分布式車輛無線電查詢法及車輛戶籍網絡管理系統的製作方法
2023-06-11 21:11:41 2
專利名稱：分布式車輛無線電查詢法及車輛戶籍網絡管理系統的製作方法
一、基本特點本發明屬於車輛戶籍網絡管理系統中應用技術的一部分，主要內容是關於機動車輛的監測、定位和識別的新方法，以及該方法使用的設備車輛戶籍網絡管理系統(簡稱CWGS(CHE-LIANG WANG-LUOGUAN-LI SYSTEM))。
車輛戶籍網絡管理系統利用現代電子技術和計算機網絡技術將車輛戶籍管理、交通收費管理、紅綠燈控制、失盜車輛和肇事逃逸車輛的追蹤、以及與車輛相關的各種服務融為一體，實現車輛管理自動化、動態化、實時化，它將給我國的車輛戶籍管理帶來革命性的進步。
目前國內外對機動車輛進行動態監測、定位的方法有三種第一種是採用衛星定位系統。簡稱GPS系統，是在機動車上安裝一個衛星定位系統信號接收和地面無線電發送裝置及編碼器，每輛機動車都擁有一個自己專用的編碼。通過接收衛星定位系統的信號，對來自不同方向信號的相位差數據進行計算，求出本機動車的相對坐標位置，並通過車上的無線電發送裝置把信號傳給通信網絡，再由通信網絡把機動車的編碼和位置數據匯集到信息處理中心。這種方法定位精度不夠高，設備成本很高，日常運轉中還需支付一筆通信網絡租貸費用，難以在城市交通網絡管理系統中使用。
第二種是採用蜂窩無線電定位系統。這種方法可借用現有的GSM或CDMA手機通信網絡設備，不斷向周圍發送帶有位置信息的信號，在機動車上裝有無線電收發裝置和編碼器，其工作原理也是通過接收不同方向發來信號存在的相位差，再由相位差求出接收裝置所處的坐標位置。這種方法設備投資成本仍然很高，而且隨著市政建設的發展，該網絡的邊界條件需要頻繁變動，不僅花費大，而且嚴重影響定位效果，其定位精度比GPS系統差。
第三種為塔臺交錯定位法，在城市周圍建立三個或以三個為一組的高架鐵塔，並安裝無線電發射裝置，向區內所有的機動車接收裝置發送信號，接收裝置通過接收信號的相位差就可以換算出自己所處的坐標位置。這種系統受高層建築反射和遮擋的影響很嚴重，從而產生許多盲區，使用受到很大限制。
以上三種現有技術的共同點都是通過同時接收不同方向傳來的信號，根據信號的相位差進一步求出接收裝置所處的坐標位置，然後再通過發送裝置和通信網絡把機動車的信息傳送給信息處理中心。這幾種方法測量精度差(特別是對於高速運動的機動車輛)，信息處理速度慢，無法用於機動車流量大的高速公路全自動收費站和城市交通紅綠燈控制。
除了上面三種定位方法之外，對於高速公路自動收費站，目前國內外對機動車輛屬性進行識別的方法也有三種。
第一種是攝像技術。在監測點用攝像機把機動車的外貌特徵和車牌號碼進行攝取，然後進行圖象識別處理。優點是成本低，缺點是受圖象攝取角度、光線、照明度、以及機動車輛的距離和運動速度等因素限制，防偽性能差，圖象識別處理速度慢。
第二種是微波信號監測技術。在監測點安裝一個微波信號發射和接收裝置，在被監測的機動車輛身上也安裝一個與之相對應的，用微帶天線接收發送的微波裝置，並內嵌編碼器。當被監測車輛進入監測裝置的有效作用距離範圍時，監測裝置向被監測車輛的微波接收裝置發射微波信號，被監測車輛的微波接收裝置接收到微波信號後，首先是把微波能量轉化成直流電存儲於電容器中，然後向編碼器供電，編碼器又把電能通過調製轉化成微波信號向監測端接收裝置發送，這是一個問答式查詢過程。微波信號監測技術的優點是，能精確和快速檢測、識別車輛的屬性；缺點是成本很高，另外由於微波方向性很強，以及微帶天線接收發送信號的能量很小，所以其作用距離很短，特別是在下雨天氣時，其作用距離更短，很可能無法正常工作。
第三種是無線電自動識別技術。在監測點安裝一個無線電信號發射和接收裝置，在被監測的機動車輛上也安裝一個與之相對應的無線電信號發射和接收裝置，並內嵌編碼器。其工作原理與微波信號監測技術很相似，只是使用工作頻率不同，以及車載的無線電信號發射和接收裝置不是從對方接收能量，而是由自己的車載直流電源提供能量。其優點是，成本低，作用距離遠；缺點是方向性很差，當監測點向一輛車進行查詢時，所有接收到信號的車輛都會同時進行回答，很多個信號同時碰撞在一起，一個問題是產生信號堵塞，解碼器無法進行解碼，另一個是信息處理器無法從眾多車輛中選出所愛，在這種情況下監測端無法正常工作。
以上三種現有車輛屬性識別技術都存在一個嚴重缺點，就是只能對單個近距離的目標進行屬性識別，且要求目標的運動速度不能快，這樣的結果使得信息處理速度變得很慢，無法用於機動車輛流量大的場合，如高速公路全自動收費站和十字街紅綠燈動態智能控制。
針對現有技術的不足，本發明的目的是提供一種能對大流量的機動車輛進行動態監測、定位、屬性識別等功能的新技術方法——分布式無線電查詢法，以及該方法使用的設備車輛戶籍網絡管理系統(CWGS)。這種方法和設備能夠有效地監測機動車輛在某行駛道上的數目，以及能同時識別多輛機動車的屬性。為交通網絡管理和路橋、停車場、高速公路全自動收費提供車輛的各種準確數據；為城市交通管理提供機動車輛動態信息；為全國範圍內機動車輛戶籍網絡管理提供車輛流動實時信息；為失盜車輛和肇事逃逸車輛的追蹤提供信息。
完成上述任務的方案如下車輛戶籍網絡管理系統是一種以電子車牌(IC卡)和電子行駛證(車載信息處理器DPA)為基礎，以網際網路為通訊工具，以電子計算機為信息處理中心，能對各種車輛進行有效管理和多種自動化服務，覆蓋全國範圍的大型資料庫管理系統。
電子車牌(IC卡)是先進的大規模集成化產品，內存車牌號碼、車型、發動機號碼等車輛法定信息，以及加密信息，防偽性非常高。通過專用讀寫器可以對電子車牌(IC卡)讀出和寫入數據。
在每輛車上都裝上一個由電子車牌讀寫器以及具有編碼、解碼功能的微處理器及無線電信號收發裝置相結合構成的車載信息處理器(簡稱DPA(DATA PROCESS APPARATUS))，它相當於一個電子行駛證。
電子車牌(IC卡)的數據必須要與編碼器中的數據相符合的時候，DPA信息處理器才能正常使用。這樣可以有效防範車輛換牌、套牌的不法行為，保證每一輛車只有一個唯一合法的身份，車輛只可能與唯一合法電子行駛證對應使用，使其他車無法假冒，保證車輛的行車證件真實可信。當電子車牌(IC卡)的數據與編碼器中的數據不相符合的時候，就可認為這個車是非法使用，DPA信息處理器就會自動報警。
我們還對電子車牌的用戶碼進行非常嚴格加密，保證電子車牌無法進行非法複製，對於交通管理部門也設定不同層次的權限，防止工作人員利用工作之便越軌謀取私利。
電子車牌對用戶的所有資料，如車牌號碼、車型、圖片、發動機號碼，還有用戶要求的各項特別服務信息，全部都儲存在交通管理數據處理中心的電子計算機系統中，再通過網際網路的EDSL(ETHERNETDIGITAL SUBSCRIBER LINE)(以太數據用戶網)系統又可以與多個服務部門的計算機系統連接，如銀行、稅務、公安、路政、維修、檢測等。通過與這些不同行業的系統連接就可以實現各種不同的電子自動化服務。
車輛用戶在上牌的時候，首先要建立一個專用銀行戶頭，交通管理部門把車輛的資料和用戶要求服務的內容全部存入電子計算機系統，並把相關資料也輸入電子車牌(IC卡)中。存有數據的電子車牌插入帶有無線電收發裝置的DPA車載信息處理器中，即可進行各種管理和收費自動化服務。
在那些路橋收費站或者停車場以及交通要道檢測點都安裝一個與DPA車載信息處理器相對應的地面信息處理器(簡稱FDPA(FLOOR DATA PROCESS APPARATUS))，主要由一個帶微處理器的具有編碼和解碼以及信號發送和接收功能的信號發送單元和信號接收單元兩大部分組成。當車輛與收費站相距約300米左右時，FDPA將向準備通過本站的車輛發出查詢信號，DPA收到信號後將把本車的識別信號通過無線電發送裝置進行回答，FDPA收到回答信號後，先進行簡單數據處理，然後通過EDSL(以太數據區域網)網絡系統把數據傳送到交通管理數據處理中心的電子計算機系統中進行處理，把過橋過路費準備從銀行戶頭中扣除，然後把處理結果信息返回給FDPA地面信息處理器。這個過程我們稱之為信息預處理，最後還要進行確認處理。
在過橋過路收費站的過道地下還埋有一個感應線圈，用來對車輛進行精密定位。此感應線圈有兩個功能，一個是能感應到過路車輛的存在，另一個是能向車輛發出無線電信號。當車輛通過收費站的過道時，FDPA不但能對車輛進行精確定位，同時還通過此地下的感應線圈用長波再次向過道車輛發出查詢信號，經過再次確認無誤後，才把過橋過路費從銀行戶頭中扣除，並通過LED顯示屏把相關信息(車型、收費標準、戶頭帳目等)進行顯示。
