高速公路二义性路径识别系统设计

王夫钊

（贵州省交通规划勘察设计研究院股份有限公司，贵州 贵阳 550022）

0 引言

在高速公路上，如果采用复合通行卡（433MHz+13.56MHz双频RFID有源电子标签）取代传统的纸质卡、IC卡，在二义性路径歧义点处安装标识基站，车辆在高速公路路口领取一张复合通行卡，输入入口信息，当车辆行经标识站点时，标识基站将路径标识码写入复合通行卡中，车辆无需减速、停车便可以自由通行。车辆在高速公路出口交还复合通行卡，由系统根据复合通行卡中记录的入口信息、路径信息，就能够自动、准确、完整地识别车辆的行驶路径，实现精确拆分，也可实现精确收费、交通流信息采集等扩展应用。

1 系统总体框架

在原有联网收费操作系统平台上，该系统采用“RFID电子标签＋非接触式IC卡”相结合的技术方案，即采用RFID通信技术读写功能和非接触IC卡读写功能相结合的复合通行卡技术实现二义性路径识别功能。二义性路径识别总体框架主要由复合通行卡、车道系统、收费站系统、路侧标识系统、路段收费分中心系统、收费结算管理中心等组成。二义性识别系统总体框架图如图1所示。

图1 二义性路径识别系统图

2 高速公路二义性路径识别系统设计

2.1 智能卡

本系统利用先进的光电、计算机、图像处理、模式识别、远程数据访问等技术，对监控路面过往的每一辆机动车的前部图像和车辆全景图像进行全天候实时记录。计算机根据汉王智能高清摄像头提供的车牌识别结果，可以进行车辆动态布控，对超速、逆行等违法以及被盗抢、肇事逃逸的嫌疑车辆进行报警，通过公安网络将各个监控点的信息传送到交警支队机房，实行信息共享。该系统可识别符合“GA36—92”（92式牌照）和“GA36.1—2001”（02式牌照）标准的民用车牌照、04式新军牌和新武警车牌的汉字、字母、数字、颜色等信息，采用先进的夜间检测算法和频闪LED灯，在夜间较低照度情况下实现车辆抓拍与识别，避免强光对司机视觉的刺激。二义性识别系统数据参数见表1所示。

表1 二义性识别系统数据参数

表1 （续）

该系统采用200/300/500万像素的高清摄像机进行车辆图片抓拍，DSP嵌入式高清设备，无须工控机。同时采用CCD摄像机，可以降低LED辅助光源对司机的影响，1台高清摄像机可覆盖单向3车道，具有车型及车身颜色判断功能，全天候车牌识别率高。

2.2 电子警察

电子警察采用500万像素的高清摄像机对违法、闯红灯车辆进行自动抓拍记录。摄像机对违法、闯红灯车辆抓拍3张图片（1张车辆在停止线前，1张车辆在停止线上，1张车辆在停止线后，可以根据客户需要进行调整），该组图片信息可清晰地反映车辆违法地点、违法车道、行驶方向、闯红灯违法时间、红灯开始结束时间、违法类型、车牌号码、车辆类型和图片序号。同时也可以了解到红灯信号（含箭头灯）以及车辆压在或越过停车线等情况。并且可以根据客户需要进行相应修改，以满足各种不同的需求。

该系统采用500万高清摄像头，在清晰地获取车牌照的同时还能够清晰地进行视频录像（H.264格式），具有先进的夜间补光及触发同步技术，可根据现场光线强弱自动控制补光设备的开启及关闭。

2.3 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。

双路侧标识设计系统由以下部分组成：（1）路边设备控制器是1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；（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。

2.4 组合两片式电子标签的设计

针对我国具体国情，考虑到大部分收费站采用IC卡进行交易，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的信息载体。组合两片式标签综合RFID和IC卡技术的优点，由两片式电子标签和双界面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。同时系统采用标准的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卡组成一套完整的组合两片式车载设备。

3 二义性路径识别系统的优势

3.1 全套解决方案

该系统提供了从硬件设备（路侧单元RSU、车载单元OBU、桌面单元ODU）到收费站系统软件、路段分中心系统软件、管理中心系统软件以及远程操作维护平台在内的全套解决方案，实现了软硬件的无缝连接，避免了不同厂家之间产品繁琐的对接问题。端到端的集成方案和完善的一站式服务，一揽子的工程实施方案，为客户带来了放心满意的服务。

3.2 网络化的设计

网络化系统保证了信息的及时传递和更新。管理中心和路段收费分中心（中心）需要监视、管理路侧标识站信息。本系统支持光纤组网和移动网络两种通信方式，实现信息的交互，设备的管理及远程维护。

3.3 路径信息的准确识别

基于RFID的二义性路径识别系统，识别距离远，最大距离可达200m，识别速度快，同时识别多个对象（多台车辆），抗干扰能力强，适应各种恶劣环境，采用特殊加密方法，极难被仿制和人为干扰破，安全性高，可以对路径信息进行准确的记录。

3.4 便捷性

二义性路径识别系统建设简便，只需要对现有的收费系统进行简单地改造，通过一增、一改、一换即可实现二义性路径识别系统与高速公路联网收费的有效结合。一增：在二义路径的关键点增设路侧标识站，即可实现路径信息的发送；一改：对原有收费软件中的拆分模块进行修改，根据车辆实际行驶的路径进行费用的合理拆分；一换：更换现有的IC通行卡及读写器，改用兼顾高频13.56MHz和超高频433MHz的复合式通行卡，将普通读写器更换为具备标准短距离非接触IC卡读写及433MHz RFID读写能力的桌面单元ODU。

3.5 经济性

二义路径关键点不多，对路侧标识系统的投资少；采用433MHz超高频系统，相对于ETC来说，设备投资的成本较低；除增设路径标识站以及更换桌面发卡器即ODU外，出入口收费站和车道可基本沿用现有的设备，无需其他设备及基础设施的建设费用。

3.6 兼容性

现有收费运作模式基本不用改变。出入口的操作流程基本不变，后台数据的传输方式不变，收费方式和结算模式基本保持不变。

3.7 维护便捷性

系统在研发过程中，考虑到路侧设备需要在室外恶劣的环境下工作，不易维护，所以设备具有远程维护及远程状态查询、告警、诊断的功能，即在监控中心可以查到各个标识站的运行情况。通过远程管理各个标识站的路侧设备，降低了维护难度及成本。

4 结语

该设计方案成本低，技术成熟，与现有系统能很好兼容且后期维护简单。与传统收费方式相比，该方案的车道通行能力可以提高10倍以上，因此具有较强的实用性和可操作性。

[1] 胡耀民.基于RFID双频卡的多义路径识别的研究与实现[J].计算机与现代化，2010（11）：180-183.

[2] 李光辉.高速公路二义性路径识别系统实施方案[J].科学之友，2010（21）：66-69.

[3] 于江浩.高速公路联网收费中多义性路径识别技术探讨[J].交通标准化，2009（24）：74-77.