《ETC智能不停車收費(fèi)系統(tǒng)設(shè)計（論文）》

第一章引言電子不停車收費(fèi)系統(tǒng)(ElectronicTollCollection，ETC)又稱為全自動電子收費(fèi)系統(tǒng)，顧名思義，這是一種可以實現(xiàn)車輛在不需停車的情況下完成自動收費(fèi)的智能交通系統(tǒng)。這種自動收費(fèi)系統(tǒng)不僅節(jié)省了收費(fèi)時間，提高收費(fèi)效率，而且不需要人工值守，特別適用于交通繁忙且環(huán)境復(fù)雜的高速公路中。ETC系統(tǒng)主要包括兩個單元，一個是在車輛擋風(fēng)玻璃內(nèi)部安裝的車載單元OBU(OnBoardUnit),另一個是在收費(fèi)車道安裝的路側(cè)單元RSU(RoadSideUnit)，當(dāng)裝有車載單元OBU的車輛進(jìn)入ETC系統(tǒng)專用車道時，路側(cè)單元RSU和車載單元OBU之間進(jìn)行無線通信，并通過計算機(jī)管理系統(tǒng)結(jié)算完成不停車收費(fèi)處理。ETC系統(tǒng)不僅具有高效、安全等特點(diǎn)，而且不需要人工值守，大大減少了收費(fèi)成本。與此同時，ETC系統(tǒng)對自然環(huán)境有很大保護(hù)作用，目前在許多國家廣泛使用，電子不停車收費(fèi)系統(tǒng)(ETC)“不僅提高了通行效率，而且也有效的解決了交通擁擠的問題。同時，這還大大降低了收費(fèi)員工的收費(fèi)風(fēng)險、減少了車輛尾氣的排放以及降低了由汽車引起的噪音污染。此外，ETC系統(tǒng)在高速公路中的應(yīng)用還有利于其管理成本的降低，從而有效的提高了營運(yùn)的效益”。作為一種先進(jìn)的收費(fèi)方式，電子不停車收費(fèi)系統(tǒng)(ETC)將越來越廣泛地應(yīng)用于高速公路上。但是由于電子不停車收費(fèi)系統(tǒng)(ETC)在車輛快速通過時的識別精度和自動扣費(fèi)上的準(zhǔn)確率還存有一定的不足，因此本文從軟硬件雙向維度切入架構(gòu)了新型電子不停車收費(fèi)系統(tǒng)(ETC)，以提高識別精度和自動扣費(fèi)效率，這也正是本文的研究意義所在。第二章ETC系統(tǒng)的總體框架設(shè)計2.1RFID簡介RadioFrequencyIdentification(RFID)技術(shù)是一種非接觸式自動識別技術(shù)。RFID利用無線射頻信號，通過空間禍合，實現(xiàn)無接觸信息傳遞，在此基礎(chǔ)上，實現(xiàn)目標(biāo)識別和數(shù)據(jù)交換。RFID技術(shù)具有遠(yuǎn)距離識別、讀取速度快、存儲信息大、無磨損、不受環(huán)境干擾、使用壽命長、識別高速運(yùn)動的物體等優(yōu)點(diǎn)，適用于智能交通和停車管理等領(lǐng)域，一般由標(biāo)簽、閱讀器、天線三大部分組成。RFID分為125kHz，13.56MHz，915MHz，2.45GHz，5.8GHz等工作頻率。超高頻(UHF)系統(tǒng)存在標(biāo)簽存儲數(shù)據(jù)量大、適應(yīng)物體高速運(yùn)動、傳送速度快、操作距離遠(yuǎn)等突出特點(diǎn)，這些優(yōu)點(diǎn)使得其應(yīng)用已拓展到國民經(jīng)濟(jì)中的畜牧養(yǎng)殖、資產(chǎn)管理、物流管理、交通管理等領(lǐng)域。RFID系統(tǒng)的組成圖如圖2.1所示：圖2.1RFID系統(tǒng)構(gòu)成2.2ETC系統(tǒng)總體框架設(shè)計ETC系統(tǒng)是一個繁瑣且龐大的自動繳費(fèi)系統(tǒng)，可以分為前端部分和后臺處理兩個部分，是一個以計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)為載體，多機(jī)構(gòu)協(xié)同的體系結(jié)構(gòu)，ETC系統(tǒng)的組成如圖2.2所示。圖2.2ETC系統(tǒng)的組成ETC系統(tǒng)前端部分主要包括了收費(fèi)車道控制器、路側(cè)單元RSU、車載單元OBU、RSU控制器、自動欄桿機(jī)、費(fèi)額顯示器、線圈車輛檢測器等；后臺處理部分主要包括站級裝置、監(jiān)控系統(tǒng)和數(shù)據(jù)管理中心結(jié)算系統(tǒng)等，站級裝置用于讀取和處理實時的車輛和計費(fèi)信息，監(jiān)控系統(tǒng)負(fù)責(zé)對沒有安裝電子標(biāo)簽的車輛進(jìn)行實時抓拍獲取違章車輛的信息并上傳數(shù)據(jù)管理中心，數(shù)據(jù)管理中心的數(shù)據(jù)結(jié)算系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)對ETC系統(tǒng)交易的信息進(jìn)行數(shù)據(jù)上結(jié)算，最終自動完成收費(fèi)過程。ETC系統(tǒng)系統(tǒng)以RFID技術(shù)為關(guān)鍵技術(shù)，通過OBU中的無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊與RSU中的無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊進(jìn)行通信，當(dāng)RSU接收到數(shù)據(jù)信號后通過串口傳至上位機(jī)，上位機(jī)再通過接收到的數(shù)據(jù)信息命令做出相應(yīng)指令。整個ETC系統(tǒng)實現(xiàn)的核心是：（1）RSU與OBU之間的DRSC協(xié)議通信。（2）RSU與上位機(jī)之間的通信。通信關(guān)系如下2.3圖所示。圖2.3兩大核心通信關(guān)系框圖OBU與RSU之間關(guān)于車輛信息的接收和發(fā)射采用的是無線射頻技術(shù)。而RSU與上位機(jī)管理系統(tǒng)之間采用USB串口傳輸數(shù)據(jù)。這個設(shè)計的思想OBU的電子標(biāo)簽通過其天線將數(shù)據(jù)信息發(fā)送給RSU，RSU的射頻模塊接收到數(shù)據(jù)后傳至給RSU的MCU，MCU再通過USB串口上傳給上位機(jī)后臺服務(wù)器。因此，OBU與RSU之間的無線通信成為影響設(shè)計成功的關(guān)鍵。