基于RFID在車輛信息自動識別技術(shù)的研究與應(yīng)用探索

摘 要 傳統(tǒng)的車輛管理方式已經(jīng)無法滿足當(dāng)今社會的需求，人們迫切尋找一種對車輛進(jìn)行科學(xué)、高效的管理方式。隨著智能交通化的發(fā)展，把射頻識別技術(shù)引入了車輛信息管理系統(tǒng)中，該技術(shù)具有速度快、識別距離遠(yuǎn)、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點，打破了傳統(tǒng)的車輛管理方式，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)車輛信息采集中存在的缺陷與漏洞，方便了車輛的管理，更好的順應(yīng)了交通智能化的發(fā)展需求。

關(guān)鍵詞 RFID；車輛信息管理；自動識別技術(shù)

中圖分類號：U463 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）13-0002-02

隨著社會的進(jìn)步，人們的生活水平不斷提高，各種車輛的數(shù)量逐漸增多，使得我國的交通問題越來越嚴(yán)重，對車輛的管理越來越復(fù)雜。隨著我國科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，智能交通化得到了較好的應(yīng)用，對車輛信息的管理技術(shù)和模式日漸成熟。針對我國目前車輛信息管理的現(xiàn)狀，引入RFID技術(shù)來實現(xiàn)車輛信息自動識別功能，對存在安全隱患的車輛進(jìn)行排查，有效的指揮城市交通，降低交通事故發(fā)生的幾率，促進(jìn)我國交通事業(yè)更好更快的發(fā)展。

1 RFID在車輛信息自動識別中的應(yīng)用

1）RFID技術(shù)的概述。射頻識別（RFID）技術(shù)是一種無線通信技術(shù)，利用無線射頻信號識別特定的目標(biāo)并進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)的讀寫。標(biāo)簽（Tag）、閱讀器（Reader）和天線（Antenna）作為RFID基本組成部分，其基本工作原理分為兩種，一是標(biāo)簽進(jìn)入磁場后，接收器發(fā)出射頻信號，借助感應(yīng)電流所獲得的能量發(fā)出芯片的產(chǎn)品信息，這樣稱為無源標(biāo)簽或者被動標(biāo)簽；另外一種是標(biāo)簽主動發(fā)送某一頻率的信號，這種稱為有源標(biāo)簽或者主動標(biāo)簽。隨后解碼器讀取信息并解碼后，送至信息系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理。一套完整的RFID系統(tǒng)，是由標(biāo)簽、閱讀器以及應(yīng)用系統(tǒng)組成，其主要原理為閱讀器發(fā)送一個特定頻率的無線電波能量給電子標(biāo)簽，使之驅(qū)動電子標(biāo)簽將內(nèi)部的數(shù)據(jù)送出，以便閱讀器能順利的接收并解讀數(shù)據(jù)，最后送到應(yīng)用軟件系統(tǒng)進(jìn)行處理。其基本模型如圖1所示。

圖1 RFID的基本模型圖

2）RFID在車輛信息自動識別中的應(yīng)用。近年來，隨著道路上的車輛逐漸增多，使得國家和交通部門對車輛管理的難度越來越大，為了更好的指揮交通，對車輛進(jìn)行科學(xué)、高效的管理，引入RFID技術(shù)對車輛車牌、型號信息、出廠和報廢年限、司機(jī)資料等相關(guān)信息進(jìn)行有效的識別。RFID對車輛信息識別的應(yīng)用原理為：在出廠前的汽車尾部或者頂部安裝一個隱蔽的有源電子標(biāo)簽，其電源由汽車自身發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電獲得。另外，在不影響美觀的前提下，也可以在車輛上安裝簡易的發(fā)電板，為電子標(biāo)簽提供電能。同時，交警巡邏車輛上安裝的閱讀器和電腦進(jìn)行連接，方便交警巡邏時對各類車輛的檢查，如違規(guī)車、套牌車、報廢車等，及時發(fā)現(xiàn)交通中存在的安全隱患，降低交通事故發(fā)生的概率，促進(jìn)我國交通事業(yè)更好更快的發(fā)展。RFID在車輛信息識別示意圖如圖2。