順便指出對於車輛與收費站相距多少時，FDPA將向準備通過本站的車輛發出查詢信號，這個距離是根據系統的處理速度和車速任意設定的，實際上FDPA地面信息處理器中的查詢信號發送器部分是可以與接收系統分離的，它可以安裝在收費站以外的任何距離處，它的功能只是觸發DPA車載信息處理器發送帶有車牌號碼信息的信號。例如，設車輛在300米距離內以平均20公裡/小時通過收費站，那麼可以有54秒的時間供FDPA地面信息處理器進行通信和數據處理。如果時間不夠，那麼可以把距離增加到500米或600米，要麼就讓車速減慢。根據目前EDSL(以太數據區域網)網絡系統的運行速度，這個時間是綽綽有餘的，但對於個別跨大地區網絡通訊的情況，目前還很可能偶然會出現通訊堵塞的現象，不過隨著網絡技術的飛速發展，相信這個問題將很快能解決。另外我們在軟體設計方面，採用動態分組，把經常出入本站的車輛分為一組，對組外新成員採用調檔註冊登記的方法，將可大大提高查詢效率。
CWGS車輛戶籍網絡管理系統對車輛的管理和服務，主要都是通過車上插入有電子車牌和帶有無線電收發裝置的DPA車載信息處理器來實現的。如要對某城市的車輛進行動態交通管理，只要在城市的所有交通要道上都安裝一個FDPA地面信息處理器，用它來對來往車輛進行查詢或稱地點採樣，這個FDPA地面信息處理器可通過EDSL(以太數據區域網)網際網路或CDMA通信系統與交通管理中心的計算機系統連接，便可採集各種車輛的交通數據。
交通管理中心有全市範圍或所轄區範圍的大屏幕電子地圖，電子地圖精確顯示出交通道路和城市街道，並能放大或縮小顯示我們所關注的地區和城市道路。電子地圖與普通地圖的差別是，電子地圖具有放大、縮小、漫遊、平移等操作功能，所有FDPA地面信息處理器都一一精確地定位在電子地圖上，管理中心通過對FDPA掃描查詢來收集車輛的位置數據，就可以在電子地圖上顯示出整個城市車輛的動態交通情況。在電子地圖上不但可以看到車輛的流動，還可以看到車輛的車牌號。
當公安交管部門需要查詢可疑車輛時，可以對可疑車輛進行鎖定，當可疑車輛出現時，立刻自動報警，它跑到哪裡，光標就指示到哪裡，並能讀出它所處的方位，特別情況時還能對該車的布控或跟蹤提出建議方案，提示指揮中心人員作相應處理。這個信息很容易通過網際網路傳送給上級相關部門，對於特大案件在很短的時間內就可以集中各方面的人力和物力資源進行阻截和部署，大大的提高了辦案效率和牢牢掌握車輛監管的主動權。
對於還沒有建立計算機網絡系統的交通管理部門，也可以用一臺配有FDPA地面信息處理器的筆記本電腦上路對所有或可疑車輛進行查詢。
車載的DPA和地面的FDPA互相通訊是通過無線電進行的，為了使設備的體積做得很小，安裝方便，我們準備讓設備工作於U波段。工作頻率為300-1000MHz，用軟體可調。調製模式為FSK(Frequency Shift Keying)。選用FSK調製模式抗幹擾能力很強，作用距離也很大。作用距離大的好處是能為CWGS系統進行信息處理爭取更多的時間，特別是對跨地區的車輛進行查詢的時候。
在對車輛進行確認的時候最簡單的方法是在車輛要經過的地下埋感應線圈，並通上幾十kHz的調製交流信號，因此我們亦可把這個線圈稱為發射線圈，在車輛上也裝有一個與之對應的磁性接收線圈。這兩個線圈相當於變壓器的初級和次級，當兩個線圈接近時接收線圈中就感應出電壓信號，這個信號會觸發DPA向FDPA發送確認信號，FDPA收到此信號後會傳回交通管理數據處理中心進行確認處理，用這種方法可以對車輛在電子地圖中進行非常精確的定位。
另外，當車輛從感應線圈上面經過時，由於金屬的鐵磁性或渦流作用，它也會對線圈進行感應，使電感量增加或減小，經檢測電路進行檢測，輸出一個觸發信號給FDPA地面信息處理器。FDPA地面信息處理器收到觸發信號後，一方面可以向車輛發出查詢信號，另一方面可以根據觸發信號的數量來統計車輛的流量。這種方法在對車輛屬性進行監測的同時，還可以用於紅綠燈自動控制。
一些偷盜和走私車輛，一般都會把DPA車載信息處理器進行拆除或破壞，當交通管理部門用CWGS系統對它們進行查詢時，不可能有回答。如果，所有的車都安裝了CWGS系統，那麼在電子地圖上就會很容易查到這些黑車的位置和數量，儘管它沒有安裝或者拆除了DPS車載信息處理器，因為當這些黑車從埋有感應線圈的地上經過時，FDPA地面信息處理器一定會向該車發出查詢信號，如該車不作回答就可以認為是黑車。
在過橋過路收費站，用上面這種感應線圈定位方法還可以對眾多通過的車輛分別進行確認。因為在幾百米的路上可能同時有幾十輛車被查詢，它們的數據也同時被交通管理數據處理中心進行處理，如果所有準備通過收費站的車輛都是同一行駛方向，且銀行戶頭中都有錢供扣除，那就沒有必要對每一輛車都需要進行精確確認，但當有一部分輛車的銀行戶頭裡沒有錢的時候，或者是一輛被鎖定有前科的可疑車輛時，另外當這些車輛裡面還包括一部分是對面車道上朝相反方向行駛的車輛的時候，那麼對每一輛車的精確確認都是必須的。
必須指出，當FDPA在同時向眾多的DPA發出查詢信號時，被查詢的DPA不能同時對FDPA回答，必須每個回答都要錯開一定的時間，否則會產生信號堵塞，使系統不能正常工作。這是CWGS系統中一個非常關鍵的技術問題，我們在DPA和FDPA組件中分別都採用了技術非常先進的信號防碰撞電路，和特徵碼應用技術。
在DPA的信號發送組件中防碰撞電路就是通過不停地改變編碼器的輸出相位，保證儘管多輛車在同一時間進行回答，而回答信號的相位不可能完全一樣，從而達到防碰撞的目的。
FDPA的接收組件中電路的防碰撞功能主要是通過延時電路IC1和IC2實現的。當有多輛車被查詢時，由於每輛車上的DPA發送的編碼脈衝信號的相位不可能一樣，總會出現被順序地排成一個序列(由多組脈衝串組成)的時候，要想讓FDPA中的解碼電路能夠正常解碼，理想的情況是這一序列脈衝串最好能象旅客在登機前的安全檢查一樣，每進一個，需等安全檢查完畢後，才能進去第二個。FDPA的接收組件電路中的延時電路IC1和IC2以及控制電路就具有對這個脈衝序列進行類似旅客排隊的功能。
另外在FDPA發送的查詢信號之中，還特意加入特徵碼，其主要目的也是為了提高信號防碰撞能力。利用特徵碼技術，可以實現點對點，和點對多點的通信。即FDPA可以對單個DPA進行詢問通信，也可以對多個DPA進行詢問通信。從而進一步解決了信號碰撞的問題。為對大流量機動車輛進行屬性識別、監測、定位、查詢提供一種有效的無線電通信方法。
FDPA與交通管理部門或交通管理數據處理中心的通信一般用以太數據區域網EDSL，短距離時用電話線配3DDS數據機，長距離用光纜，有些邊遠地區可能用CDMA通信更加便宜和便利，這些在做工程時可進行比較再決定。
目前的3DDS網絡傳輸技術，用電話線就可以傳輸10Mbit/S(雙向，6公裡)。利用3DDS網絡傳輸技術，不需要對服務站點做很大的改造，利用現有電話網絡，就可以實現CWGS在本地區的所有服務站點與數據中心聯網。
二、分布式監測定位法工作原理分布式查詢法的工作原理主要由DPA(DATA PROCESS APPARATUS)車載信息處理器，FDPA(FLOOR DATA PROCESS APPARATUS)地面信息處理器，和地面感應線圈裝置等組成。
DPA車載信息處理器主要由電子車牌讀寫器以及具有編碼、解碼功能的微處理器及無線電信號發送和接收電路，以及感應線圈信號接收電路等部分組成。見
圖1。
編碼器中的內容主要是車輛的屬性信息，和一些以便於信號傳輸和系統安全的其它信息。這些信息一部分是通過IC卡輸入而存儲下來的，另一些是通過和FDPA進行通信時駐留在裡面的。對於交通管理，編碼器中的內容相當於一個電子車牌和行駛證；對於收費服務系統，編碼器中的內容相當於一個銀行戶頭。在一些簡單的用戶系統中(如停車場收費)，可用編碼開關或EEPROM來對編碼器中的內容進行編碼。
在CWGS系統中，編碼器中的內容需由IC卡輸入後才能正常工作，因此DPA系統中配有IC卡讀寫器，它可以對IC卡中的內容進行讀寫。因此，可以對編碼器中的內容進行動態編碼，實現加密功能。另外查詢信號也要對編碼器的內容進行編碼，以便把把查詢信號的屬性也加到編碼器中的內容之中，以便於數據處理中心進行信息處理。因此這個編碼器是一個動態編碼器。在實際應用中，圖1所示原理圖中的大部分主要電路都可以集成到一個以8051CPU為內核的專用集成電路中。
當需要對車輛進行屬性識別，查詢、監測時，DPA中的無線電接收電路開始工作，收到對方的查詢信號後，經解調和解碼，然後啟動編碼器進行一次動態編碼(解碼輸出內容也參與編碼)，最後編碼器中經過多次編碼的二進位數據通過調製，用無線電傳輸方式發送給FDPA地面信息處理器。最後FDPA地面信息處理器還要把信息傳送給數據處理中心。
DPA的無線電接收電路有兩個信號輸入端，一個用於接收遠距離的群呼信號(對眾多車輛同時查詢)，以便進行數據預處理。另一個用於接收近距離的地面感應線圈定點信號，用於數據確認。
FDPA地面信息處理器主要由一個帶微處理器的具有編碼和解碼以及信號發送和接收功能的信號發送單元和信號接收單元兩大部分組成，見圖2所示。信號發送單元主要功能是產生查詢信號。信號接收單元主要功能是接收車載DPA的信號，並進行信息處理。