2.2.1路側(cè)單元（RSU）的設(shè)計本設(shè)計中，RSU主要包括主控系統(tǒng)（MCU）、無線射頻部分、接口通信部分。它們的功能分別為：1.主控單元（MCU）：是用來控制RSU無線射頻模塊接收數(shù)據(jù)和向上位機(jī)傳輸數(shù)據(jù)的。2.無線射頻部分：是用來接收來自O(shè)BU發(fā)射來的數(shù)據(jù)的。主要是由讀寫器和讀寫器天線組成。3.接口通信部分：一個是MCU與射頻部分之間用SPI口通信，另一個是MCU與上位機(jī)之間采用USB串口的方式進(jìn)行通信。因此，路側(cè)單元（RSU）的硬件設(shè)計精簡結(jié)構(gòu)框圖如下圖2.4所示。圖2.4路側(cè)單元精簡結(jié)構(gòu)圖2.2.1.1MCU單片機(jī)系統(tǒng)的特點(diǎn)考慮到不停車收費(fèi)系統(tǒng)的功耗、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)傳輸速度以及常年處于外界惡劣環(huán)境下工作等原因。本論文選用了嵌入式系統(tǒng)STM32系列的單片機(jī)作為主控單元MCU，以嵌入式ARM的強(qiáng)大內(nèi)核對該系統(tǒng)提供了保障，使其安全性更高、實時性和穩(wěn)定性都更好，實現(xiàn)的功能也更加強(qiáng)大。STM32系列單片機(jī)特點(diǎn)：采用的是專業(yè)性能超高的嵌入式ARM32位的Cortex-M3內(nèi)核。此系列單片機(jī)屬于增強(qiáng)型系列，可以在72MHz的頻率下工作。根據(jù)其芯片的引腳數(shù)可分為T-36引腳、C-48引腳、R-64引腳、V-100引腳以及Z-144引腳。按照其Flash容量分為6：32K、8：64K、B：128K、C：256K、D：384K、E：512K。按其封裝形式分為H：BGA形式、T：LOFP形式、U：VFQFPN形式。根據(jù)在工作中的溫度范圍分為6：-40℃—85℃、7：-40℃—105℃。它的優(yōu)點(diǎn)是低功耗、低中斷延遲以及調(diào)試方便。因其結(jié)構(gòu)簡單、功能強(qiáng)大、外設(shè)先進(jìn)、高度集成、低成本的開發(fā)等特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用。2.2.1.2STM32外圍電路及配置STM32單片機(jī)與射頻模塊之間通過SPI口相連接。它是串行外圍電路的接口。增強(qiáng)型大容量系列單片機(jī)的SPI口可以將其配置為支持IIS音頻協(xié)議和SPI協(xié)議。SPI接口的外圍電路允許所傳輸?shù)耐ㄐ欧绞揭园腚p工或者以全雙工，采用同步傳輸數(shù)據(jù)，串行輸出的方式。在接口的配置時，將其設(shè)為主模式用來為外圍電路提供時鐘（SCK）。SPI的基本特征：3線全雙工同步傳輸、可獲得8KHz—96KHz的采樣頻率、在通道兩端存在兩個寄存器、以16為寄存器用來發(fā)送和接收、穩(wěn)態(tài)性強(qiáng)、多位的數(shù)據(jù)格式等。SPI的線路框圖如3.5圖所示。圖2.5SPI線路框圖SPI接口一般情況下有MISO、MOSI、SCLK及CS四條通信線。MISO是MCU的數(shù)據(jù)輸入線，對外設(shè)備來說是數(shù)據(jù)輸出線；而MOSI則是MCU的數(shù)據(jù)輸出線，對外設(shè)備來說是數(shù)據(jù)輸入線；SCLK用來傳輸MCU的時鐘信號給外圍設(shè)備；CS是MCU控制的外圍設(shè)備的片選信號。根據(jù)外圍電路的不同，具體的設(shè)備要求也不同。按照相應(yīng)的要求配置首先對時鐘極性（CPOL）做相關(guān)配置，在對時鐘相位（CPHA）做相關(guān)配置。當(dāng)CPOL=0時，時鐘狀態(tài)處于低電平態(tài)，CPHA=0，時鐘的第一個跳變沿工作，在電平變化處進(jìn)行數(shù)據(jù)采樣。當(dāng)CPOL=1，時鐘狀態(tài)處于高電平態(tài)，CPHA=1，時鐘的第二個跳變沿工作，在電平變化處進(jìn)行數(shù)據(jù)采樣。通常，SPI外圍設(shè)備的CPOL和CPHA與MCU中應(yīng)保持一致。CPHA=1和CPHA=0的數(shù)據(jù)傳輸時序如圖2.6所示：圖2.6CPHA=1和CPHA=0的數(shù)據(jù)傳輸時序圖STM32F103ZET6的SPI通信接口最高具有18MHz的時鐘頻率，支持DMA，其通信接口不但可以配置為SPI協(xié)議而且還可以配置為IIS協(xié)議。STM32F103ZET6主控單元的SPIFLASH芯片型號為W25Q128，該芯片的容量為16M字節(jié)。所以W25Q128至少要是一個4K容量大的緩存區(qū)，因此該芯片對SRAM就提出了更高的要求，所以只有4K以上容量的緩存區(qū)的SRAM才能夠保障其操作的順利進(jìn)行。W25Q128可以進(jìn)行反復(fù)的擦寫，其擦寫的周期最多超過10萬余次，數(shù)據(jù)的保存期限可以到20年。本設(shè)計中RSU的MCU與射頻芯片之間的在連接使用的是STM32的SPI2主模式，其配置如下：（1）使能SPI2時鐘。要使用SPI2口進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，首先必須對SPI2口進(jìn)行時鐘使能。再把與SPI2口相關(guān)的引腳設(shè)置為復(fù)用輸出，這里使用的是PB13、PB14、PB15這3個引腳分別連接SCK、MISO、MOSI通信線，PB12引腳連接CS，因此將引腳PB13、引腳PB14、引腳PB15均設(shè)置為復(fù)用功能的I/O。（2）設(shè)置SPI2工作模式。首先設(shè)置SPI2為8位，其模式設(shè)置為主機(jī)模式，再設(shè)置SCK的時鐘極性、時鐘相位、采樣方式、時鐘頻率以及數(shù)據(jù)格式。（3）使能SPI2。使能SPI2通信口，必須通過SPI2_CR1這一設(shè)置的bit6操作來實現(xiàn)，其作用是讓SPI2口啟動開始工作的。2.2.1.3ML5800及射頻電路設(shè)計本文設(shè)計的系統(tǒng)是在頻率為5.8GHz下工作的，因此，在射頻芯片選擇上要考慮其工作頻率、調(diào)制模式、引腳配置等。