基于駕駛證信息控制汽車(chē)點(diǎn)火系統(tǒng)的研究

曾清德 王聲應(yīng)

摘? 要：針對(duì)目前國(guó)內(nèi)交通管理過(guò)程中對(duì)上路車(chē)輛和駕駛?cè)藛T缺少一種身份核實(shí)方案的問(wèn)題，提出基于OCR識(shí)別技術(shù)和射頻技術(shù)相結(jié)合的方法，利用駕駛證信息作為控制汽車(chē)點(diǎn)火的關(guān)鍵憑證。即通過(guò)OCR識(shí)別技術(shù)對(duì)駕駛證進(jìn)行識(shí)別，對(duì)合法駕駛證予以許可通過(guò)，并提取其信息驅(qū)動(dòng)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火;另外，利用無(wú)線射頻技術(shù)，將駕駛證與該車(chē)相關(guān)聯(lián)的信息寫(xiě)入電子標(biāo)簽芯片內(nèi)，當(dāng)車(chē)輛路過(guò)高速收費(fèi)站或重要路口時(shí)存儲(chǔ)在芯片內(nèi)的信息被閱讀器接收，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)行駛車(chē)輛的跟蹤，從而有效加強(qiáng)了有證上路的管控。

關(guān)鍵詞：射頻技術(shù);OCR識(shí)別技術(shù);系統(tǒng)設(shè)計(jì);汽車(chē)點(diǎn)火

1? ? 系統(tǒng)概述

通過(guò)OCR識(shí)別技術(shù)對(duì)駕駛證進(jìn)行信息采集及自動(dòng)識(shí)別，系統(tǒng)內(nèi)置處理器對(duì)采集到的信息與模板信息進(jìn)行匹配，成功后向控制機(jī)構(gòu)發(fā)出控制指令，控制汽車(chē)驅(qū)動(dòng)電路，從而起到防盜的作用。另外，將車(chē)輛信息與駕駛證信息相關(guān)聯(lián)后通過(guò)發(fā)射模塊發(fā)射，經(jīng)過(guò)接收處理會(huì)被傳到交通管理系統(tǒng)，主要實(shí)現(xiàn)以下兩個(gè)目的：一是基于駕駛證圖像信息采集技術(shù)能夠分辨合法的駕駛身份，預(yù)防非法的駕駛證通過(guò)識(shí)別;二是啟動(dòng)后行駛一段時(shí)間，經(jīng)過(guò)重要路口尤其是高速收費(fèi)站時(shí)，車(chē)輛信息與駕駛?cè)笋{駛信息會(huì)經(jīng)發(fā)射模塊被天線接收，然后發(fā)送到交通管理部門(mén)，用于違法扣分處理，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)扣分。

本系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：

（1）節(jié)能。確認(rèn)汽車(chē)點(diǎn)火成功后，駕駛證采集模塊能與汽車(chē)電源斷開(kāi)，進(jìn)入睡眠狀態(tài);當(dāng)汽車(chē)處于ON檔位時(shí)，駕駛證采集模塊連通汽車(chē)電源，進(jìn)入喚醒狀態(tài)。

（2）設(shè)置并聯(lián)式相關(guān)聯(lián)控制功能。擬對(duì)該系統(tǒng)控制汽車(chē)點(diǎn)火采取兩種方式：一是以車(chē)主駕駛身份認(rèn)證識(shí)別為主，此時(shí)車(chē)主只需將自己的駕駛證放置在識(shí)別裝置上，識(shí)別成功后即可驅(qū)動(dòng)汽車(chē)點(diǎn)火，無(wú)需網(wǎng)絡(luò)授權(quán);二是以非原車(chē)主身份識(shí)別為輔，即當(dāng)系統(tǒng)識(shí)別到非原車(chē)主身份后會(huì)采用第二種認(rèn)證方式，啟動(dòng)發(fā)射模塊。

（3）添加新用戶(hù)駕駛證登記信息并應(yīng)用RFID發(fā)射模塊啟動(dòng)汽車(chē)的功能。在各個(gè)重要的交通路口設(shè)立相應(yīng)的天線，加強(qiáng)交通管理部門(mén)對(duì)駕駛者的跟蹤管理，結(jié)合道路違法拍攝車(chē)牌的記錄，免去驗(yàn)證駕駛?cè)藛T違法的繁瑣的工作，減少高檔攝影機(jī)的投入成本。

2? ? 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)硬件主要由這幾個(gè)模塊構(gòu)成：身份識(shí)別模塊、主控制器、發(fā)射模塊、發(fā)動(dòng)機(jī)ECU、點(diǎn)火控制模塊。硬件系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)組成部分如圖1所示。

（1）身份識(shí)別模塊主要作用是采集身份信息，這部分主要利用OCR技術(shù)識(shí)別采集駕駛證身份信息并過(guò)濾非駕駛證證件信息等。

（2）主控制器選用80C51單片機(jī)，對(duì)身份采集模塊的信息進(jìn)行轉(zhuǎn)換、分析、存儲(chǔ)等，然后實(shí)現(xiàn)各個(gè)部分的控制。

（3）發(fā)射模塊是利用射頻技術(shù)發(fā)射車(chē)輛的車(chē)牌信息與新錄入的駕駛證臨時(shí)駕駛綁定的信息，在各個(gè)重要路段設(shè)有相應(yīng)的天線對(duì)射頻信息進(jìn)行接收，然后上傳到公安交通管理系統(tǒng)進(jìn)行記錄，最后經(jīng)過(guò)核對(duì)才能實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)“扣分”。

（4）發(fā)動(dòng)機(jī)ECU主要是預(yù)存原車(chē)車(chē)主駕駛證信息，用于信息匹配，從而控制汽車(chē)點(diǎn)火模塊。

