前言

    随着我国经济的高速发展，高速公路的建设需求也越来越大。由于投资巨大，单靠国家的投入有时不能及时解决经济发展与高速公路建设的矛盾，在东南沿海某些省份，往往采用国家建设和私人投资相结合，收益按比例分配的方式。这种方式虽然解决了建设需求，但随着高速公路建设的网络化发展，汽车在公路网络行驶的不确定性，使利益分配变得越来越困难。例如：某省内有1000多条高速公路，分属几百个业主，其收费是按车主在高速公路行驶的最短路径进行，但在利益分帐时却很难，因为如果在每个属不同业主的路段设收费站，投资巨大，也会影响高速公路的效率。如果按投资的比例进行分配，不同道路的行车流量又不能完全等同，因此这种分帐方式也有失公平。正是基于这种情况，我们开发了基于RFID的多义性路径识别系统，利用RFID技术，自动收集汽车在高速公路的行车路线，作为业主利益分配的依据。

系统功能与组成

    该系统由RFID有源电子标签技术，以及配套的标识站和标签读出设备组成。考虑到高速公路现有的IC卡系统，为了减少资源浪费，本标签的功能除了实现收集汽车的行车路线，还包含了原有IC卡的功能，也就是双卡合一。在充分了解用户的需求后，系统设计了如下的主要服务功能：

·入口MTC发卡
    司机在路网MTC入口车道处，领取一张二合一的“RFID电子标签＋IC卡”。系统利用现有的MTC车道IC卡读写器，向IC卡中写入入口信息，并由司机携带上路。

·标识站ETC自动读写
    车辆行驶至具有标识站的ETC标识车道(多车道自由流方式)，安装于ETC标识车道的天线基站控制系统会自动唤醒RFID电子标签，并实时向RFID标签中写入本标识站信息。

·出口MTC刷卡收费
    车辆行驶至路网MTC出口车道，司机把“RFID电子标签+IC卡”交回给收费员，由收费员利用现有MTC车道系统的IC卡读写器，对多功能IC卡进行读写操作完成计费及收费，并把通过一个近距离的RFID读写设备，把RFID电子标签中的标识站信息读出，然后由车道系统组合到本次交易流水中去，再定时传送至结算中心后台进行分账。

    由以上功能可以看出，系统主要由电子标签、发射装置和读卡器三部分组成(如图1)。

                      图1 系统组成

系统硬件实现

    从技术指标上看，其硬件设计的难点在于电子标签的功耗控制以及双卡合一的设计。这里重点介绍电子标签。

图2 电子标签原理框图

    电子标签由唤醒电路、MCU、电池、天线和RF模块组成(图2)。其工作原理为：平时电子标签处于休眠状态，当到达路边发射设备标识的有效区域，唤醒电路唤醒MCU，然后由MCU唤醒RF模块，进入接收状态，当接收到正确编码后，MCU使RF模块休眠， MCU延时(1.6s-接收时间)后进入休眠模式(防止重复唤醒)。当到达读卡器有效区域时，唤醒电路再度唤醒MCU，MCU唤醒RF模块，电子标签进入发射状态，把接收到路边设备的标识信息发送给读卡器，在收到读卡器的确认信息后，内存信息回零，又进入休眠状态。其中读卡器整合了高速公路原有IC卡和作标识用的读卡器，这样在发卡和读卡时，实际上是两套系统同时工作。