ML5800是RFMD公司生產(chǎn)的第一款單片射頻芯片，其高度集成了發(fā)射器、頻率發(fā)生器、接收器以及功率放大器和天線開關(guān)等。適用于高頻無線傳輸和無線通信領(lǐng)域。其主要的技術(shù)特點(diǎn)：提供ASK調(diào)制方式；1.536Mb/s數(shù)據(jù)傳輸速率；-103dBm靈敏度；0dBm的輸出功率；2.7-3.6V供電電壓；3線控制接口。ML5800芯片及外部電路如下圖2.7所示。圖2.7ML5800芯片及外部電路整個芯片使用的是一個接收和發(fā)射共用的在普通PCB板上印制的圓極化全向性的天線。該射頻芯片內(nèi)集成了一個高功率微波Y結(jié)的環(huán)行器，用來防止電磁波發(fā)射源在負(fù)載方向上的干擾，保證其在工作中的穩(wěn)定性。射頻芯片在工作中，首先通過上圖3.7中所示的第四管腳進(jìn)行信號的編碼。接著將編碼的信號進(jìn)行調(diào)制使得它的信號增益放大，在把放大的信號通過從管腳TX0輸出，經(jīng)過多級LC振蕩電路，最后將所要發(fā)出的信號通過共用天線發(fā)射出去。從上述電路圖中可以看出，在接地端與引腳之間接入了電容器不但可以用來去耦消噪，而且也能夠穩(wěn)定調(diào)節(jié)器。2.2.2車載單元（OBU）的設(shè)計OBU實際上就是指電子標(biāo)簽。在ETC用戶車輛中OBU通常是安裝在車輛內(nèi)部中間后視鏡的旁邊，射頻標(biāo)簽上存儲了ETC用戶的相關(guān)車輛和車主信息。在工作中，OBU通過標(biāo)簽天線將存儲信息發(fā)送出去與RSU進(jìn)行數(shù)據(jù)信息交換。整個OBU系統(tǒng)的核心是由控制指令的控制單元（MCU）和射頻芯片組成，附加電源模塊、接口通信以及喚醒電路等部分外圍電路?？紤]到系統(tǒng)的特殊要求性，MCU仍然選用RSU中相同系列的STM32單片機(jī)。射頻收發(fā)器芯片選用BK5822。OBU中MCU與BK5822之間的通信也是通過SPI2口實現(xiàn)的。首先通過天線接收到的或者發(fā)出去的信息在MCU和射頻芯片之間通過SPI進(jìn)行通信，信息數(shù)據(jù)的傳輸與控制在讀寫的寄存器上進(jìn)行，進(jìn)而完成了射頻的反射電路、接收電路以及喚醒電路的數(shù)據(jù)交流。本設(shè)計中選用BK5822作為OBU的射頻芯片，BK5822是首款符合我國ETC系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的芯片。它高度集成了收發(fā)、調(diào)制解調(diào)以及幀處理于一體，采用28-pin5*5mmQFN的封裝。同時能夠滿足雙頻段的數(shù)據(jù)接收，上行數(shù)據(jù)速率為512kbps，下行數(shù)據(jù)速率為256kbps，接收靈敏度可達(dá)-60dBm，最大輸出功率為2dBm，調(diào)制方式采用ASK模式，最大接收功率為35mA，最大發(fā)射功率為40mA，采用2.6V—3.6V的供電電壓供電，由睡眠狀態(tài)到喚醒狀態(tài)只需提供13uA電流。另外，需要的外部器件數(shù)量極少，靈敏度高，工作功耗極低，特別適合低成本的開發(fā)與應(yīng)用。BK5822管腳的定義如下圖2.8所示。圖2.8BK5822管腳定義框圖第1管腳RFOP為射頻信號的輸出正端，第2管腳PFON為射頻信號的輸出負(fù)端，1和2管腳是TX信號發(fā)射的輸出端。第3管腳RFINP為射頻信號的輸入正端，第4管腳RFINN為射頻信號輸入負(fù)端，3和4管腳是RX接收信號輸入端。第5、8、21、28管腳為電源端。第9管腳CDVDD為外接電容端。第10、12、24管腳均為接地端。第14管腳WKO為喚醒輸出端。第15管腳IRQ為中斷。第17、18、19、20管腳分別為SPI接口的CS、SCK、MISO和MOSI，分別用來片選、時鐘、輸出和輸入。BK5822的發(fā)射機(jī)部分的原理框圖如下圖2.9所示，發(fā)射攜載標(biāo)簽信息的電磁波的幅度是由斜坡DAC控制，發(fā)射的功率和調(diào)制的深度是通過ramp來設(shè)置的。MCU將發(fā)送的數(shù)據(jù)通過SPI接口送到BK5822的FIFO中，傳送完畢后，將CSNpin設(shè)為“1”電平，BK5822檢測到CSN為“1”電平后，檢測FIFO中是否有有效數(shù)據(jù)，如果有有效數(shù)據(jù)，則打開TX，將數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制再送到相應(yīng)載波上，發(fā)送出去。等到數(shù)據(jù)發(fā)送完全結(jié)束以后，TX被關(guān)閉，BK5822繼續(xù)處于最初的待機(jī)模式狀態(tài)，等待下一信號的發(fā)射。圖2.9BK5822發(fā)射機(jī)原理框圖接收機(jī)采用低中頻架構(gòu)，在混頻器后面有一個中間頻率在5MHz的低通濾波器。接收機(jī)的原理如下圖2.10所示。圖2.10接收機(jī)原理框圖第三章ETC系統(tǒng)的軟件設(shè)計3.1不停車收費(fèi)系統(tǒng)總體軟件框架類似于電話交費(fèi)通用系統(tǒng)，本文設(shè)計的電子不停車收費(fèi)系統(tǒng)流程圖，如圖3.1所示：圖3.1整體體流程圖系統(tǒng)主要由三部分組成：一是數(shù)據(jù)采集和識別子系統(tǒng)；二是數(shù)據(jù)存儲子系統(tǒng)；三是應(yīng)用管理子系統(tǒng)。車輛經(jīng)過收費(fèi)站時碾壓磁鋼，射頻識別RFID的RSU讀取電子標(biāo)簽OBU內(nèi)的數(shù)據(jù)存儲到計算機(jī)盤符，數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行讀取，顯示到計算機(jī)界面同時存儲到數(shù)據(jù)庫表，攝像頭拍攝到的車型、車牌圖片發(fā)送到HOCR服務(wù)器，識別車型，車牌生成對應(yīng)文字，存儲到數(shù)據(jù)庫另一個表，兩個數(shù)據(jù)庫表進(jìn)行校對，解決了大型車偷換小型車電子標(biāo)簽少繳納費(fèi)用的問題，校對成功進(jìn)入扣費(fèi)環(huán)節(jié)，收費(fèi)部分讀寫器存儲地理信息，電子標(biāo)簽經(jīng)過，讀寫器讀取電子標(biāo)簽數(shù)據(jù)與當(dāng)?shù)氐乩硇畔?