Etc系统中计重收费的研究硕士学位论文.doc

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1、分类号： 学校代号： 10561 学 号： 2006202022260 UDC: 密级： 工程硕士学位论文ETC系统中计重收费的研究ETC System based on Vehcile WeightA Dissertation Submitted for the Degree of MasterCandidate：Li CongfongSupervisor：Prof. Sun Jifeng Senior Engineer Dai LianguiSouth China University of Technology Guangzhou, China分类号： 学校代号： 10561 学 号：

2、200620202260 UDC: 密级： 华南理工大学工程硕士学位论文ETC系统中计重收费的研究作者姓名： 指导教师姓名、职称： 申请学位级别： 工程硕士 学科专业名称： 电子与通信工程 研究方向： 论文提交日期：2009年 11月 日 论文答辩日期： 年 月 日学位授予单位： 华南理工大学 学位授予日期： 年 月 日答辩委员会成员：主席： 委员： 学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明

3、。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名： 日期： 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期： 年 月 日导师签名： 日期： 年 月 日华南理工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其

4、他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名： 日期： 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属华南理工大学。学校有权保存并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许学位论文被查阅（除在保密期内的保密论文外）；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。本学位论文属于：保密，在 年解密后适用本

5、授权书。不保密。学位论文全文电子版提交后：同意在校园网上发布，供校内师生和与学校有共享协议的单位浏览。(请在以上相应方框内打“”)作者签名： 日期： 指导教师签名： 日期： 摘 要我国高速公路建设近来得到了快速的发展，高速公路建设的本意是提高车辆的通行效率，收费站的建设一定程度上影响其通行能力，特别节假日期间，收费站经常引发车辆拥塞，成为高速公路上的通行瓶颈。因此，建设具有快速通行能力的ETC收费系统成为当前解决收费站拥塞、提高通行能力的重要手段。电子不停车收费（ETC）技术能够保证车辆以20km/h以上的速度通过收费站，该系统是一种被证明能有效提高快速通行能力的收费技术，已在国内外得到了广泛

6、应用。由于国内货车超载严重，不但加快了高速公路的损坏，也造成了严重的安全隐患。为治理日益严重的超载问题，多个省市相继使用了计重收费系统，但目前还只在人工收费系统中重到了实现。因为ETC系统无法进行计重收费，严重影响了ETC技术在实行了计重收费高速公路上的应用。广东省内的高速公路将进行计重收费，我司做为国内主要的ETC建设单位，在广东省ETC市场中占有90%以上的份额，如何解决ETC中的计重收费成为一项迫切的任务。本论文是根据作者多年在ETC系统的研发、建设的基础上进行的研究成果，具有很好的实用参考价值。本论文主要研究的内容包括：ETC计重收费中关键技术介绍，包括车辆自动识别技术、车辆分离技术、

7、车辆动态称重技术；ETC计重收系的架构，包括计重收费系统设计原则、计重收费系统的主要功能、计重收费系统采用的车道布局和计重收费中的硬件设备；ETC计重软件系设计；ETC计重收费系统过车效果。本论文对理解和如何实现ETC计重收费系统具有有益的参考价值。课题的研究成果将对我国高速公路ETC系统的推广普及具有重要意义。关键词：ETC；组合式收费技术；计重收费；DSRC；设计模式；解决方案Abstract Chinas expressway construction has been rapid growth in recent, The intention is to improve vehicle

8、 traffic efficiency. But the toll station will block the traffic capacity of the expressway, especially in holidays, the toll station offen make congestion of cars. So building toll system with a rapid capacity is the solution of congestion in toll station and to increase capacity of expressway. The

9、 electronic toll collection (ETC) can assure car get across the toll staion with 20km/h needt stop. ETC is proved a effective toll technology to increase the rapid capacity of the toll station. It is a hotpoint of toll system in home and abroad, and is popularized in our country.In China vehicle Ove

10、rloading goods is very normally. It not only speed up the highway damage, but also caused a serious security risk. In order to solve the problem of overloading, many provinces and cities have used the weight charge system, but only used in manual toll system(MTC). Because of ETC system dose not have