圖2 RFID對違法車輛跟蹤示意圖

2 硬件設(shè)計

隨著我國交通車輛管理的問題逐漸增多，車輛自動識別技術(shù)在推廣和應(yīng)用上逐漸成熟，得到了較好的發(fā)展空間。特別是無線射頻識別（RFID）技術(shù)最具發(fā)展前景，因其具有識別正確率高、適應(yīng)性強(qiáng)、易與計算機(jī)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫和計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相融合等優(yōu)點，被廣泛用于車輛自動識別和信息采集工作中。

2.1 標(biāo)簽的設(shè)計

電子標(biāo)簽是車輛信息的載體，其性能直接影響著車輛采集信息成功與否。對其車輛使用環(huán)境和功能分析，車輛電子標(biāo)簽的要求為：電子標(biāo)簽信息數(shù)字化、標(biāo)準(zhǔn)化、安全化，并盡可能的真實、可靠；用跳頻方式工作在UHF頻段；使用壽命與車輛使用壽命等效，一般在10年左右；設(shè)計的要求必須符合汽車內(nèi)裝置的使用標(biāo)準(zhǔn)和安全標(biāo)準(zhǔn)，不能給車輛的正常使用帶來安全隱患；保證汽車在140千米/小時高速行駛狀態(tài)下能準(zhǔn)確的對車輛信息進(jìn)行采集，且識別率不得低于99.5%，同時在8—15米范圍內(nèi)對基站實現(xiàn)全面響應(yīng)通信。電子標(biāo)簽分別有整流器、上電復(fù)位、寄存器、數(shù)據(jù)分割器以及邏輯單位組成。

1）整流器。整流器作為遠(yuǎn)程供電系統(tǒng)中最關(guān)鍵的模塊，能較好的預(yù)測等效電路模型在恒定電壓下對給定直流輸出電流所消耗的能量。同時，整流器對該電路模型提供了整流器輸入和輸出阻抗。

輸入電壓幅度vin在電容Ci被電感補(bǔ)償下計算公式為：

式中，PAV和RS分別為天線所獲得的功率和天線阻抗的實部。

從上述公式可以看出，增加RS對提高vin有一定的促進(jìn)作用，并使得RS=Ri，這樣對整流器性能的提高具有一定的促進(jìn)作用。整流器整體效率定義為：

其裝換效率為：

2）檢波器、解碼器以及數(shù)據(jù)分割器。信號Venv是包絡(luò)信號整流后的均值，可以為電子標(biāo)簽提供時鐘；Vref為所接收到的射頻信號整流后的均值，可以在解碼過程中實現(xiàn)電壓的比較。

3）上電復(fù)位。晶體管交叉耦合對和或非門組成了上電復(fù)位電路。當(dāng)給電路兩端加電時，一個支路會比另一個支路先啟動，邏輯或非門對兩對管子的柵極信號進(jìn)行比較，研究并保證了邏輯單元的上電復(fù)位。為確保電源電壓上升沿與上電復(fù)位之間產(chǎn)生延時，可以通過電容C對A點進(jìn)行緩慢充電。

4）IF振蕩器及移位寄存器。振蕩器作為單穩(wěn)態(tài)或者穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路進(jìn)行工作，如圖3所示。

①單穩(wěn)態(tài)行為。對上電復(fù)位電路進(jìn)行上電復(fù)位時，處于邏輯“0”狀態(tài)的IF_enable，電容C上的電壓VC=0；當(dāng)IF_enable上升到V+，開啟T12和T11，T13斷開，IF_enable下降到V-。由于從T2中流出的是電流Ip，VC從V-上升到T6的閥值電壓。隨后T10導(dǎo)通，開啟T6，IF_enable上升到V+。此時，斷開T1，開啟T4，In從電容C釋放電荷，使得VC下降到0。

②穩(wěn)態(tài)行為。在工作開始時，IF_enable保持在高電平狀態(tài)，其他與單穩(wěn)態(tài)行為相同。開始VC并沒有下降到0，而是下降到T2的閥值電壓。T1和T2隨之導(dǎo)通，IF_enable變?yōu)榈碗娖綘顟B(tài)。此刻，T1繼續(xù)保持開啟狀態(tài)，VC逐漸上升，一直持續(xù)到IF_enable下降到V-才結(jié)束。