信號發送單元產生查詢信號有三種工作模式，一種是高頻信號主動查詢方式(簡稱模式A)，由CK1的工作狀態決定。當CK1與調製器2接通時為主動查詢方式，在這種情況下，F信號發送單元不斷地向能收到信號的車輛發出查詢信號。第二種是低頻信號被動查詢方式(簡稱模式B)，當CK1與調製器1接通時為被動查詢方式，在這種情況下，車輛從感應線圈經過的時候，首先被感應線圈檢測到，然後觸發控制電路，控制電路即刻讓CK1和調製器1與CK2和感應線圈接通，此時的感應線圈不再是檢測感應線圈，而是電感發射天線，查詢信號通過感應線圈向車載DPA信息處理系統發射，這種工作模式用對單一車輛進行查詢，並且不管此車輛是否安裝了DPA系統都會被查詢，當被查詢車輛沒有回答時，就認為是非法車輛，FDPA系統會採取下一步措施，進行拍照或通知相關人員攔截。
第三種是低頻信號主動查詢方式(簡稱模式C)，就是讓CK1和CK2與調製器1和感應線圈一直被接通(對車輛不進行檢測)，感應線圈一直不斷地發射查詢信號。在這種情況下，車輛從感應線圈經過的時候，就會被查詢。這種模式與第二種模式(模式B)的區別是它不能識別非法車輛。
以上三種查詢工作模式在大流量高速公路全自動收費站中都可以用得上，可根據具體情況進行不同組合。
分布式監測定位法工作原理可用圖3、圖4、圖5的幾種全自動收費站的工作原理來說明，最後還將介紹分布式監測定位法在十字街紅綠燈智能交通控制方面應用的工作原理(圖6)。
圖3中在高速公路收費站附近安裝了一套FDPA地面信息處理器，FDPA通過天線不斷地向過往車輛發出查詢信號，查詢信號中還包含有本收費站的屬性(如站名、收費標準等)以及特徵碼等信息。每臺車上都安裝有一個DPA車載信息處理器。所謂特徵碼，就是指FDPA和DPA之間用來互相交換信息和對某功能的實現進行編程的一種特殊編碼。這一組編碼除了可以協調FDPA和DPA之間的工作外，還可以為CWGS系統定義很多特別功能。
在T0時刻車輛載DPA通過天線收到查詢信號，經過解碼和重新編碼後，DPA通過天線把編碼信號發回給FDPA。此編碼信號中含有本車輛和本收費站的屬性及加密信息。
另外DPA在收到查詢信號之後的解碼過程中，首先做的工作是取出特徵碼進行分析，如果特徵碼是新的就向FDPA回答，如果特徵碼保持不變就不做回答。這種方法保證了DPA在有效的時間內一定能收到FDPA的查詢信號，但又不是每次都向FDPA進行回答。以防止重複回答增大信號碰撞的概率，和增加FDPA對無效信息處理的工作量。因此FDPA在不斷地發送查詢信號的同時，也不斷地改變其特徵碼，改變頻率可根據系統的繁忙程度自動調節。在DPA中設有一個存儲器，用來存儲特徵碼和對特徵碼進行編輯，車輛每次經過高速公路的入口時，它都會把高速公路入口的屬性記錄下來，直到車輛經過下一個收費站出口的時候才會把它註銷。這樣就相當於把車輛走的方向和路程也記錄了下來，為收費提供依據。
FDPA在T0至T1期間可能會收到很多個來自不同DPA的回答信號，由於每個DPA發射信號的相位都在不斷地變化，不可能完全一樣。因此幾個信號發生碰撞的概率在時間軸上是不會平均分布的，即有時候碰撞的機會較大，有時候碰撞的機會很小。只要幾個信號存在不碰撞的機會，FDPA就有機會能對多個信號進行解碼。這種能同時對多個信號解碼的方法，是因為在FDPA中設置了防碰撞電路——一個能存儲多個脈衝序列的存儲器。
在T1至T2期間FDPA主要是對接收到DPA的信號進行解碼和信息處理。如果這個收費站是獨立的，沒有與其他信息處理系統聯網，那麼解碼後的數據可以直接送到計算機進行信息處理，把該車輛的檔案調出，對於收費項目，此時可把費用從戶頭中扣除。如果FDPA是與數據處理中心聯網，則解碼後的數據還需進行重新編碼和調製，以適應網絡的傳輸，然後通過EDSL網絡把數據傳到數據處理中心，並進行數據處理，最後數據處理中心把數據處理結果返回給FDPA地面信息處理器，以便確認及供LED顯示。
在T2至T3期間，車輛經過感應線圈，FDPA地面信息處理器的檢測電路檢測到車輛經過，FDPA地面信息處理器通過感應線圈單獨給經過車輛發出查詢信號。車載DPA通過天線把編碼信號發回給FDPA。FDPA對接收到DPA的信號再次進行解碼和信息處理。這次信息處理的主要內容是進行確認，因為在高速公路上一般都有好幾條車道。而FDPA在之前的T1至T2期間對各車輛進行信息預處理的時候並沒有知道，該車輛走的是那條道，因此對車輛再進行一次信息處理是很必要的。由於這次信息處理過程基本上都是在本地的FDPA地面信息處理器中進行，信息處理速度非常快，對於聯網系統也只需把處理結果回傳給數據處理中心，什麼時候回傳都可以。在進行確認的時候，車輛的處理數據可顯示在收費站的LED屏上。
當被查詢車輛沒有回答時，就認為是非法車輛，FDPA將啟動防範系統，會採取下一步措施，進行拍照或通知相關人員攔截。
圖4是一個大流量高速公路全自動收費站的工作原理圖。與圖3不同之處只在於，FDPA地面信息處理器中的查詢信號發送部分和信息處理部分，分開在兩個地方安裝。因此在同樣的發送功率下，相當於提高了FDPA的有效作用距離，讓系統的信息預處理時間(T1至T2)更長，以便於跨地區的長距離網絡通信。
圖5也是一種高速公路全自動收費站的工作原理圖。與圖3和圖4不同之處是，FDPA地面信息處理器中的查詢信號發送部分和信息處理部分也是分開在兩個地方安裝，但車輛被查詢的時候是通過感應線圈來進行的。當車輛經過感應線圈的時候，感應線圈被感應然後觸發FDPA通過感應線圈向車輛發送查詢信號(工作模式B)，或者感應線圈直接向車輛發送查詢信號(工作模式C)。
圖5的工作原理的優點是信號碰撞的機率極低，缺點是碼率非常低，如要對車輛進行多次查詢，以提高數據的可靠性，得安裝很多個感應線圈，成本略比圖3的高。
圖6是分布式監測定位法在十字街紅綠燈智能交通控制方面應用的工作原理圖。在十字街的每條機動車道上按一定的距離安裝很多感應線圈(圖6中只畫出其中一條道口)，每個感應線圈都是一個感應信號接收器，同時也是一個查詢信號發射器。車輛從感應線圈上面經過時，感應線圈就會檢測到車輛的存在，當很多個感應線圈接收到感應信號時，這些感應線圈有效面積的總和與車輛有效面積(平均值)之比，就是車輛的總數。因此通過對感應線圈的掃描，很容易就可以統計出所在道路上所有車輛的總數，為紅綠燈自動控制提供第一手數據資料。
另外通過感應線圈向所經過的車輛發送查詢信號，還可以識別出車輛的屬性，為那些特殊車輛，如警車、救護車等，提供特殊服務。為交通網絡動態管理提供最新數據。
還有，通過DPA回答信號與特徵碼變化長度的關係，還可以知道某車輛在車道上停留了多少時間。為那些在非主幹道上等待放行的車輛也能得到平等相待。
上面的這些功能為交通現代化、自動化、智能化、網絡化管理的實現提供了必要的手段。
三、幾點技術詳細說明A、信號防碰撞及特徵碼應用技術在通信技術中，為了防止眾多信號碰撞在一起，使通信系統無法工作，一般都採用頻分多址或時分多址或碼分多址等方法，使每個用戶要麼獨佔一個頻率，要麼獨佔一段時間，或要麼獨佔一個用戶碼。這幾種方法的成本都非常高，顯然在我們CWGS系統中不能採用。
在CWGS的信號發送系統中，為了避免信號碰撞，脈衝編碼輸出信號不是採取連續發送方式工作的，而是採取間歇發送的工作方式，並且間歇工作的頻率和相位時刻都在改變，保證在眾多的DPA被同時查詢時，每個DPA對FDPA回答的信號(脈衝串)，都不可能完全重疊在一起，即錯開一定的時間。這個很類似時分多址的工作方法，但與時分多址不同的地方是，各個DPA發送信號的相位沒有相對固定的位置，而是一直在變化，這種方法我們採用鋸齒波掃頻的方法來實現。原理見圖7。
圖7中，編碼器可以有多種模式輸出，即單脈衝串或多脈衝串。選用什麼的模式，這個要從工作效率和可靠性等方面來考慮。單脈衝串方式工作效率最高，但要冒誤碼的風險。如用跨周期工作(進行比較)來避風險，其效率反而不如多脈衝串方式高。
在CWGS的信號接收系統中，如果不採取特殊方法，要求能夠同時對眾多DPA發送的信號進行處理，是一件難度非常高的事情。
首先解碼系統是對一個脈衝系列(編碼脈衝串)進行處理(解碼)，而不是對單個脈衝進行處理。因此只要在一個脈衝系列裡面混入一個額外脈衝，很可能就會變成另一組碼(誤碼)。為了降低誤碼率，一般都要對兩個脈衝串(上下次)的解碼結果進行比較，如結果一樣，就認為正確，沒有誤碼。如結果不一樣，就認為是誤碼，必須再用下一次(第三次)脈衝串的解碼結果與前兩次結果進行比較，以此類推，直到認為正確為止。這樣一來，勢必降低解碼系統的信號處理速度。
當多個DPA向一個FDPA發出回答信號時，如果FDPA的解碼系統對多個信號的處理速度太慢，很可能會出現某個信號被漏處理。但就平均而言，FDPA的解碼系統對多個信號的處理速度應該是足夠的，只是在某個時刻，解碼系統的處理能力被超過了負荷(溢出)。對於這種情況，我們採用了一種非常先進的信號分批處理技術。
