淺析 | RFID技術在ETC系統(tǒng)上的應用

更新時間：2020-06-08 09:11:08點擊次數(shù)：30331次字號：T|T

近日，不少車友表示在申辦ETC時，同時也收到了當?shù)叵嚓P部門微信公眾號的一些關于推廣有關RFID的文章，例如“佛山市公安局”的這篇推文，就明確廣東車主將告別紙質保單、交強險標志，改為直接用電子保單。據了解，汽車電子識別系統(tǒng)就是運用了RFID技術。本文將帶您了解一下什么是RFID和ETC，以及他們之間的區(qū)別和聯(lián)系。

電子不停車收費系統(tǒng)

ETC(Electronic Toll CollecTIon，電子不停車收費系統(tǒng))是目前世界各國均在大力推崇的先進的收費方式。車主只需在車窗上安裝電子標簽，車輛在經過收費站時，通過收費站點設置的讀寫器對經過車輛的電子標簽進行讀寫識別，并自動從預先綁定的射頻卡或銀行帳戶上扣除相應費用，無需車主停車和人工繳費即可快速通過收費站點，真正實現(xiàn)一路暢通。

ETC系統(tǒng)主要由車輛自動識別系統(tǒng)、中心管理系統(tǒng)和其他輔助設施組成。其中，車輛自動識別系統(tǒng)由OBU(On board unit，車載單元)、RSU(Road side unit，路邊單元)、環(huán)路感應器等組成。OBU(即電子標簽)儲存了車輛的相關信息，一般安裝在車輛的前擋風玻璃上。

RSU(即讀寫器)安裝在收費站旁邊。環(huán)路感應器安裝在車道地面下。中心管理系統(tǒng)存儲了大量已注冊車輛和車主的信息。當車輛通過收費站口時，環(huán)路感應器感知車輛，RSU發(fā)出詢問信號，OBU做出響應，并進行雙向通信和數(shù)據交換，中心管理系統(tǒng)獲取車輛識別信息后進行比較判斷，根據不同情況來控制管理系統(tǒng)產生不同的操作，從而實現(xiàn)對行駛車輛的自動管理。

ETC系統(tǒng)以專用DSRC(專用短程通信)方式通過遠距離(10m～30m)、完善的加密通信機制(支持3DES、RSA算法)、非接觸方式(工作頻段支持915MHz、2.45GHz和5.8GHz)來交換ETC信息，實現(xiàn)車輛在快速移動狀態(tài)下的自動識別，從而實現(xiàn)對目標的自動化管理。

與以往的人工收費系統(tǒng)相比較，現(xiàn)行的ETC系統(tǒng)具有以下優(yōu)點：

第一，交通更流暢。駕駛者可以不用停車并直接通過ETC系統(tǒng)進行自動繳費，有效地提高了收費站的車輛通行能力，避免了收費站造成的交通堵塞，提高了公路利用率。

第二，繳費方便透明。駕駛者通過ETC系統(tǒng)繳費意味著單位時間內通過的車輛數(shù)量會更多，從而加快了繳費速度，提高了繳費效率。

第三，節(jié)能環(huán)保。ETC系統(tǒng)減少了車輛在收費站人工繳費的等待時間，降低了油耗，減少了汽車怠速時的尾氣排放，從而達到了節(jié)約能源，保護環(huán)境的效果。

ETC系統(tǒng)的成熟應用，為今后的智能交通打下了堅實的基礎，近期這項技術也被應用于城市中心區(qū)域的高峰期擁堵收費。

RFID電子識別系統(tǒng)

前言中，提到的電子保單指的是保險公司向車險消費者簽發(fā)的以數(shù)據電文形式存在的證明車險合同關系的電子文件，意味著在廣東省境內無需再粘貼標志，但出省時，同樣需要提前到相關保險公司打印紙質保險和交強險標志。各類證件的全面電子化已是大勢所趨。

在2019年7月17日公安部召開的新聞發(fā)布會上，公安部就明確將機動車檢驗標志電子化正式列入公安部的工作計劃中。目前不按規(guī)定粘貼車輛檢驗標志，會受到《道路交通安全法》的處罰，而若要實現(xiàn)機動車檢驗標志電子化的普及，那么《道路交通安全法》將要進行修訂。修訂的目的很明顯，紙質標志成為歷史，汽車電子識別的年代將要到來；這個汽車電子識別系統(tǒng)就是RFID。

RFID的普及符合汽車智能化、網聯(lián)化的趨勢，RFID本就是基于物聯(lián)網對智慧交通的延伸；道理類似于如今的人臉識別，人們不用掏出身份證，掃描一下人臉就能甄別出個人的身份信息。

RFID與ETC如何區(qū)別

不少人會把將ETC與RFID混為一談，雖然最近各地都在大力開展提升ETC安裝率的工作，但兩者有著許多本質上的區(qū)別。為便于大家理解，以下為大家介紹一下ETC與RFID不同的地方。

1、兩者的標準制定部門不同

RFID其實并不是一件特別新生的事物，早在2017年全運會期間，為了保證服務用車的快速通行，就已經借助安裝RFID，即汽車電子標識系統(tǒng)實現(xiàn)服務用車的快速通行。RFID是一張含有射頻芯片的無源電子卡片，可安裝在汽車擋風玻璃上，用于汽車身份的識別，相當于汽車的電子身份證。RFID與ETC最大的區(qū)別就在于前者是由公安部牽頭，以車輛管控為目的的標準規(guī)范；后者是交通部為了實現(xiàn)高速公路不停車收費為主要目的一種不停車電子收費系統(tǒng)，有著本質的區(qū)別。