③移位寄存器是用于保存解碼器所接受到的信息位，數(shù)據(jù)可以并行輸入、并行輸出；也可以串行輸入、串行輸出等方式，實現(xiàn)數(shù)據(jù)串行—并行轉(zhuǎn)換、數(shù)值的運(yùn)算以及數(shù)據(jù)的處理等。

2.2 閱讀器

閱讀器可以對信息進(jìn)行準(zhǔn)確、高效的讀寫，并為電子標(biāo)簽提供充足的電流電壓，是RFID系統(tǒng)的核心器件。閱讀器的設(shè)計要充分考慮到其工作頻率和作用距離兩個重要的參數(shù)。目前在我國車輛行駛過程中，對其進(jìn)行遠(yuǎn)距離的識別，必須選擇工作在超高頻或者微波頻段的遠(yuǎn)距離RFID系統(tǒng)，才能更好的滿足于當(dāng)今新時代交通發(fā)展的需求。在射頻器滿足一定的通信協(xié)議前提下，壓控振動器（VCO）產(chǎn)生的射頻信號一部分經(jīng)過放大后，通過天線發(fā)射出來。這里采用開關(guān)作為脈沖調(diào)制器，更好的實現(xiàn)閱讀器到電子標(biāo)簽之間的信息傳遞與交流。另一部分沒有變大的射頻信號用于平時工作中的變頻，由單個標(biāo)簽反響散射的返回信號。對閱讀器構(gòu)造了兩個天線接口，使得閱讀器在連接兩個天線時，可以同時滿足一個基站監(jiān)控兩個車道的需求，具有較高的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

圖3 IF_enable振蕩器電路

3 結(jié)束語

射頻識別技術(shù)（RFID）對車輛信息進(jìn)行自動識別，可以更好的實現(xiàn)對車輛的定位和跟蹤，及時的發(fā)現(xiàn)存在安全隱患的車輛和司機(jī)，對降低交通事故發(fā)生頻率、提高有效的交通管理水平具有不可或缺的作用。因此，我們必須不斷研究和創(chuàng)新RFID技術(shù)，使其更好的應(yīng)用于交通信息管理中，進(jìn)一步促進(jìn)我國交通事業(yè)更好更快的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]王猛.基于RFID的車間制造信息管理系統(tǒng)研究與開發(fā)[D].南京航空航天大學(xué)，2012.

[2]張穎.車型識別技術(shù)研究與應(yīng)用[D].昆明理工大學(xué)，2013.

[3]周光輝，王杰，韓占磊，江平宇.基于RFID的車間刀具自動識別技術(shù)與系統(tǒng)實現(xiàn)[J].四川兵工學(xué)報，2011（03）：50-52.

[4]耿乙喆，連謝長.無線射頻識別技術(shù)在公安涉車管理中的應(yīng)用[J].公路與汽運(yùn)，2012（02）：70-74.

作者簡介

梅靜龍（1988-），男，漢族，江蘇鹽城人，碩士生，華東交通大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院，交通信息工程及控制專業(yè)。

指導(dǎo)老師：劉子英（教授）。endprint

摘 要 傳統(tǒng)的車輛管理方式已經(jīng)無法滿足當(dāng)今社會的需求，人們迫切尋找一種對車輛進(jìn)行科學(xué)、高效的管理方式。隨著智能交通化的發(fā)展，把射頻識別技術(shù)引入了車輛信息管理系統(tǒng)中，該技術(shù)具有速度快、識別距離遠(yuǎn)、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點，打破了傳統(tǒng)的車輛管理方式，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)車輛信息采集中存在的缺陷與漏洞，方便了車輛的管理，更好的順應(yīng)了交通智能化的發(fā)展需求。

關(guān)鍵詞 RFID；車輛信息管理；自動識別技術(shù)

中圖分類號：U463 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）13-0002-02

隨著社會的進(jìn)步，人們的生活水平不斷提高，各種車輛的數(shù)量逐漸增多，使得我國的交通問題越來越嚴(yán)重，對車輛的管理越來越復(fù)雜。隨著我國科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，智能交通化得到了較好的應(yīng)用，對車輛信息的管理技術(shù)和模式日漸成熟。針對我國目前車輛信息管理的現(xiàn)狀，引入RFID技術(shù)來實現(xiàn)車輛信息自動識別功能，對存在安全隱患的車輛進(jìn)行排查，有效的指揮城市交通，降低交通事故發(fā)生的幾率，促進(jìn)我國交通事業(yè)更好更快的發(fā)展。

