基于RFID技术的不停车收费系统的设计

其基本工作原理：电子标签进入微波通信区域后，安装在路侧的标签读写器通过天线向外发射信号，电子标签被辐射出的信号激活从而进入工作状态，根据接受到的命令向读写器回送相应的相应数据。通过电子标签将与该车辆对应的m号码发射给读写器，用于ETC收费系统对车辆进行身份辨析。
2．1 电子标签的设计
由于目前我国车辆自动识别系统中通常使用的是两片式电子标签加双界面CPU卡的方式，因此读写器还可以接收一些其他信息，读写器读取信息并解码后，送至后台计算机系统进行有关数据处理，标签读写器也将根据控制系统的反馈信息更新电子标签内存储的信息，完成全部工作过程。
本文所设计的ETC射频识别系统选用有源的被动式读写型并具有防碰撞功能的双片式组合型电子标签。电子标签安装在车辆仪表台上或挡风玻璃上，在交通流量大且易产生交通堵塞的收费站点按需设置若干条ETC收费通道，驾驶员只需将双界面IC卡插入双片式ETC电子标签内就可以实现不停车自动收费，这样就可大幅提高收费站的通行能力，最大限度地缓解交通压力；在交通流量小的收费站口，只设置IC卡收费车道即人工半自动停车收费，驾驶员要从双片式ETC电子标签中拨出双界面IC卡在刷卡器上进行刷卡交费，短暂停车后再通过收费站。
2．2 双冗余技术实现
考虑到ETC系统常年在室外恶劣环境下工作，会受到各种天气和污染的影响，所以本ETC系统中对其核心控件采取嵌入式系统和单片机的冗余控制，以保证系统的正常工作。
嵌入式系统具有实时性和稳定性，功能强大，有利于产品的更新换代。而MSP430则是以超低功耗、超强功能著称，多个I／O口也可为日后的系统升级提供足够大的空间。因此本ETC系统选择嵌入式系统和MSP430单片机的双核冗余控制。
这种冗余设计主要通过完成ARM系统和MSP430各自的控制系统来实现，它们的控制板都可与射频收发芯片进行信息交换，采集地感天线的脉冲信号，控制栏杆、声光报警、红绿灯、显示屏等车道设备。嵌入式系统和MSP430之间采用485通信。
在ARM微处理器上选用的是三星公司的ARM9芯片S3C241O，为了开发方便使用S3C2410开发板进行设计，ARM开发板具有如下功能：采集来自地感线圈的脉冲信号；SPI接口可与射频收发芯片进行信息交换，采用232／485通信：预留多个I／O接口以便控制栏杆、声光报警、红绿灯、显示屏等车道设备；具有Flash存储器。
3．3 射频收发器的设计
无线射频芯片是整个无线通信单元设计的核心。设计ETC系统时需要考虑诸多现实因素，包括体积、功耗、传输速率等，因此射频芯片的选择至关重要。本系统选择挪威Nordic公司推出的单片射频收发器nRF905。

4 软件设计
ETC电子不停车收费系统总体软件设计主要应包含：系统硬件初始化设计、OBU唤醒部分设计、OBU主控单元软件、RSU单元功能实现软件、RSU与车道计算机通讯接口功能实现的软件设计等。