11、 weight-charge function, It Seriously affected the ETC technology widely using in hightway. GongDong province will popularize the weight charge system, GuangZhou newsoft Technology co.LTD as an Important supplier of ETC system, over 90% etc system in GuangDong provice was builded by Guangzhou Newsof

12、t, so, implement weight charge in ETC system became an Important task. This dissertation is my study achievement many years in ETC design and implementation, The achievement Has a very good reference value for ETC weight charge system. The system architecture and function of part is discussed in thi

13、s dissertation, Main parts of which are critical technology in etc weight charge system: include Automatic Vehicle Identification technology, Vehicle separation technology, Vehicle dynamic weighing technology; System Architecture of etc weight charge system: include system Design Principles, systems

14、 main function, layout of the etc lane, ETC Main Equipment; Design Mothed of the ETC SoftWare Ssytem; Effects of the vehicular traffic in etc weight charge system.An overall design and implentmentation of ETC weight charge system is studied in the dissertation. The conclusion of this dissertation is

15、 very useful for the understanding and implementing of an ETC Weight charge system. This Research results will Contribute to the widely using the etc system.Key words: ETC; Combined Pricing; weight charge system; DSRC; overall Design; system Solution目 录摘 要IAbstractII目 录IV第一章 绪论61.1 研究背景61.2 ETC收费技术介

16、绍91.3 课题来源及主要研究内容121.4 本章小结13第二章 ETC计重收费中关键技术142.1 DSRC自动车辆识别技术142.1.1 DSRC标准142.1.2车载电子单元182.1.3双界面CPU卡192.1.4自动车辆识别过程202.2 车辆分离技术212.3车辆动态称重技术222.3.1 弯板式称重设备232.3.2 共聚化合物式压电传感器242.3.2 石英式称重设备252.4 小结25第三章 ETC计重收费系统总体规划263.1 ETC计重收费设计原则263.1 ETC计重收费功能需求273.2 ETC计重车道布局选择283.2.1 现有ETC车道布局283.2.2 称台前置

17、方案293.2.3 双天线称台后置方案313.2.3 ETC计重选用的车道布局333.3 ETC计重收费硬件设备333.3.1 车辆识别设备373.3.2 车辆检测设备393.3.3 交通控制设备403.3.4图像抓拍设备413.3.5货车称重设备423.4 本章小结43第四章 ETC计重收费系统设计444.1 主控模块设计464.1.1 过车逻辑设计464.1.2 车辆查询逻辑524.1.3主控接口定义544.2 设备模块设计564.2.1 车辆识别逻辑564.2.2 车辆检测逻辑584.2.3 交通控制逻辑614.2.4 货车计重逻辑634.2.5 图像抓拍逻辑654.2.6设备诊断654

18、.3 交易模块设计664.3.1交易验证664.3.2计重规则684.3.3计重计费逻辑714.4 记录模块设计724.4.1流水处理逻辑724.4.2工班记录生成724.5 传输模块设计724.5.1数据包的协议定义734.5.2数据发送744.5.3数据接收764.6 本章小结77第五章 ETC计重收费系统效果评估785.1小车连续过车性能分析785.2货车连续过车性能分析795.3小车+货车过车效率815.4货车+小车情况分析815.5 通过B区的速度分析825.6 特定限制条件下过车成功率分析845.7本章总结85第六章 总结与展望866.1 论文主要研究工作866.2 展望86参 考

19、 文 献88致 谢90第一章 绪论我国高速公路近来取得了快速的发展，在国民经济建设中起到越来越重要的作用。高速公路建设的本意是给车辆提供快速通行能力，而收费站的存在必将影响其通行能力，特别节假日期间，收费站经常引发车辆拥塞，成为高速公路的通行瓶颈。另外，车辆通过收费站的停车启动会造成严重的尾气污染。因此，建设快速通行能力的收费系统是当前解决收费站拥塞、提高通行能力的重要手段。ETC技术能够保证车辆以30km/h的速度通过收费站，是一种被证明能有效提高快速通行能力的收费技术，正受到国内外同行的普遍关注，也正在国内部分省市得到大力推广。近年来车辆的超载比较普遍，超载给路面造成了很大的损坏，降低了高