1 RFID在車輛信息自動識別中的應(yīng)用

1）RFID技術(shù)的概述。射頻識別（RFID）技術(shù)是一種無線通信技術(shù)，利用無線射頻信號識別特定的目標(biāo)并進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)的讀寫。標(biāo)簽（Tag）、閱讀器（Reader）和天線（Antenna）作為RFID基本組成部分，其基本工作原理分為兩種，一是標(biāo)簽進(jìn)入磁場后，接收器發(fā)出射頻信號，借助感應(yīng)電流所獲得的能量發(fā)出芯片的產(chǎn)品信息，這樣稱為無源標(biāo)簽或者被動標(biāo)簽；另外一種是標(biāo)簽主動發(fā)送某一頻率的信號，這種稱為有源標(biāo)簽或者主動標(biāo)簽。隨后解碼器讀取信息并解碼后，送至信息系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理。一套完整的RFID系統(tǒng)，是由標(biāo)簽、閱讀器以及應(yīng)用系統(tǒng)組成，其主要原理為閱讀器發(fā)送一個特定頻率的無線電波能量給電子標(biāo)簽，使之驅(qū)動電子標(biāo)簽將內(nèi)部的數(shù)據(jù)送出，以便閱讀器能順利的接收并解讀數(shù)據(jù)，最后送到應(yīng)用軟件系統(tǒng)進(jìn)行處理。其基本模型如圖1所示。

圖1 RFID的基本模型圖

2）RFID在車輛信息自動識別中的應(yīng)用。近年來，隨著道路上的車輛逐漸增多，使得國家和交通部門對車輛管理的難度越來越大，為了更好的指揮交通，對車輛進(jìn)行科學(xué)、高效的管理，引入RFID技術(shù)對車輛車牌、型號信息、出廠和報廢年限、司機(jī)資料等相關(guān)信息進(jìn)行有效的識別。RFID對車輛信息識別的應(yīng)用原理為：在出廠前的汽車尾部或者頂部安裝一個隱蔽的有源電子標(biāo)簽，其電源由汽車自身發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電獲得。另外，在不影響美觀的前提下，也可以在車輛上安裝簡易的發(fā)電板，為電子標(biāo)簽提供電能。同時，交警巡邏車輛上安裝的閱讀器和電腦進(jìn)行連接，方便交警巡邏時對各類車輛的檢查，如違規(guī)車、套牌車、報廢車等，及時發(fā)現(xiàn)交通中存在的安全隱患，降低交通事故發(fā)生的概率，促進(jìn)我國交通事業(yè)更好更快的發(fā)展。RFID在車輛信息識別示意圖如圖2。

圖2 RFID對違法車輛跟蹤示意圖

2 硬件設(shè)計

隨著我國交通車輛管理的問題逐漸增多，車輛自動識別技術(shù)在推廣和應(yīng)用上逐漸成熟，得到了較好的發(fā)展空間。特別是無線射頻識別（RFID）技術(shù)最具發(fā)展前景，因其具有識別正確率高、適應(yīng)性強(qiáng)、易與計算機(jī)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫和計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相融合等優(yōu)點，被廣泛用于車輛自動識別和信息采集工作中。

2.1 標(biāo)簽的設(shè)計

電子標(biāo)簽是車輛信息的載體，其性能直接影響著車輛采集信息成功與否。對其車輛使用環(huán)境和功能分析，車輛電子標(biāo)簽的要求為：電子標(biāo)簽信息數(shù)字化、標(biāo)準(zhǔn)化、安全化，并盡可能的真實、可靠；用跳頻方式工作在UHF頻段；使用壽命與車輛使用壽命等效，一般在10年左右；設(shè)計的要求必須符合汽車內(nèi)裝置的使用標(biāo)準(zhǔn)和安全標(biāo)準(zhǔn)，不能給車輛的正常使用帶來安全隱患；保證汽車在140千米/小時高速行駛狀態(tài)下能準(zhǔn)確的對車輛信息進(jìn)行采集，且識別率不得低于99.5%，同時在8—15米范圍內(nèi)對基站實現(xiàn)全面響應(yīng)通信。電子標(biāo)簽分別有整流器、上電復(fù)位、寄存器、數(shù)據(jù)分割器以及邏輯單位組成。

