ETC系统通过安装在车辆上的车载设备与安装在收费站车道上的天线之间进行无线通信和信息交换。该系统主要由车辆自动识别系统、中心管理系统和辅助设备等组成。其中，车辆自动识别系统包括车载单元（简称应答器或电子标签）、路边单元（RSU）和环路传感器等。车载单元中存储车辆识别信息，通常安装在车辆前挡风玻璃上；路边单元安装在收费站旁，环路传感器则安装在车道地面下。中心管理系统中包含大型数据库，存储大量注册车辆和用户的信息。
当车辆通过收费站时，环路传感器感知到车辆的存在，路边单元发出问询信号，车载单元进行回应，并进行双向通信和数据共享。中心管理系统根据收到的车辆识别信息，与数据库中的对应信息进行比对，从而进行车辆识别。根据不同的情况，中心管理系统将执行不同的操作，例如通过计算机收费管理系统从车辆的预付款账户中扣除此次应缴的过路费，或者向其他辅助设备发出指令。
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