圖8是FDPA地面信息處理器中用來防止多個信號互相碰撞的電原理圖，此圖的防碰撞功能主要是通過延時電路IC1和IC2實現的。當有多輛車被查詢時，由於每輛車上的DPA在發送信號時都進行過防碰撞處理，使發送的編碼脈衝信號的相位不可能一樣，它們之間的相對相位不斷地發生變化，因此總會出現被順序地排成一個序列(由多組脈衝串組成)的時候，要想讓後面解碼電路能夠正常解碼，理想的情況是這一序列脈衝串最好能象旅客在登機前的安全檢查一樣，每進一個，需等安全檢查完畢後，才能進去第二個。圖8電路就具有對這個脈衝序列進行類似旅客排隊的功能。
設有三輛車同時被查詢，三輛車發送出的編碼脈衝串信號在時間上組成一個序列，每組脈衝串的時間長度為T，三組脈衝串分別定義為T1、T2、T3，我們可以簡單地把這個序列記為Tn＝T1+T2+T3，當序列Tn經過圖8電路的時候，被分成兩路。一路經過K03的常通接點直通後面解碼電路的輸入端，後面解碼電路首先對T1進行解碼。
另一路信號經K01的常通接點進入延時電路IC1和IC2，設IC1和IC2延時電路的延時時間分別為3T和1T，那麼經過4T時間後IC2開始有信號輸出，輸出信號的一路經與門電路IC3後再觸發RS觸發器IC4，使RS觸發器反轉置1，使K03的1-3接點接通，1-2接點跳開，K01的1-2接點也跳開，K02的1-3接點接通。
在這種狀態下，圖8的輸入信號被斷開，T1信號再次被送到後面解碼電路的輸入端，T1信號被再次解碼，T2、T3信號在延時電路IC1中進行循環，相當於T2、T3信號被IC1儲存了起來，並且通過IC2反覆不斷地向後面的解碼電路提供輸出，這樣後面的解碼電路就可以悠閒自在的對T2、T3分別進行解碼了，直到最後一個信號被解碼完畢後，CPU才對RS觸發器IC4輸出控制信號(置0)，讓它釋放，圖8又回到初始狀態。
當待解碼的信號特別多，後面的解碼電路忙不過來時，可用多個圖8的電路進行並聯，解碼器也同樣採用多個並聯。此時需在輸入端加多一個邏輯開關，把信號進行合理分配。
延時電路IC1的延時時間越長，儲存的信號個數就越多，即系統能同時處理多個信號的能力就越強。延時電路IC1和IC2的原理如圖9所示。批量生產時圖8的電路可全部集成在一個IC(集成電路)之中。
圖9中K1為取樣開關，K1和K2輪流導通。當K1接通時，輸入信號(脈衝)對電容C1充電，C1充滿電後K1斷開。然後K2接通，C1對C2充電。C2充滿電後，K2斷開，爾後K3接通，C2又對C3充電。以此類推，最後Kn接通，Cn被充電，輸出信號從Cn兩端輸出。由於Cn後面再沒有開關，所以Cn兩端的電壓變化基本與輸入信號的包絡一致(假設取樣時間遠遠小於輸入脈衝的寬度)，但在相位上卻被延時了很多。延時時間大小由K1、K2的工作頻率以及開關、電容的節數來決定。由於信號是由開關一個接一個的往下傳，很象鏈抖一樣工作，故也稱為鏈抖式延時器。
實際電路中的開關K1、K2等開關都是用MOS管代替，它們是有源元件，因此圖9的延時電路對信號是不會產生衰減的。
另外在FDPA發送的查詢信號之中，還特意加入特徵碼，其目的之一是為了提高信號防碰撞能力，之二是為了減少FDPA對無效信息的處理，提高工作效率，及增加其它功能。
為了降低信號碰撞的概率，DPA在收到查詢信號之後的解碼過程中，首先做的工作是取出特徵碼進行分析，如果特徵碼是新的就向FDPA回答，如果特徵碼保持不變就不作回答。這種方法保證了DPA在有效的時間內一定能收到FDPA的查詢信號，但又不是每次都向FDPA進行回答。以防止重複回答增大信號碰撞的概率，和增加FDPA對無效信息處理的工作量。下面用圖10-a到圖10-d來進一步詳細分析特徵碼減少信號碰撞的工作原理。
圖10-a大圓圈中心是FDPA的安裝的位置，即收費站。大圓圈表示FDPA的有效工作範圍(信號覆蓋面積)。圖中車輛1剛好進入FDPA的有效工作範圍，即開始收到查詢信號，並向FDPA發送同答信號。此時FDPA使用特徵碼1，因只有車輛1在進行通信，所以不會發生信號碰撞問題。
圖10-b中，車輛1、2、3、4都可以收到FDPA的查詢信號，假說在車輛1剛進入小圓圈和車輛4剛進入大圓圈時，FDPA開始改變特徵碼，由特徵碼1變為特徵碼2。此時車輛1、2、3、4均會向FDPA作同答，而在這之前，車輛1、2、3都能收到FDPA的查詢信號，但都不作回答。
圖10-c中車輛1、2、3、4、5、6、7、8都可以收到FDPA的信號，假說在車輛1剛進入收費站和車輛7剛進入大圓圈時，FDPA又開始改變特徵碼，由特徵碼2變為特徵碼3。此時車輛1、2、3、4、5、6、7均會向FDPA作回答，而之前車輛1、2、3、4、5、6都能收到FDPA的查詢信號，但都不作回答。
圖10-d中車輛1、2、3、4、5、6、7、8、9、10都可以收到FDPA的信號，假說在車輛4剛進入收費站和車輛10剛進入大圓圈時，FDPA又開始改變特徵碼，由特徵碼3變為特徵碼4。此時車輛1、2、3、4、5、6、7、8、9、10均會向FDPA作回答，而之前車輛1、2、3、4、5、6、7、8、9都能收到FDPA的查詢信號，但都不作回答。
以上分析可見，信號發生碰撞機率最大的地方是在特徵碼變更的時刻(其他時刻，信號發生碰撞機率非常小)。上面分析是一種非常極端的情況，在這種情況下信號發生碰撞的機率幾乎沒有改變，和不加特徵碼的情況基本一樣。但如果我們把特徵碼更改時的相位改變一下，情況就會大為改變。
假設在圖10-b中車輛1，車輛2，車輛3都不是同時經過大圓圈，並且三輛車是按順序地經過的，在第二輛車經過大圓圈被FDPA查詢的時候，FDPA沒有變換特徵碼，那麼，第一輛車不會回答，因這時特徵碼沒有改變，此時只有第二輛車作回答，因為它是第一次被查詢。同樣，當第三輛車被查詢的時候，第一、第二輛車也不作回答，只有第三輛車作回答。以此類推，總是只有最後一輛車作回答。在這種情況下，不管在大圓圈內有多少輛車，都不會發生信號碰撞的問題。
當FDPA開始改變特徵碼查詢的時候，在大圓圈內的所有車輛都將會回答，這時必須要考慮信號碰撞的問題。為了從根本上解決信號碰撞的問題，我們在特徵碼的基礎上，又採取了一種非常有效的信號防碰撞處理方法，就是在DPA系統中增加一個特徵碼識別預測處理系統。
其原理是當車輛第一次被查詢和回答過後，如果FDPA緊接著又用新的特徵碼來查詢，此時這個車輛不作回答，需待一些時候才回答。這樣當然很有效地降低了信號碰撞的概率。方法是當車輛不需回答的時候，DPA特徵碼存儲器中的內容也要與FDPA中特徵碼發生器的內容同步改變。但又不是次次都要更改，要麼這輛車就無法被二次查詢。對於DPA特徵碼存儲器中的內容按什麼樣的規律來與FDPA中特徵碼發生器的內容同步變化，這個要從CWGS整個系統在具體情況下，對成本、效率、可靠性等多方面的要求來考慮。最簡單的方法就是，不需要回答時對特徵碼序列進行加1，需要回答時對特徵碼序列又進行減1。
最後還要指出，特徵碼在感應線圈查詢過程中不起作用，因為它不存在信號碰撞問題。但在CWGS系統中也不能全部採用感應線圈查詢的方式，因為在感應線圈查詢方式下，載波頻率用得非常低，一般只有幾十KHz，因此碼率也非常低，不能用於車輛流量大，信息交換要求非常快的場合，必須互相配合使用。
從圖10-d中還可以看出，把FDPA的信號發送和接收部分合在一起效率會降低。因為，那些數據已被處理過的車輛，還要被再次查詢。如果採用圖4的工作方法，把FDPA地面信息處理器中的查詢信號發送部分與信息處理部分分開在兩個地方安裝，那麼不但可以增加作用距離，還可以減少FDPA地面信息處理器對無用信息處理的工作量。原理如圖11所示。
圖11中，信號發送單元為查詢信號發送部分，信號接收單元為信號接收和信息處理部分，也就是收費站的位置。小圓為信號發送單元查詢信號覆蓋範圍，大圓為信號接收單元信號接收的覆蓋範圍。因為接收端可以選用方向性較強的定向天線，如八木天線，因此其覆蓋範圍比發射端大好多。與圖10比較，其作用距離增加了一倍多，且車輛被進行過數據處理後不會再被查詢和再次進行數據處理。
特徵碼還有很多特別用途，其中之一，可以用它來識別來去車輛，象列車編號那樣，以單雙數表示列車來去方向。這樣在路橋收費站，FDPA就很容易對來去車輛分別進行查詢。當要對來的車輛進行查詢時，相反方向的車輛雖然也會收到查詢信號，但因特徵碼對不上，故那些相反方向的車輛就不會作回答。其中之二，對車輛進行分類，當只需要對某些車輛進行查詢時，只有那些特徵碼對得上的車輛，才會回答。還有，根據收到信號特徵碼序列的長度，可以計算停車的時間等等。
圖12、圖13是特徵碼在防信號碰撞方面應用的兩個簡單工作原理示意圖。圖12中「1」是解碼器，用來對FDPA編碼器輸出的編碼信號(查詢信號)進行解碼。在編碼信號中包含有FDPA所在收費站的屬性(如站名、收費標準等)以及特徵碼等信息。「2」為單穩態延時電路，其作用是給存儲器提供一個延時一定時間的數據寫入控制信號。「3」和「4」為存儲器(D觸發器)，W為寫入信號控制端。「5」「6」、「7」、「8|」、「9」為異或門電路，當輸入信號數值相同時，輸出為0(在這裡表示沒有輸出)，當輸入信號數值不相同時，輸出為1(表示有輸出)。「10」為或門電路。「11」為編碼器，也就是DPA中的編碼器，當或門電路「10」有信號輸出加到其E端(使能端)時，編碼器開始工作，有信號輸出。下面還是用車輛經過高速公路的例子來說明。
