高速公路ETC收費(fèi)系統(tǒng)有何干擾技術(shù)

　　本文主要研究ETC(電子非停車收費(fèi)系統(tǒng))中跟車和相鄰信道干擾的以下問題，分析ETC系統(tǒng)中電子干擾的原因，并在此基礎(chǔ)上，對DSRC區(qū)域的控制，采用信道分離技術(shù)。 隔離裝置，輔助車牌識別和輔助接地線圈，科學(xué)技術(shù)改進(jìn)，以及汽車和相鄰信道干擾等問題的技術(shù)解決方案，從而有效解決計(jì)費(fèi)錯誤等問題，可以大大提高公路收費(fèi)管理效率。

　　近些年來，ETC 不停車收費(fèi)系統(tǒng)在全國高速公路收費(fèi)網(wǎng)絡(luò)大范圍普及，大大提高了高速公路收費(fèi)的工作水平。但是隨之而來的是電子干擾問題，又嚴(yán)重影響ETC 系統(tǒng)的服務(wù)效率。因?yàn)殡S著車輛的增多，ETC 系統(tǒng)的壓力將越來越大，一旦出現(xiàn)ETC 車道電子干擾問題將容易導(dǎo)致ETC 車道的堵塞。所以，必須盡快解決ETC 車道電子干擾問題，從而提高全國高速公路網(wǎng)主要收費(fèi)站點(diǎn)的通行能力和服務(wù)水平，有效的緩解收費(fèi)站的擁堵，最終達(dá)到提升高速公路的工作效率的目的。

　　1 目前ETC 系統(tǒng)存在的主要電子干擾問題

　　1.1 跟車干擾問題

　　所謂跟車干擾，是指車輛進(jìn)入ETC 車道天線的通訊區(qū)域內(nèi)，ETC 車道程序通過讀寫天線先與該車后面的另一輛車上的電子標(biāo)簽進(jìn)行交易，并且交易成功。此時欄桿抬起，前車在沒有繳費(fèi)，而且侵占后車自動交費(fèi)的情況下，通過了ETC 車道。或者裝有電子標(biāo)簽的車輛正常進(jìn)入ETC 通訊區(qū)域，并且交易成功，欄桿抬起，車輛通過ETC 車到后，緊隨其后的車輛在沒有交易的狀態(tài)下，也尾隨其后通過了ETC 車道。跟車干擾的情況主要有以下幾種：

　　1.1.1 前車無電子標(biāo)簽，后車有電子標(biāo)簽

　　兩輛車相隔距離比較近并同時進(jìn)入ETC 車道無線的通訊區(qū)域，ETC 車道無線先與后車發(fā)生交易，欄桿抬起;前車通過落桿線圈后，欄桿放下，把已交易的后車攔住。該種情況發(fā)生的原因主要是兩車距離非常近，而且后車的電子標(biāo)簽靈敏度較高，系統(tǒng)在沒有對前車報(bào)警之前就已經(jīng)和后車發(fā)生交易。

　　1.1.2 兩輛車都安裝有電子標(biāo)簽

　　系統(tǒng)先和后車發(fā)生交易，從而導(dǎo)致前車在沒有交易的情況下就通過了欄桿，系統(tǒng)把已交易的后車攔住。該種情形發(fā)生的原因主要有：前車電子標(biāo)簽的靈敏度較低，后車電子標(biāo)簽的靈敏度較高，ETC 天線容易先和后車的電子標(biāo)簽發(fā)生交易。

　　1.2 鄰道干擾問題

　　所謂鄰道干擾，是指一輛安裝有電子標(biāo)簽的車輛沒有進(jìn)入ETC車道但是與讀寫天線通信成功，因而在ETC 車道程序完成交易，從而導(dǎo)致車輛不能從其所在車道上交易通過。

　　1.2.1 ETC 車道上的車輛無電子標(biāo)簽，鄰道車有電子標(biāo)簽

　　過車時鄰道車太靠近ETC 天線通信區(qū)域，ETC 車道天線與鄰道車發(fā)生交易，欄桿抬起;ETC 車道上的車通過落桿線圈后，欄桿放下。該種情況發(fā)生的原因主要是由于兩車距離非常近，而且鄰道車的電子標(biāo)簽靈敏度較高，系統(tǒng)在沒有對ETC 車道上的車報(bào)警之前就已經(jīng)和鄰道車發(fā)生了交易。

　　1.2.2 兩輛車都安裝了電子標(biāo)簽

　　但ETC 系統(tǒng)先和鄰道車發(fā)生交易，從而導(dǎo)致ETC 車道上的車在沒有交易的情況下就通過了欄桿。鄰道收費(fèi)系統(tǒng)把已交易的后車攔住。該種情形發(fā)生的原因主要是： ETC 車道上的電子標(biāo)簽的靈敏度較低，而鄰道車電子標(biāo)簽較高，鄰道車先于ETC 天線先發(fā)生交易，不能在鄰道車所在車道收費(fèi)系統(tǒng)上再次刷卡，結(jié)果導(dǎo)致車輛不能通過收費(fèi)站或重復(fù)收費(fèi)。

　　2 目前ETC 系統(tǒng)電子干擾問題的主要原因

　　在ETC 車道中，為了保證車輛能以較高的速度通行，讀寫天線通信區(qū)域所處的位置在自動欄桿前約10 米的范圍之內(nèi)，呈橢圓形狀。由于設(shè)置的讀寫天線通信范圍較大，經(jīng)常會出現(xiàn)多輛車同時處于讀寫天線通信區(qū)域內(nèi)的現(xiàn)象，當(dāng)ETC 車道中前面的車輛不能正常交易而后面或鄰道車輛可進(jìn)行交易時，一旦系統(tǒng)先與后面或鄰道車輛成功交易，就會出現(xiàn)前車在未交易成功的情況被放行而后車或鄰道車被攔截的情況，加之電磁波傳輸容易發(fā)生反射與折射，所以，經(jīng)常引起電子干擾問題。

