1 ETC技術(shù)發(fā)展
　　
        ETC技術(shù)在80年代開始興起，90年代在世界各地使用，受到各國政府和企業(yè)的廣泛重視，世界許多公司，如Amtech、TI、Boash、　　Hitachi、Toyota等均競相研制。因此ETC技術(shù)發(fā)展很快，其主要經(jīng)歷以下3個發(fā)展階段：
　　
1.磁卡收費。主要在ETC發(fā)展初期使用。但由于其投資大，存儲容量小，壽命短，保密性差，對環(huán)境要求苛刻，防潮、防污、防振、抗靜電能力差，而沒有得到很好應(yīng)用。
　　
2.接觸式IC卡收費。IC卡因其存儲容量大，保密性好，抗電磁干擾強，投資和維護費用少，易實現(xiàn)智能功能而取代磁卡收費。但由于需要接觸操作、易磨損、易受污、安全可靠性欠佳，從而使使用受到限制，主要應(yīng)用于公共交通收費等半人工收費系統(tǒng)。
　　
3.非接觸式ID卡收費。它是在IC卡基礎(chǔ)上，利用現(xiàn)代射頻識別技術(shù)而發(fā)展起來的新一代收費系統(tǒng)。zui大特點是免接觸，使得保密、安全性進一步提高，而且沒有接觸磨損，壽命長，抗惡劣環(huán)境性能好，適合于ETC系統(tǒng)的野外、全天候工作。一般工作在微波波段，識別距離長，讀寫數(shù)據(jù)率高，適合于對高速運動的物體進行識別，真正實現(xiàn)不停車收費，是ETC系統(tǒng)發(fā)展的方向。目前各大公司正致力于微波非接觸式ID卡收費系統(tǒng)的開發(fā)研制。
　　
2 ETC系統(tǒng)組成及工作原理
　　 
         ETC系統(tǒng)是通過安裝于車輛上的車載裝置和安裝在收費站車道上的天線之間進行無線通信和信息交換。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(shè)施等組成。其中，車輛自動識別系統(tǒng)有車載單元（On board unit，OBU）又稱應(yīng)答器（Transponder）或電子標簽（Tag）、路邊單元（Road side unit，RSU）、環(huán)路感應(yīng)器等組成。OBU中存有車輛的識別信息，一般安裝于車輛前面的擋風(fēng)玻璃上，RSU安裝于收費站旁邊，環(huán)路感應(yīng)器安裝于車道地面下。中心管理系統(tǒng)有大型的數(shù)據(jù)庫，存儲大量注冊車輛和用戶的信息。當車輛通過收費站口時，環(huán)路感應(yīng)器感知車輛，RSU發(fā)出詢問信號，OBU做出響應(yīng)，并進行雙向通信和數(shù)據(jù)交換；中心管理系統(tǒng)獲取車輛識別信息，如汽車ID號、車型等信息和數(shù)據(jù)庫中相應(yīng)信息進行比較判斷，根據(jù)不同情況來控制管理系統(tǒng)產(chǎn)生不同的動作，如計算機收費管理系統(tǒng)從該車的預(yù)付款項賬戶中扣除此次應(yīng)交的過路費，或送出指令給其它輔助設(shè)施工作。其它輔助設(shè)施如：違章車輛攝像系統(tǒng)，自動控制欄桿或其它障礙，交通顯示設(shè)備（紅，黃，綠燈等設(shè)備）指示車輛行駛。
　　
2.1車輛自動識別技術(shù)
　　 
        ETC系統(tǒng)中車輛自動識別技術(shù)是其中zui重要的技術(shù)，它直接影響到系統(tǒng)的性能和應(yīng)用推廣，也是區(qū)別不同的ETC系統(tǒng)的主要標志。目前，采用的識別技術(shù)主要有：1.紅外線掃描識別技術(shù)；2.CCD攝像識別技術(shù)；3.激光掃描識別技術(shù)；4.IC卡識別技術(shù)等。但由于交通運輸本身特點要求有一種能夠在全天候、惡劣環(huán)境下應(yīng)用，遠距離作用（10m左右），安全可靠性高，高速，壽命長的系統(tǒng)。上述這些系統(tǒng)由于本身缺陷都不能全面滿足以上要求，而得不到有效的推廣應(yīng)用。微波非接觸式ID卡識別技術(shù)就是適應(yīng)這一需要而發(fā)展起來的。由于微波透人性強，可以穿透濃霧、雨滴、風(fēng)沙等，工作距離遠，適合于車輛全天候、惡劣環(huán)境條件下工作，它具有工作距離遠、體積小，既可以有源發(fā)射方式（壽命可達10年以上）也可以無源反射方式（無壽命限制）工作，既可以主動式，也可以被動式工作，車輛以50 — 120km／h的正常速度通過收費站等特點。工作波段主要有900MlHz、2.45GHz和5.8GHz頻段。它的工作原理如釁1所示。

