计算机技术课程设计-高速公路 ETC 系统
18页1、计算机控制技术课程设计课题题目:高速公路 ETC 系统设计学生姓名: 学号:学院:目录第一章 绪论21.1 课题的设计背景及意义21.1.1 设计背景21.1.2 设计意义21.2 国内外技术现状31.3 设计内容3第二章 系统整体设计42.1 系统测控对象简介42.1.1 结构42.1.2 测控要求42.2 系统整体结构及工作原理52.2.1 结构框图52.2.2 工作原理62.2.3 各主要部件作用62.3 系统工作流程7第三章 系统硬件设计83.1 设计原理83.2 电子标签的设计93.3 双核冗余控制技术103.3.1 嵌入式微处理器的选择103.3.2 单片机的选择及设计113.4 射频收发器的选择及设计113.4.1 芯片内部设计及特点113.4.2 nRF905 的工作模式133.5 系统的抗干扰措施13第四章 系统软件设计144.1 总体设计144.1.1 软件功能需求分析144.1.2 软件整体架构154.1.3 开发工具简介154.2 软件各功能模块设计15第五章 设计总结175.1 系统设计总结175.2 设计过程总结17参考文献179第一章 绪论1.1 课题的设
2、计背景及意义1.1.1 设计背景ETC 系统是采用车辆自动识别技术完成车辆与收费站之间的无线数据通讯,进行车辆自动感应识别和相关收费数据的交换。采用计算机网络进行收费数据的处理,实现不停车、 不设收费窗口也能实现全自动电子收费系统。ETC 系统全称为全自动电子收费系统( ETC,Electronic Toll Collection),是智能交通系统的服务功能之一,它适合在高速公路或交通繁忙的桥隧环境下使用。目前高速公路收费处, 有专门的 ETC 收费通道。车主只要在车辆前挡风玻璃上安装感应卡并预存费用,通过收费站时便不用人工缴费,也无须停车,高速通行费将从卡中自动扣除,即能够实现自动收费。这种收费系统每车收费耗时不到两秒,其收费通道的通行能力是人工收费通道的 5 至 10 倍。该系统需要在车辆上安装载有车辆信息的车载装置。车辆进入不停车电子收费通道人口时,公路数据采集处理系统的站级装置便读取车载装置内的车辆信息,从数据库中调出匹配车辆数据后进行放行处理,储存记录的同时上传至公路数据采集处理系统的数据管理中心。 该数据管理中心对通行车辆进行分析,形成扣费交易并上传银行,银行完成交易处理后
3、实时返回该数据管理中心。1.1.2 设计意义使用 ETC 全自动电子收费系统,可以使公路收费走向无纸化、无现金化管理,从根本上杜绝收费票款的流失现象,解决公路收费中的财务管理混乱问题。另外,实施全自动电子 收费系统还可以节约基建费用和管理费用。国家对于 ETC 系统制定了一系列的优惠政策,通过高速公路收费站,可享受通行费不低于九五折的优惠。尤其对经常跑长途动辄几千过路费的车主来说,可以节省不少的费用。 而且一辆安装了 ETC 装置的轿车通过收费站的平均时间由 15 秒降低到 3 秒,不会再有排队和堵车的烦恼。环保方面,平均每辆车通过 ETC 车道比通过人工收费车道的二氧化碳排放量减少约 50%,一氧化碳排放量减少约 70%,可使燃油消耗平均降低 20%。并且车主支付通行费的时候可以绑定第三方支付,无需现金支付,无需找零。安装 ETC 降低了运输成本、解决了高速公路收费站拥堵的问题,实现电子不停车快捷收费。因此,目前政府各部门正在加快推广普及 ETC 车载装置,要达到车辆保有量的 80%, 行驶高速的要达到 90%。取消省界收费站后,全国大部分收费站只保留一条 ETC 与人工收费混合车道
4、。如果车辆没有办理 ETC,在通行高速公路收费站时只能排队等候缴费,不堵车的情况下车辆通行人工车道的时间约为 20 至 30 秒/车次。车辆安装 ETC 后,不需要停车直接驶过 ETC 专用车道,时间为 3 秒/车次,一条 ETC 车道的通行能力相当于 510 条人工车道。同时,选择 ETC 系统,相当于为低碳出行做出了自己的贡献,同时还能节省燃油, 减少车辆的磨损。1.2 国内外技术现状ETC 是国际上正在努力开发并推广的一种用于公路、大桥和隧道的电子自动收费系统。该技术在国外已有较长的发展历史,美国、欧洲等许多国家和地区的电子收费系统已经局部联网并逐步形成规模效益。我国以 IC 卡、磁卡为介质 , 采用人工收费方式为主的公路联网收费方式无疑也受到这一潮流的影响。截至 2019 年 3 月,中国绝大多数省份 ETC 使用率难过半,有的省份不足三成。主要原因是办理程序繁琐,可使用场景偏少,车主办理 ETC 业务动力不足,导致 ETC 覆盖率偏低。专家建议,通过丰富使用场景,提升便利性等方式,提高 ETC 使用率。截至 2019 年 6 月 5 日 15 时,河北、广西、安徽等 29 个
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