RFID射頻技術(shù)在車輛自動管理系統(tǒng)中的應(yīng)用研究

尹繼輝++馬曉春

【摘要】 RFID是物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建中用到的關(guān)鍵技術(shù)，由于具有安全、高效和成本低廉等諸多優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)受到人們的廣泛關(guān)注。在本文中，基于RFID射頻技術(shù)，對其在車輛管理領(lǐng)域中的應(yīng)用進(jìn)行深入研究，構(gòu)建了智能化的車輛管理系統(tǒng)。文中所構(gòu)建的車輛自動管理系統(tǒng)，其構(gòu)成主要包括RFID硬件、CDMA系統(tǒng)、GIA系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)等，能夠?qū)崿F(xiàn)對不同應(yīng)用環(huán)境中車輛的識別、定位、跟中、測速和監(jiān)控管理等眾多功能，可以有效解決當(dāng)前交通領(lǐng)域中的道路擁堵、車輛超速、超載以及車輛盜竊等問題。

【關(guān)鍵詞】 RFID射頻技術(shù) 車輛管理 車聯(lián)網(wǎng)

一、引言

在經(jīng)濟(jì)和科技的不斷發(fā)展和推動下，我國的機(jī)動車輛數(shù)量逐年增加，使得對機(jī)動車輛的管理遇到了不小的難題，在交通的發(fā)展帶來了諸多問題，比如交通的擁堵、車輛失竊、車輛的身份識別、由于車輛超速行駛所導(dǎo)致的交通事故等。所以如何采用現(xiàn)代科技手段來有效提高現(xiàn)有道路的利用率、保障整個(gè)交通狀況的暢通，也就成為擺在人們先前的難題。此外，在車輛的身份識別和車輛出入的管理方面、車輛超速超載和安全行駛方面、車輛的防護(hù)等級和失竊防范方面、公務(wù)車輛的使用透明化方面，都需要通過技術(shù)手段加以解決。所以，本文有針對性的采用基于RFID射頻技術(shù)的智能車輛管理系統(tǒng)，能夠有效解決上述問題。

二、封閉區(qū)域中的車輛管理系統(tǒng)

2.1系統(tǒng)構(gòu)成

針對封閉區(qū)域中的車輛管理系統(tǒng)，其RFID硬件主要包括：有源RFID智能牌照、遠(yuǎn)距離閱讀器、通道控制器、道閘，而軟件部分則包括：圖像抓拍模塊、計(jì)算機(jī)和軟件管理系統(tǒng)等等。

2.2 工作原理

具體而言，文中所設(shè)計(jì)的車輛自動管理系統(tǒng)采用基于遠(yuǎn)距離射頻識別技術(shù)，每個(gè)進(jìn)出入該區(qū)域的車輛都安裝了有源RFID智能牌照，該牌照需要在使用前在車輛管理系統(tǒng)中進(jìn)行注冊。同時(shí)，在智能牌照中，不僅存儲有基本的車輛車牌號、車型信息，還存儲了車輛車主姓名和身份證信息。使用過程中，該智能牌照能夠不斷地發(fā)射超高頻信號，在封閉區(qū)域出入口附近所安裝的遠(yuǎn)距離閱讀器，就可以對車牌信息進(jìn)行非接觸讀取，然后將車輛信息傳送到通道控制器。通道控制器可以根據(jù)牌照信息和系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行判斷，如果信息合法，則可以通過控制器上的繼電器來完成道閘的開啟，否則車輛不予通過。

對于外部車輛，由于沒有進(jìn)入該區(qū)域的專用牌照，需要在車輛進(jìn)入有源識別區(qū)后，通過語音提示駕駛員到門衛(wèi)處進(jìn)行登記，并利用攝像機(jī)來獲取車輛牌照和車型信息；然后，門衛(wèi)就可以通過無線遙控裝置來開啟道閘控制器，完成車輛放行操作。

三、開放道路網(wǎng)中的車輛管理系統(tǒng)

3.1 需求分析

由于現(xiàn)在機(jī)動車數(shù)量的劇增，造成了交通狀況的不斷惡化，也使得堵車給大家造成了不小的損失，更是容易導(dǎo)致交通事故的發(fā)生。所以，如何充分利用現(xiàn)有技術(shù)和手段，縮短車輛的路上運(yùn)行時(shí)間、提高車輛的運(yùn)行效率、保障車輛運(yùn)行安全、提高道路的通行能力等，也就成為城市發(fā)展構(gòu)成中需要重點(diǎn)考慮和解決的問題。不僅如此，在企業(yè)規(guī)模和業(yè)績不斷發(fā)展的情況下，運(yùn)營過程中需要的配送和交通車輛也會不斷增多，使得車輛的管控存在短板和盲點(diǎn)，需要開發(fā)智能化的車輛管理系統(tǒng)，來實(shí)現(xiàn)對車輛的運(yùn)行狀態(tài)、位置的實(shí)時(shí)掌握和監(jiān)測。

