發布日期：2022-05-20 點擊率：58
隨著北京，上海等地不停車收費（ETC）系統的開通，ETC系統已經逐漸被普通老百姓所熟悉，成為大家議論的焦點話題。本文主要探討了ETC系統的意義，基于RFID技術的ETC系統組成，詳細介紹了最新的ETC系統解決方案。
ETC系統的意義
不停車收費系統(ElectronicTollCollection,簡稱ETC)是國際上正在努力開發并推廣普及的一種用于道路、大橋和隧道的電子收費系統。RFID的5.8G產品應用于高速公路的電子不停車收費系統中，使廣大的車主實現不停車付費。具體有如下優點：
節省時間，提高收費效率
實施不停車收費，一方面，可以允許車輛高速通過（幾十公里以至１００多公里），與傳統的人工收費８秒出票相比較，不停車收費大大加快了高速公路收費道口的通行能力。據測算，較人工收費車道，ＥＴＣ車道通行能力將提高４～６倍，從而減少車輛阻塞現象。使用ETC系統從汽車用戶的角度來說節省了時間，使行車更加安全。從業主的角度來說提高了收費效率。
節約能源，提高環保質量
大幅降低收費口的噪聲水平和廢氣排放，降低環境污染。這一條，從汽車用戶的角度來說是省油。從整個社會的角度來說更加環保和更加綠色了。
降低收費管理費用和基建費用
使公路收費走向電子化，減輕了工作人員的勞動強度，也可以減少收費員出錯的機會和參與舞弊的機會，堵住了收費漏洞，節約了大量人力物力，從而降低收費管理的費用，有利于提高車輛的營運效益。這一條對業主的好處最大。
提供交通管理數據和手段
通過實時采集的收費數據，交通部門能及時掌握完整的路橋車流信息、收費情況，進行交通量的合理分配、整體疏導、管理，為新建路橋提供科學依據。這一條有助于提高政府的交通管理水平。改善我們的出行質量。
中國ETC發展的進展和現狀
隨著指導中國高速公路電子收費應用的國家標準GB/T20851《電子收費 專用短程通信》在2007年3月17日的正式發布和交通部門的大力宣貫的推廣。中國ETC發展的標準之爭終于告一段落。在這之前的歐洲標準，日本標準和國標之爭，915M產品，2.4G產品和5.8G產品之爭終于塵埃落地。中國選擇了自己的國標，選擇了5.8G。
標準既已確立。中國的ETC產業和應用也蓬勃發展。ETC產品的生產廠家已經有十多家。其中不乏能提供整體解決方案的廠家。到目前為止，交通部組織開展的京津冀和長三角區域高速公路聯網不停車收費示范工程進展順利，已經在北京、上海、江蘇、江西等地開通運營，截止2009年1月，開通ETC車道的數在240條左右。
目前ETC的生產廠家，多數都是規模較小，產品總類較少的公司。整個ETC系統包括的產品很多，除基建施工和收費系統的清分算系統較成熟外。ETC系統還包括OBU，RSU，發行工具，密鑰系統，ESAM，PSAM和CPU卡等關鍵產品。現在的廠家各自為政，缺乏彼此之間的緊密合作。生產OBU和RSU的對密鑰系統不太了解。生產CPU卡的對OBU和RSU不了解。目前的現狀，需要出現更強有力的企業出現，對整體系統有全面的把握，成為整體解決方案的提供商，進而成為ETC服務的服務提供商。當前，握奇是中國唯一一家提供ETC的OBU，RSU及相關系統，密鑰及相關系統，IC卡及相關系統的整體解決方案的提供商。
ETC系統解決方案
關鍵設備
適合中國國標的雙片式主動ETC系統的關鍵設備和系統，主要包括電子收費車載單元OBU（RFID電子標簽），電子收費路側單元RSU，嵌入式安全訪問模塊ESAM，電子收費PSAM卡，電子收費IC卡和密鑰系統組成。其中，RFID技術是ETC領域中重要的關鍵技術，使用該技術才能成功地進行ETC系統的DSRC通訊，隨著該技術的發展和完善，ETC系統將會得到充分的發展。
OBU/RSU及相關系統