        微波非接觸式ID卡（即OBU）接收RSU發(fā)出的詢問信號，經(jīng)數(shù)據(jù)解調(diào)送控制單元進行處理，通過身份確認，密碼驗證后，控制單元對EEPROID進行數(shù)據(jù)讀寫操作并經(jīng)編碼，加密后，再經(jīng)調(diào)制，送天線發(fā)射出去。處理控制單元主要用于密碼校驗，編程模式檢查，數(shù)據(jù)加密解密，并控制對EEPROID的讀寫操作。EEPROID中存有車輛的ID號、車牌號、車型、司機等相關(guān)信息。RSU根據(jù)接收到的ID號等信息，而做出相應(yīng)的操作，從而達到對車輛的識別。
　　
2.2 OBU與RSU間的通信
　　
       ETC系統(tǒng)中，OBU與RSU之間采用短程通信標準協(xié)議（DSRC）進行半雙工通信，由于900IDHz和2.45GHz波段靠近移動通信波段且背景噪聲干擾較大，上正趨于將5.8GHz的系統(tǒng)作為標準ETC系統(tǒng)使用。如美國采用900MHz或5.8GHz，日本和歐洲均規(guī)定5.8GHz作為ETC的頻段。我國ISO／TC204技術(shù)委員會已提出將5.8GHz頻段分配給ITS領(lǐng)域的短程通信，包括ETC系統(tǒng)，并批準在5.8GHz頻段上進行ETC系統(tǒng)的試驗，通信距離為10m。采用5.8GHz微波波段與我國ISID工業(yè)用波段一致，不受移動通信影響。目前國內(nèi)使用的ETC系統(tǒng)頻段多為900IDHz和2.5GHz頻段。對于5.8GHz系統(tǒng)，國內(nèi)還沒有開發(fā)出相應(yīng)系統(tǒng)。
　　
         我國標準靠歐洲標準，目前只定義了物理層和數(shù)據(jù)鏈路層，其它層還有待進一步完善。

3 ETC的技術(shù)　　

1.物理層
　　　　
2.數(shù)據(jù)鏈路層 采用HDLC協(xié)議進行通信。
　　
3 一種實用的5.8GHzETC系統(tǒng)
　　
歐洲開發(fā)了一種5.8GHzETC系統(tǒng)，介紹如下。
　　
3.1 OBU及RSU的物理結(jié)構(gòu)
　　
       OBU亦即射頻識別應(yīng)答器，包括射頻探測器、電源控制電路、調(diào)制解調(diào)電路、CPU及讀／寫數(shù)據(jù)存儲器、射頻輸出級及發(fā)射天線等。由于成本和尺寸限制，應(yīng)答器一般做得很?。?0×6×lcm），應(yīng)答器前端大多采用微帶天線和微帶電路進行調(diào)制解調(diào)，后接數(shù)字電路，如脈碼發(fā)生器。工作方式采用被動方式，即無射頻源方式，省去高昂的微波本振源，其射頻源直接來自于路邊天線發(fā)射的連續(xù)波。

3.2通信鏈路
　　 
        通信鏈路負責在收費系統(tǒng)與發(fā)行系統(tǒng)之間、在各站口的收費系統(tǒng)之間傳輸數(shù)據(jù)。OBU與RSU間的通信分下行鏈路和上行鏈路。
　　
        下行鏈路（由RSU到OBU）：采用ASK調(diào)制，NRZI編碼方式，數(shù)據(jù)通信速率500kbit／s，RSU天線E.I.R.P.約+33dBM。
　　
        上行鏈路（OBU到RSU）：RSU的天線不斷向應(yīng)答器發(fā)射5.8GHz連續(xù)波，其中一部分作為應(yīng)答器的載波，將數(shù)據(jù)進行BPSK調(diào)制后又反射回RSU。上行數(shù)據(jù)本身也是BPSK調(diào)制，載頻為2～10MHz。
　　　　
3.3邏輯鏈路層
　　 
       路邊收費站與管理中心通過局域網(wǎng)連接起來，采用Ⅲ）比協(xié)議。采用非平衡結(jié)構(gòu)，以管理中心為主站，各收費站為從站。
　　
       下行鏈路廣播方式 —— 主要用于中心向各收費站發(fā)送交通信息等； 上行鏈路廣播方式 —— 用于應(yīng)答器*次向中心發(fā)通信請求；
　　
        按地址訪問方式 —— 即當車輛發(fā)生通信請求后，特定的從站和主站之間進行雙向通信交換數(shù)據(jù)。
　　
        由于ETC通信實時性的要求，邏輯鏈路控制協(xié)議采用無連接方式，也沒有數(shù)據(jù)出錯恢復(fù)功能，只有CRCl6位錯誤檢測功能。
　　
4 影響系統(tǒng)性能的因素和安全性問題
　　 
        影響ETC系統(tǒng)性能主要因素有：天線的方向性、增益，同頻干擾，傳輸?shù)恼`碼率，數(shù)據(jù)的安全性。