20、速公路的使用寿命，同时超载也极易引发安全事故。国家和各省市都充分认识到超载所带来的严重后果，在国内高速公路推行计重收费已成为一种趋势。国内很多省市都已经实现了人工计重收费。广东省作为ETC系统应用最后广泛的省份，在广东全省推行计重收费的情况下， 如何保证ETC车道实现计重收费功能，成为一个迫切需要解决的课题。1.1 研究背景1、发展历程伴随着贷款修路的出现，公路实施收费还贷应用而生。在计算机尚未普及的情况下，高速公路通常使用原始的纸质凭证（纸券）作为车辆通行的凭据。在运营时，在高速公路入口发放纸券，出口回收纸券，并依据纸券上记录的信息（入口地点、时间、车型）计算应收费用，收取通行费。第二个阶段

21、随着磁卡的出现，和计算机技术的广泛应用，收费模式发展到采用非接触式IC卡、CPU卡、银行卡等作为收费介质的半自动收费系统（MTC）。如今随着收费技术的发展，高速公路的收费系统也向智能化方向发展，出现了基于DSRC技术的自动缴费（ETC）技术。从收费系统的发展历程可以看出，支付方式决定了收费系统的技术和管理特性。当使用纸券时，只能是人工收发、判断、收费；当使用磁卡时，出现了人工与计算机系统结合使用的人工半自动收费（简称MTC：mental toll collection）；当使用IC卡（包括非接触式逻辑机密卡、双界面CPU卡、银行卡等）时，MTC和自动收费开始同时出现。正是由于支付方式的不断发展

22、，电子不停车收费（简称ETC : electronic toll collection）的得以出现，并不断得到应用和推广。2、当前状态目前国内高速公路收费系统绝大部份是基于IC卡的MTC收费系统，从国内、省内已开通项目的运行情况来看，非接触式IC卡已经成为全国各地高速公路收费系统中使用的主流通行介质，纸券主作为计算机系统出现异常时的辅助通行介质。近来来，ETC系统得到了较大的发展，国内的ETC系统均采用了双界面CPU卡作为通行介质，如广东省在高速公路推广使用的联网收费一卡通-粤通卡，就是采用高安全性、可作为电子钱包使用的双界面CPU卡。该卡的特点是可以结合车载电子标签在ETC车道不停车通过，也

23、可以在MTC车道人工刷卡通过，实现非现金支付。这种收费模式正是国家推荐使用的应用于公路联网收费的组合式收费技术。目前除了广东省之处，福建、江西、长三角、四川、河北、湖南等地也进在推广中。3、未来趋势随着计算机和自动化技术的发展，既能准确收费、又能提高通行速度的收费系统将是未来的公路收费技术的发展趋势。这是由公路本身的通行特性和路桥投资者的需求所决定的，首先修路的目的在于加快通行速度，而收费站却影响到了通行速度，特别是由于收费引发的塞车问题更是与高速公路的目的背道而驰；但是，由于我国的路桥很多是引进民营或贷款进行修的路，势必涉及到还款和投资收益的问题，因而，公路收费也不可避免。未来的公路收费技术

24、的发展必然是将这两方面的需求尽可能融合的收费技术。从目前的形势看，电子收费技和自动化收费技术的结合能提供一种准确和快速的收费手段，ETC技术的应用将会越来越广泛，是未来收费系统的发展趋势。另外随着国家治理超载力度的不断加大，在收费系统中增加计重收费功能，必将是人工收费和自动收费需要迫切解决的问题。可以预见，集成计重功能的ETC系统将会得到广泛的应用。1.2 ETC收费技术介绍电子不停车收费系统，简称ETC（Electronic Toll Collection），在这种收费系统中，车辆上安装一个唯一识别的车载设备（OBU：车载电子标签），在收费站车道上部署可读写该电子标签的读写器，采用相应的计算

