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原文传递基于RFID不停车收费系统相关技术研究

论文题名：	基于RFID不停车收费系统相关技术研究
关键词：	不停车收费系统;射频识别技术;二进制搜索算法;高速公路
摘要：	随着我国国民经济的发展，道路运行车辆逐年增加，高速公路网络逐渐形成。但是，目前高速公路收费站所采用的人工收费方式，由于其收费时间长且效率低下，导致收费站因车辆排队交费而成为车辆快速通行的瓶颈之一。同时，由于停车缴费造成的车辆频繁制动引起的机械磨损、油耗、噪音和由此产生的大量有害尾气等问题，使得开发与研究不停车收费系统成为我国公路交通的迫切需要。适应现代公路交通的发展需求，本文探讨了一种基于RFID技术的不停车收费系统的架构，并对该系统中的关键技术进行了分析与研究。首先，在调研了目前我国公路收费系统现状的基础上，针对目前所采用的人工收费方式的缺点，研究了基于RFID技术的不停车收费系统，并从功能、组成、应用等方面详细阐述了系统的架构，指出了系统中存在的关键性技术，如射频防碰撞算法、车型图像识别等。其次，研究了射频识别技术的原理，分析了典型射频识别系统的结构及工作原理等，在此基础上，给出了一种基于nRF401射频芯片的射频系统，并详细阐述了系统的软硬件设计。在该系统中，选用具有双串口的W77E58单片机作为阅读器模块的控制单元，利用其两个串口分别与主控制PC机和nRF401通信模块相连。在标签模块中选用功耗较低的51兼容单片机AT89S52作为其控制器，并通过串口与无线通信模块连接。然后，研究了几种基于二进制搜索的射频系统防碰撞算法，比较了各自优缺点，在此基础上，本文提出了一种改进算法—分组式二进制搜索算法。定义了该算法的命令，给出了算法数学模型及原理。仿真结果表明，在标签数为十个时，分组式二进制搜索算法识别标签的效率比修剪枝的二进制算法的效率提高了20％左右，有效地提高了射频系统中标签的识别效率。对基于时隙ALOHA算法分析的基础上，本文提出了一种改进算法—基于帧-时隙ALOHA算法的防碰撞算法，通过限制响应标签的数量，以降低冲突发生的可能性，从而提高标签的识别效率。在MATLAB上对改进算法与普通算法进行了仿真，实验结果表明，改进算法有效减少了识别标签所使用的时间，提高了识别效率。接着，在不停车收费系统的实际应用中，为了避免汽车车主通过擅自调换车载标签，以期通过改变车型信息达到少交费的不良行为，本文研究了一种基于模糊方法的车型识别技术，并讨论了24色位图转化为灰度图及中值滤波等算法。仿真实验表明，本方法可以基本实现对轿车、客车、载货汽车等车型的自动识别。最后，总结了本文的主要工作，并对下一步的工作进行了展望和规划。本文主要研究了基于RFID不停车收费系统相关技术，本文的研究对智能交通系统中的不停车收费系统做了有益的探索，对我国公路交通智能化的发展具有一定的参考价值。
作者：	翟霞晖
专业：	通信与信息系统
导师：	唐明浩
授予学位：	硕士
授予学位单位：	东华大学
学位年度：	2008
正文语种：	中文