1）整流器。整流器作為遠(yuǎn)程供電系統(tǒng)中最關(guān)鍵的模塊，能較好的預(yù)測等效電路模型在恒定電壓下對給定直流輸出電流所消耗的能量。同時，整流器對該電路模型提供了整流器輸入和輸出阻抗。

輸入電壓幅度vin在電容Ci被電感補(bǔ)償下計算公式為：

式中，PAV和RS分別為天線所獲得的功率和天線阻抗的實部。

從上述公式可以看出，增加RS對提高vin有一定的促進(jìn)作用，并使得RS=Ri，這樣對整流器性能的提高具有一定的促進(jìn)作用。整流器整體效率定義為：

其裝換效率為：

2）檢波器、解碼器以及數(shù)據(jù)分割器。信號Venv是包絡(luò)信號整流后的均值，可以為電子標(biāo)簽提供時鐘；Vref為所接收到的射頻信號整流后的均值，可以在解碼過程中實現(xiàn)電壓的比較。

3）上電復(fù)位。晶體管交叉耦合對和或非門組成了上電復(fù)位電路。當(dāng)給電路兩端加電時，一個支路會比另一個支路先啟動，邏輯或非門對兩對管子的柵極信號進(jìn)行比較，研究并保證了邏輯單元的上電復(fù)位。為確保電源電壓上升沿與上電復(fù)位之間產(chǎn)生延時，可以通過電容C對A點進(jìn)行緩慢充電。

4）IF振蕩器及移位寄存器。振蕩器作為單穩(wěn)態(tài)或者穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路進(jìn)行工作，如圖3所示。

①單穩(wěn)態(tài)行為。對上電復(fù)位電路進(jìn)行上電復(fù)位時，處于邏輯“0”狀態(tài)的IF_enable，電容C上的電壓VC=0；當(dāng)IF_enable上升到V+，開啟T12和T11，T13斷開，IF_enable下降到V-。由于從T2中流出的是電流Ip，VC從V-上升到T6的閥值電壓。隨后T10導(dǎo)通，開啟T6，IF_enable上升到V+。此時，斷開T1，開啟T4，In從電容C釋放電荷，使得VC下降到0。

②穩(wěn)態(tài)行為。在工作開始時，IF_enable保持在高電平狀態(tài)，其他與單穩(wěn)態(tài)行為相同。開始VC并沒有下降到0，而是下降到T2的閥值電壓。T1和T2隨之導(dǎo)通，IF_enable變?yōu)榈碗娖綘顟B(tài)。此刻，T1繼續(xù)保持開啟狀態(tài)，VC逐漸上升，一直持續(xù)到IF_enable下降到V-才結(jié)束。

③移位寄存器是用于保存解碼器所接受到的信息位，數(shù)據(jù)可以并行輸入、并行輸出；也可以串行輸入、串行輸出等方式，實現(xiàn)數(shù)據(jù)串行—并行轉(zhuǎn)換、數(shù)值的運(yùn)算以及數(shù)據(jù)的處理等。

2.2 閱讀器

閱讀器可以對信息進(jìn)行準(zhǔn)確、高效的讀寫，并為電子標(biāo)簽提供充足的電流電壓，是RFID系統(tǒng)的核心器件。閱讀器的設(shè)計要充分考慮到其工作頻率和作用距離兩個重要的參數(shù)。目前在我國車輛行駛過程中，對其進(jìn)行遠(yuǎn)距離的識別，必須選擇工作在超高頻或者微波頻段的遠(yuǎn)距離RFID系統(tǒng)，才能更好的滿足于當(dāng)今新時代交通發(fā)展的需求。在射頻器滿足一定的通信協(xié)議前提下，壓控振動器（VCO）產(chǎn)生的射頻信號一部分經(jīng)過放大后，通過天線發(fā)射出來。這里采用開關(guān)作為脈沖調(diào)制器，更好的實現(xiàn)閱讀器到電子標(biāo)簽之間的信息傳遞與交流。另一部分沒有變大的射頻信號用于平時工作中的變頻，由單個標(biāo)簽反響散射的返回信號。對閱讀器構(gòu)造了兩個天線接口，使得閱讀器在連接兩個天線時，可以同時滿足一個基站監(jiān)控兩個車道的需求，具有較高的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