25、机系统对采集的数据进行分析处理，自动完成通行费的计算和扣除，并且通过车道计算机系统对车道设备（栏杆机、交通灯等）进行控制，车辆不需停车就可以直接通过收费站。实施不停车收费，可以允许车辆高速通过收费站，大大提高公路的通行能力；采用自动电子化收费技术，可大大降低收费管理的成本，提高高速公路的营运效益；ETC在降低收费站的噪声和废气排放上也有明显的作用。正因为ETC技术存在的这些优点，国内外的相关机构一直致力于ETC技术的研发，经过几年的发展，目前ETC技术在世界各地均得到了应用，并取得了较好的社会效果。由于我国车辆运输的特殊性，车辆的超载问题一直比较严重。超载在造成严重安全隐患的同时，也加速了高速

26、公路设施的损环，影响高速公路的使用寿命。推行计重收费将是一种治理超载的有效手段。在ETC系统中实现计重收费功能是成为一个迫切的需求。l ETC系统的在国外应用1）亚洲国家亚洲的日本在电子不停车收费技术的研究和开发中处于领先地位，目前已建立起全世界最大规模的联网电子不停车收费系统。1994年11月，日本就开始进行电子不停车收费系统的试验，1996年8月发表了总结报告，就有关技术参数和试验结果进行了详细描述。1997年开始在一些收费道路上进行实用性试验，并编制了ETC的标准草案提交ISO组织。2001年起开始在全国范围内推广、建设，目前已经在全国范围内的所有高速公路收费站开通了ETC车道，ETC车

27、道超过1300个，ETC用户将超过1000万1。亚洲的新加坡、马来西亚也从日本引进技术，开始进行ETC系统的研发。2）北美地区北美地区的加拿大和美国也广泛应用ETC收费系统。加拿大的代表性的工程为1996年6月份开通的多伦多市H407全电子不停车封闭收费系统；美国则是其E-Zpass系统、I-pass系统，目前美国已有11个州的21条高速公路收费机构系统内采用了单一标准的车载设备，该组织下的收费系统已安装3211条ETC1。3）欧洲国家欧洲国家在80年代中期就开始实施电子不停车收费系统，从90年开始，欧洲国家主要实施第二代电子不停车收费系统，其特点是采用欧盟推荐的5.8GHZ DSRC频率和可

28、读/写车载应答器。其中法国已在所有人工、自动收费站增加了专用电子收费车道，并正式投入商业运行，其他典型的项目有葡萄牙的Via Varde电子收费系统（目前已在全国建设109个收费站451条ETC车道，电子标签发行总量超过170万1）、意大利的TelePass系统（截至2003年，电子标签用户达350万，每年交易次数达8亿次1）、挪威的AUTOPASS系统（目前该系统实现了全国联网，有大约250条ETC车道、电子标签发行量超多120万张1）。l ETC系统在国内应用我国最早的ETC的应用开始于1996年10月，广东省路路通有限公司引进美国TI公司的ETC收费设备，开发了ETC收费系统软件，在佛山

29、、南海、顺德等地的地方收费公路上建立了ETC车道并投入运营，发行了一万多张电子标签。1996年上马的沪宁高速公路的ETC系统采用的是挪威Q-Free公司的产品，但由于系统投资大难以推广，系统至今并未投入实际的运营。1998年，北京首都机场高速公路采用美国MTECH公司的产品，也开通了两条ETC车道，发行了500多张电子标签。广州市一卡通行系统是在跨越珠江的“八桥一遂”上建立的ETC系统，采用的也是Q-Free公司的产品，1999年底开通，前后发行了1万4千多张电子标签。但由于第二年广州市实行了年票制，项目没有得到真正推广。2000年6月，在原国家经贸委和交通部的主持下，启动了“高等级公路电子收

30、费系统技术开发和产业化”项目。该项目提出了具有创新意义和适合国情的组合式公路电子收费的技术方案-“两片式电子标签+双界面IC卡”的组合式收费系统方案。2000年10月，在交通部公路科学研究所的支持下，广东省交通集团下属新粤有限公司开始了组合式收费技术的ETC车道系统和后台结算系统的开发，同时组建了专门进行DSRC关键设备研发的子公司。2001年3月，作为组合式收费技术推广应用的示范工程-京珠南高速公路韶关组合式收费系统项目正式启动。试点结果表明组合式收费技术在实际中是可行的，基于自主开发的DSRC设计的ETC系统是完全符合应用要求的，示范工程达到了设想的目标。1在示范工程的基础上，广东省决定在

