作為當今世界研發熱點的智能交通系統(簡稱ITS)重要組成部分的ETC技術是解決收費道路上交通擁擠、堵塞和其它弊端，提高現有道路運行安全和效率的重要手段，也是日益增長的環保需要。目前，世界各地都在大量修建高等級收費公路，到2000年底我國高等級收費公路達10 000km。事實證明，單純依靠擴大道路基礎設施的方法，不僅需要大量的人力、物力和資源，而且收效有限，滿足不了日益增長的交通需求，且對環保造成很大壓力。若采用ETC系統可使現有收費道路通行能力提高4～5倍，這樣可節省大量的人力、物力和財力。
據統計我國僅廣州地區每年由此可節省的停車等待交費所損失的汽油費就超億元。目前，我國ITS協調領導小組已成立，科技部將把ITS列為十五計劃中的一個重大課題，制定ITS的發展框架，其中ETC是重要內容之一，也是目前最緊迫的任務之一。
1 ETC技術發展
ETC技術在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的廣泛重視，世界許多著名公司，如Amtech、TI、Boash、 Hitachi、Toyota等均競相研制。因此ETC技術發展很快，其主要經歷以下3個發展階段：
1.磁卡收費。主要在ETC發展初期使用。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，主要應用于公共交通收費等半人工收費系統。
3.非接觸式ID卡收費。它是在IC卡基礎上，利用現代射頻識別技術而發展起來的新一代收費系統。最大特點是免接觸，使得保密、安全性進一步提高，而且沒有接觸磨損，壽命長，抗惡劣環境性能好，適合于ETC系統的野外、全天候工作。一般工作在微波波段，識別距離長，讀寫數據率高，適合于對高速運動的物體進行識別，真正實現不停車收費，是ETC系統發展的方向。目前各大公司正致力于微波非接觸式ID卡收費系統的開發研制。
2 ETC系統組成及工作原理
ETC系統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、中心管理系統和其他輔助設施等組成。其中，車輛自動識別系統有車載單元(On board unit，OBU)又稱應答器(Transponder)或電子標簽(Tag)、路邊單元(Road side unit，RSU)、環路感應器等組成。OBU中存有車輛的識別信息，一般安裝于車輛前面的擋風玻璃上，RSU安裝于收費站旁邊，環路感應器安裝于車道地面下。中心管理系統有大型的數據庫，存儲大量注冊車輛和用戶的信息。當車輛通過收費站口時，環路感應器感知車輛，RSU發出詢問信號，OBU做出響應，并進行雙向通信和數據交換；中心管理系統獲取車輛識別信息，如汽車ID號、車型等信息和數據庫中相應信息進行比較判斷，根據不同情況來控制管理系統產生不同的動作，如計算機收費管理系統從該車的預付款項賬戶中扣除此次應交的過路費，或送出指令給其它輔助設施工作。其它輔助設施如：違章車輛攝像系統，自動控制欄桿或其它障礙，交通顯示設備(紅，黃，綠燈等設備)指示車輛行駛。
2.1車輛自動識別技術
ETC系統中車輛自動識別技術是其中最重要的技術，它直接影響到系統的性能和應用推廣，也是區別不同的ETC系統的主要標志。目前，采用的識別技術主要有：1.紅外線掃描識別技術；2.CCD攝像識別技術；3.激光掃描識別技術；4.IC卡識別技術等。但由于交通運輸本身特點要求有一種能夠在全天候、惡劣環境下應用，遠距離作用(10m左右)，安全可靠性高，高速，壽命長的系統。上述這些系統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用。微波非接觸式ID卡識別技術就是適應這一需要而發展起來的。由于微波透人性強，可以穿透濃霧、雨滴、風沙等，工作距離遠，適合于車輛全天候、惡劣環境條件下工作，它具有工作距離遠、體積小，既可以有源發射方式(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。
1 ETC技術發展
ETC技術在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的廣泛重視，世界許多著名公司，如Amtech、TI、Boash、 Hitachi、Toyota等均競相研制。因此ETC技術發展很快，其主要經歷以下3個發展階段：
1.磁卡收費。主要在ETC發展初期使用。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，主要應用于公共交通收費等半人工收費系統。