　　3 解決ETC 系統(tǒng)電子干擾技術(shù)解決方案

　　3.1 跟車干擾

　　要解決跟車干擾問題，我們可引入車牌識別系統(tǒng)。車牌識別系統(tǒng)是通過分析、處理所采集的車輛圖像，借助計(jì)算機(jī)視覺、模式識別和圖像處理等技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)對車輛車牌號進(jìn)行自動識別的系統(tǒng)。車牌識別系統(tǒng)是智能交通系統(tǒng)中一個重要的子系統(tǒng)，在高速公路收費(fèi)、城市交通控制和誘導(dǎo)、違章車輛監(jiān)控和停車場等項(xiàng)目的管理有廣泛的應(yīng)用。

　　3.2 鄰道干擾

　　解決鄰道干擾問題可以從加強(qiáng)DSRC 區(qū)域控制、采用信道分離技術(shù)、附加車道隔離裝置、輔助車牌識別和輔助地感線圈等幾個方面著手。

　　3.2.1 控制通信區(qū)域

　　加強(qiáng)DSRC 區(qū)域控制主要從以下幾方面入手：加強(qiáng)天線的研發(fā)和設(shè)計(jì)，把OBU 和RSU 天線的水平方向半功率波瓣寬度控制在合適范圍;實(shí)現(xiàn)RSU 功率的精確標(biāo)定，保證RSU 天線射頻性能具有較高一致性;實(shí)現(xiàn)RSU 接收靈敏度可調(diào);通過生產(chǎn)工藝控制保證OBU 產(chǎn)品具有較高的射頻性能一致性，尤其喚醒靈敏度一致性;提高產(chǎn)品射頻性能，加強(qiáng)DSRC 區(qū)域控制，可以大幅減低鄰道干擾問題的發(fā)生率，是解決鄰道干擾問題的基礎(chǔ)。

　　3.2.2 采用信道分離技術(shù)降低鄰道干擾

　　采用PLL(鎖相環(huán))技術(shù)結(jié)合高穩(wěn)定度溫度補(bǔ)償技術(shù)實(shí)現(xiàn)精確定頻并達(dá)到信道分離，RSU 采用窄帶接收技術(shù)，多車道互不干擾。RSU 天線的工作信道可通過軟件進(jìn)行設(shè)置，因此在進(jìn)行ETC 車道布置時，相鄰車道使用不同信道，從而降低相互的微波信號干擾。

　　3.2.3 附加車道隔離裝置

　　在工程實(shí)施中加入車道射頻信號隔離設(shè)施，可以起到消除鄰道干擾的作用。從理論上看，在車道間布設(shè)高質(zhì)量的微波吸收材料會取得良好的車道信號隔離效果，但工程實(shí)施過程中發(fā)現(xiàn)存在一定技術(shù)難度，工程成本也比較高，難以進(jìn)行大規(guī)模推廣應(yīng)用。

　　3.2.4 輔助車牌識別

　　在ETC 車道前置車牌識別器，通過車道機(jī)使用車牌識別器的識別結(jié)果，來對ETC 車道的RSU 進(jìn)行控制，決定是否與該OBU 進(jìn)行交易。車牌識別區(qū)域位于RSU 交易區(qū)域之前，在車輛進(jìn)入RSU 交易區(qū)域完成交易前，車道機(jī)接收到車牌識別器的識別結(jié)果，并與RSU 從OBU 中獲取的車牌進(jìn)行比對，如果車牌相似度達(dá)到一定程度則允許交易，否則拒絕。

　　3.2.5 輔助地感線圈

　　通過加強(qiáng)DSRC 通訊區(qū)域控制，理論上可解決大部分鄰道干擾問題，但由于微波信號傳播存在一定不確定因素，為解決單一通過DSRC 通訊區(qū)域控制難以達(dá)到消除鄰道干擾的目的，可以使用線圈車輛檢測器，對車輛所處車道進(jìn)行判別，這也是消除鄰道干擾的有效方法。

　　4 結(jié)束語

　　隨著ETC 技術(shù)的不斷成熟和工程實(shí)施的不斷推進(jìn)，ETC 的應(yīng)用在國內(nèi)逐漸形成規(guī)模，ETC 以高效準(zhǔn)確的收費(fèi)過程，方便快捷的用戶體驗(yàn)和低碳環(huán)保的綠色形象得到廣大業(yè)主和用戶的認(rèn)可。有效解決ETC 電子干擾問題，能進(jìn)一步提高ETC 的整體運(yùn)行效果及服務(wù)水平。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1]李堅(jiān)，王秀媛.高速公路電子不停車收費(fèi)系統(tǒng)國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀研究[J].自動化與信息工程， 2007(02).

　　[2]李楠. ETC車道通行效率影響因素分析[J].中國交通信息化，2011(01).

　　閱讀期刊：汽車與安全

　　《汽車與安全》(月刊)創(chuàng)刊于1995年，是由中華人民共和國公安部主管，中國機(jī)動車輛安全鑒定檢測中心主辦的全國唯一一本反映汽車安全與交通安全為主要內(nèi)容的汽車雜志。雜志自創(chuàng)刊以來，以強(qiáng)化讀者珍惜生命、把握安全為辦刊宗旨