31、全省推广基于组合式收费技术的高速公路联网收费，成立了专门的联合公司进行推广服务。目前广东省已经建成了国内应用规模最大的联网收费电子系统，建设ETC车道数也将近达到了300条。高速公路联网收费及ETC系统的建设真正在为根本上解决收费站堵车等问题发挥了重要作用。近年来国内其他省份纷纷着手介入ETC系统的建设，其中福建、江西、湖南、长三角部分省市也启动了相关项目，可以预计，高速公路联网收费系统及ETC建设的热潮正在逼近。1.3 课题来源及主要研究内容目前ETC系统已经在广东省和全国得到了广泛的推广。广东省ETC系统是全国应用最为普遍，也最为成功的省份。ETC收费系统在广东省的高速公路收费中扮演着非常

32、重要的角色。由于国内车辆的超载非常严重，为解决超载问题，广东省决定在2009年实行计重收费，由于广东省ETC收费系统的应用比较普遍，如何在保证ETC系统速过车能力的同时实现货车的计重收费，是ETC系统的需要迫切解决的问题。广州新软计算机技术有限公司作为广东省内ETC系统的主要供应商，占有90%以上的市场份额，将承担省交通集团ETC计重收费系统的研发和实施。本课题是通过在ETC系统中实现计重收费的研究、分析、归纳，并提出切实可行的解决方案。课题主要分以下几个步骤进行研究：（1）ETC中关键技术研究；（2）ETC系统体系架构研究；（3）ETC中计重收费车道布局研究。（4）ETC中计重收费系统的设计

33、。（5）ETC中计重收费过车效率对比和分析。课题的研究最终目的是得出ETC系统中的计重收费的最佳车道布局；解决ETC系统中实现计重收费的难点，并尽可能地降低计重收费对ETC系统过车效率的影响。成果将应用于广东省的计重收费项目之中。1.4 本章小结本章首先介绍了收费系统的发展历程，分析了具有快速通行能力和准确收费特征的ETC系统是未来一段时间的发展趋势。然后通过介绍国内治理超载的现状，并结合广东省推广计重收费的实际情况，说明研发ETC计重收费的重要性、紧急性和重要意义。最后明确了本课题研究的主要内容和实施步骤。第二章 ETC计重收费中关键技术ETC计重收费在在ETC自动收费的基础上进行研发，ET

34、C系统中涉及的许多关键技术也是ETC计重收费中采用的关键技术。ETC计重收费中的关键技术主要包括车辆自动识别技术、车辆分离技术、车辆称重、自动缴费技术。2.1 DSRC自动车辆识别技术2.1.1 DSRC标准ETC系统的最大特点是能自动实现对车辆身份的识别，不需要收费员的参与可由计算机系统自主获取车辆的唯一标识，并从相应的介质中获取到车型、入口等信息。自动车辆识别的关键是ETC系统中存在一个非接触的路侧微波通讯设备（DSRC）。我国的应用在电子收费的DSRC体系由交通部公路科学研究院牵头起草，以2007年3月19日发布，该系列标准包括如下五部分：物理层、数据链路层、应用层、设备应用、物理层主要

35、参数测试方法。该标准体系的物理层主要规定了用于电子收费的DSRC的物理层技术要求，包括上行链路和下行链路的要求。数据链路层主要规定了数据链路层的关键参数、通信帧、链路建立、MAC子层、LLC子层等内容，内容比较丰富。应用层则规定应用层的核心框架、传送内核、初始化内核、广播内核等内容。设备应用部分规定DSRC在电子收费的应用总则、技术要求、数据结构、应用接口和应用安全等内容，开始针对ETC的应用提出了基本业务流程要求。物理层主要参数测试方法是对物理层参数的主要测试设备和测试条件、测试方法等进行了约定。l 物理层国标对物理层下行链路和上行链路进行了定义12。关于DSRC的频率选择，根据我国信息产业