圖3 IF_enable振蕩器電路

3 結(jié)束語

射頻識別技術(shù)（RFID）對車輛信息進(jìn)行自動識別，可以更好的實現(xiàn)對車輛的定位和跟蹤，及時的發(fā)現(xiàn)存在安全隱患的車輛和司機(jī)，對降低交通事故發(fā)生頻率、提高有效的交通管理水平具有不可或缺的作用。因此，我們必須不斷研究和創(chuàng)新RFID技術(shù)，使其更好的應(yīng)用于交通信息管理中，進(jìn)一步促進(jìn)我國交通事業(yè)更好更快的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]王猛.基于RFID的車間制造信息管理系統(tǒng)研究與開發(fā)[D].南京航空航天大學(xué)，2012.

[2]張穎.車型識別技術(shù)研究與應(yīng)用[D].昆明理工大學(xué)，2013.

[3]周光輝，王杰，韓占磊，江平宇.基于RFID的車間刀具自動識別技術(shù)與系統(tǒng)實現(xiàn)[J].四川兵工學(xué)報，2011（03）：50-52.

[4]耿乙喆，連謝長.無線射頻識別技術(shù)在公安涉車管理中的應(yīng)用[J].公路與汽運(yùn)，2012（02）：70-74.

作者簡介

梅靜龍（1988-），男，漢族，江蘇鹽城人，碩士生，華東交通大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院，交通信息工程及控制專業(yè)。

指導(dǎo)老師：劉子英（教授）。endprint

摘 要 傳統(tǒng)的車輛管理方式已經(jīng)無法滿足當(dāng)今社會的需求，人們迫切尋找一種對車輛進(jìn)行科學(xué)、高效的管理方式。隨著智能交通化的發(fā)展，把射頻識別技術(shù)引入了車輛信息管理系統(tǒng)中，該技術(shù)具有速度快、識別距離遠(yuǎn)、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點，打破了傳統(tǒng)的車輛管理方式，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)車輛信息采集中存在的缺陷與漏洞，方便了車輛的管理，更好的順應(yīng)了交通智能化的發(fā)展需求。

關(guān)鍵詞 RFID；車輛信息管理；自動識別技術(shù)

中圖分類號：U463 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）13-0002-02

隨著社會的進(jìn)步，人們的生活水平不斷提高，各種車輛的數(shù)量逐漸增多，使得我國的交通問題越來越嚴(yán)重，對車輛的管理越來越復(fù)雜。隨著我國科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，智能交通化得到了較好的應(yīng)用，對車輛信息的管理技術(shù)和模式日漸成熟。針對我國目前車輛信息管理的現(xiàn)狀，引入RFID技術(shù)來實現(xiàn)車輛信息自動識別功能，對存在安全隱患的車輛進(jìn)行排查，有效的指揮城市交通，降低交通事故發(fā)生的幾率，促進(jìn)我國交通事業(yè)更好更快的發(fā)展。

1 RFID在車輛信息自動識別中的應(yīng)用

1）RFID技術(shù)的概述。射頻識別（RFID）技術(shù)是一種無線通信技術(shù)，利用無線射頻信號識別特定的目標(biāo)并進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)的讀寫。標(biāo)簽（Tag）、閱讀器（Reader）和天線（Antenna）作為RFID基本組成部分，其基本工作原理分為兩種，一是標(biāo)簽進(jìn)入磁場后，接收器發(fā)出射頻信號，借助感應(yīng)電流所獲得的能量發(fā)出芯片的產(chǎn)品信息，這樣稱為無源標(biāo)簽或者被動標(biāo)簽；另外一種是標(biāo)簽主動發(fā)送某一頻率的信號，這種稱為有源標(biāo)簽或者主動標(biāo)簽。隨后解碼器讀取信息并解碼后，送至信息系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理。一套完整的RFID系統(tǒng)，是由標(biāo)簽、閱讀器以及應(yīng)用系統(tǒng)組成，其主要原理為閱讀器發(fā)送一個特定頻率的無線電波能量給電子標(biāo)簽，使之驅(qū)動電子標(biāo)簽將內(nèi)部的數(shù)據(jù)送出，以便閱讀器能順利的接收并解讀數(shù)據(jù)，最后送到應(yīng)用軟件系統(tǒng)進(jìn)行處理。其基本模型如圖1所示。