2、應用場景存在較大區(qū)別

ETC對于大多數(shù)人而言并不陌生，最基本的功能就是高速公路可以實現(xiàn)不停車收費；隨著互聯(lián)網企業(yè)的接入，如今ETC也具備了停車、洗車、加油等支付功能，但其最核心的功能依然是高速公路不停車收費。

而RFID汽車電子識別系統(tǒng)的應用場景相比ETC而言如同手機相機與專業(yè)單反在應用場景的區(qū)別；RFID汽車電子識別系統(tǒng)除了實現(xiàn)車輛管控外，還能充當城市交通管理、環(huán)保限行、小額支付等應用場景，諸如車險、交強險的電子化就是其中最基礎的部分。其實從上也能看出，RFID其實也能覆蓋ETC的功能，只是由于制定標準的部門不同，目前是獨立的兩套標準系統(tǒng)，日后極有可能將會進行整合。

3、在安全等級、傳輸速率、識別率有質的區(qū)別

所謂能者多勞，功能相對單一的ETC普遍采用的加密算法為DES算法，DES是IBM公司開發(fā)的一套密碼算法，研發(fā)背景是在美國NSA的資助下開發(fā)的政府非機密的敏感信息安全保密算法；而RFID目前普遍采用自主研發(fā)具備自主知識產權的SM7加密算法，安全協(xié)議采用了專用安全機制來保護數(shù)據交換的安全，能實現(xiàn)“一次一密”的防復制機制和雙向認證機制。就像車牌需要防套牌、貨幣需要防偽的道理一樣，當RFID具備的功能越多、傳輸?shù)臄?shù)據信息越重要時，其理所應當采用安全級別更高的加密算法。

應用案例

如今，絕大多數(shù)的門禁系統(tǒng)(包括車庫門禁和樓宇門禁)仍然在使用高頻射頻卡進行管理。目前車庫門禁系統(tǒng)和樓宇門禁系統(tǒng)在使用過程中存在如下一些問題。

高頻射頻卡理論識別距離范圍僅為2.5cm～10cm(射頻卡與讀卡器之間距離)。受環(huán)境影響，實際識別距離比理論識別距離還要短。

對于車庫門禁系統(tǒng)來講，停車道閘票箱設置的位置要求駕駛人員在駕駛車輛時，主駕駛室位置要與停車道閘票箱位置靠得相當近，以便刷卡，從而增加了駕駛人員的駕駛難度，特別是停車道閘票箱設置在一邊是平地、一邊有坡度的車庫入口處。一些駕駛人員索性先刷卡，豎起停車閘桿，然后再到車庫發(fā)動汽車，駛離車庫。此外，停車道閘票箱一般設置在車庫入口處，接近于露天環(huán)境，對雷雨天氣的防水防潮性能較差，從而增加了票箱內電氣原件的故障發(fā)生率，造成停車道閘不能正常起落。

對于樓宇門禁系統(tǒng)來講，射頻卡與讀卡器之間距離也要靠得相當近，才能使門禁打開，特別是人員從雷雨天氣的室外進入樓宇內部時，延長了人員等待通過樓宇門禁的時間。

針對當前門禁系統(tǒng)存在的一些問題，借鑒基于RFID技術的高速公路電子不停車收費系統(tǒng)的成熟應用經驗，將ETC技術應用到當前門禁系統(tǒng)中(利用ETC系統(tǒng)中不停車功能模塊，取消ETC系統(tǒng)中收費功能模塊)，為提高門禁系統(tǒng)的智能化和高效化水平，提出以下解決方案。

（1）停用車庫門禁系統(tǒng)中目前使用的高頻射頻卡(工作頻段：13.56MHz，識別距離范圍：2.5cm～10cm)，啟用微波射頻卡(工作頻段：5.8GHz，識別距離范圍：10m～30m)。微波讀寫器的三組天線成“品”字形分別安裝在車庫出入口墻頂和墻兩側，以充分采集車輛的微波射頻卡的相關信息。

（2）取消ETC系統(tǒng)中的收費功能模塊，增加視頻圖像識別和語音報警模塊。當車輛經過預先埋設的地感線圈時，ETC系統(tǒng)中的車輛自動識別(包括無線射頻識別和車牌圖像識別)系統(tǒng)對該車輛進行自動識別。如果該車輛被識別為本車庫已登記車輛時，停車閘桿自動豎起并放行;如果該車輛被識別為本車庫未登記車輛時，中心管理系統(tǒng)及時報警并記錄日志，提醒安保人員及時到場處理。

（3）停用樓宇門禁系統(tǒng)中使用的高頻射頻卡，啟用ETC系統(tǒng)中的微波射頻卡。微波讀寫器設置在樓宇門禁入口處，以采集微波射頻卡的相關信息。利用紅外感應觸發(fā)替換ETC系統(tǒng)中的地感線圈觸發(fā)。當有人員經過時，紅外感應觸發(fā)微波讀寫器，對攜帶微波射頻卡人員進行自動識別。如果確認是本樓宇已登記人員信息，則樓宇門禁會提前自動開啟。

（4）針對臨時車輛和臨時人員的進出，可以通過管理員發(fā)放臨時微波射頻卡的方式解決。

結束語

RFID技術作為一種新興的自動識別技術。特別是微波射頻技術，因其所具備無屏障讀取和遠距離穿透、快速掃描、高儲存量、體積小、安全保密性好等優(yōu)勢而備受各界矚目，從眾多的自動識別技術中脫穎而出，在各領域應用非常廣泛，在我國擁有巨大的發(fā)展?jié)摿?。借鑒高速公路電子不停車收費系統(tǒng)的成熟應用經驗，用微波射頻技術替代當前門禁系統(tǒng)中廣泛使用的高頻射頻技術，同時將ETC技術應用到上述門禁系統(tǒng)中，以提高門禁系統(tǒng)的智能化和高效化水平。