36、部【2002】277号文关于使用5.8GHz频段频率事宜的通知明确将5.8GHz的频段作为智能交通运输中使用，首次规定我国DSRC体系的频段。所以，DSRC标准会选择5.8GHz频段作为载波频率。这是物理层最主要的规定之一。另外一个主要规定是约定采用被动式还是主动式通信，即上行链路的载波频率究竟是由OBU产生，还是发射RSU的载波产生。如果为前者则为主动式，为后者则为被动式。我们知道欧洲是采用被动式的，日本是采用主动式的，他们是这两种制式的代表。在制定我国标准时，一开始是以欧洲标准作为参考标准的，后来在通过征求意见，结合一定的发展预期及现有技术水平，最终采用了兼容主动式的标准体系。国标物理层没

37、有明确规定采用被动式还是主动式，但是规定了采用兼容主动式的各项指标，这符合我国现有国情和今后的发展需要，因为，我国已建和在建的超过200条ETC车道均采用被动式，国标不应否定现有已成熟应用的系统。l 数据链路层数据链路层控制点到点的链路服务，由较低层的MAC子层和较高层的LLC子层组成。但这种划分更多是逻辑理论上的，在实际实现中经常不会体现出两层的划分与接口。在数据链路层中，MAC子层提供访问物理媒体的接口并控制着信道的使用，它向物理层提供数据链路帧。LLC子层则向应用层提供服务接口，负责控制信号的交换、命令解释、生成适当的响应PDU，同时执行差错和恢复功能。l 应用层应用层为应用提供通信手段

38、，以建立相关应用。应用层可以为用户提供从简单到复杂的多种类型的服务，可以通过选取不同的协议元素来支持多种不同的应用。应用层由内核元素组成，包括传输内核（T-KE）、初始化内核（I-KE）和广播内核（B-KE），还可以包括附加的应用服务元素（其他应用）。应用层以服务原语的方式向用户提供服务，这些服务通过协议来实现。应用层内核提供了支持多种并行的应用所需的服务的最小集合，这些服务由内核元素所实现，它要求具备由初始化内核元素（I-KE）提供的会话初始化连接控制功能，由广播内核（B-KE）提供的循环广播传送功能以及由传输内核（T-KE）提供的通用数据结构传送到功能。本层协议定义了可能访问应用层内核元素

39、所应具备的要求，以允许用户元素同时独立对这些内核进行访问。本层内核元素总是以单独实例的方式存在，并且在应用处理进程之外被分配。l 设备应用本部分的标准是设备在ETC的应用上需要规定的主要应用接口等的要求，首先明确ETC系统中使用的DSRC应该是什么样的架构，然后对OBE的数据结构进行定义，最后对交易过程中涉及到的主要流程给出示例。在明确ETC系统中的DSRC的架构方面，下图说明了基本架构形式：图2-1 基于DSRC的ETC系统结构Figure 2-1 Structure of ETC based on DSRC如图2-1可见，标准首先明确OBE的形态，即为双片式类型，支持IC卡的读写，并约定用

40、户的支付信息存储在IC卡中，而车辆本身的特性数据（如车长、宽、高、轮数、轴数等）则存储在OBE中。这是DSRC在ETC中应用的关键规定所在。从而也就明确了ETC系统应该采用组合式收费技术。对OBE数据结构的定义涉及到密钥文件、系统文件和车辆信息文件的定义，密钥文件的定义决定了OBE本身的安全性，而车辆信息文件的定义记录了车辆本身的主要属性。制定DSRC系列标准的目的就是要建立大家都遵循的规定，按此标准开发的DSRC设备、建设的ETC车道应该能相互兼容，特别是相互能识别、处理OBE设备，这就是设备互换性问题，也是编制本系列标准的初衷。从这个角度看，其五个子标准中的前四个标准都是互连互通所需要的。

41、从重要性讲，通过DSRC系列标准的介绍、分析，可以知道物理层参数是互连互通的物理基础，链路通信协议是信息能相互识别的逻辑基础，初始化内核是建立连接的第一步。这些都是重要的，但并不是说其他就可以不需要，其实，不但上述四个标准是需要的，而且单纯依靠上述四个标准，并不能确保能够互连互通，还需要涉及到IC卡应用数据定义等问题。 所以，后来交通部公路设计院又出台了公路联网收费技术要求对整个收费系统各层级的功能、数据库定义、车道建设、IC卡数据格式定义等等从上到下一一进行了规定。依据ETC系列标准规范建设的ETC车道、在ETC系统中应用依据DSRC系列标准设计的DSRC设备，这样才能真正实现互连互通，即可

