【正文】 的獨特優(yōu)勢更加凸顯。中央政府將加快海峽西岸經(jīng)濟區(qū)發(fā)展，列入國家“十一五”規(guī)劃綱要，成為中央決策和國家戰(zhàn)略的重要組成部分。海峽西岸經(jīng)濟區(qū)高速公路網(wǎng)是海峽西岸經(jīng)濟區(qū)公路網(wǎng)的主骨架，是綜合運輸體系的重要組成部分，主要連接重要城市、交通樞紐、重要旅游景點和軍事戰(zhàn)略要地；是經(jīng)濟區(qū)對外聯(lián)系、區(qū)域內(nèi)重要節(jié)點間、城市密集區(qū)城際間的快速通道，是重要沿海港口和機場的集疏運通道，為全社會生產(chǎn)和生活提供快速、高效、安全、舒適的運輸服務(wù)，并為應(yīng)對戰(zhàn)爭、自然災(zāi)害等突發(fā)性事件提供快速交通保障。截止到 2022 年底，福建省高速公路通車?yán)锍桃堰_ 1229 公里，覆蓋全省大部分地區(qū)，連接廣東、浙江的沿海大通道和福銀高速公路福建段已全線貫通，通過加強交通基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，使得福州、廈門、泉州三個區(qū)域性中心城市更加突出，其支撐和輻射帶動作用進一步增強，海西城市群的雛形即將初步形成，城市群的經(jīng)濟總量、規(guī)模、承載能力、輻射和帶動能力已逐步提高。但是目前福建省高速公路網(wǎng)大中城市群之間收費站只能以現(xiàn)金方式，車輛排對等待繳費的現(xiàn)象時有發(fā)生，引發(fā)以下問題：一是現(xiàn)金交費效率低，車輛通行時間較長，造成因繳費引發(fā)交通堵塞，降低高速公路的通行能力和服務(wù)水準(zhǔn)；二是收費站點的現(xiàn)金結(jié)算量較大，在高強度現(xiàn)金收付壓力下，現(xiàn)金清點、防偽等壓力也較大，收費人員9 / 86收付假鈔的現(xiàn)象不可避免；三是路段收費站、財務(wù)人員的現(xiàn)金清點、防偽和管理的壓力與成本較大，影響路費資金的歸集效率；四是少數(shù)不法人員作弊，使國家財政收入面臨損失的風(fēng)險，影響了高速公路系統(tǒng)的整體社會形象；五是人工收費方式與電子化、自動化的收費系統(tǒng)相脫離，不利于收費過程的全程電子化和信息交互。所有這些問題已充分說明海西路網(wǎng)中大中城市之間收費站點的通行能力、服務(wù)水平、綜合效率低下，已制約海西城市群的核心和輻射作用，影響海西經(jīng)濟區(qū)城市群向縱深發(fā)展。著手進行福建省高速公路電子不停車收費系統(tǒng)工程可行性研究就是基于福建省作為海西經(jīng)濟區(qū)的主體，理應(yīng)調(diào)查、分析、研究設(shè)計福建省電子不停車 ETC 聯(lián)網(wǎng)收費技術(shù)條件、技術(shù)措施、管理措施和實施方案，為福建省高速公路網(wǎng)實施電子不停車收費奠定基礎(chǔ)，通過電子不停車收費系統(tǒng)的實施，實現(xiàn)福建省高速公路網(wǎng)的綜合社會效益，實現(xiàn)交通增長方式向集約型方向的轉(zhuǎn)變。. 論文的主要內(nèi)容本文介紹了高速公路組合式電子收費系統(tǒng)的發(fā)展過程和應(yīng)用情況，并在此基礎(chǔ)上詳細(xì)論述了福建省高速公路電子收費系統(tǒng)的設(shè)計和開發(fā)過程。組合式電子收費系統(tǒng)主要采用雙片式電子標(biāo)簽+雙界面 IC 卡,其應(yīng)用模式是：在不停車車道，允許司機將雙界面 IC 卡插入雙片式電子標(biāo)簽，不停車通過收費站；在人工收費車道，允許司機從雙片式電子標(biāo)簽中撥出雙界面 IC 卡以非接觸操作的方式刷卡扣款，短暫停車后通過收費站；通行費通過后臺的客戶服務(wù)系統(tǒng)從銀行綁定賬戶中扣除，實現(xiàn)非現(xiàn)金支付。論文對組合式電子收費系統(tǒng)做了深入的研究，最后給出了系統(tǒng)的具體實現(xiàn)。. 論文的組織結(jié)構(gòu)本文共分為六章。第一章：介紹了電子收費系統(tǒng)的興起及面臨的問題，電子收費系統(tǒng)的優(yōu)點和工作原理，以及國內(nèi)外電子收費的應(yīng)用現(xiàn)狀。