，一般较难获得无线电频率管理委员会的产品应用许可。

微波天线3.

车道天线一直不停的发射信号。当装有电子标签（OBU）的用户驶入不停车收费车道时，电子标签被车道天线发出的信号激活，变为

激活状态，然后它依据收到的信号指令向天线做出呼应，发回相应的信号。天线控制器收到反馈信号后，建立通讯状态，形成符合短程通

信协议的数据帧，通过车道天线将数据帧发给刚才驶入车辆的电子标签，

射频识别4.过程

天线在有效的范围内持续发射电磁波，根据电磁波范围、读写器的发射频率，天线功率尺寸大小等参数，形成