當車輛進入高速公路入口時，FDPA對DPA進行查詢，並通過查詢信號把特徵碼連同其它信息發送給DPA。經DPA中的解碼器解碼以後，特徵碼就被DPA中的存儲器存儲，而駐留在DPA系統中，以便用來控制DPA的工作方式，實現各種不同功能，其餘信息直接送給編碼器進行動態編碼。
圖12中，解碼器「1」的輸出是14位(bit，這裡只舉14位來說明)，為鎖存輸出(即輸出信號一直保持到下一次有信號輸入為止)，分別為D1到D14。D1到D5是特徵碼(這裡只舉5位來說明)，D6到D14是其它信息編碼。D1表示車輛的往返方向，它的數據由高速公路入口處的FDPA查詢時存入，數據寫入由C1輸出信號來控制，如用0表示去，用1表示回。當D1的值被定下來後，車輛在高速公路上行駛時經過收費站的時候，DPA只對與自己方向相符的FDPA查詢信號進行回答。
其原理是，當DPA收到查詢信號經解碼後，D1輸出的信號(數值)和存儲器「3」存儲的數值都被送到異或門電路「5」進行邏輯運算，如果兩個數值相同，異或門電路「5」無輸出；如果兩個數值不相同時，異或門電路「5」才有輸出。異或門電路「5」的輸出還要送到下一個與門電路「9」進行邏輯運算。如果其它條件也滿足，與門電路「9」就有輸出，再經過或門電路「10」輸出到編碼器「11」的E端(使能端)，編碼器「11」就開始工作，然後輸出編碼信號。
D2是特徵碼中權限最高的位碼。只要D2有輸出，編碼器「11」就開始工作。這種情況可用於，如感應線圈定點查詢的情況。
D3、D4、D5是一組按著一定規律不斷變化的特徵碼，FDPA每查詢一次，D3、D4、D5輸出的值就要送到異或門電路「6」、「7」、「8」與存儲器「4」中存儲的數值進行比較一次，如果兩個值相同就沒有輸出，只有兩個值不同時才有輸出。輸出信號經過或門電路「10」送到編碼器「11」的E端(使能端)，編碼器「11」就開始工作，然後輸出編碼信號。這個過程相當於位比較。
存儲器「4」中存儲的數值就是上一次查詢時D3、D4、D5輸出的值。它是怎麼被存進去的呢？它是通過單穩態延時電路的作用把數據存進存儲器的。當解碼器「1」有信號輸入時，單穩態延時電路開始工作，但不是馬上輸出脈衝信號(寫入信號)，而是要經過一段時間後才有信號輸出。那些異或門電路就是利用這一段延時時間進行工作的。待單穩態延時電路有信號輸出時，那些異或門電路已工作完畢，此時D3、D4、D5輸出的值才開始被存入存儲器「4」中，留待下次作比較用。
圖13與圖12不同的地方是在存儲器「3」的部分增加了信息處理功能。它既是一個存儲器，又是一個信息處理器。它有三個輸出端一個同級查詢(回答)控制端，一個特級查詢(回答)控制端，一個數據信號輸出埠(並口)DATE。和兩個輸入埠(並口)C1-m(C1、C2、C3…Cm)用於控制信號傳輸，D1-m(D1、D2、D3…Dm)用於數據信號傳輸。因此存儲器處理器「3」的功能主要是，為多個FDPA與DPA之間建立一個通信通道，讓FDPA和DPA之間互相交換信息和數據，使所有的FDPA與DPA之間進行協同工作。
這裡的信息處理器，是把電路作成一些功能塊，每個功能塊都通過一個解碼器輸出端來控制，通過改變解碼器編碼(指令)的輸入就可以實現各種功能輸出。因此C1-m就是所謂的指令，而D1-m不叫指令而叫數據是因為它是個變量，如下面的車輛註冊編號。
因此圖13比圖12增加了很多功能。如1)給車輛註冊編號，按編號進行查詢；2)對車輛進行分批查詢；3)存儲高速公路入口處的信息數據，不用聯網也可以進行自動收費；4)對特殊車輛給予特殊處理。5)對違規車輛進行記錄和追查；6)車輛防盜；7)還有很多功能，可以通過不斷的定義特徵碼來產生。
1)當車輛進入高速公路入口時，FDPA通過感應線圈對DPA進行定點查詢，並通過查詢信號把車輛註冊編號連同其他信息發送給DPA。經DPA中的解碼器解碼以後，帶有車輛註冊編號信息的特徵碼就被存儲於DPA的存儲信息處理器「3」之中。待車輛進入下一個收費站的服務區被查詢時，車輛上的DPA即可把車輛註冊編號的信息發送給本站的FDPA，本站的FDPA在對此車輛再進行下一次查詢時，在眾多車輛中就只有此一車輛回答。從而避免很多車輛同時回答的情況。這各種方法相當於給車載信息處理器輸入一個專供通信用的用戶碼，地面信息處理器可通過用戶碼進行點對點或點對多點通信。
由於特徵碼的位長有限，車輛註冊編號就不能太長，只要能有效地把很多車輛分成一批又一批就可達到目的。如FDPA的有效距離為1000米，車距為50米，三車道，則共有60輛車在服務區需要提供服務，那麼註冊編號大於60(6bit)就能有效地避開信號碰撞的問題。當然也要考慮部分超車和多個入口的情況。
2)在12中，當FDPA變換特徵碼查詢的時候，所有的車輛都會進行回答，很可能會產生信號碰撞。如果在讓FDPA變換特徵碼查詢的時候，DPA保存的特徵碼也跟著變化，那麼DPA就不會再對FDPA的查詢進行回答。如果有意的讓一些車輛在此次查詢中不作回答，而在另一次查詢中才回答，這也可以降低信號碰撞的概率。要實現這個功能，只需有節奏地改變圖12中單穩態電路的工作狀態，讓它有效(延時)或無效(不延時)即可。圖13的電路就很容易實現這個功能。
實際應用中應該是多種查詢模式混合使用，使每輛車都能反覆被查詢到，保證數據絕對正確。一般地在遠距離的時候可採用不斷改變特徵碼查詢的方式，中距離時選用分批查詢的方式，和按編號進行查詢的方式，近距離時選用按編號查詢的方式，最後選用感應線圈定點查詢的方式工作。
3)如果所有的高速公路入口和出口都聯網，那麼高速公路入口處的信息和數據是完全可以通過網際網路傳到數據處理中心，由它集中進行處理的。但在一些還沒有來得及建網的小地方，如果能把高速公路的信息和數據存儲到車輛上的DPA中，待到下一個收費站出口的時候通過查詢方式再與此站的FDPA交換數據，同樣可以實現自動收費的功能。就是所有站點都使用上了網際網路，也有停電和網絡出現故障時候，此時採用上面這種方法就可以繼續進行自動收費工作。因此可以把它看成是一個十分重要的備用功能。
4)一些特殊車輛，如警車、急救車、及外賓車隊，在經過紅綠燈控制的地方，需要優先放行。此時交警可通過FDPA(手提式)的查詢方式把一些相關數據存入此車的DPA中，讓沿途的FDPA給予特別照顧。或者讓存有特別數據的警車在前面帶隊，利用其車上DPA的特級查詢(回答)功能，通過互相交換信息就可以讓沿途的FDPA給予大開綠燈。
5)比如在十字路口，經常有車輛撞紅燈。如果在紅燈信號出現的時候，在那些禁止通道上都安裝感應線圈，並向通過的車輛發送帶有違規信息的信號，那麼在違規車輛經過時，信息就可通過查詢方式寫入違規車輛的DPA系統之中。這樣，無論違規車輛跑到那裡，都會被查詢到，除非它接受處罰註銷此違規信息。
6)在停車場入門處，車輛進入時首先被FDPA查詢，並提示車輛要往自己的DPA上輸入密碼。通過互相通信，雙方都會記住這個密碼。當車輛離開的時候，車輛也要輸入密碼。如果密碼對，車輛被放行，並註銷其密碼。如果密碼不對停車場的出口處一定不讓放行。如果此車輛是採取非法手段離開停車場，除了它的車牌號碼以外，密碼也是一個特徵碼，使得它更容易被注意，無論它在路上任何地方，所有的FDPA都會查詢到它的存在，這為車輛追查提供很大方便。
圖12和圖13隻是用來簡單說明特徵碼在CWGS系統中應用的簡單原理。實際應用中圖12和圖13簡單原理圖的所有功能以及接收發送電路，全部可以用一個嵌有8051功能的專用晶片來實現。
車載DPA和地面FDPA之間的無線電通信及數據處理單元，準備選用可編頻率、接收、發送、以及數位訊號處理和編解碼等功能全部集成於一體的集成電路。具體要求是◆內置8051兼容微處理器，及32kB以上的可編程快閃記憶體◆硬體DES(Data Encryption Standard)加密/解密功能◆三個10bit-ADC輸入口◆三個數據輸出口◆頻率編程可調，300至1000MHz◆輸出功率可調，-20至10dBm◆PLL自動頻率微調，無調整元件◆FSK(Frequency Shift Keying)調製速率大於76.8kbit/S◆AGC(Automatic Gain Control)自動增益控制◆編碼和解碼用硬體執行◆具有睡眠及喚醒功能◆靈敏度小於-107dBm◆抗幹擾能力強(主要為汽車點火幹擾)◆作用距離大於600米(不加功率放大)◆液晶或LED顯示◆帶時鐘和日曆◆工作電壓3伏◆工作電流，小於20mA(接收狀態)◆符合FCC和CCEE標準三個輸入口，一個用於鍵盤輸入，另一個用於感應線圈解碼信號輸入(高頻通道的解碼信號輸入走內部通道)，還有一個用於IC卡的讀寫數據輸入。三個輸出口，一個用於液晶或LED顯示，另一個用於IC卡讀寫器，還有一個用於解碼輸出。