第二章：介紹電子收費的標(biāo)準(zhǔn)及發(fā)展趨勢，介紹組合式電子收費技術(shù)方案的關(guān)鍵技術(shù)及設(shè)備。第三章：組合式電子收費技術(shù)方案的提出及總體設(shè)計方案。研究了組合式電子收費技術(shù)系統(tǒng)框架、安全體系及方案實施辦法。第四章：主要介紹組合式電子收費車道系統(tǒng)的構(gòu)成，包括車道設(shè)備組成情況及用途，還有設(shè)備的布設(shè)。第五章：結(jié)合福建省情況介紹組合式電子收費車道系統(tǒng)的設(shè)計及實現(xiàn)，包括項目背景、開發(fā)環(huán)境、主要代碼實現(xiàn)和主要界面展現(xiàn)。第六章：總結(jié)了福建省電子收費的項目情況，并介紹未來電子收費系統(tǒng)的發(fā)展。11 / 86第二章 組合式電子收費系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)電子收費標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢. ETC 標(biāo)準(zhǔn)的選擇無線通信頻率國際上在自動車輛識別（AVI）和專用短程通信（DSRC）領(lǐng)域內(nèi)曾經(jīng)研究和使用過的頻率主要有三種：915MHz、。從已經(jīng)建設(shè)完成的應(yīng)用系統(tǒng)來看，915MHz 系統(tǒng)主要應(yīng)用在北美地區(qū)，尤其是集裝箱識別系統(tǒng)。并且，最近八年以來，國際上（包括美國在內(nèi)）幾乎沒有新的 915Mhz 系統(tǒng)應(yīng)用于道路收費系統(tǒng)中去。美國自身也在逐步地將應(yīng)用于智能交通領(lǐng)域的自動車輛識別的頻率轉(zhuǎn)向 ～ [21] [24]。 專用短程通信系統(tǒng)主要應(yīng)用于歐洲、亞洲、南美洲及大洋洲等地區(qū)。 專用短程通信系統(tǒng)應(yīng)用相對比較少，沒有形成主流。國際標(biāo)準(zhǔn)化組織對微波頻點的選擇如圖 所示。圖 國際標(biāo)準(zhǔn)化組織對微波頻點的選擇我國信息產(chǎn)業(yè)部在“信部無[2022]277 號文” 《關(guān)于使用 頻段頻率事宜的通知》中也明確規(guī)定：“自發(fā)文之日起，5725 5850 MHz 頻段作為點對點或點對多點擴頻通信系統(tǒng)、高速無線局域網(wǎng)...車輛無線自動識別系統(tǒng)等無線電臺站的共用頻段?！逼渲兴觥败囕v無線自動識別系統(tǒng)”主要由交通部公路科學(xué)研究院代表交通部申請，分配 ITS 相關(guān)應(yīng)用。因此，中國電子收費選擇 勿庸置疑。三個標(biāo)準(zhǔn)體系主要技術(shù)指標(biāo)，如表 所示。表 ETC/DSRC 標(biāo)準(zhǔn)比較表。項目 歐洲（CEN DSRC） 日本（ARIBSTDT75） 美國（WAVE）通信方式 被動式 主動式 主動式占用帶寬 20MHz() 70MHz() 75MHz()通信模式 半雙工 全雙工／半雙工 全雙工／半雙工通信距離 10 米Class1：10 米Class2：30 米1000 米調(diào)制方式 ASK／BPSK ASK／QPSK OFDM 自適應(yīng)調(diào)制編碼方式下行 FM0上行 NRZIASK：曼徹斯特QPSK：NRZ通信速率下行 500Kbps上行 250KbspASK：1MbpsQPSK：4Mbps6～54 MbpsRSU 的EIRP≤+33dBmClass1：≤+30dBmClass2：≤+通?！?3 dBm最大≤ dBmOBU 的EIRP≤–24 dBm（單邊帶） ≤+20dBm通常≤20dBm最大≤通道數(shù) 4 7 7. ETC 標(biāo)準(zhǔn)的選擇電子標(biāo)簽(1) 單片式電子標(biāo)簽CEN 標(biāo)準(zhǔn)的 ETC 電子不停車系統(tǒng)是基于單片式電子標(biāo)簽技術(shù)的，其技術(shù)成熟，廠商之間的兼容性和互換性較好；電子標(biāo)簽價格較低，可以控制在 300 元以內(nèi)。單片式電子收費系統(tǒng)可與現(xiàn)有人工收費系統(tǒng)相對獨立，實施時對現(xiàn)有系統(tǒng)的運行影響較小。