0引言

　　目前，全国绝大部分省（市、区）都实现了高速公路联网收费，从国家层面，也提出了高速公路全国联网收费规划，但伴随着高速公路的快速发展，联网收费二义性路径[1]在很多省市已经出现，并迅速增多，如何有效识别车辆行驶路径，实现准确清分，正成为各省市高速公路联网收费主管部门着力解决的重要问题。

　　与此同时，随着我国经济的发展，高速公路用户对高速公路的需求和服务水平的要求也在不断提高，各地电子不停车收费系统的建设热潮一浪高过一浪，符合国家和交通运输部标准的规范的电子不停车收费系统陆续建成并运营。为了推动ETC快速发展，交通运输部于2011年2月23日正式发布了《收费公路联网电子不停车收费技术要求》，标志着我国大规模建设ETC收费系统的条件已经具备，即将进入大规模实施阶段。不过现有的ETC技术只关注了电子不停车收费，即通过出入口不停车非现金收费，解决了因停车现金收费可能带来的交通拥堵、能源消耗与环境污染问题，但还不能解决二义性路径带来的清分问题[2]。

　　基于LBS[34]的高速公路ETC技术研究，就是为了弥补现有ETC系统的不足，在现有ETC功能的基础上，增加准确识别车辆在高速公路上的行驶路径功能，从而达到既可以不停车收费，又可以"按真实路径"据实计费和"精确清分"的目的。

　　1路径识别技术

　　路经识别技术就是将移动通信终端集成到高速公路通行卡或车载单元（onboard unit，OBU）中，当车辆携带集成有移动通信终端的通行卡或OBU在高速公路行驶时，移动通信终端就会在无线蜂窝网络中移动。为保障无线网络服务的连续性，当所处的移动通信网服务基站信号强度衰减到一定程度时，移动通信终端将选择新的基站作为当前的服务基站，即产生了服务基站的服务切换（handover）。在切换完成后，移动通信终端将获取到代表当前服务基站的新的基站小区识别码（cellID），并将该cellID记录在移动通信终端内，根据cellID对应的坐标，即可还原出该移动通信终端对应车辆的真实行驶路径，从而实现对高速公路车辆行驶路径的准确识别，达到有效解决二义性路径识别问题的目的[5]。工作原理如图1所示。

　　图1路径识别原理图2基于路径识别的ETC技术

　　按照中华人民共和国交通运输部（2011年第13号公告）中的收费公路联网电子不停车收费技术要求，在现有ETC所使用的OBU基础上加入移动通信模块，形成复合车载终端（composite onboard unit，COBU），利用路径识别技术，整合路径识别功能，就可以实现电子不停车收费与路径识别功能的融合。整合后的COBU包括移动通信模块、CPU、电源管理、光伏电池、语言播报等模块，具有独立运算和存储功能[6]。由于只是通过加入模块来整合功能，所以整合后的COBU持有方式与现有ETC管理模式一致，可以兼容传统收费模式。

　　3方案设计

　　3.1系统功能设计

　　根据现有ETC功能和路径识别要求，COBU需要实现以下功能：

　　1）ETC基本功能；

　　2）基于GSM制式，板载SIM卡IC或直接烧号，可以和基站保持联系；

　　3）能够向固定接收号码发送预设短消息；

　　4）能够接收固定主叫号码发出的固定格式短消息，并根据内容进行预设的操作；

　　5）能够向固定被叫号码发送呼叫；

　　6）能够接收固定主叫号码发起的呼叫；

　　7）运行、电量低、充电、错误等状态通过LED和LCD进行显示；

　　8）在路侧单元（road side unit，RSU）激活OBU时，能根据RSU传输的数据向IC卡内写入进出站标识；

　　9）在RSU激活OBU时，能根据IC卡内的进出站标识和卡类型（如记账卡需要同步开关机、工作卡不需要同步关机）同步实现通信模块的进站开机和出站关机；

　　10）当RSU因为网络故障等原因不能通知智能交通系统OBU的进出站状态时，OBU可通过预设短消息或呼叫与智能交通系统同步状态；

　　11）通过人工车道进出站，IC卡会被写入进出站标识，当IC卡被插入OBU时，能根据IC卡内的进出站标识和卡类型同步实现通信模块的进站开机和出站关机；

　　12）OBU能根据接收到的特定短消息或特定呼叫实现通信模块的关闭，以满足测试期间关闭通信模块的需求和OBU驶出路网后因管理需求关闭通信模块的需求；

　　13）能将OBU途经基站的cellID等数据按照预设规则记录到IC卡上；