3.2車輛定位現(xiàn)狀

在現(xiàn)階段的主流車輛定位系統(tǒng)中，系統(tǒng)獲取車輛信息的主要方法還主要通過GPS定位系統(tǒng)和加速度傳感器來實(shí)現(xiàn)車輛的定位。這種車輛的定位方式，還是一種基于移動站的定位方法，也就是車輛上的定位設(shè)備向車輛提供具體的位置信息，然后，車輛就可以利用無線通信設(shè)備，將其具體位置信息上報(bào)給車輛管理系統(tǒng)。通常，這種基于被動為車輛主動位置信息發(fā)送的方式，具有占用通信資源較多、系統(tǒng)運(yùn)行成本也比較高的缺陷，同時(shí)，在城市環(huán)境中，由于城市高樓、高架橋、林蔭道和隧道的影響，還有可能會出現(xiàn)不可預(yù)期的定位盲點(diǎn)。

3.3系統(tǒng)構(gòu)成

智能車輛管理系統(tǒng)中的定位和識別系統(tǒng)，包括RFID智能車牌、數(shù)據(jù)無線收發(fā)節(jié)點(diǎn)（也就是RFID遠(yuǎn)距離閱讀器）、CDMA模塊、GIA系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理單元以及數(shù)據(jù)處理和控制中心等。圖1所示是一種車輛定位及測速系統(tǒng)的示意圖。

圖1 車輛定位及測速系統(tǒng)示意圖

在圖1中，實(shí)心圓點(diǎn)表示能夠獲取車輛身份信息的數(shù)據(jù)處理節(jié)點(diǎn)；五角星表示能夠?qū)邮諗?shù)據(jù)進(jìn)行處理的數(shù)據(jù)處理單元；三角形則表示城市中的數(shù)據(jù)處理中心。

3.4系統(tǒng)運(yùn)行原理

系統(tǒng)運(yùn)行過程中，需要通過對RFID電子標(biāo)簽的讀取，來獲取車輛的詳細(xì)身份信息，然后再利用TODA多基站無線定位方法來獲取車輛的位置信息，同時(shí)，還可以通過對車輛移動所產(chǎn)生的多普勒頻域進(jìn)行處理和分析，還可以獲得車輛的速度信息。在每個(gè)RFID車牌中，都存儲著車輛牌號、車輛用途、最大載貨量、最大載客量、車主姓名、車主身份信息等。根據(jù)對不同地區(qū)建筑特點(diǎn)和流通流量的判斷，可以設(shè)置一定數(shù)量的數(shù)據(jù)無線收發(fā)節(jié)點(diǎn)，這樣，就可以獲得對資源的最大利用效率，同時(shí)減少節(jié)點(diǎn)設(shè)置的浪費(fèi)。

所設(shè)置的每個(gè)數(shù)據(jù)無線收發(fā)節(jié)點(diǎn)，都可以利用一定的頻率，定向的發(fā)送已知編碼和調(diào)制的命令信號，RFID智能車牌收到該信號后，在驗(yàn)證正確的情況下，就可以將自身的UID進(jìn)行發(fā)送和提交；而無線數(shù)據(jù)收發(fā)節(jié)點(diǎn)在接收到信息的情況下，就可以對其進(jìn)行解調(diào)和解碼，進(jìn)而得到車輛的相關(guān)信息，通過CDMA模塊，將這些信息發(fā)送到數(shù)據(jù)處理單元，進(jìn)而通過數(shù)據(jù)處理單元發(fā)送到城市的數(shù)據(jù)處理和控制中心。利用多基站的無線定位方法，主要通過無線數(shù)據(jù)收發(fā)節(jié)點(diǎn)來獲取車輛的實(shí)時(shí)位置信息，并利用接收信號的強(qiáng)度、達(dá)到時(shí)間、達(dá)到時(shí)間差完成定位過程。

具體而言，就是在初步估計(jì)的基礎(chǔ)上，可以確定與RFID智能車牌距離最近的3個(gè)數(shù)據(jù)無線收發(fā)節(jié)點(diǎn)，再基于這3個(gè)節(jié)點(diǎn)的不同TDOA值來進(jìn)行定位過程，進(jìn)而得到車輛的位置信息，然后傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理和控制中心，這樣，就能夠根據(jù)這些信息對車輛的運(yùn)行軌跡進(jìn)行繪制。此外，在對車輛移動過程中所產(chǎn)生的多普勒頻移進(jìn)行實(shí)時(shí)采樣，根據(jù)結(jié)果完成對車輛速度的測定。

四、結(jié)束語

基于RFID射頻技術(shù)，對其在車輛管理領(lǐng)域中的應(yīng)用進(jìn)行深入研究，構(gòu)建了智能化的車輛管理系統(tǒng)，同時(shí)，根據(jù)系統(tǒng)在不同環(huán)境下的需求進(jìn)行分別闡述。結(jié)果表明，本文系統(tǒng)具有成本低、運(yùn)行效率高、經(jīng)濟(jì)和使用的諸多優(yōu)點(diǎn)。

作者簡介：

馬曉春，女，漢，黑龍江哈爾濱，東北林業(yè)大學(xué)，研究生，副教授，東北林業(yè)大學(xué)交通學(xué)院，汽車節(jié)能減排技術(shù)智能車輛與物流自動化技術(shù)。

尹繼輝，男，漢，黑龍江哈爾濱，哈爾濱工程大學(xué)，研究生，講師，東北林業(yè)大學(xué)交通學(xué)院，信號處理、噪聲分析與模式識別；設(shè)備故障診斷、智能化監(jiān)控與殘余壽命預(yù)測技術(shù)。

參 考 文 獻(xiàn)

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