，存儲到遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫服務(wù)器表。同一電子標(biāo)簽的始終位置匹配數(shù)據(jù)庫的位置距離表，得出相應(yīng)的距離與消費(fèi)金額，通過電腦客戶端與手機(jī)APP進(jìn)行自動扣費(fèi)。3.2數(shù)據(jù)采集與識別子系統(tǒng)設(shè)計3.2.1數(shù)據(jù)采集模塊當(dāng)車輛通過收費(fèi)站車道時，車道旁攝像頭將自動拍攝車輛信息，而射頻識別RFID的RSU讀取電子標(biāo)簽OBU內(nèi)的數(shù)據(jù)，并存儲到計算機(jī)盤符。3.2.2車型識別模塊模式識別技術(shù)的一個重要分支是車型識別，實現(xiàn)車型識別的主要步驟如圖3.2所示：圖4.2車型識別流程圖（1）預(yù)處理車型識別過程中的重要環(huán)節(jié)之一就是圖像預(yù)處理，圖像預(yù)處理過程的好壞直接關(guān)系到待識別車輛的特征提取和特征匹配工作能否順利完成。經(jīng)過預(yù)處理可以去除或減少圖像的多余信息，使圖像的真實信息得以恢復(fù)、檢測相關(guān)信息的能力得以提升、圖像的逼真度和圖像的可識別度得到提高，最大限度地簡化相關(guān)數(shù)據(jù)，提高特征提取、特征匹配和判別的可靠性。（2）特征提取特征提取是車型識別系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)，利用計算機(jī)對經(jīng)過預(yù)處理的圖像進(jìn)行相關(guān)信息的提取，判定該圖像的特征點(diǎn)包括哪些點(diǎn)。特征值的選擇以及特征提取的好壞直接關(guān)系到能否快速、準(zhǔn)確的對待識別車輛進(jìn)行判別和分類。該課題通過對待識別車輛的側(cè)視圖進(jìn)行處理來提取特征，通常待識別車輛的側(cè)視圖可以提供車輛的輪廓信息。若能提取出這些信息，經(jīng)過相關(guān)計算便可求得：頂長比（車頂長度與車身長度之比）、頂高比（車頂長度與車輛高度之比）、前后比（以車頂中垂線為界分得車身為兩部分的長度之比)。再利用計算得出的三個特征比進(jìn)行判別。（3）特征匹配本文的特征匹配即利用提取的待識別車輛的特征值進(jìn)行車型判別。首先，要經(jīng)過統(tǒng)計計算求得三類標(biāo)準(zhǔn)車型（轎車、客車、貨車）的特征值（頂長比、頂高比、前后比）的范圍，進(jìn)行剔除選擇后將其作為樣本庫。然后，編程實現(xiàn)車型的判別。（4）背景差分法背景差分法嘗嘗應(yīng)用于固定背景的情況，可以通過建立背景數(shù)據(jù)模型較好的區(qū)分運(yùn)動車輛，ETC系統(tǒng)中的車型識別攝像頭安裝在車道門架上方，背景恒定為車道圖像，故本文主要討論了背景差分法在的實現(xiàn)。背景差分法原理是先把道路環(huán)境制成背景圖像，再通過比較檢測攝像機(jī)獲取的圖像與背景圖像來判斷車輛運(yùn)動情況。如果檢測圖像像素點(diǎn)灰度與對應(yīng)的背景圖像像素點(diǎn)灰度差值大于特定的闕值，則該像素點(diǎn)就是運(yùn)動車輛的像素點(diǎn)，反之則為背景像素點(diǎn)。固定鏡頭保持不動，對得到的視頻進(jìn)行分幀處理，各幀圖像的背景是保持不變的，設(shè)背景圖像的灰度值為b(x，y)，含有待識別車輛的圖像的灰度值為f(x，y)，讓含有待識別車輛的圖像的灰度值減去背景的灰度值可得待識別車輛的灰度值d(x，y)：（3.1）即可完成對待識別車輛的分割?；趫D像背景差值法的車型識別系統(tǒng)對含有噪聲的圖像進(jìn)行預(yù)處理，濾除干擾、噪聲，獲得較高品質(zhì)的圖像，要進(jìn)行灰度圖像變換、圖像平滑、減背景處理和圖像填充，以達(dá)到提高圖像質(zhì)量的目的，為接下來進(jìn)行車輛輪廓特征的提取提供必要的基礎(chǔ)。預(yù)處理流程如圖3.3所示：圖4.3預(yù)處理流程圖灰度圖像變換：當(dāng)光線情況不太理想時，與彩色圖像相比灰度圖像更易于分辨，為了滿足光線情況多樣性，有必要對彩色圖像進(jìn)行灰度變換，這樣既易于處理又減少了計算量。圖像平滑：為了減少噪聲、干擾的影響，需要對含有待識別車輛的圖像進(jìn)行平滑處理。主要有基于空域和頻域的方法，中值濾波屬于基于空域的非線性平滑濾波方法，該方法對椒鹽噪聲的濾波效果較好。減背景、二值化處理：將含有待識別車輛的圖像與不含待識別車輛的背景圖像相減，提取出只含有待識別車輛的圖像，達(dá)到圖像分割的目的。圖像填充：由于噪聲、干擾的影響，基于灰度閾值分割法進(jìn)行圖像分割得到的待識別車輛的灰度級并非全部都為255，這時進(jìn)行圖像填充是很有必要的，經(jīng)過圖像填充，可使圖像上車輛部分的灰度級一致，有利于車輛的特征提取。對攝取的圖像進(jìn)行預(yù)處理后，得到的灰度圖像只有兩個灰度級（0和255），由于只有兩個灰度級便于對灰度圖像進(jìn)行掃描，再經(jīng)過計算、比對可提取待識別車輛的三個特征比?；诨叶乳撝捣指罘ǖ能囆妥R別系統(tǒng)進(jìn)行車型的判別時采用特征匹配算法，該算法輸入一組待識別車輛的特征值數(shù)據(jù)，判別過程如下：(1)輸入一組特征值數(shù)據(jù)；(2)如果前后比＜0.6，則該車輛為貨車，否則轉(zhuǎn)至(3)；(3)如果頂長比＞0.3，則該車為客車，否則該車為轎車。程序流程如下圖所示：圖4.4程序流程圖用基于圖像背景差值法的車型識別系統(tǒng)對待識別車輛進(jìn)行了車型判別，對不同的情況進(jìn)行了驗證，包括同背景不同車型、同車型不同背景、同車型不同位置、同車型不同大小，運(yùn)行結(jié)果如下：①待識別車輛為轎車，運(yùn)行程序后識別結(jié)果為轎車(識別結(jié)果正確，填充效果較好）。圖3.5背景圖像和原彩色圖像圖3.6灰度圖像和中值濾波圖像圖4.7圖像分割、填充圖②待識別車輛為貨車，運(yùn)行程序后識別結(jié)果為貨車(識別結(jié)果正確，填充效果很差）。待識別車輛的顏色與背景中宣傳牌的顏色相近。圖3.8背景圖像和原彩色圖像圖3.9圖像分割、填充圖圖3.10圖像分割、填充圖（3）待識別車輛為客車，運(yùn)行程序后識別結(jié)果為客車(識別結(jié)果正確，填充效果很好）。