ETC不停车收费系统关键技术分析

汪毅

摘 要：不停车收费系统（Electronic Toll Collection System，简称为ETC系统）利用专用短程微波通信技术（简称为DSRC），通过收费车道或路侧单元（RUS）与车载单元（OBU）交换信息，然后通过终端计算费额，完成不停车电子账户收费。在不停车收费系统的实际使用时，希望及时高效地完成过车交费业务，并使客户能够完全接受这种新的收费方式。ETC不停车收费系统由自动车辆识别、自动车型分类、逃费抓拍三个部分组成。

关键词：ETC车道系统 车型分类识别 车牌识别 逃费抓拍系统

中图分类号：TP872 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2018）01（c）-0153-02

1 不停车收费系统的关键技术

在不停车收费系统的实际使用时，希望及时高效地完成过车交费业务，并使客户能够完全接受这种新的收费方式。ETC不停车收费系统由以下3个部分组成。

（1）自动车辆识别系统需要所通过的车辆带有电子标签，当汽车驶过高速公路车道时，车道旁的微波天线就与电子便签进行数据通信，验证用户信息和车辆信息，判断是否为正常状况，是否可以让车辆通过。

（2）自动车型分类系统是让车辆驶过地面安装有大量传感器的高速公路路段，将传感器所检测到的数据与RFID中所记忆的信息相比对，确定无误后就进行扣费交易。

（3）逃费抓拍系统是用来抓拍未付费强行闯关的车辆，摄像头摄取到车辆的车型数据及车牌数据，交予交管部门进行处理。

2 不停车收费系统的分类

不停车收费系统（Electronic Toll Collection System，简称为ETC系统）利用专用短程微波通信技术（简称为DSRC），通过收费车道或路侧单元（RUS）与车载单元（OBU）交换信息，然后通过终端计算费额，完成不停车电子账户收费。不停车收费方式有两种：事后收费方式及同步扣费方式。

2.1 事后收费方式

系统主要还是通过IC卡进行扣费。具体操作过程是：当装载有电子IC卡的车辆经过收费站时，装载在道路两侧的设备识别并读取IC卡信息，然后后台的计算机管理系统将读取的IC卡内存储的车辆信息和车主信息与终端进行核对，核对无误后将车辆的通过时间及收取的通行费额等信息记录备案，事后在该车辆IC卡账户上收取相应的费用，从而实现一次完整的收费过程。

2.2 同步扣费方式

该系统除了需要前面所使用到的IC卡之外还要使用到车载POS机。操作过程是：车辆上装载有POS机，然后将IC卡插入POS机内进行读取，当车辆以这样的状态通过站台时，收费站台设备通过第一区域天线发出微波信号，唤醒车内POS机，使其将POS机号、车型、IC卡号、信用卡资金等信息发送给站台设备，站台的电脑确认信息无误后，就可以允许POS机扣费了。随后车辆进入下一个区域，站台设备判断POS机是否成功扣费，若成功站台设备就对车辆进行放行，将通行时间、所扣金额等信息记录下来，方便用户之后联网查询，并完成一次自动收费过程。

同步扣费方式由于在车辆通过时就立即扣取通行费用，需要交换较多的信息数据，对车道设备的要求也较高，还要求车辆上配有专用的POS机，比较麻烦，并且还需要大量的资金投入建设，因此，使用得不是很广泛。

3 不停车收费系统的组成与工作原理

3.1 ETC车道系统构成

联网收费是目前主要的收费方式，ETC系统是联网收费的一部分。ETC系统由两部分组成，即站级子系统和车道级子系统。站级子系统主要指的是后台的计算机终端，而车道级子系统则指的是ETC系统。

3.2 系统功能

系统功能主要有以下3个方面。

（1）高速公路过车无需停车，可以直接快速通过。

（2）进行非现金式的电子支付。

（3）缓解了交通拥堵带来的压力。

3.3 系统工作流程

当车辆进入车道后，车辆首先会触碰到1级触发线圈，系统开始工作，站台侧的微波天线被激活，试着识别电子标签，如果标签内的信息有效，则尝试完成通行费扣费，如果识别为无效信息后，交通信号灯显示为红色，同时系统控制自动栏杆将车道封闭起来，迫使车辆驶离ETC车道，转入MTC车道。当交易成功后，交通信号灯转变为绿色，栏杆会自动抬起，费额显示器上会显示交易金额，随后，车辆通过捕获线圈，摄像头进行图像采集，最后车辆通过线圈落杆线圈，栏杆自动回落，交通信号灯变成红色，系统保存交易记录，并把它上传到收费站的服务器，接着等待下一辆车的进入。