在自動收費站，不管有多少個通道，都只用一個FDPA收發解碼系統，因此要求對數據處理的速度很高，技術上準備用多個解碼器並聯工作，進行數據分組處理。也可用DSP(Digital Signal Processing)進行數據處理。DSP為多總線結構，可對數據進行分組處理，因此它的計算速度和工作效率非常高，是普通CPU的上百倍。
將來開發成功的產品在體積上，車載DPA的體積與目前使用的BP傳呼機差不多一樣大，地面的FDPA體積與無繩電話一樣大。DPA的成本約為300元，FDPA的成本約為1000元。
B、地面感應線圈，精測技術利用電感作為震蕩迴路中的器件，它可以實現很多功能。它可以作為發射天線向無線電接收機發送信號；它亦可以作為接收天線用來接收無線電信號；它還可以作為感應器對金屬(車輛)進行檢測。這些功能在CWGS系統中全部可以用得上。
在收費站，車輛還沒有到達之前可用高頻無線電信號收發技術進行遠距離通信，以便有足夠的時間進行信息預處理，等到車輛到達本站的時候，再用感應線圈應用技術進行精確處理。
要對車輛進行確認，最簡單的方法是在車輛要經過的地下埋感應線圈，並通上幾十kHz的調製交流信號或帶有信息的查詢信號，我們把這個線圈稱之為發射線圈，在車輛上也裝有一個帶磁芯的接收線圈。這兩個線圈相當於變壓器的初級和次級，當兩個線圈接近時接收線圈中就感應出電壓信號，這個信號會觸發DPA向FDPA發送確認信號，FDPA收到此信號後會傳回交通管理數據處理中心進行確認處理，用這種方法可以對車輛在電子地圖中進行非常精確的定位。
用感應線圈作為發射天線，工作頻率不能很高。因為當車輛的運動速度很高時，為了保證車輛從感應線圈經過的時候，在一定的時間內都能穩定地收到信號，感應線圈的面積就不能作得很小。圖14是地面感應線圈鋪設的平面結構圖。一般可分兩種基本結構，A為集中式，B為分布式。當希望車輛的速度較快，且要求接收信號在車輛經過線圈的有效時間內很穩定，選用分布式會比集中式有更優的性能。當車輛速度較慢，且線圈的面積不需要很大時，可選用集中式。
如車輛速度為每小時60公裡的速度經過，則每秒鐘車輛運動的距離為16米。當感應線圈的面積為4×4米2時，DPA能夠穩定接收信號的時間才有0.25秒。如重複查詢三次，則每次查詢時間才0.08秒(80毫秒)，這個還沒有把佔空比考慮進去，如果取佔空比為0.5，則有效查詢時間才0.04秒(40毫秒)。
由於上面兩種結構的感應線圈電感量一般都很大，一圈就有上幾十微亨，十圈就有幾個毫亨。從功率匹配和工作穩定方面來考慮，工作頻率不能很高(最高只能為50kHz左右)，工作頻率越高，輸出功率就越小，且損耗也增大，穩定性也會變差。而從碼率方面來考慮，又希望工作頻率越高越好。
為了工作簡單，編碼器的輸出一般都是PWM(脈衝寬度調製)輸出，即用寬脈衝表示「1」，窄脈衝表示「0」。這樣傳送的時候可省去同步時鐘信號，但碼率也會有所降低。圖15是PWM脈衝調製輸出波形。由圖15就可以確定感應線圈查詢電路的碼率。
從圖15可以看出，最少要2.5個振蕩周期，載波才能可靠地傳送一個脈衝信號的信息。如果寬脈衝寬度正好是窄脈衝寬度的兩倍，那麼傳送2bit(1與0)的信息最少需要12.5個振蕩周期。當振蕩頻率選為40kHz時，T＝25uS，2bit信息則需要312.5uS。由此求出40毫秒最多可以攜帶256bit信息(包括同步頭)，碼率為6400bit/S。當振蕩頻率選為20kHz時，40毫秒最多可以攜帶128bit信息，碼率為3200bit/S。這個數據基本能滿足傳輸特徵碼和本地收費站屬性的信息。所以，可以用感應線圈直接發送帶信息的查詢信號，也可以用感應線圈發送只觸發DPA高頻發射電路工作的查詢信號。當需要編碼長度很長，認為傳輸碼率不夠高時，可選用正交調製方式(QAM)碼率可提高几十倍。
用感應線圈發送查詢信號是點對點進行通信，不需要考慮信號碰撞問題。感應線圈的另一個功能是用來對車輛進行檢測，其工作原理如圖16。當車輛從感應線圈上面經過時，它會對線圈進行感應，使電感量增加或減小(一般是增加)，從而使振蕩頻率降低或上升，經鑑頻器鑑頻、濾波、放大、整形後，即可輸出一個觸發脈衝，觸發FDPA通過感應線圈或者高頻天線發送查詢信號。
在交通比較繁忙的路面上，如十字街，可以在地下安置很多個感應線圈(組件)，並對每個感應線圈(組件)的工作狀態進行掃描取樣，就能夠時刻準確的知道行駛道上車輛的數量，以便於進行紅綠燈控制。見圖6和圖17。
圖6和圖17中的感應線圈與圖14中的感應線圈在結構上有很大的區別。圖17中的感應線圈在結構上比14中的感應線圈小很多，可以比一個小茶杯還要小，甚至可以小到與一個小指頭一樣大。但當感應線圈太小的時候，檢測靈敏度會大大的降低。此時可選用圖18的高靈敏檢測電路。
另外還須指出，用於交通要道車輛檢測或進行紅綠燈控制用的地面感應線圈可繞在一個以絕緣材料作成的骨架上，線圈磁迴路與地面垂直的方向必須是開放式的，線圈內部可裝導磁材料也可不裝導磁材料。整個檢測裝置的主要部分，是由很多個感應線圈按照一定的間隔排列安裝在交通要道上，並且每個感應線圈裝置的輸出信號都要通過一個模擬開關與掃描電路連接。
圖18中有兩個振蕩迴路，平時兩個振蕩迴路的工作頻率完全相同，經混頻後兩個振蕩頻率產生差拍的頻率為零(沒有輸出)。當車輛從感應線圈上面經過時，感應線圈的電感量會增加或減少，從而使振蕩頻率降低或上升，經混頻後兩個振蕩頻率產生差拍的頻率不為零，感應線圈的電感量變化越大，差拍信號的頻率就越高。因此圖18這種電路的檢測靈敏度非常高，哪怕是引起感應線圈電感量一點非常微小的變化，千分之一，甚至萬分之一，它都可以檢測得到。
但圖18這種電路也有一個問題，就是零點漂移。當沒有車輛經過的時候，由於兩個振蕩迴路元氣件受環境影響參數變化不一致時，會導致兩個頻率變化不一致，這種情況很容易產生誤報警。為了提高靈敏度，兩個振蕩迴路的電感不能靠近安裝在一起，這種情況更容易產生零點漂移。
為了解決零點漂移容易產生誤報警的問題，最好採取數位訊號處理方法，對零點信號數值不斷地進行檢測和更新，並且通過自動頻率微調電路不斷地對振蕩頻率進行調整。所謂的零點信號數值，實際上就是混頻器輸出的最小值，即沒有車輛經過時混頻器輸出的數值。這個最小值可通過對兩個寄存器的值進行比較求得。當車輛經過感應線圈有誤差信號輸出時，比較電路總是用誤差信號的數值與最新的零點數值進行比較，並對兩個比較數值留有一定的裕度。如圖19。
在實際應用中，為了提高數據的處理速度，圖17中掃描電路部分最好是對結果(即有或無)進行掃描。如果只對感應線圈進行掃描，電路雖然簡單，但數據處理速度將明顯降低。因此，圖17中的每個感應線圈都可以看成是圖19這樣的一個組件。更確切地說，是圖20這樣的一個組件。圖20中振蕩器二中的振蕩線圈改用石英晶體器件的主要原因，是為了使整個組件能安裝在一起，以提高檢測靈敏度。
C、電子車牌(IC卡)加密技術任何一種數碼技術，都會存在被人剽竊機密或者盜用的可能，這是應該事先防範的。因為在設備的設計和生產過程中不是由設備的使用者來製造，任何一個技術開發、生產或管理環節都可能洩密，這種洩密屬於監守自盜，是防不勝防的。另外IC卡用戶在使用過程中也可能讓自己的IC卡被他人盜用或數據被人惡意更改。為了防止這些行為發生，我們採取了多種加密技術。
1、用戶端加密技術我們在生產IC卡和IC卡讀寫器的時候，就特意留出一些碼位(bit)供用戶使用。這個在生產和其他管理過程中是無法得到的，用自己的讀寫器或同類的讀寫器也無法拷貝。
其原理是，使用者在使用之前可以通過自己車上的DPA讀寫器進行加密。方法是打開DPA的使用菜單，選著加密功能，輸入密碼，執行，加密完畢。這樣，密碼就寫到了自己的IC卡之中，但在DPA系統中並沒有存儲這個密碼，DPA的讀寫系統會每隔十幾秒鐘又要對密碼存儲器清一次零，所以用本系統的讀寫器也就無法進行拷貝。
在使用的時候，IC卡一插入電路，DPA的讀寫系統首先要校驗用戶密碼，如果IC卡沒有加密，即用戶碼全為「0」，由於DPA的讀寫系統一直在對密碼存儲器清零，兩者的密碼都為「0」正好被對上，系統經過校驗，認為正確無誤後即可正常工作。
如果IC卡是加了密的，必須得給DPA的讀寫系統輸入密碼，並且必須在十幾秒鐘內完成，要麼系統會自動清零。如果密碼輸入得正確，系統經過校驗認為正確後，即可正常工作，如果密碼輸入得不正確，系統會自動清零，並要求用戶再重新輸入。最多允許用戶輸入三次密碼，如果每次都不對，系統會進行鎖死，並報警。
用戶密碼可以打亂插到其它碼位之中，使盜用者(包括熟識本系統的人員)破譯非常困難。這種加密方法不但對自己的DPA讀寫系統有效，對採用同類讀寫器的系統，如加油自動收費站、停車場自動收費站等均有效。
用戶端加密只是在IC卡與DPA之間進行，密碼並不參與系統之間數據的傳輸和處理，因此它不影響系統的運行速度。