待識別車輛顏色鮮明，明顯有別于背景。圖3.11背景圖像和原彩色圖像圖3.12圖像分割、填充圖圖3.13圖像分割、填充圖基于圖像背景差值法的車型識別系統(tǒng)的基本原理是利用含有待識別車輛圖像的灰度值與背景圖像的灰度值相減得到待識別車輛的灰度值，再對待識別車輛的灰度值進(jìn)行二值化處理和圖像填充以達(dá)到圖像分割的目的。同樣，基于背景圖像差值法的車型識別系統(tǒng)能否準(zhǔn)確判別車型也與待識別車輛顏色和背景顏色是否具有明顯差異性緊密相關(guān)，當(dāng)待識別車輛顏色與背景的顏色具有明顯差異性時，待識別車輛的灰度級分布與背景灰度級的分布會明顯分散開，這時相減得到的待識別車輛的灰度值較好，而當(dāng)待識別車輛的灰度級分布與背景圖像的灰度級分布比較集中時，這時相減得到的待識別車輛的灰度值可能會出現(xiàn)明顯殘缺，相應(yīng)的圖像分割效果會很差。同樣，當(dāng)背景較簡單、色彩較單一時，背景的灰度級分布比較集中，圖像分割的效果也會較理想。4.2.3車牌號識別模塊主要將采集到的車輛車牌照片，將其轉(zhuǎn)換成相應(yīng)文本進(jìn)行存儲，以減少數(shù)據(jù)大小并方便進(jìn)行對比。車牌識別主要步驟如圖3.14所示：圖3.14車牌識別流程識別系統(tǒng)可預(yù)先處理攝像機(jī)采集到的圖像。由于攝像機(jī)在采集圖像時受外界環(huán)境影響較大，不同圖像之間清晰度也存有一定差異，因此識別系統(tǒng)對車牌的識別效率受到嚴(yán)重影響。由于車牌是一個規(guī)則的矩形，內(nèi)輪廓的寬高比例大約為4.5：1，Sobel算子計算圖像中像素的灰度近似值。其橫向卷積因子為：（3.2）縱向卷積因子為：（3.3）（3.4）f(a,b)表示圖像點(diǎn)(a,b)的灰度值，某個像素的灰度可以由式（3.4）計算得出。識別系統(tǒng)快速找到車牌的大概位置，并進(jìn)行車牌信息提取。提取時，將車牌上的字符分別進(jìn)行切割，計算機(jī)依次對字符進(jìn)行判定。根據(jù)判定信息，將車牌號碼、車輛車主信息進(jìn)行系統(tǒng)匹配。傳統(tǒng)形式對采集到的車牌進(jìn)行灰度處理后，車牌變成黑白兩種顏色，像素分別為0或1。再根據(jù)顏色區(qū)分，對車牌進(jìn)行切割，辨清判定每個字符。計算機(jī)對字符特征進(jìn)行識別，根據(jù)字符匹配相似度識別，本文軟件實現(xiàn)識別系統(tǒng)使用HOCR開源代碼與Python腳本進(jìn)行識別，把攝像頭拍攝到的圖片識別生成文字存儲到數(shù)據(jù)庫相應(yīng)的表。3.3數(shù)據(jù)存儲子系統(tǒng)設(shè)計3.3.1數(shù)據(jù)自存儲模塊自存儲模塊設(shè)立在各個收費(fèi)站中，主要目的為實時對進(jìn)出收費(fèi)站車輛信息與登記情況進(jìn)行對比，能快速、精準(zhǔn)確定車輛是否為套牌車輛等情況，其存儲空間較少，每日會進(jìn)行清除。乍輛圖片數(shù)據(jù)、識別后車輛信息數(shù)據(jù)構(gòu)成了數(shù)據(jù)存儲的卞體。數(shù)據(jù)自存儲模塊工作流程，如圖3.15所示：圖3.15數(shù)據(jù)自存儲模塊工作流程數(shù)據(jù)庫采用Oracle關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，其數(shù)據(jù)庫中表結(jié)構(gòu)入口車道收費(fèi)數(shù)據(jù)記錄表如下表3.1所示：表3.1入口車道收費(fèi)數(shù)據(jù)記錄表字段名類型長度說明CardNetIDSmallInt2卡網(wǎng)絡(luò)編號CardIDBigint8通行卡卡號EnNetIDSmallInt2入口路網(wǎng)編號EnStationSmallInt2站編碼EnLaneTinyint1車道編碼EnTimeDateTime8操作時間EnVehClassTinylnt1車型EnVehPlateVarchar12車牌RecognizedLicenseVarchar12采集到的車牌號碼CardBalanceBeforeBigint2交易前余額CardTransNoInt4用戶卡交易序號出口車道收費(fèi)數(shù)據(jù)記錄表如下表3.2所示：表3.2出口車道收費(fèi)數(shù)據(jù)記錄表字段名類型長度說明TollRateVerInteger4費(fèi)率版本號CardNetIDSmalllnt2卡網(wǎng)絡(luò)編號CardIDBigint8CPU卡內(nèi)部編號EnNetIDSmalllnt2入口路網(wǎng)編號EnStationSmallInt2入口站編碼EnLaneSmalllnt1入口車道號EnTimeDateTime8入口讀卡時間EnVehClassTinyInt1入口乍型EnVehStatusTinylnt1入口車種EnVehPlatechar12入口車牌ExNetIDSmalllnt2出口路網(wǎng)編碼ExStationSmalllnt2出口站編號ExLaneTinyInt1出口車道號ExTimeDateTime8出口收費(fèi)時間ExVehClassTinyint1車型ExVehStatusTinylnt1車種ExVehPlateVarChar12車牌號TollAmountMoney8收費(fèi)車總金額CashMoneyMoney8現(xiàn)金金額3.3.2數(shù)據(jù)匯總存儲模塊數(shù)據(jù)匯總存儲模塊則設(shè)立在當(dāng)?shù)刂鞴懿块T內(nèi)部主要包含兩部分內(nèi)容：一是將匯總各個收費(fèi)站進(jìn)出車輛數(shù)據(jù)，進(jìn)行集中管理，方便調(diào)取、查看歷史數(shù)據(jù)。