天線與電子標(biāo)簽的交易時間約為 60ms，可以滿足 160Km/h 車速下的自由流電子收費的需要。若采用單片式 ETC 系統(tǒng)，需要在路網(wǎng)內(nèi)所有收費站建設(shè) ETC 車道，但是，我國由于主要采用封閉式收費，且路網(wǎng)規(guī)模大，收費站點眾多，交通流量分布不均，在全部收費站設(shè)置 ETC 系統(tǒng)投資巨大。大多數(shù)入口收費站和出口收費站的交通量比較小，車道數(shù)量少，單獨辟出一條專用 ETC 車道在土建上既困難，在利用率上又不經(jīng)濟。另外，由于多數(shù)收費站缺乏備份的 ETC 車道，一旦已有的 ETC 車道出現(xiàn)問題，ETC 車輛將無法通行，整個電子收費系統(tǒng)的可靠性和健壯性將無法得到保障 [25] [26] [27]。13 / 86(2) 雙片式電子標(biāo)簽采用雙片式電子標(biāo)簽的收費系統(tǒng)允許司機將雙界面 IC 卡插入雙片式 ETC 電子標(biāo)簽，免停車通過收費站；在一般收費站，僅設(shè)置 IC 卡收費車道，允許司機從雙片式 ETC 電子標(biāo)簽中撥出雙界面 IC 卡以非接觸操作的方式刷卡扣款，短暫停車后通過收費站。目前，我國高速公路聯(lián)網(wǎng)收費中多選擇雙片式電子標(biāo)簽 [28] [29]。. 我國電子收費（ETC）標(biāo)準(zhǔn)目前國內(nèi) ETC 解決方案中，認(rèn)知度較高的是組合式收費模式，組合電子收費國家標(biāo)準(zhǔn)－電子收費設(shè)備等關(guān)鍵部分已于 2022 年 03 月發(fā)布，于 2022 年 05 月 31 日開始實施 [30] [31] [32] [33] 。(1) 電子不停車收費國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 《電子收費 專用短程通信 第 1 部分：物理層》GB/T 《電子收費 專用短程通信 第 2 部分：數(shù)據(jù)鏈路層》GB/T 《電子收費 專用短程通信 第 3 部分：應(yīng)用層》GB/T 《電子收費 專用短程通信 第 4 部分：設(shè)備應(yīng)用》(2) 《公路聯(lián)網(wǎng)收費技術(shù)要求（征求意見稿） 》已上報交通部并已在部網(wǎng)站（）公示，其中的“附錄六：電子收費設(shè)備技術(shù)要求”將推薦采用 MTC+ETC 組合式收費系統(tǒng)。其物理層的要求包括下、上行鏈路的要求，載波頻率、 和雜散發(fā)射的要求應(yīng)符合工信部無[2022]277 號文《關(guān)于使用 頻段頻率事宜的通知》的規(guī)定。如表 、表 所示。表 下行鏈路參數(shù)序號 參數(shù) 限值信道1 1載波頻率 信道2 2 占用帶寬 ≤5MHz3 頻率容限 177。101064 ≤+33dBm5 鄰道泄漏功率比 30dB水平面 ＜38176。6天線半功率波瓣寬度 垂直面 ＜45176。7 天線極化 右旋圓極化最大增益方向 RSUt≥15dB8 XPD3dB區(qū)域 RSUt≥10dB9 調(diào)制方式 ASK10 調(diào)制系數(shù) 調(diào)制系數(shù)：～11 編碼方式 FM012 位速率 256kbps13 位時鐘精度 177。10010614 OBU喚醒方式 15～17個周期14kHz方波 b15 OBU喚醒時間 ＜5ms16 OBU喚醒靈敏度 ≤40dBm17 OBU接收靈敏度 ≤50dBm18 OBU接收帶寬 ～19 BER 10106以內(nèi)20 前導(dǎo)碼 16位“0”a 。b RSU強制要求發(fā)送該波形；OBU可選擇被該波形喚醒或者被正常通信幀信號喚醒。15 / 86表 上行鏈路參數(shù)序號 參數(shù) 限值信道1 載波頻率 信道2 2 占用帶寬 ≤5MHz3 頻率容限 177。2001064 ≤+10dBm30MHz～1000MHz ≤36dBm／100kHz2400MHz～Hz≤40dBm／1MHz3400MHz～3530MHz ≤40dBm／1MHz5725MHz～5850MHz ≤33dBm／100kHz5雜散發(fā)射其它1GHz～20 GHz ≤30dBm／1MHz6 鄰道泄漏功率比 30dB7 天線半功率波瓣寬度 ＜70176。