人類追求自由是與生俱來的，就像我們沐浴陽光，呼吸空氣一樣，是人類的天性。在交通出行領域，隨著科學技術的發(fā)展，人們對出行方式的需求和要求也越來越多，人們也更加關注出行方式的便捷性、舒適度、自由度和暢通性等。

　　近些年，隨著國民經(jīng)濟與交通運輸業(yè)務的快速增長，交通擁堵問題日益嚴重，ETC技術的應用受到越來越多國家和地區(qū)相關部門的關注。而目前我國ETC系統(tǒng)的國家標準GB/T20851-2007《電子收費專用短程通信》主要針對高速公路封閉式單車道有欄桿模式的電子收費，采用的是雙片式電子標簽(OBU+雙界面CPU卡)，雖然CPU卡電子錢包的現(xiàn)場消費模式功能較多，但由于交易時間過長，使得車速通常要控制在30km/h以下，而系統(tǒng)的交易速度、數(shù)據(jù)通信速率、微波通信距離，以及封閉式的單車道模式等都無疑給ETC智能交通的暢通和自由添了不少阻礙。

　　而在電子收費領域，ETC多車道自由流技術無疑代表了當今國際最先進的道路收費技術水平，也標志著道路收費技術未來的發(fā)展方向。多車道自由流是指多車道配置，自由流運作的一種通行方式。通俗一點講，就是車輛在行駛過程中不受車道隔離的限制，經(jīng)過收費點或天線區(qū)域時無須減速，通行速度可達到120km/h以上，在行駛過程中可以“自由”地變更車道，甚至跨線、并馳、超車行駛等，實現(xiàn)一定意義上的“隨心所欲”。因此，可以說，多車道自由流的實施是ETC電子收費系統(tǒng)應用的高級階段。

　　“自由”之技術

　　在智能交通領域，通信技術的日新月異不斷影響著收費方式的變革。而自由流收費技術的橫空問世，顛覆了傳統(tǒng)的收費方式，使車輛擺脫了速度、車道、行駛狀態(tài)等的束縛。多車道自由流系統(tǒng)的核心技術是專用短程通信技術(DSRC技術)，其由車載電子標簽(OBU)，以及安裝在道路上的路側單元——電子標簽讀寫天線(RSU)組成。同時，DSRC設備也是高速公路ETC系統(tǒng)的關鍵設備。在ETC自由流的應用中，DSRC設備交易成功率是衡量ETC自由流系統(tǒng)性能的一個重要指標，而這其中最關鍵的是載有電子標簽車輛的路徑信息標識的成功率。因此，有效地保證交易成功率對于成就ETC的“自由”來說顯得至關重要，這就要解決好以下幾方面問題：

　　1、交易時間問題

　　在ETC自由流應用中，存在著車流量大、車輛行駛速度范圍大(車速從0～200公里/小時均有可能)的特點，而“高車速”就意味著車輛在交易區(qū)域內(nèi)停留的時間短，此時留給RSU與OBU進行交易的時間就很短。要解決該類問題，一方面是要從技術上盡可能地縮短RSU與OBU的單次交易時間;另一方面，可以通過適當?shù)丶哟驞SRC設備微波交易區(qū)域范圍的手段來解決該問題。減少單次交易時間可以通過簡化交易協(xié)議(包括DSRC協(xié)議和與車道機的通信協(xié)議等)來實現(xiàn)，簡單來說，就是要優(yōu)化路徑信息的標識方案，通過減少RSU與OBU之間的交易步驟來降低交易的復雜度，從而提高標識成功率。

　　2、鄰道干擾問題

　　影響交易成功率的另一大問題，就是相鄰ETC收費車道的鄰道干擾問題。雖然，通過調整微波信號區(qū)域的措施可以對鄰道干擾起到一定的抑制作用，但因為微波的反射特性，不能從根本上解決問題。因此，研發(fā)針對鄰道干擾問題的抑制技術是很有必要的。根據(jù)DSRC傳播的特點，如果自由流系統(tǒng)的信號發(fā)射功率太大，系統(tǒng)中各RSU之間就會產(chǎn)生干擾，還可能與其他公路的車輛進行交易，產(chǎn)生誤標。所以，可以從微波信號強度檢測的角度，采用0BU定位技術來徹底解決鄰道干擾問題。

　　3、DSRC信號碰撞問題

　　自由流狀態(tài)下，由于多個RSU必須并行與多個OBU進行交易，這大大提高了DSRC信號出現(xiàn)碰撞的幾率，從而引起數(shù)據(jù)重傳，增大了交易的失敗率。通過采用同步控制技術，可以防止RSU下行信號碰撞，并通過通信協(xié)議對時間窗口的限定，降低RSU與OBU之間的信號碰撞。

　　4、行駛狀態(tài)多樣問題

　　在自由流的應用中，由于車輛行駛狀態(tài)多樣，保證交易成功率是比較困難的。動態(tài)跟蹤OBU運動軌跡，以交通斷面為單位，只要保證RSU之間能夠無縫地將信號接續(xù)下去，就可以從根本上解決這一問題。

　　5、OBU定位技術

　　在多車道自由流系統(tǒng)中，解決未交易車輛的識別問題是一個難題，系統(tǒng)需要精確定位交易車輛的位置，換言之就是RSU要能夠精確計算出OBU在車道中的位置。車輛定位的目的是確定車載電子標簽在通訊區(qū)域中的物理位置，并與視頻抓拍系統(tǒng)配合，實現(xiàn)對違章車輛的稽查。但由于車輛的自由流行駛，通信區(qū)域會相互重疊，因此，車輛實際從哪條車道通過很難判斷。在交易過程中，可以通過檢測OBU發(fā)射微波信號的強度，并結合有效的定位算法來進行OBU的精確定位。但這其中的一個重要問題不容忽視——解決未安裝OBU車輛的識別問題，這就需要精確定位交易車輛，配合車輛跟蹤系統(tǒng)，對通過車輛車牌等信息進行實時的識別存儲，結合已識別車輛的信息，共同確定、識別出已通過的未安裝OBU的車輛，為后續(xù)執(zhí)法提供證據(jù)，降低對違章車輛稽查取證的難度和工作量。

　　除此之外，在技術上采用“雙片式電子標簽”具有一定優(yōu)勢，也是未來發(fā)展的一個趨勢。由于“單片式電子標簽”的扣費方式是通過將前端交易信息上傳到后臺系統(tǒng)中實現(xiàn)計次收費，而“雙片式”的費用是記錄在CPU卡的電子錢包里，因此相對于“單片式”來說，“雙片式”可以實現(xiàn)實時扣費;不僅如此，在MTC車道還可將CPU卡拔出進行刷卡繳費，可謂是一舉兩得。

　　目前，自由流收費系統(tǒng)在技術的可行性上已基本不存在太大問題，唯一要解決的就是DSRC技術與現(xiàn)行國標的統(tǒng)一問題。