4 ETC系统的主要技术

4.1 车型分类识别

自动车型分类系统是ETC系统的重要组成部分，它的主要功能是检测并核对车型信息。它的功能可以概括如下。

对于收费系统，我们针对不同的车型有不同的计费额。在过去的人工收费系统中，我们通过人工方式实现车型分类，而在不停车收费系统中，车型分类工作是由专门的硬件设备和计算机系统联合完成的。

自动车型分类系统是通过架设在车道上的传感器来检测汽车的外部信息，并将这些信息用软件来识别并确定车型。将已经确定了车型的车辆有关信息发送到车道收费系统，系统可将车型相关数据和收费相关事宜联系起来。在原始的人工收费系统中，是先通过收费工作人员确定车型，然后通过自动车辆分类系统进行检验。而在电子不停车收费系统中，自动车型分类系统主要是用来计算费额的，以及核对所通过车辆的车型是否与存储在车载电子标签上的数据一致，以确定是否存在用户交换使用电子标签的现象[2]。

在實际的电子不停车收费系统应用中，我们需要仔细考虑新型的自动车辆分类技术是否可以胜任费额计算，但它至少可以作为车型抽检的一个补充。

车辆识别系统的硬件主要由CCD相机、图像采集卡、车型识别计算机组成。CCD摄像机将捕捉到的视频信号传输到图像采集卡，图像采集卡再将其转化为数字信号发送给车型识别计算机处理，经过对运动目标的检测和分割，提取特征值并识别出车型来。

4.2 车牌识别

逃费抓拍的一项主要任务是捕捉到高清晰度的图像，用它来提取车辆的车牌数据，包括车牌号、车型、所在地区等。我们利用这些信息，可以连接到当地车管所数据库找到逃费车主。目前，光学字符的识别技术已取得一定成果。将车牌识别技术与光学字符识别技术相融合，是现在一个迫在眉睫的问题。

车牌识别技术中存在一个关键的问题，就是识别的准确度问题。不同的车牌设计、印刷以及其他人为因素造成的原因，比如车牌被弄脏、损坏，或者人为地挡住车牌的现象，都给识别车牌工作带来了困难。

4.3 逃费抓拍系统

逃费抓拍系统是抓拍未能成功交费的车辆。在ETC系统的具体使用中，它主要是抓拍获准使用了ETC车道，但没有正确使用ETC电子标签的车辆车牌照。收集这些信息的目的是检查车辆的车牌号码，帮助事后搜寻和处理。当未交易通行費用的车辆通过检测线圈时，线圈检测出来后向摄像头发送信息进行抓拍。当车辆逃费时，除要交清正常收费金额外，还需要补交罚款以示惩戒。而对拒付费的车主，可直接将其移交当地司法部门处理。

逃费抓拍系统通常采用的技术如下：

（1）照相机技术。

早期对车辆的逃费抓拍，都是人工使用照相机来对车辆进行抓拍。这种方法需要人工提取汽车牌照信息，需要巨大的劳动量，现在逐渐已被市场淘汰。

（2）摄像技术。

录像带摄像（VCR）是在相机之后使用的抓拍技术。通常拍摄录像后可以反复回放，提取出车牌信息。同时又由于是动态图像，可以查看出车辆的运行轨迹。但是，这种方式通常是在传统的人工收费系统中广泛使用，需要收费人员付出较多的辛勤劳动才能检测出来。

（3）数字摄像技术。

数字图像抓拍存储技术是一种比较先进的技术。这种数字系统的优点是能提取出数字图像，利用计算机技术将信息存储，并将其传输到远程存储单元。除此之外，把车牌识别技术与数字系统技术结合起来，可以起到双赢的目的。车牌识别技术使用数字摄像技术自动判别车牌在图像中的位置，读取车牌号并将其存储起来。这样就避免了繁重的人工操作，并且还降低了不停车收费系统的运营成本。

4.4 信息融合技术

信息融合是将多个信息源得到的数据融合在一起，可得到比单一的信息源更丰富的信息。

ETC系统在使用中可以将IC卡数据、车辆检测器以及摄像设备采集到的数据，进行多数据融合。主要目的是将对车型、车牌进行识别得出的数据，与IC卡存储的信息相比对，实现多信息的融合。这样可以将三重证据（IC卡号、车牌、车型）融合为二重证据（车牌+车型、IC卡号+车型），可以很好地避免信息采集过程中的误差、减少噪声和人为因素的干扰。

参考文献

[1] 伍佑成.浅谈电子不停车收费系统[J].中国公共安全，2007（9）.

[2] 高文娟，唐斌.高速公路不停车收费系统的设计与实现[J].科技资讯，2008（8）：209-210.

[3] 宋少威.浅谈高速公路不停车收费系统[J].北方交通，2007（6）：164-166.

[4] 王娇蕾，郭皓.电子不停车收费系统的设计与应用[J].黑龙江交通科技，2007，5（12）：133.