8 天線極化 線極化或右旋圓極化最大增益方向 RSUr≥15dB9XPD3dB區(qū)域 RSUr≥10dB10 調(diào)制方式 ASK11 調(diào)制系數(shù) 調(diào)制系數(shù)：～12 編碼方式 FM013 位速率 512kbps14 位時鐘精度 177。10010615 RSU接收靈敏度 ≤70dBm16 BER 10106以內(nèi)17 前導(dǎo)碼 16位“0”a 。組合式收費系統(tǒng)的基本思路是：ETC 收費專用車道同時設(shè)置 ETC 車道天線控制器和車道 IC 卡專用收費讀寫機具，實現(xiàn)對正常 ETC 車輛、誤入普通車輛通行費收??；在交通量大、易產(chǎn)生交通流瓶頸的收費站，按需設(shè)置 1 條以上的 ETC 收費專用車道，允許司機將雙界面 IC 卡插入雙片式 ETC 電子標(biāo)簽，免停車通過收費站；在一般收費站，僅設(shè)置 IC 卡收費車道，允許司機從雙片式 ETC 電子標(biāo)簽中撥出雙界面 IC 卡以非接觸操作的方式刷卡扣款，短暫停車后通過收費站。 組合式收費系統(tǒng)已經(jīng)在廣東省實施，經(jīng)使用驗證，整個系統(tǒng)基本滿足預(yù)期效果。此方案具備如下優(yōu)點：(1) 該方案集中了 MTC 收費系統(tǒng)和 ETC 收費系統(tǒng)的優(yōu)點，兩者互為補充，提高道路使用效率，具有支付手段豐富、交費快捷、通行能力強等特點。(2) 該方案為解決中心城市的環(huán)城公路網(wǎng)、及區(qū)域經(jīng)濟圈內(nèi)城間公路網(wǎng)的交通瓶頸提供了有效手段；ETC 車道可以視實際需求進行逐步擴展，資金投入及系統(tǒng)規(guī)模富有彈性、易于試點和推廣，運營風(fēng)險大大降低。(3)IC 卡系統(tǒng)作為 ETC 系統(tǒng)的備份支付系統(tǒng)，使得系統(tǒng)可靠性大大提高。 (4) 由于采用高安全性的 CPU 卡作為存儲介質(zhì)并采用規(guī)范的雙向認(rèn)證技術(shù)，保證為聯(lián)網(wǎng)收費系統(tǒng)開展預(yù)付卡業(yè)務(wù)提供了安全、可靠的解決途徑。 (5) 該方案符合國家標(biāo)準(zhǔn)《電子收費 專用短程通信》 、 《中國金融集成電路(IC)卡規(guī)范》 、符合電子商務(wù)等國家鼓勵的發(fā)展領(lǐng)域及方向，為將來在公路服務(wù)領(lǐng)域擴展支付奠定基礎(chǔ)。 非接觸式邏輯加密卡又叫存儲卡，卡內(nèi)的集成電路具有加密邏輯和 EEPROM（電可擦除可編程只讀存儲器） 。邏輯加密卡具有防止對卡中信息隨意改寫功能的存儲 IC 卡，當(dāng)對加密卡進行操作時必須首先核對卡中密碼，只有核對正確，卡中送出一串正確的應(yīng)答信號時，才能對卡進行正確的操作。目前國內(nèi)高速公路上所使用的非接觸式邏輯加密卡大部分為 Mifare I 標(biāo)準(zhǔn)，大部分讀寫機具均能支持。由于非接觸式邏輯加密卡存儲容量較大、讀寫速度快、操作簡單，因而國內(nèi)大部分高速公路聯(lián)網(wǎng)收費系統(tǒng)均采用該種卡片作為通行卡。17 / 86 CPU 卡雙界面 CPU 卡是 CPU 卡的一種。CPU 卡又叫智能卡，卡內(nèi)具有中央處理器（CPU） 、隨機存儲器（RAM） 、程序存儲器（ROM） 、數(shù)據(jù)存儲器（EEPROM）以及片內(nèi)操作系統(tǒng)（COS） 。由于當(dāng)前各國經(jīng)濟正在向國際化方向發(fā)展，全球化的金融服務(wù)系統(tǒng)紛紛建立起來，這就帶來了一個 CPU 卡的互操作問題。為了解決同一張卡，在不同的國家、不同的環(huán)境下都要能夠使用。國際標(biāo)準(zhǔn)化組織專門制定了一系列國際標(biāo)準(zhǔn)，使 CPU 卡及其接口設(shè)備制造商按照統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，制造統(tǒng)一接口規(guī)格的產(chǎn)品，以保證不同國家、不同行業(yè)都采用統(tǒng)一的 CPU 卡軟硬件技術(shù)規(guī)范開發(fā)應(yīng)用系統(tǒng)，從而實現(xiàn)不