3.非接觸式ID卡收費。它是在IC卡基礎上，利用現代射頻識別技術而發展起來的新一代收費系統。最大特點是免接觸，使得保密、安全性進一步提高，而且沒有接觸磨損，壽命長，抗惡劣環境性能好，適合于ETC系統的野外、全天候工作。一般工作在微波波段，識別距離長，讀寫數據率高，適合于對高速運動的物體進行識別，真正實現不停車收費，是ETC系統發展的方向。目前各大公司正致力于微波非接觸式ID卡收費系統的開發研制。
2 ETC系統組成及工作原理
ETC系統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、中心管理系統和其他輔助設施等組成。其中，車輛自動識別系統有車載單元(On board unit，OBU)又稱應答器(Transponder)或電子標簽(Tag)、路邊單元(Road side unit，RSU)、環路感應器等組成。OBU中存有車輛的識別信息，一般安裝于車輛前面的擋風玻璃上，RSU安裝于收費站旁邊，環路感應器安裝于車道地面下。中心管理系統有大型的數據庫，存儲大量注冊車輛和用戶的信息。當車輛通過收費站口時，環路感應器感知車輛，RSU發出詢問信號，OBU做出響應，并進行雙向通信和數據交換；中心管理系統獲取車輛識別信息，如汽車ID號、車型等信息和數據庫中相應信息進行比較判斷，根據不同情況來控制管理系統產生不同的動作，如計算機收費管理系統從該車的預付款項賬戶中扣除此次應交的過路費，或送出指令給其它輔助設施工作。其它輔助設施如：違章車輛攝像系統，自動控制欄桿或其它障礙，交通顯示設備(紅，黃，綠燈等設備)指示車輛行駛。
2.1車輛自動識別技術
ETC系統中車輛自動識別技術是其中最重要的技術，它直接影響到系統的性能和應用推廣，也是區別不同的ETC系統的主要標志。目前，采用的識別技術主要有：1.紅外線掃描識別技術；2.CCD攝像識別技術；3.激光掃描識別技術；4.IC卡識別技術等。但由于交通運輸本身特點要求有一種能夠在全天候、惡劣環境下應用，遠距離作用(10m左右)，安全可靠性高，高速，壽命長的系統。上述這些系統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用。微波非接觸式ID卡識別技術就是適應這一需要而發展起來的。由于微波透人性強，可以穿透濃霧、雨滴、風沙等，工作距離遠，適合于車輛全天候、惡劣環境條件下工作，它具有工作距離遠、體積小，既可以有源發射方式(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發出的詢問信號，經數據解調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進行數據讀寫操作并經編碼，加密后，再經調制，送天線發射出去。處理控制單元主要用于密碼校驗，編程模式檢查，數據加密解密，并控制對EEPROID的讀寫操作。EEPROID中存有車輛的ID號、車牌號、車型、司機等相關信息。RSU根據接收到的ID號等信息，而做出相應的操作，從而達到對車輛的識別。
2.2 OBU與RSU間的通信
ETC系統中，OBU與RSU之間采用專用短程通信標準協議(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，國際上正趨于將5.8GHz的系統作為標準ETC系統使用。如美國采用900MHz或5.8GHz，日本和歐洲均規定5.8GHz作為ETC的頻段。我國ISO／TC204技術委員會已提出將5.8GHz頻段分配給ITS領域的短程通信，包括ETC系統，并批準在5.8GHz頻段上進行ETC系統的試驗，通信距離為10m。采用5.8GHz微波波段與我國ISID工業用波段一致，不受移動通信影響。目前國內使用的ETC系統頻段多為900IDHz和2.5GHz頻段。對于5.8GHz系統，國內還沒有開發出相應系統。
我國標準靠歐洲標準，目前只定義了物理層和數據鏈路層，其它層還有待進一步完善。
2.2 OBU與RSU間的通信
