二义性路径识别方案Word文件下载.docx
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该系统通过路侧单元（RSU）与车载单元（OBU）之间的专用短程通信，在不需要司机停车和其他收费人员操作的情况下，自动完成收费处理过程。
不停车、无人操作和无现金交易是电子收费系统的三个主要特点。
浙江省高速公路即将建设电子不停车收费ETC车道540条，并建设相应的省级运营管理系统、路网用户服务中心和服务点等。
1.3存在的问题
ETC车辆使用的收费卡片通常为双界面智能卡，而不是浙江省高速公路中使用的复合通行卡，在经过二义性的路侧标识系统时，无法写入路径信息。
如果ETC车辆也采用复合通行卡来记录路径信息，会严重影响出入口效率，失去了不停车收费系统建设的意义。
如果ETC车辆不能解决二义性路径的精确识别问题，则ETC车辆的通行费就无法和MTC通行费一起进行精确拆分。
因此，ETC车辆的二义性路径识别问题，是浙江路网建设ETC系统后面临的一个主要问题。
1.4解决方案
根据浙江省高速路网现有二义性系统的实际情况，以及本投标人对浙江路网现状的理解，创新性的提出了ETC车辆的二义性路径识别方案。
方案的核心思想是在现有二义性路侧标识系统处增设5.8GHZ频段的ETC路径标识设备，发送路径标识信息。
当ETC车辆经过路侧标识系统时，OBU会将收到的路径标识信息转存入ESAM卡和双界面卡中。
在出口时OBU再将双界面卡中的路径信息读出并上传给ETC路侧单元（RSU），由ETC的路侧单元将路径信息上报给高速公路联网收费系统平台，实现路径标识功能。
2方案说明
2.1总体结构
浙江省现有高速公路收费系统结构图如图2-1所示。
其中二义性路径识别系统由路侧标识子系统、路段中心（分中心）监视管理子系统、管理中心监视管理子系统组成。
路侧标识子系统完成对经过车辆所携复合通行卡的路径信息写入功能。
路段分中心监视管理子系统可以监测路侧标识站子系统的状态，并转发管理中心子系统下发给路侧标识站的控制指令，路段分中心监视管理子系统没有对路侧标识站进行控制的权限。
管理中心监视管理系统不但可以监测路侧标识站子系统的状态，还可以对路侧标识站发送控制指令。
图21现有高速公路收费系统结构图
图22增加ETC系统后的系统结构图
增加ETC系统后的系统结构图如图2-2所示。
对于车道子系统的影响是增加了ETC车道子系统。
加入二义性路径识别功能后，需要对车道子系统的出入口操作流程增加路径信息的读取/写入操作，在应用流程部分描述。
支持二义性路径识别功能，不需要对车道子系统进行硬件设备的变更。
ETC车道子系统的完整组成，不是本文档关注的重点，因此不做详述。
对于路侧标识子系统的改进，是需要增设5.8GHz的ETC路径标识设备，用来发送路径信息。
2.2路侧标识子系统
增设ETC路径标识设备后的路侧标识子系统组成如图2-2所示，主要由路侧单元、复合通行卡、摄像机、光端机、ETC路径标识设备组成。
其中只有ETC路径标识设备为新增设备。
ETC路径标识设备安装在路边或车道上方，发送5.8GHz的路径信息，实现对经过该标识站的ETC车辆的路径标识功能。
ETC路径标识设备可以共用原有路侧标识子系统的电源和通信设备，安装部署简单，并且433MHZ和5.8GHz两个频段相差很大，不会造成互相干扰。
图23路侧标识子系统
2.3标示站信息存储
ETC车辆经过标识站时，标识站信息将写入OBU中。
根据交通部《区域联网电子不停车收费系统应用示范技术规范》及“长三角高速公路联网电子不停车收费（ETC）系统应用技术要求”中的规划，在OBU中的ESAM以及双界面CPU卡中都规划设计了标识站信息文件。
2.3.1ESAM有关标识站信息文件的规划
（1）ESAM总体文件结构：
（2）ESAM中标识站信息文件结构：
文件标识（FID）
‘EF02’
文件类型
二进制文件
文件大小
256字节
读取：
自由
写入：
字节
类型
长度（字节）
内容
1–256
an
256
标识站信息
2.3.2双界面CPU卡中有关标识站信息文件的规划：
（1）CPU卡总体文件结构：
（2）CPU卡中标识站信息文件结构：
‘0009’
1–256
2.3.3标识站信息的规划设计
对于上述ESAM和CPU卡中标识站信息文件中信息的具体规划，我们建议如下：
1
cn
标识站数量
2
标识站1编号
3–6
Datetime
4
经过标识站1的时间（UNIX时间）
7
标识站2编号
8–11
经过标识站2的时间（UNIX时间）
12
标识站3编号
13–16
经过标识站3的时间（UNIX时间）
17
标识站4编号
18–21
经过标识站4的时间（UNIX时间）
22
标识站5编号
23–26
经过标识站5的时间（UNIX时间）
…
设计思路如下：
Ø
文件共256字节，第1字节记录本次入口以来经过标识站的数量，以后每5个字节按经过的顺序记录一个标识站信息，包括标识站编号和时间；
车辆入口时将ESAM和CPU卡中标识站数量清零；
出口读取标识站信息成功后也将标识站数量清零；