圖1 RFID的基本模型圖

2）RFID在車輛信息自動識別中的應(yīng)用。近年來，隨著道路上的車輛逐漸增多，使得國家和交通部門對車輛管理的難度越來越大，為了更好的指揮交通，對車輛進(jìn)行科學(xué)、高效的管理，引入RFID技術(shù)對車輛車牌、型號信息、出廠和報廢年限、司機(jī)資料等相關(guān)信息進(jìn)行有效的識別。RFID對車輛信息識別的應(yīng)用原理為：在出廠前的汽車尾部或者頂部安裝一個隱蔽的有源電子標(biāo)簽，其電源由汽車自身發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電獲得。另外，在不影響美觀的前提下，也可以在車輛上安裝簡易的發(fā)電板，為電子標(biāo)簽提供電能。同時，交警巡邏車輛上安裝的閱讀器和電腦進(jìn)行連接，方便交警巡邏時對各類車輛的檢查，如違規(guī)車、套牌車、報廢車等，及時發(fā)現(xiàn)交通中存在的安全隱患，降低交通事故發(fā)生的概率，促進(jìn)我國交通事業(yè)更好更快的發(fā)展。RFID在車輛信息識別示意圖如圖2。

圖2 RFID對違法車輛跟蹤示意圖

2 硬件設(shè)計

隨著我國交通車輛管理的問題逐漸增多，車輛自動識別技術(shù)在推廣和應(yīng)用上逐漸成熟，得到了較好的發(fā)展空間。特別是無線射頻識別（RFID）技術(shù)最具發(fā)展前景，因其具有識別正確率高、適應(yīng)性強(qiáng)、易與計算機(jī)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫和計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相融合等優(yōu)點，被廣泛用于車輛自動識別和信息采集工作中。

2.1 標(biāo)簽的設(shè)計

電子標(biāo)簽是車輛信息的載體，其性能直接影響著車輛采集信息成功與否。對其車輛使用環(huán)境和功能分析，車輛電子標(biāo)簽的要求為：電子標(biāo)簽信息數(shù)字化、標(biāo)準(zhǔn)化、安全化，并盡可能的真實、可靠；用跳頻方式工作在UHF頻段；使用壽命與車輛使用壽命等效，一般在10年左右；設(shè)計的要求必須符合汽車內(nèi)裝置的使用標(biāo)準(zhǔn)和安全標(biāo)準(zhǔn)，不能給車輛的正常使用帶來安全隱患；保證汽車在140千米/小時高速行駛狀態(tài)下能準(zhǔn)確的對車輛信息進(jìn)行采集，且識別率不得低于99.5%，同時在8—15米范圍內(nèi)對基站實現(xiàn)全面響應(yīng)通信。電子標(biāo)簽分別有整流器、上電復(fù)位、寄存器、數(shù)據(jù)分割器以及邏輯單位組成。

1）整流器。整流器作為遠(yuǎn)程供電系統(tǒng)中最關(guān)鍵的模塊，能較好的預(yù)測等效電路模型在恒定電壓下對給定直流輸出電流所消耗的能量。同時，整流器對該電路模型提供了整流器輸入和輸出阻抗。

輸入電壓幅度vin在電容Ci被電感補(bǔ)償下計算公式為：

式中，PAV和RS分別為天線所獲得的功率和天線阻抗的實部。

從上述公式可以看出，增加RS對提高vin有一定的促進(jìn)作用，并使得RS=Ri，這樣對整流器性能的提高具有一定的促進(jìn)作用。整流器整體效率定義為：

其裝換效率為：

2）檢波器、解碼器以及數(shù)據(jù)分割器。信號Venv是包絡(luò)信號整流后的均值，可以為電子標(biāo)簽提供時鐘；Vref為所接收到的射頻信號整流后的均值，可以在解碼過程中實現(xiàn)電壓的比較。