握奇提供的Quipass系列的OBU，RSU及相關系統主要包括OBU，RSU及發行工具。
產品采用5.8G頻段專用短程通信（DSRC, Dedicated Short Range Communication）技術進行單向或雙向交互式通信，符合中國于2007年5月頒布的國家標準GB/T20851-2007。
RSU
Quipass 111型RSU是一款DSRC路側單元。該款產品是遵循2007年5月最新出臺的ETC&DSRC中國國家標準GB/T20851-2007設計開發的產品。
由高增益定向束控讀寫天線和射頻控制器組成。高增益定向束控讀寫天線是一個微波收發模塊，負責信號和數據的發送/接收、調制/解調、編碼/解碼、加密/解密；射頻控制器是控制發射和接收數據以及處理向上位機收發信息的模塊。
Quipass 111型RSU圖片
表1 Quipass 111型RSU特點
OBU
Quipass 011型OBU是一款主動雙片式車載單元。該產品遵循2007年5月最新出臺的ETC&DSRC中國國家標準GB/T20851-2007設計開發，采用集成芯片的方案。主要的優點是產品的一致性，穩定性好，頻率隨溫度漂移小，產品生產方便，免調試。
安裝于車輛前擋風玻璃內側。OBU主要存儲被標識物體(如車輛、集裝箱、貨物等)的信息（如ID信息、身份信息、屬性信息等）。作為與路側單元（RSU）的微波天線交互的通信中繼器，IC卡和RSU的數據交換只有通過OBU才能完成。
圖2 Quipass 011型OBU
表2 Quipass 011型OBU
發行工具
在ETC項目的應用中，OBU的發行分為三個階段，1、初始化（這個環節在ITSC完成）；2、省內一次發行；3、省內二次發行；這里所說的發行設備實際上是完成省內一次和省內二次發行的工作。現有的OBU生產廠家所提供的解決發行設備中可分為兩類，第一類是發行和二次發行有一臺設備完成；第二類是一次發行采用聯機的臺式發行設備，二次發行采用脫機手持發行設備來完成發行工作。
本公司采用的方式是結合了上述兩類解決方案的優點，提出新的解決方案：提供兩臺發行設備，其中一臺發行設備，是一款臺式聯機的發行設備，可以完成一次發行和二次發行的工作；另一臺發行設備是一款手持式的發行設備，可以聯機使用也可以脫機使用，完成二次發行的工作。
ESAM/PSAM及密鑰發行系統
ESAM產品
應用在OBU中的ESAM的主要功能如下：
數據安全存儲功能；
數據安全讀取功能；
硬件DES協處理器；
TDES加解密計算功能；
TDES MAC計算功能；
文件訪問控制功能；
拆卸判定標志位安全設定功能。
該產品特點如下：
硬件平臺的安全性：安全等級高----高端產品 ITSEC E4級；ROM 和 EEPROM 安全；真隨機數發生器 RNG；DES 加速器及RSA協處理器；高頻/低頻以及高壓/低壓檢測；數據加密及地址串擾；防DPA/SPA攻擊；
DES算法的特點：擴散和混亂的原則； 分組加密體制；對稱密鑰密碼體制；安全性強、密鑰管理強度大。
PSAM產品
專為交通行業如公交、軌道、高速公路等快速通行與交易的需求而產生，經過4-5 年的時間，擴展到了很多領域和行業，形成了一種事實上的技術標準和應用模式。采用了高速PSAM 卡的ETC系統，有一套特殊的指令系統與安全機制來保證OBU的合法性、有效性和交易安全認證。同時考慮到目前諸多機具對安全方面的需求和認證方面的安全需求，高速PSAM 漸漸地融入了PKI 體系，并可提供PK 功能。
性能參數如下：
16Bit 單片機；
0.22μm工藝；
工作溫度：-25 to +85°C；
工作電壓在1.8V、3.0V和5.0V可選；
支持ISO/IEC 7816 T=0通訊協議；