2、擾碼加密技術擾碼加密技術也是在IC卡中特意留出一些碼位(bit)供加密使用。當車輛上車牌的時候，車牌管理部門需將車輛的屬性通過電腦輸入到CWGS系統的資料庫之中，同時電腦也會隨機的把一些編碼(擾碼)加到車輛的屬性編碼之中，而產生一組新的與車輛唯一對應的新編碼。這組擾碼管理人員是無法知道的，只有CWGS系統知道，這樣就可以有效地防止管理人員和其他人員作弊，套牌。擾碼要參與系統之間數據的傳輸和處理，因此它會影響系統的運行速度。
擾碼加密技術也可以同時在IC卡與DPA之間進行，從而更可靠地保證一個IC卡只能對應一個DPA。並且密碼不用參與系統之間數據的傳輸和處理，因此它不影響系統的運行速度。
3、系統加密技術系統加密準備採用高中低三個密級，目的不但能讓系統工作安全可靠，還要考慮數據處理速度和工作效率。下面先介紹最低一級。
最低一級加密的原理是，把IC卡當成一個被編輯的「文件」，在IC卡中也設置一個「檔案記錄標記」(加密)，當CWGS系統的數據處理中心每次在調用IC卡用戶數據的同時也要更改IC卡中「檔案記錄標記」(密碼)，同時在DPA的存儲器中也備份一個這樣「檔案記錄標記」供校驗用。經過這樣加密的IC卡，哪怕被別人複製也不敢使用，因為密碼每次使用後都要改變。這種加密方法很簡單，也很實用。
只用一個密位(1bit)，數據由「0」變為「1」，或由「1」變為「0」，保密度就可以提高50％；採用兩個密位，保密度就可以提高75％；採用4個密位，保密度就可以提高94％，這已經足夠。加密後對系統的運轉，幾乎不受影響。
中級加密的工作原理與最前面的加用戶碼加密方法有點相同，不同的地方是，低級加密方法只在IC卡與DPA的讀寫器之間加密，CWGS系統的數據處理中心只作了一些密碼更改工作，而後者是在數據處理中心的數據輸入口處進行加密。
數據處理中心在進行數據編碼的時候，就留出一些碼位給用戶進行加密用。當發放IC卡的時候，用戶可以在數據處理中心配置的IC卡讀寫器上輸入自己的密碼，並把密碼存儲在自己的IC卡上。但這個密碼不會存儲在IC卡讀寫器的系統中，因此這個密碼只由用戶自己一個人唯一持有。
在使用的時候，DPA的讀寫系統首先把這個密碼連同其數據一起讀出存入DPA的編碼系統中，當雙方進行數據交換的時候，DPA的編碼信號將通過無線通信和網絡傳輸給數據處理中心，並把密碼暫時駐留在數據處理中心的系統中，然後要求用戶用人工輸入密碼進行校驗。校驗正確表示用戶註冊成功，即可進行相關的業務通信聯繫。
如果密碼輸入得不正確，系統會要求用戶再重新輸入。最多允許用戶輸入三次密碼，如果每次都不對，系統會自動進行鎖死，並報警。
這種加密方法使用起來有些不方便，每次使用，用戶都要與數據處理中心首先交換數據(輸入密碼)，會降低工作效率。因此這種加密方法最好用於定期註冊，如每隔一個月或半年，要求用戶輸入一次密碼，平時就用駐留在數據處理中心系統中的密碼與IC卡上的密碼進行校驗。
高級加密的方法是用密鑰把現有的編碼打亂(重新編碼)，然後在解碼端又用密鑰進行解碼。使用時密鑰的信息必須與數據同時傳送。用M序列偽隨機碼當密鑰是最有效的方法。M序列就是一個由多個反饋網絡組成的移位寄存器，它輸出信號的重複周期非常長，可以看成隨機碼。加密方法是，用偽隨機碼先把數據進行全部打亂，連續覆蓋幾次，才往IC卡中存儲，以後每更改一次密鑰，數據就重新覆蓋一次。把IC卡製作成一個帶CPU的微處理信息系統，通過軟體可以隨時更改M序列的反饋入口或節距來更改密鑰。經過這樣處理以後，IC卡中的每一位數據都不是獨立的，而是相關的。人為地更改任何一位數據，解碼端都會發現。即使是對數字處理技術最熟悉的人(包括本系統的設計師)也無法截取或更改IC卡中的數據。
密鑰相當於數據傳送過程中的同步頭，沒有同步頭，任何數據都不可能被解調。所以密鑰在系統中是最機密的，在使用密鑰的時候，剽竊或更改數據，都屬犯罪行為，一定會受到法律機關偵查法辦。若為了防範很個別人的犯罪行為，而大幅度提高運行成本是否值得，需要認真評估。
權利要求
1.一種能對大流量機動車輛進行動態監測、定位和屬性識別的新技術方法——分布式無線電查詢法，以及該方法所使用的設備——車輛戶籍網絡管理系統。
2.如權利要求1所述的車輛戶籍網絡管理系統，是一種以電子車牌(IC卡)和電子行駛證(車載信息處理器)為基礎，以網際網路為通訊工具，以電子計算機為信息處理中心，能對各種車輛進行有效管理和多種自動化服務，覆蓋全國範圍的大型資料庫管理系統。
3.如權利要求1所述的能對大流量機動車輛進行動態監測、定位和屬性識別的新技術方法——分布式無線電查詢法，是由一個車載信息處理器(在車輛戶籍網絡管理系統中把它定義為電子行駛證)，和一個地面信息處理器，以及地面感應線圈裝置等組成。其特徵在於車載信息處理器主要由電子車牌讀寫器以及具有解碼、編碼功能的微處理器及無線電信號發送和接收電路，以及感應線圈信號接收電路等部分組成，圖1是車載信息處理器的基本工作原理框圖；地面信息處理器主要由一個帶微處理器的具有編碼和解碼以及信號發送和接收功能的信號發送單元和信號接收單元兩大部分組成，圖2是地面信息處理器的基本工作原理框圖；信號發送單元主要由編碼器、高頻信號調製器、低頻信號調製器、感應線圈、感應線圈信號檢測電路、控制電路、信號防碰撞電路、接口電路等組成，其功能主要是產生查詢信號；信號接收單元主要由無線電信號接收電路、信號防碰撞電路、解碼電路、數據處理電路、控制電路、接口電路等組成，其功能主要是接收車載信息處理器的信號，並進行信息處理。
4.如權利要求1、2、3所述的能對大流量機動車輛進行動態監測、定位和屬性識別的新技術方法——分布式無線電查詢法，以及車輛戶籍網絡管理系統，其特徵在於，產生查詢信號部分的信號發送單元與信號接收和信息處理部分的信號接收單元，可以組合在一起，也可以分成兩部分進行安裝。圖3、圖4、圖5是地面信息處理器的3種基本工作原理圖。
5.如權利要求1、2、3所述的能對大流量機動車輛進行動態監測、定位和屬性識別的新技術方法——分布式無線電查詢法，以及車輛戶籍網絡管理系統，其特徵在於，所述的地面感應線圈裝置或感應線圈都是安裝在車輛過道地表面的下面，並且所述的地面感應線圈裝置或感應線圈根據用途不同可有多種結構用於各種路橋、停車場、高速公路等自動收費站用的地面感應線圈裝置，其結構可根據接收信號的要求選用集中式或分布式。圖14是用於各種路橋、停車場、高速公路等自動收費站用的地面感應線圈的兩種主要結構模式；用於交通要道車輛檢測或進行紅綠燈控制用的地面感應線圈可繞在一個以絕緣材料作成的骨架上，線圈磁迴路與地面垂直的方向必須是開放式的，線圈內部可裝導磁材料也可不裝導磁材料。整個檢測裝置的主要部分，是由很多個感應線圈按照一定的間隔排列安裝在交通要道上，並且每個感應線圈裝置的輸出信號都要通過一個模擬開關與掃描電路連接。圖6和圖17是用於交通要道車輛檢測或進行紅綠燈控制用的地面感應線圈裝置安裝平面圖和工作原理圖。
6.如權利要求1、2、3、5所述的能對大流量機動車輛進行動態監測、定位和屬性識別的新技術方法——分布式無線電查詢法，以及車輛戶籍網絡管理系統，其特徵在於，所述的地面感應線圈裝置或感應線圈既可產生編碼查詢信號或交流調製信號，也可以檢測由車輛感應產生的感應信號。用地面感應線圈裝置來對車輛感應信號進行檢測，是採用檢測振蕩器頻率變化的方法米實現的，在車輛戶籍網絡管理系統中根據不同要求選用兩中基本檢測方法一種是鑑頻方法，另一種是混頻法。並且在所述的用感應線圈檢測由車輛感應產生的感應信號的裝置，之中有一個自動頻率微調電路，用來自動跟蹤、修正頻率漂移。圖15是用感應線圈產生的詢問編碼信號中最簡單的一種編碼信號原理圖；圖16是採用鑑頻方法來對車輛感應信號進行檢測的工作原理圖；圖17、圖18是採用混頻方法來對車輛感應信號進行檢測的工作原理圖；圖19、圖20是採用混頻方法，且具有自動頻率微調功能，用感應線圈對車輛感應信號進行檢測的工作原理圖。
7.如權利要求1、2、3、4所述的能對大流量機動車輛進行動態監測、定位和屬性識別的新技術方法——分布式無線電查詢法，以及車輛戶籍網絡管理系統，其特徵在於，所述的車載信息處理器和地面信息處理器中都有信號防碰撞電路。在車載信息處理器產生回答信號的時候，脈衝編碼輸出信號不是採取連續發送方式工作的，而是採取間歇發送的工作方式，並且間歇工作的頻率和相位時刻都在改變(按掃頻方式改變)，圖7是車載信息處理器產生回答信號的工作原理圖；在地面信息處理器的信號接收和信息處理部分工作的時候，高頻信號經過解調以後，編碼脈衝信號還需經過延時電路IC1和IC2進行延時，以及控制電路進行排序，使多組編碼脈衝信號能按順序排列存儲下來，然後分組處理。圖8是地面信息處理器的信息處理部分信號防碰撞電路工作原理圖，圖9是延時電路IC1和IC2的工作原理圖。圖9中K1為取樣開關，K1和K2輪流導通，實際電路中的K1、K2、Kn等開關都是MOS管，與電容C1、C2、Cn一起全部集成在一個集成電路中。