二是匯總用戶數(shù)據(jù)，用戶數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫表結(jié)構(gòu)，如下表3.3所示：表3.3用戶信息記錄表名稱類型長度說明IDbigint20系統(tǒng)編號UserIDvarchar(32)30用戶i準(zhǔn)一號UserNamevarchar(100)100用戶名稱Passwordvarchar(6)6用戶密碼Sexvarchar(10)10J勝別Nationalityvarchar(10)10名族NativeProvincevarchar(100)100籍貫BirthdayDate日期IdTypeTinylnt1證件類型IdNumvarchar(30)30證件號Telchar(11)11手機(jī)號Addressvarchar(100)100地址Emailvarchar(50)50郵箱ZipCodevarchar(7)7郵編UserPropertiessmallint用戶性質(zhì)Scorebigint積分：注冊默認(rèn)10分UserLevelsmallint用戶等級：注冊默認(rèn)為一級CreateTimeDatetime創(chuàng)建時間AccountNochar(20)20虛擬賬戶號Statustinyint狀態(tài)：0、禁用;1、啟用;3.4應(yīng)用管理子系統(tǒng)3.4.1基礎(chǔ)應(yīng)用模塊主要包括：客戶管理、業(yè)務(wù)查詢、資金對賬、APP意見反饋、APP版本管理、參數(shù)管理、日志管理、系統(tǒng)管理和系統(tǒng)登錄。1)客戶管理客戶管理模塊，支持操作員對已創(chuàng)建虛擬賬戶的客戶信息進(jìn)行查詢、明細(xì)、凍結(jié)和解凍的功能。查詢：系統(tǒng)提供按照賬戶狀態(tài)、客戶名稱、證件類型、證件號碼等查詢條件進(jìn)行虛擬賬戶記錄的過濾功能，查詢結(jié)果包括客戶名稱、證件類型、證件號碼、賬戶余額等信息。明細(xì)：系統(tǒng)提供針對單個虛擬賬戶詳細(xì)信息的查看功能，包括客戶信息、虛擬賬戶信息、關(guān)聯(lián)卡信息。凍結(jié)：虛擬賬戶有風(fēng)險時，可對虛擬賬戶進(jìn)行凍結(jié)操作，凍結(jié)后該虛擬賬戶不能進(jìn)行充值和圈存操作，但虛擬賬戶下的卡不受影響。解凍：針對已凍結(jié)的虛擬賬戶，在賬戶風(fēng)險己解除的情況下，可進(jìn)行解凍恢復(fù)虛擬賬戶的正常功能。2)業(yè)務(wù)查詢業(yè)務(wù)查詢模塊，支持操作員對空中充值相關(guān)信息查詢的功能，包括充值信息、圈存信息的查詢功能，并提供數(shù)據(jù)導(dǎo)出功能。充值信息查詢：根據(jù)充值時間、充值渠道、支付方式、充值訂單號、交易狀態(tài)等查詢條件對充值一記錄進(jìn)行查詢，查詢結(jié)果包括充值訂單號、證件類型、證件號碼、充值時間、交易金額、充值渠道、支付方式、交易狀態(tài)等信息。圈存信息查詢：根據(jù)圈存時間、圈存訂單等查詢條件，對圈存一記錄進(jìn)行查詢，查詢結(jié)果包括卡號、圈存訂單號等基本信息。3)資金對賬資金對賬模塊，支持財務(wù)人員核對支付機(jī)構(gòu)到賬資金與空中充值系統(tǒng)的充值記錄是否核對一致，對于對賬不平的差異數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)識。包括資金對賬查詢、資金對賬導(dǎo)出、對賬不平差異數(shù)據(jù)標(biāo)識。對賬：通過訂單號為唯一標(biāo)識，核對支付機(jī)構(gòu)與空中充值系統(tǒng)充值流水的金額是否一致，若一致，則比對結(jié)果為平賬;若有發(fā)行機(jī)構(gòu)，卻沒有空中充值平臺，比對結(jié)果為長款;若發(fā)行機(jī)構(gòu)無，空中充值平臺有，則比對結(jié)果為短款。資金對賬查詢：根據(jù)查詢條件對資金對賬進(jìn)行查詢，如交易時間、支付機(jī)構(gòu)等，查詢結(jié)果包括對賬日期、交易匯總姐、交易匯總筆數(shù)、機(jī)構(gòu)交易匯總金額、機(jī)構(gòu)交易匯總筆數(shù)核對狀態(tài)、復(fù)核狀態(tài)等信息。資金對賬導(dǎo)出：支持查詢結(jié)果的導(dǎo)出，導(dǎo)出文件格式可為excelo4)APP意見反饋意見反饋支持系統(tǒng)操作人員查詢和導(dǎo)出投訴建議信息，包含反饋內(nèi)容、用戶賬戶、反饋時間等信息。5)APP版本管理版本管理則是前端最新APP版本升級發(fā)布管理，APP獲取后臺最新的更新時間，同時比對APP版本與發(fā)布版本號。如若發(fā)布版本號高于APP正使用版本號，則提示APP更新。內(nèi)容包括：序號、版本號、類型、Androidapk/ios_id、更新時間、Android系統(tǒng)上傳的apk版本包支持下載。添加：支持后臺業(yè)務(wù)操作員添加APP版本發(fā)布。Android及ios系統(tǒng)內(nèi)容：類型、版本號。查詢：支持操作員根據(jù)查詢條件類型(全部、Android,ios)查詢發(fā)布版本操作：支持修改、刪除、設(shè)置是否版本強(qiáng)制更新。6)參數(shù)管理參數(shù)管理模塊，支持參數(shù)的添加、刪除、更改和查詢功能，如充值金額上限等參數(shù)，并對參數(shù)的狀態(tài)進(jìn)行管理，其中參數(shù)狀態(tài)主要有啟用、禁用。7)日志管理日志管理模塊，支持登錄日志的查詢與查看。操作員輸入登陸賬號密碼查詢?nèi)罩荆樵兘Y(jié)果包括登錄時間、登錄IP、登錄方式等基本信息。8)系統(tǒng)管理系統(tǒng)管理模塊，系統(tǒng)后臺操作員可對系統(tǒng)用戶、系統(tǒng)角色、系統(tǒng)密碼、系統(tǒng)功能模塊，進(jìn)行添加、刪除、修改及查詢。9)系統(tǒng)登錄系統(tǒng)登錄模塊，依據(jù)賬號密碼登錄系統(tǒng)。后臺記錄登錄IP、登錄時間、登錄方式等信息。登錄后，根據(jù)系統(tǒng)角色具有的權(quán)限，操作員進(jìn)行系統(tǒng)操作。3.4.2接入模塊應(yīng)用接入模塊為APP、門戶網(wǎng)站、自助服務(wù)終端等充值前端提供統(tǒng)一信息交互接口，用戶通過智能移動終端選擇已接入支持的支付方式完成對ETC卡的預(yù)充值，同時借助外接藍(lán)牙讀寫設(shè)備完成空中充值業(yè)務(wù)，并基于此類業(yè)務(wù)需求完成各類與上級系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)交互工作。應(yīng)用接入管理子系統(tǒng)是連接空中充值前端和網(wǎng)上充值管理子系統(tǒng)的橋梁。應(yīng)用接入管理子系統(tǒng)接收到空中充值前端的請求后，為對空中充值前端的請求數(shù)據(jù)進(jìn)行驗簽，通過密鑰服務(wù)系統(tǒng)提供的驗簽接口來確保請求數(shù)據(jù)的完整性。