一次3DES運算的最快時間可達 5.3微秒；
內部時鐘頻率最高可達33MHz；
通訊速率：固定9600bps；符合PPS的38400 bps、56kbps、112kbps，最高可達224kbps；
支持PK功能，具備PKI體系；
擦寫次數不低于50萬次；
數據容量：16Kbytes、32Kbytes和64Kbytes。
握奇數據高速PSAM 卡最早在1999 年開始提供給建設部，用于上海東方交通卡，迄今為止，已用于建設事業、軌道交通、交通收費等多個行業，主要安裝在公交車載機、出租車計價器、軌道交通閘機、高速公路收費設施、各類公用事業的消費類、充值類的終端上。
密鑰系統
在ETC系統中，密鑰管理系統負責完成密鑰的安全注入、生成、保存、傳遞、更新、恢復、銷毀相關的流程。使用與管理要有專門的業務部門、專門的人員來負責，并建立相關的使用與管理制度。
密鑰系統具有如下特點：
密鑰管理系統根據不同業務及管理的需要，可分為一級、二級或多級管理模式；
生成領導卡，用于產生系統最原始的種子數據，一般由使用部門相關領導輸入數據產生；
生成總控卡：用Ｎ個領導卡產生的最原始種子數據組合成一特定長度的數據組，作為系統最原始的種子數據；
密鑰母卡：用特定分散因子對原始密碼數據進行分散，生成系統各類密鑰的最原始母密鑰；
密鑰母卡可分為多級，根據不同應用需要生成一級、二級或多級密鑰母卡；
應用密鑰母卡：用于發行各類應用卡片的密鑰母卡，如用戶卡母卡、ＥＳＡＭ發行母卡、密鑰修改／恢復密鑰母卡、ＰＳＡＭ發行母卡等等。
IC卡及相關系統
雙界面CPU卡
CPU卡也簡稱智能卡，是采用微處理器芯片作為卡芯，由硬件和軟件共同組成，包括硬件MPU（微處理器）、RAM（隨機存取存儲器）、ROM(只讀存儲器)，軟件監控程序或操作系統COS等。
COS是指生產IC卡的芯片公司或各大制卡公司開發的各自的操作系統，握奇的TimeCOS具有以下特點：
支持在一張卡上實現多個不同的應用，可建立三級目錄；
支持電子錢包功能，錢包大小可根據應用需求設定；
支持多種文件類型，包括二進制、定長記錄、變長記錄、循環、錢包等；
支持多種通訊速率；
支持數字簽名算法；
支持Triple DES算法；
支持安全散列算法，適用SHA算法對數據進行壓縮；
支持線路保護功能，可以防止通信被非法竊取或篡改；
可用作安全保密模塊，使用臨時工作密鑰進行DES加密、解密或MAC運算；
支持多種容量選擇；
可剪裁性，可根據用戶需求刪除、修改、增加命令以滿足特殊應用需要。
總體來說，帶有COS操作系統的CPU卡具有存儲量大、數據保密性好、抗干擾能力強、存儲可靠、讀寫設備簡單、操作速度快、脫網工作能力強等優點，其應用范圍廣泛，已經滲透到了諸如金融、零售服務、社會安全、交通旅游、醫療保健、政府行政、教育等領域。
系統優勢
公路收費業主在收費業務進行時，普遍會碰到一些困難，比如車道收費站征地難度大、費用高、人工收費成本高、上下班高峰期收費車輛排隊等候時間過長等問題。上述解決方案為公路收費行業客戶提供了高速安全的ETC電子收費系統。
專業的安全性管理
握奇公司在數據安全、可信計算技術、交易認證等領域有長期的技術積累，獲得多項發明專利。并參與了人民銀行金融IC卡規范的制定，中國首創的ESAM產品在各行業獲得廣泛應用，并能為交通領域提供ETC和MTC結合的全套解決方案。
穩定的產品
該方案使用中國領先的一體化芯片設計技術，大幅提升了產品的一致性和穩定性。
高性能的業務處理
結合雙界面卡和ESAM產品、技術，面向高速公路應用進行系統性優化，確保整體交易時間業內領先。
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