8.如權利要求1、2、3、4、7所述的能對大流量機動車輛進行動態監測、定位和屬性識別的新技術方法——分布式無線電查詢法，以及車輛戶籍網絡管理系統，其特徵在於，所述的地面信息處理器中信號發送單元中的編碼器在進行編碼時，編碼信息中包含有地面信息處理器所在收費站的屬性以及特徵碼等信息；所述的車載信息處理器中的解碼器，其主要功能是對地面信息處理器所在收費站的屬性以及特徵碼等編碼信息進行解碼。
9.如權利要求1、2、3、4、6所述的能對大流量機動車輛進行動態監測、定位和屬性識別的新技術方法——分布式無線電查詢法，以及車輛戶籍網絡管理系統，其特徵在於，所述的查詢信號，是由工作所在地的地面信息處理器的屬性編碼和特徵碼兩部分信息組成。地面信息處理器在發送查詢信號的時候，查詢信號中屬性編碼的信息一般是固定不變的，但特徵碼的信息要經常改變。這裡所述的特徵碼，是指地面信息處理器和車載信息處理器之間用來互相交換信息和對某功能的實現進行編程的一種特殊編碼。這一組編碼除了協調地面信息處理器和車載信息處理器之間的工作外，還可以通過互相交換數據來實現①提高信號的防碰撞工作能力。——車載信息處理器在收到查詢信號之後的解碼過程中，首先做的工作是取出特徵碼進行分析，如果特徵碼是新的就向地面信息處理器同答，如果特徵碼保持不變就不做回答。②進行點對點，和點對多點的通信。——即地面信息處理器可以對單個車載信息處理器進行查詢通信，也可以對多個車載信息處理器進行查詢通信，通信對象和方式由對特徵碼定義來決定。這各種方法相當於給車載信息處理器輸入一個專供通信用的用戶碼，地面信息處理器可通過用戶碼進行點對點或點對多點通信。③來往車輛方向的識別。——用特徵碼的其中一位(1bit)來表示來往車輛方向，車輛在高速公路上行駛時經過收費站的時候，載信息處理器只對與自己方向相符的地面信息處理器查詢信號進行同答。④對車輛進入高速公路(或路橋、停車場等)入口處時進行按順序編號，以便車輛在下一個高速公路(或路橋、停車場等)出口時，地面信息處理器能按順序編號對單個車輛進行查詢。——當車輛進入高速公路入口時，地面信息處理器通過感應線圈對車載信息處理器進行定點查詢，並通過查詢信號把車輛註冊編號連同其他信息發送給載信息處理器，待車輛進入下一個收費站的服務區被查詢時，車載信息處理器即可把車輛註冊編號的信息發送給本站的地面信息處理器，本站地面信息處理器在對此車輛再進行下一次查詢時，在眾多車輛中就只有此一車輛回答。⑤不用通過網際網路，也能進行數據交換，從而可以實現在網絡出現故障時，系統還能進行正常運作。——車輛在經過高速公路的入口時，地面信息處理器對車載信息處理器發出查詢信號，把高速公路入口處的信息和數據存儲到車輛上的DPA中，待到下一個收費站出口的時候通過查詢方式再與此站的FDPA交換數據，這樣不用聯網也可以實現自動收費的功能。⑥實現停車場自動收費和加密防盜。——在停車場入門處，車輛進入時首先被FDPA查詢，並提示車輛要往自己的DPA上輸入密碼。通過互相通信，雙方都會記住這個密碼。當車輛離開的時候，車輛也要輸入密碼。如果密碼對，車輛被放行，並註銷其密碼。如果密碼不對停車場的出口處一定不讓放行。如果此車輛是採取非法手段離開停車場，除了它的車牌號碼以外，密碼也是一個特徵碼，使得它更容易被注意，無論它在路上任何地方，所有的FDPA都會查詢到它的存在，這為車輛追查提供很大方便。圖10、圖11、圖12和圖13是特徵碼應用的基本工作原理圖。
10.如權利要求1、2、3、7、8、9所述的能對大流量機動車輛進行動態監測、定位和屬性識別的新技術方法——分布式無線電查詢法，以及車輛戶籍網絡管理系統，其特徵在於，所述的車載信息處理器，它相當於一個電子行駛證，必須要與電子車牌(IC卡)一起配合使用。電子車牌(IC卡)是先進的大規模集成化產品，內存車牌號碼、車型、發動機號碼等車輛法定信息，以及加密信息，防偽性非常高。通過專用讀寫器可以對電子車牌(IC卡)讀出和寫入數據。這裡所述的加密信息是指，車載信息處理器與電子車牌(IC卡)之間是可以加密的，加密技術有三種用戶端加密技術、擾碼加密技術、系統加密技術。用戶端加密技術是指在生產IC卡和IC卡讀寫器的時候，就特意留出一些碼位(bit)供用戶使用，使用者在使用之前可以通過自己車上的車載信息處理器讀寫器進行加密。把密碼寫到自己的IC卡之中，但在車載信息處理器系統中並沒有存儲這個密碼，車載信息處理器的讀寫器會每隔十幾秒鐘又要對密碼存儲器清一次零，在使用的時候，IC卡一插入電路，車載信息處理器的讀寫器首先要校驗用戶密碼，如果IC卡沒有加密，即用戶碼全為「0」，由於車載信息處理器的讀寫器一直在對密碼存儲器清零，兩者的密碼都為「0」正好被對上，系統經過校驗，認為正確無誤後即可正常工作。如果IC卡是加了密的，必須得給車載信息處理器的讀寫器輸入密碼，並且必須在十幾秒鐘內完成，要麼系統會自動清零。如果密碼輸入得正確，系統經過校驗認為正確後，即可正常工作，如果密碼輸入得不正確，系統會自動清零，並要求用戶再重新輸入。最多允許用戶輸入三次密碼，如果每次都不對，系統會自動進行鎖死；擾碼加密技術是指擾碼加密技術是在IC卡中特意留出一些碼位(bit)供加密使用。當車輛上車牌的時候，車牌管理部門需將車輛的屬性通過電腦輸入到車輛戶籍網絡管理系統的資料庫之中，同時電腦也會隨機的把一些編碼(擾碼)加到車輛的屬性編碼之中，而產生一組新的與車輛唯一對應的新編碼。這組擾碼管理人員是無法知道的，只有車輛戶籍網絡管理系統知道，這樣就可以有效地防止管理人員和其他人員作弊，套牌。擾碼加密技術也可以同時在IC卡與車載信息處理器之間進行，從而更可靠地保證一個IC卡只能對應一個車載信息處理器；系統加密技術又細分為低級加密、中級加密、高級加密三種低級加密是在IC卡中設置一些碼位(bit)供加密使用，並把這些碼位定義為「檔案記錄標記」。當車輛戶籍網絡管理系統的數據處理中心每次在調用IC卡用戶數據的同時也要更改IC卡中「檔案記錄標記」，同時在車載信息處理器的存儲器中也設立一個這樣「檔案記錄標記」供校驗用。低級加密方法只在IC卡與車載信息處理器的讀寫器之間加密，車輛戶籍網絡管理系統的數據處理中心只作了一些密碼更改工作；中級加密是在數據處理中心的數據輸入口處進行加密。數據處理中心在進行數據編碼的時候，就留出一些碼位給用戶進行加密使用。當發放IC卡的時候，用戶可以在數據處理中心配置的IC卡讀寫器上輸入自己的密碼，並把密碼存儲在自己的IC卡上，這個密碼只由用戶自己一個人唯一持有。在使用的時候，車載信息處理器的讀寫器首先把這個密碼連同其數據一起讀出存入車載信息處理器的編碼系統中，當雙方進行數據交換的時候，車載信息處理器的編碼信號將通過無線通信和網絡傳輸給數據處理中心，並把密碼暫時駐留在數據處理中心的系統中，然後要求用戶用人工輸入密碼進行校驗。校驗正確表示用戶註冊成功，即可進行相關的業務通信聯繫。如果密碼輸入得不正確，系統會要求用戶再重新輸入。最多允許用戶輸入三次密碼，如果每次都不對，系統會自動進行鎖死，並報警；高級加密是用密鑰把現有的編碼打亂(重新編碼)，然後在解碼端又用密鑰進行解碼。這裡的高級加密是指，採用M序列偽隨機碼當密鑰來進行高級加密。M序列就是一個由多個反饋網絡組成的移位寄存器，它輸出信號的重複周期非常長，可以看成隨機碼。把IC卡製作成一個帶CPU的微處理信息系統，通過軟體可以隨時更改M序列的反饋入口或節距來更改密鑰。經過這樣處理以後，IC卡中的每一位數據都不是獨立的，而是相關的。人為地更改任何一位數據，解碼端都會發現，並報警。
11.如權利要求1、2、3、9、10所述的能對大流量機動車輛進行動態監測、定位和屬性識別的新技術方法——分布式無線電查詢法，以及車輛戶籍網絡管理系統，其特徵在於，所述的電子車牌(IC卡)除了用於交通管理系統之外，還可用於以下服務系統銀行、稅務、公安、路政、維修、車輛檢測等部門。電子車牌對用戶的所有資料，如車牌號碼、車型、圖片、發動機號碼，還有用戶要求的各項特別服務信息，全部都儲存在交通管理數據處理中心的電子計算機系統中，當需要提供其它項目服務時，可通過網際網路系統與多個服務部門的計算機系統連接，如銀行、稅務、公安、路政、維修、車輛檢測部門等。通過與這些不同行業的系統連接就可以實現各種不同行業的電子自動化服務。
全文摘要
一種能對大流量機動車輛進行動態監測、定位和屬性識別的新技術方法——分布式無線電查詢法，以及該方法所使用的設備——車輛戶籍網絡管理系統。這種方法和設備能夠有效地監測機動車輛在某行駛道上的數目，以及能同時識別多輛機動車的屬性。為交通網絡管理和路橋、停車場、高速公路全自動收費提供車輛的各種準確數據。車輛戶籍網絡管理系統是一種以電子車牌(IC卡)和電子行駛證(車載信息處理系統)為基礎，以網際網路為通訊工具，以電子計算機為信息處理中心，能對各種車輛進行有效管理和多種自動化服務，覆蓋全國範圍的大型資料庫管理系統。
文檔編號G08G1/00GK1439549SQ0310656
公開日2003年9月3日 申請日期2003年2月26日 優先權日2003年2月26日
發明者陶顯芳 申請人:陶顯芳