为确保标识站信息的有效性，出口时应核对经过标识站的时间，必须在入口时间和出口时间之间，否则无效。
3方案应用流程
图34二义性路径识别系统、收费系统数据流图
整个应用系统的数据流图如图3-1所示。
增加对ETC车辆的路径识别后对原有系统流程的影响如下：
ETC车辆入口流程：
需要OBU在入口操作中增加入口路径信息的写入。
ETC车辆出口操作流程：
需要在RSU和OBU中增加读取路径信息指令。
ETC车辆路径标识流程：
需要OBU增加接收路径信息功能。
3.1标识站交易流程的设计
标识站交易由于需要支持车辆高速通过，对交易时间要求高，且ETC车辆通过标识站时用户可能未将CPU卡插入OBU中，因此在ETC交易时仅将标识站信息写入OBU的ESAM中，主要流程如下：
1.RSU与OBU之间通过BST/VST完成初始化，且VST中带有系统文件信息和目前标识站数量；
2.RSU通过GetSecure服务读取OBU的车辆信息文件（DID=1,FID=1），并且完成RSU与OBU之间的安全认证；
3.RSU通过TransferChannel服务发送ESAM指令，根据VST中返回的标识站数量计算标识站信息写入位置，将标识站信息（标识站编号和当前时间）写入ESAM；
4.RSU通过SetMMI服务进行人机指示（可选）；
5.RSU释放与OBU的连接。
3.2ETC出口交易流程的设计
在ETC出口处，除了需从CPU卡中读出入口信息外，还需从OBU的ESAM中读出标识站信息，主要流程如下：
3.若标识站数量大于0，则根据VST中返回的标识站数量计算需读取标识站信息的长度，并RSU通过TransferChannel服务发送ESAM指令，读取标识站信息；
4.RSU通过TransferChannel服务发送CPU卡指令，读取卡发行信息及入口信息和钱包余额；
5.车道控制程序计算费额；
6.RSU通过TransferChannel服务发送CPU卡指令，对钱包进行扣款操作，并写出口信息；
7.RSU通过TransferChannel服务发送ESAM指令，清除标识站信息；
8.RSU通过SetMMI服务进行人机指示；
9.RSU释放与OBU的连接。
3.3MTC出口交易流程的设计
在MTC出口处，对于ETC车辆，将CPU卡从OBU中拔出交收费员人工处理。
由于ETC车辆经过标识站时仅将标识站信息写入OBU，因此必须保证用户将CPU卡已经在OBU中插拔卡过一次，由OBU将ESAM中的标识站信息同步到CPU卡中（需对现有国标OBU增加此插卡自动同步的功能）。
其主要流程如下：
1.用户插拔CPU卡一次，保证ESAM中标识站信息完全同步到CPU卡中，同步完成后清除ESAM中标识站信息；
2.用户将CPU卡交收费员，在MTC读卡器中读CPU卡的发行信息、入口信息及标识站信息；
3.计算费额，并对CPU卡电子钱包进行扣款操作，并写出口信息；
4.清除CPU卡中标识站信息。
5.MTC出口交易完成。
4方案兼容性
4.1系统兼容性考虑
ETC系统如果支持二义性路径识别，需要在原有路侧标识子系统处增加ETC路径标识设备。
该设备可共享原有的电源和通信系统，并且支持原有路侧标识设备的通信协议，可以纳入管理系统实现统一管理。
路段收费中心和管理中心的原有软件系统不需要做任何改动，可直接将ETC路径标识设备与原有路侧标识设备进行统一管理。
4.2长三角高速公路联网兼容性考虑
根据长三角区域高速公路联网不停车收费示范工程的精神，浙江省的ETC系统必须支持长三角区域中其他地区ETC车辆的不停车通行，同时浙江的ETC车辆也必须能够在长三角区域中其他地区的ETC车道实现不停车通行。
以上兼容性不能因为增加了对二义性路径识别的支持而受到影响。
本系统方案中，RSU和OBU的空口信息交互在入口处与原系统相同，在出口处增加了RSU读取路径信息、OBU发送路径信息操作。
因此在入口处的兼容性不受影响，需要考虑出口操作的兼容性处理。
对于异地的ETC车辆，RSU在和OBU进行交易认证时即可获取OBU的地区标识，识别出该车辆为外地车辆。
对于外地车辆，在正常交易后不发送读取路径信息指令，而是按原有流程正常结束交易。
因此可完全兼容长三角其他地区的ETC车辆。
当本地ETC车辆进入长三角其他地区的ETC系统时，RSU不会对OBU发送读取路径信息指令，OBU可按正常流程结束交易。
综上所述，支持二义性路径识别后，不会影响整个长三角地区高速公路联网的兼容性。
5方案实施
图55部署方案
部署说明：
（1）浙江路网现有路侧标识子系统的配电箱内分三层，每层高300mm，目前基本都有一层为备用空间，可以放置ETC路侧标识设备的主机；
（2）从主机通过专用同轴电缆引出两个通信天线，天线安装在龙门架上，安装高度为6米。
天线面对着来车方向，部署在龙门架上单侧车道中间正上方。
天线为定向天线，通讯区域覆盖单侧车道；
（3）天线倾角及主机发射功率可根据现场情况调节；
（4）定向天线安装的抱杆直径为80mm；
（5）天线与原443MHz标识设备天线相距1米以上。
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