只有驗簽通過的請求數(shù)據(jù)才會轉(zhuǎn)達(dá)網(wǎng)上充值管理子系統(tǒng)進(jìn)行處理。同時，應(yīng)用接入管理子系統(tǒng)也對空中充值前端的請求數(shù)據(jù)進(jìn)行初步的數(shù)據(jù)判斷。應(yīng)用接入管理子系統(tǒng)包括卡綁定、賬戶充值、ETC卡圈存、信息查詢等的接口。3.4.3APP模塊系統(tǒng)APP的功能模塊，主要由注冊、登錄、綁卡、充值、信息查詢、信息推送和信息發(fā)布等部分組成，并區(qū)分為安卓系統(tǒng)和IOS系統(tǒng)[[49,50]兩大版本。1)用戶注冊賬戶注冊子模塊，驗證用戶填寫的賬號信息，并確保賬戶信息真實有效在此基礎(chǔ)上，實現(xiàn)有效注冊。注冊賬戶時需輸入手機(jī)號碼、驗證碼、密碼驗證通過后可進(jìn)行登錄APPo2)用戶登錄賬戶登錄子模塊，實現(xiàn)賬戶的登錄，并分配給用戶相應(yīng)權(quán)限。用戶填寫綁定手機(jī)號和設(shè)置的密碼進(jìn)行登錄。用戶登錄時系統(tǒng)需要對登錄名與密碼進(jìn)行身份合法性驗證，驗證通過則登錄成功，否則登錄失敗。3)忘記密碼用戶忘記密碼時，系統(tǒng)支持用戶通過賬戶注冊時填寫手機(jī)號碼，憑后臺系統(tǒng)發(fā)送手機(jī)短信驗證碼進(jìn)行身份驗證，通過后則可進(jìn)行密碼重設(shè)。4)修改密碼用戶密碼修改，需依次完成“舊密碼、新密碼、確認(rèn)密碼”三個步驟。確認(rèn)密碼環(huán)節(jié)時，系統(tǒng)會對輸入的新密碼校驗是否一致，一致則修改成功，否則失敗并給予提示。5)ETC卡綁定首次ETC卡綁定成功后，以綁定ETC卡實名制信息作為用戶實名制進(jìn)行創(chuàng)建虛擬賬戶，同時關(guān)聯(lián)到用戶賬戶下。通過充值終端設(shè)備讀取ETC卡號信息，并且通過輸入短信驗證碼(發(fā)送至客服系統(tǒng)登記手機(jī)號碼，如有多個，支持用戶選擇)完成綁定。6)賬戶充值為ETC卡客戶提供虛擬賬戶充值，網(wǎng)銀支付、微信支付、支付寶支付等支付方式均可。賬戶錢包增加則可以使用ETC卡寫卡圈存。客戶支付成功，支付成功的金額不支持退款。7)ETC卡圈存為ETC卡客戶提供ETC卡圈存功能。ETC卡客戶可通過充值終端設(shè)備進(jìn)行充值圈存。ETC卡客戶登錄到前端APP，連接藍(lán)牙充值設(shè)備，輸入圈存金額，確認(rèn)進(jìn)行圈存即可完成ETC卡圈存。8)信息查詢充值轉(zhuǎn)賬信息、賬戶余額信息等構(gòu)成了信息查詢的基本功能。賬戶充值信息查詢：ETC卡客戶登錄前端APP，進(jìn)入充值信息查詢，默認(rèn)呈現(xiàn)最新十條的充值記錄，滑動頁面可查看更多的充值記錄信息。充值記錄信息包括但不限于：充值流水號、充值時間、充值金額、充值方式等內(nèi)容。圈存記錄信息查詢：ETC卡客戶登錄前端APP，選擇已綁定的ETC卡進(jìn)行圈存記錄信息的查詢。APP端默認(rèn)呈現(xiàn)最新十條的圈存一記錄，滑動頁面可查看更多。圈存一記錄應(yīng)包括：ETC卡號、圈存流水號、圈存時間、圈存金額、圈存狀態(tài)、圈存渠道。賬戶余額信息查詢：通過充值終端設(shè)備讀取ETC卡獲取卡內(nèi)存儲電子錢包的余額和交易信息(交易時間、交易類型、交易金額)。9)軟件信息為ETC用戶提供反饋意見、本系統(tǒng)軟件信息，版本號和版本升級、用戶協(xié)議、聯(lián)系熱線。第四章ETC系統(tǒng)的軟件實現(xiàn)4.1系統(tǒng)功能實現(xiàn)上位機(jī)與下位機(jī)微型控制器（STM32）之間的通信采用的是USB串口實現(xiàn)的。射頻芯片通過專用短程通信協(xié)議將數(shù)據(jù)信息通過SPI口傳遞給主控單元，主控單元接收到數(shù)據(jù)信號通過指令發(fā)送給上位機(jī)，而上位機(jī)收到信號后與后臺數(shù)據(jù)庫進(jìn)行數(shù)據(jù)判斷，然后將指令又發(fā)送給下位機(jī)主控單元，進(jìn)行后續(xù)操作。其設(shè)計流程框圖如下圖4.1所示：圖4.1上位機(jī)與下位機(jī)通信程序框圖（2）在VisualStudio2010平臺下開發(fā)了對車載標(biāo)簽識別上傳顯示軟件，對上傳的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行即時識別、傳輸、處理，并將車輛信息實時顯示，作為友好的人機(jī)交互界面。GUI登錄界面和系統(tǒng)主界面如下圖4.2和4.3所示：圖4.2登錄界面圖4.3主界面打開軟件，以管理員身份進(jìn)行登錄，首先點(diǎn)擊進(jìn)入設(shè)置，對串口端口號、波特率等進(jìn)行設(shè)置。設(shè)置完成后進(jìn)入系統(tǒng)。此時系統(tǒng)的串口未打開，進(jìn)入系統(tǒng)界面如下圖4.4所示。圖4.4進(jìn)入系統(tǒng)打開串口后，射頻接收部分接收到相關(guān)數(shù)據(jù)，MCU會通過USB串口上傳給PC機(jī)，在系統(tǒng)界面會實時顯示車輛相關(guān)信息。圖4.5為系統(tǒng)實時顯示信息界面圖。圖4.5系統(tǒng)實時顯示圖4.2程序應(yīng)用實現(xiàn)本文所設(shè)計的基于射頻技術(shù)的高速公路不停車收費(fèi)系統(tǒng)，主要是通過無線射頻的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，其中在車輛自動識別技術(shù)下所應(yīng)用的工作頻率我們采用抗干擾能力更強(qiáng)、安全性更高的5.8GHz電磁波頻率；射頻標(biāo)簽作為數(shù)據(jù)載體，要求辨識迅速、安全性高、可讀寫、可拓展的信息存儲空間大、系統(tǒng)升級兼容性好，故采用主動可讀寫兩片式；不停車收費(fèi)系統(tǒng)中的讀寫器主要采用非接觸式讀寫器，實現(xiàn)計算機(jī)與射頻標(biāo)簽之間的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)存取功能；在自動車輛分型技術(shù)中所應(yīng)用的軸數(shù)與軸距檢測器，其具體檢測過程為：在機(jī)動車沿行車方向駛?cè)胧召M(fèi)站時，由車輛分離器向檢測器發(fā)出駛?cè)胍惠v車的信息，然后車輛通過軸距檢測區(qū)域時，激光傳感器就會感應(yīng)到輪胎壓力，通過計算得出車輛的軸距范圍，再根據(jù)軸距范圍和軸數(shù)以及車身高度等參數(shù)，從而可以確定車輛的類型。