ETC系統中，OBU與RSU之間采用專用短程通信標準協議(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，國際上正趨于將5.8GHz的系統作為標準ETC系統使用。如美國采用900MHz或5.8GHz，日本和歐洲均規定5.8GHz作為ETC的頻段。我國ISO／TC204技術委員會已提出將5.8GHz頻段分配給ITS領域的短程通信，包括ETC系統，并批準在5.8GHz頻段上進行ETC系統的試驗，通信距離為10m。采用5.8GHz微波波段與我國ISID工業用波段一致，不受移動通信影響。目前國內使用的ETC系統頻段多為900IDHz和2.5GHz頻段。對于5.8GHz系統，國內還沒有開發出相應系統。
我國標準靠歐洲標準，目前只定義了物理層和數據鏈路層，其它層還有待進一步完善。
3 ETC的技術
1.物理層
2.數據鏈路層 采用HDLC協議進行通信。
3 一種實用的5.8GHzETC系統
歐洲最新開發了一種5.8GHzETC系統，介紹如下。
3.1 OBU及RSU的物理結構
OBU亦即射頻識別應答器，包括射頻探測器、電源控制電路、調制解調電路、CPU及讀／寫數據存儲器、射頻輸出級及發射天線等。由于成本和尺寸限制，應答器一般做得很小(10×6×lcm)，應答器前端大多采用微帶天線和微帶電路進行調制解調，后接數字電路，如脈碼發生器。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射的連續波。
3.2通信鏈路
通信鏈路負責在收費系統與發行系統之間、在各站口的收費系統之間傳輸數據。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調制，NRZI編碼方式，數據通信速率500kbit／s，RSU天線E.I.R.P.約+33dBM。
上行鏈路(OBU到RSU)：RSU的天線不斷向應答器發射5.8GHz連續波，其中一部分作為應答器的載波，將數據進行BPSK調制后又反射回RSU。上行數據本身也是BPSK調制，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連接起來，采用Ⅲ)比協議。采用非平衡結構，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送交通信息等； 上行鏈路廣播方式 —— 用于應答器第一次向中心發通信請求；
按地址訪問方式 —— 即當車輛發生通信請求后，特定的從站和主站之間進行雙向通信交換數據。
由于ETC通信實時性的要求，邏輯鏈路控制協議采用無連接方式，也沒有數據出錯恢復功能，只有CRCl6位錯誤檢測功能。
4 影響系統性能的因素和安全性問題
影響ETC系統性能主要因素有：天線的方向性、增益，同頻干擾，傳輸的誤碼率，數據的安全性。
2.數據鏈路層 采用HDLC協議進行通信。
3 一種實用的5.8GHzETC系統
歐洲最新開發了一種5.8GHzETC系統，介紹如下。
3.1 OBU及RSU的物理結構
OBU亦即射頻識別應答器，包括射頻探測器、電源控制電路、調制解調電路、CPU及讀／寫數據存儲器、射頻輸出級及發射天線等。由于成本和尺寸限制，應答器一般做得很小(10×6×lcm)，應答器前端大多采用微帶天線和微帶電路進行調制解調，后接數字電路，如脈碼發生器。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射的連續波。
3.2通信鏈路
通信鏈路負責在收費系統與發行系統之間、在各站口的收費系統之間傳輸數據。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調制，NRZI編碼方式，數據通信速率500kbit／s，RSU天線E.I.R.P.約+33dBM。
上行鏈路(OBU到RSU)：RSU的天線不斷向應答器發射5.8GHz連續波，其中一部分作為應答器的載波，將數據進行BPSK調制后又反射回RSU。上行數據本身也是BPSK調制，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連接起來，采用Ⅲ)比協議。采用非平衡結構，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送交通信息等； 上行鏈路廣播方式 —— 用于應答器第一次向中心發通信請求；
按地址訪問方式 —— 即當車輛發生通信請求后，特定的從站和主站之間進行雙向通信交換數據。
由于ETC通信實時性的要求，邏輯鏈路控制協議采用無連接方式，也沒有數據出錯恢復功能，只有CRCl6位錯誤檢測功能。
4 影響系統性能的因素和安全性問題
影響ETC系統性能主要因素有：天線的方向性、增益，同頻干擾，傳輸的誤碼率，數據的安全性。