42、以真正联网。2.1.2车载电子单元车载电子单元（简称：OBU）是ETC自动缴费中的另外一个关键设备，OBU通常安装在车辆的前档风玻璃左上角。在过车时DSRC设备与OBU进行交互，获取相关的车辆信息，并且通过OBU来读取卡片信息和向卡片写入扣款和过站信息。OBU在使用前必须经过发行，把相关的信息记录到OBU之中。发行通常分为初始化发行和个性化发行两个步骤。初始化发行主要写入服务提供商代码、协约类型、合同版本、合同序列号等信息；并更新应用维护、应用加密和应用认证密钥。个性化发行则写入电子标答的发行日期、终止日期、防拆标志、车牌号、车牌颜色、车型和车辆尺寸和轴型信息。2.1.3双界面CPU卡国内ET

43、C系统采用双界面CPU卡来实现自动缴费。CPU卡是真正意义上的智能化非接触式卡，CPU卡内具有中央处理器（CPU）、随机存储器（RAM）、程序存储器（ROM）、数据存储器（EEPROM）以及片内操作系统（COS），CPU卡不仅仅是单一的非接触卡，而是一个带有卡片操作系统（COS）的应用平台，装有COS的CPU卡相当于一台微型计算机，不仅具有数据存储功能，同时具有命令处理、计算和数据加密等功能。CPU卡在ETC中起到以下作用：l 数据安全和保密采用密钥实现加密、解密和交易，实现用户卡与OBU之间的安全认证l 支付和结算工具卡片中有电子钱包文件，出站时由DSRC设备直接扣费，提高通行效率l 良好的

44、数据载体CPU卡记录车辆的入口站信息，信息作为出口收费的重要依据。ETC系统中应用的CPU卡主要有记账卡和储值卡两种类型：其中记账卡为“先使用，后付费” 的贷记卡，容易产生坏账，需要较高的用户信息保障；而储值卡则具有电子钱包功能，车主需要先进行充值才能使用，不存在资金风险。记账卡过收费站时只记录过车历史，不进行扣费，交易时间较短，产生的异常也较少；而储值卡由于需要对电子钱包扣费，相对记账卡交易耗时较长，并且可能出现扣付不成功。目前广东省ETC联网收费中，储值卡主要发行给个人用户，而记账卡则发行给信誉较好的企事业单位，而福建则暂时只采用了记账卡。2.1.4自动车辆识别过程ETC自动缴费中车辆的识

45、别是由DSRC设备、车载电子单元和CPU卡互相配合来完成的。当车辆进行收费站DSRC的交易范围时，车辆检测器会自动打开DSRC设备，DSRC设备通个微波信号自动搜索区域内的OBU，当检测到区域中的第一个OBU后，就会对该OBU进行锁定进行易。对当前OBU锁定时不会再处理其它OBU发送的信息。当车辆识别出OBU的唯一标识号后，也就相应地识别出了区域中的对应车辆。在高速公路ETC入口和出口车道中，车道识别出来目的有所不同，入口是为了获取OBU中的信息，并把信息写入到卡片之中；而出口则是通过读取卡片中的信息来进行费率的计算。车辆识别的具体过程描述如下：l 入口识别过程车辆进入高速公路时，DSRC设备通过读取OBU的唯一标识号识别出车辆，并把OBU中存储的车型、车牌信息写入卡片之中；同时还写入入口站编码、入口时间等。l 出口识别出口同样通过读取DSRC通讯区域的OBU标识号来识别车辆，同时通过OBU获取卡片中的入口站编码、入口车型、入口车牌、入口时间等；并把读取到的信息交由车道计算机系统进行验证和计算通行费。验证和计费通过后，如是记账卡则直接放行，而储值卡在扣费后再放行。2.2 车辆分离技术 由于ETC过车无人值守，没有收费员的参与。而高速公路过车的特点的车流量比较密集，如何确保车辆有序地经过ETC收费车道，是ETC系统