軸距與軸數(shù)檢測原理如圖4.1所示：圖軸距與軸數(shù)檢測原理圖為了提高圖像采集的清晰度，采集圖像系統(tǒng)采用可對圖像進(jìn)行自動調(diào)焦，補(bǔ)光，去雜功能的系統(tǒng)，這樣做，不但可以提高信息提取的準(zhǔn)確度，而且，根據(jù)我們系統(tǒng)所設(shè)計的對于違規(guī)、違法車輛的確認(rèn)，可以做為可確信的證據(jù)保留。由于如今高速公路上有很多車輛，對于普通車輛，一般來說，車道系統(tǒng)綜合車輛分型系統(tǒng)對車輛的分類和射頻標(biāo)簽中儲存的車輛信息（如車輛類別、車牌號碼、車主等）對車輛進(jìn)行分類，然后根據(jù)車輛運(yùn)行信息、出入口信息，按照統(tǒng)一規(guī)定的收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)，計算出通行費(fèi)，再從射頻標(biāo)簽中扣除相應(yīng)的電子貨幣，并將數(shù)據(jù)信息上傳。當(dāng)車輛屬于黑名單車輛或由相關(guān)部門所稽查的違規(guī)、違規(guī)車輛，車道系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)分析后，會自動通過視頻稽查系統(tǒng)截取車輛圖像，同時，關(guān)閉匝道，使車輛不予通過，再將車輛信息即時上傳給管理中心。4.3收費(fèi)方案ETC系統(tǒng)收費(fèi)是本項目的重要組成部分之一。收費(fèi)系統(tǒng)設(shè)計如下:用戶安裝手機(jī)App或登錄網(wǎng)址或登錄電腦客戶端進(jìn)行充值，網(wǎng)站設(shè)置超級管理員，管理員對充值情況進(jìn)行查看，并對系統(tǒng)進(jìn)行有效維護(hù)等。用戶進(jìn)入手機(jī)App或登錄網(wǎng)址，首先輸入手機(jī)號獲取驗證碼，將短信提醒的驗證碼輸入進(jìn)去，驗證正確即可登錄，登入進(jìn)行實時定位，地圖調(diào)用高德地圖API，使用前需認(rèn)證，點(diǎn)擊去認(rèn)證，首先輸入姓名、身份證號，然后點(diǎn)擊確定，進(jìn)入下一個頁面進(jìn)行身份證正反面拍照上傳，上傳成功，進(jìn)入下一個頁面輸入車牌號信息?？头炞C完身份證信息與輸入車牌信息之后，制作電子標(biāo)簽，并進(jìn)行指定地址郵寄，同時附帶安裝說明。為安裝電子標(biāo)簽的車輛需在人工收費(fèi)車道通行，不可逾越到ETC收費(fèi)車道。只有安裝電子標(biāo)簽的車輛，才能在ETC收費(fèi)車道通行。一般情況下，在ETC系統(tǒng)中，用戶輸入的身份信息與手機(jī)號存入相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫中，進(jìn)行加密信息存儲。用戶駛?cè)胧召M(fèi)系統(tǒng)前要保證費(fèi)用充足，費(fèi)用不足時，系統(tǒng)會發(fā)送UDP廣播消息提醒充值。充值成功則顯示充值后的金額，系統(tǒng)加入計算的java“包”，經(jīng)過一個路段扣去相應(yīng)費(fèi)用。若出現(xiàn)欠費(fèi)或充值不成功情況，通過收費(fèi)路段時，系統(tǒng)會每隔5分鐘發(fā)送提醒信息至用戶，提醒用戶充值。如果欠費(fèi)累計一定金額未進(jìn)行充值，人工客服將介入催繳費(fèi)用。若在規(guī)定期限內(nèi)未進(jìn)行充值，系統(tǒng)會標(biāo)記個人信息，列入黑名單，并提請有關(guān)部門強(qiáng)制進(jìn)行費(fèi)用收繳。如若車牌損壞，通過收費(fèi)路段時，ETC系統(tǒng)會提醒申辦新車牌，車牌費(fèi)用按生產(chǎn)成本價進(jìn)行收取。手機(jī)App可實時查看已通行路線，通過每一段收費(fèi)路段，App會自動收錄駛?cè)胝久Q、駛出站名稱和路段費(fèi)用收取情況。本地圖采用高德地圖API接口，功能使用同高德地圖一致。若手機(jī)操作不便，可使用電腦進(jìn)行網(wǎng)站登錄或電腦客戶端登錄，充值使用方法同手機(jī)APP使用方法大致類似。對于收費(fèi)系統(tǒng)充值途徑來說，可進(jìn)行多種方式充值，如銀行卡充值、支付寶充值、微信充值等。在收費(fèi)系統(tǒng)中，依據(jù)路程和車型計量扣費(fèi)。路程不同，扣費(fèi)金額不同。車型不同，收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)也不相同。不同的車型包括客車、貨車、轎車等，只需在程序中判斷車型、起始位置，即可完成收費(fèi)。在收費(fèi)道路，車輛不允許原地掉頭，必須在最近的收費(fèi)出口駛出。若出現(xiàn)原地掉頭，返回記錄起點(diǎn)情況，系統(tǒng)則進(jìn)行雙倍扣款。為減少電子不停車收費(fèi)漏洞，要綜合考慮多種可能存在的少繳費(fèi)情況。路測讀寫單元RSU有讀、寫功能。電子標(biāo)簽在起始位置開始記錄，并將數(shù)據(jù)存儲到數(shù)據(jù)庫。帶有電子標(biāo)簽的車輛駛出收費(fèi)站，閱讀器RSU讀取電子標(biāo)簽信息確定駛出位置，閱讀器RSU將電子標(biāo)簽駛出位置存儲到數(shù)據(jù)庫，處理費(fèi)用按出口站點(diǎn)與入口站點(diǎn)的固定距離進(jìn)行匹配與對應(yīng)車型計算，扣除相應(yīng)費(fèi)用顯示余額。關(guān)于收費(fèi)系統(tǒng)，設(shè)計運(yùn)行如下:首先進(jìn)行費(fèi)用充值，編輯框內(nèi)輸入充值金額，點(diǎn)擊確定按鈕，上部顯示欄顯示充值金額、消費(fèi)金額和剩余金額。消費(fèi)金額自動顯示，車輛經(jīng)過收費(fèi)路口，根據(jù)收費(fèi)標(biāo)難，扣除相應(yīng)費(fèi)用，在窗口的下面顯示剩余金額，安全透明。在