3）上電復(fù)位。晶體管交叉耦合對和或非門組成了上電復(fù)位電路。當(dāng)給電路兩端加電時，一個支路會比另一個支路先啟動，邏輯或非門對兩對管子的柵極信號進(jìn)行比較，研究并保證了邏輯單元的上電復(fù)位。為確保電源電壓上升沿與上電復(fù)位之間產(chǎn)生延時，可以通過電容C對A點進(jìn)行緩慢充電。

4）IF振蕩器及移位寄存器。振蕩器作為單穩(wěn)態(tài)或者穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路進(jìn)行工作，如圖3所示。

①單穩(wěn)態(tài)行為。對上電復(fù)位電路進(jìn)行上電復(fù)位時，處于邏輯“0”狀態(tài)的IF_enable，電容C上的電壓VC=0；當(dāng)IF_enable上升到V+，開啟T12和T11，T13斷開，IF_enable下降到V-。由于從T2中流出的是電流Ip，VC從V-上升到T6的閥值電壓。隨后T10導(dǎo)通，開啟T6，IF_enable上升到V+。此時，斷開T1，開啟T4，In從電容C釋放電荷，使得VC下降到0。

②穩(wěn)態(tài)行為。在工作開始時，IF_enable保持在高電平狀態(tài)，其他與單穩(wěn)態(tài)行為相同。開始VC并沒有下降到0，而是下降到T2的閥值電壓。T1和T2隨之導(dǎo)通，IF_enable變?yōu)榈碗娖綘顟B(tài)。此刻，T1繼續(xù)保持開啟狀態(tài)，VC逐漸上升，一直持續(xù)到IF_enable下降到V-才結(jié)束。

③移位寄存器是用于保存解碼器所接受到的信息位，數(shù)據(jù)可以并行輸入、并行輸出；也可以串行輸入、串行輸出等方式，實現(xiàn)數(shù)據(jù)串行—并行轉(zhuǎn)換、數(shù)值的運(yùn)算以及數(shù)據(jù)的處理等。

2.2 閱讀器

閱讀器可以對信息進(jìn)行準(zhǔn)確、高效的讀寫，并為電子標(biāo)簽提供充足的電流電壓，是RFID系統(tǒng)的核心器件。閱讀器的設(shè)計要充分考慮到其工作頻率和作用距離兩個重要的參數(shù)。目前在我國車輛行駛過程中，對其進(jìn)行遠(yuǎn)距離的識別，必須選擇工作在超高頻或者微波頻段的遠(yuǎn)距離RFID系統(tǒng)，才能更好的滿足于當(dāng)今新時代交通發(fā)展的需求。在射頻器滿足一定的通信協(xié)議前提下，壓控振動器（VCO）產(chǎn)生的射頻信號一部分經(jīng)過放大后，通過天線發(fā)射出來。這里采用開關(guān)作為脈沖調(diào)制器，更好的實現(xiàn)閱讀器到電子標(biāo)簽之間的信息傳遞與交流。另一部分沒有變大的射頻信號用于平時工作中的變頻，由單個標(biāo)簽反響散射的返回信號。對閱讀器構(gòu)造了兩個天線接口，使得閱讀器在連接兩個天線時，可以同時滿足一個基站監(jiān)控兩個車道的需求，具有較高的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

圖3 IF_enable振蕩器電路

3 結(jié)束語

射頻識別技術(shù)（RFID）對車輛信息進(jìn)行自動識別，可以更好的實現(xiàn)對車輛的定位和跟蹤，及時的發(fā)現(xiàn)存在安全隱患的車輛和司機(jī)，對降低交通事故發(fā)生頻率、提高有效的交通管理水平具有不可或缺的作用。因此，我們必須不斷研究和創(chuàng)新RFID技術(shù)，使其更好的應(yīng)用于交通信息管理中，進(jìn)一步促進(jìn)我國交通事業(yè)更好更快的發(fā)展。

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作者簡介

梅靜龍（1988-），男，漢族，江蘇鹽城人，碩士生，華東交通大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院，交通信息工程及控制專業(yè)。

指導(dǎo)老師：劉子英（教授）。endprint