（5）點(diǎn)火控制模塊這一部分包括了驅(qū)動(dòng)電路和控制線路，主要作用是通過(guò)接收單片機(jī)輸出的高低電平以實(shí)現(xiàn)電路的導(dǎo)通與截止。

2.1? ? 微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)電路

通過(guò)微機(jī)控制油泵繼電器電路通斷來(lái)控制汽車(chē)的啟動(dòng)與熄火。汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)ECU會(huì)對(duì)各種傳感器提供的信號(hào)進(jìn)行分析計(jì)算，從而控制點(diǎn)火。對(duì)于電控發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)而言，不管是電控噴油還是電控點(diǎn)火，它們的工作受到其他工況影響都很大。所以，基于駕駛證識(shí)別控制點(diǎn)火的控制模塊，將它的控制電路連到燃油泵繼電器的電路是相對(duì)比較合理的，特別是汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)從靜止開(kāi)始點(diǎn)火啟動(dòng)，無(wú)其他工況參與的情況下，首先可以選擇對(duì)燃油泵繼電器或主繼電器的電路通斷進(jìn)行控制。當(dāng)點(diǎn)火開(kāi)關(guān)閉合，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU從輸出電壓端到主繼電器控制開(kāi)關(guān)閉合，繼而控制燃油泵繼電器開(kāi)關(guān)閉合，從而控制燃油泵啟動(dòng)，如圖2所示。

2.2? ? 發(fā)射模塊

最基本的電子標(biāo)簽系統(tǒng)由三部分組成：標(biāo)簽（tag）、耦合元件及芯片。每個(gè)標(biāo)簽具有唯一的電子編碼，此次研究采用高容量電子標(biāo)簽，因?yàn)樗邆淞擞脩?hù)可以寫(xiě)入的存儲(chǔ)空間，在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)上比傳統(tǒng)的標(biāo)簽擁有更可觀的大容量，并且能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)更新，可讀寫(xiě)，可反復(fù)刪改高容量電子標(biāo)簽，能附著在物體上標(biāo)識(shí)目標(biāo)對(duì)象，可在發(fā)射模塊對(duì)不同的信息源進(jìn)行刪改添加，可反復(fù)應(yīng)用，目的是將可被識(shí)別的駕駛證信息進(jìn)行存儲(chǔ)后寫(xiě)進(jìn)電子標(biāo)簽里。本次采用無(wú)源有線電子標(biāo)簽，兼容ISO/IEC 1800-6C國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)有相應(yīng)的接口能與單片機(jī)接口進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸、信號(hào)控制。電子標(biāo)簽芯片由單片機(jī)控制電路進(jìn)行上電，將單片機(jī)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)存在電子芯片的user區(qū)，當(dāng)車(chē)輛行駛到高速收費(fèi)路口或縣鄉(xiāng)道重要路口，路口安裝有相應(yīng)的閱讀器時(shí)，閱讀器可以根據(jù)通信協(xié)議讀出車(chē)輛電子芯片user區(qū)的數(shù)據(jù)，并將收集到的信息傳給公安交通管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)駕駛?cè)藛T和駕駛車(chē)輛的監(jiān)控。發(fā)射模塊電子標(biāo)簽工作電路如圖3所示。

3? ? 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

為提高系統(tǒng)的總體性能，保證系統(tǒng)的可維護(hù)性和可靠性，軟件設(shè)計(jì)一般選用模塊化方法。如圖4所示，當(dāng)汽車(chē)點(diǎn)火開(kāi)關(guān)被打到ON檔位時(shí)，系統(tǒng)即通上電，系統(tǒng)內(nèi)部首先會(huì)初始化，然后通過(guò)身份采集裝置采集外部的信息，對(duì)采集到的信息進(jìn)行一系列處理，最后將采集的信息與系統(tǒng)內(nèi)預(yù)存的信息進(jìn)行比對(duì)，基于比對(duì)一致性的百分比判斷汽車(chē)是否點(diǎn)火驅(qū)動(dòng);另外，對(duì)于非原車(chē)主需要駕駛車(chē)輛的情況，需要其基于駕駛證與該車(chē)牌信息通過(guò)發(fā)射模塊獲得臨時(shí)駕駛的權(quán)限，即駕駛證信息被整合成電子標(biāo)簽后通過(guò)信號(hào)傳給發(fā)動(dòng)機(jī)ECU，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU驅(qū)動(dòng)汽車(chē)點(diǎn)火電路，如圖5所示。此時(shí)駕駛該車(chē)輛，當(dāng)車(chē)輛路經(jīng)具備有相應(yīng)閱讀器的路口時(shí)即可記錄信息，并存儲(chǔ)發(fā)射到公安交通管理系統(tǒng)。

因?yàn)橄到y(tǒng)默認(rèn)的匹配模板是車(chē)主的駕駛證模板，當(dāng)車(chē)主使用自己的駕駛證識(shí)別時(shí)，無(wú)需通過(guò)網(wǎng)絡(luò)授權(quán)，可直接通過(guò)匹配就驅(qū)動(dòng)啟動(dòng)電路，打開(kāi)START檔汽車(chē)就可以正常啟動(dòng)。如果是使用非模板內(nèi)的駕駛證，則將匹配失敗，汽車(chē)點(diǎn)火系統(tǒng)就不會(huì)正常工作，汽車(chē)無(wú)法啟動(dòng)。這時(shí)會(huì)首先啟動(dòng)發(fā)射模塊進(jìn)行權(quán)限的獲取，權(quán)限成功獲取后，會(huì)在主控制器作為暫時(shí)性匹配模板;權(quán)限獲取失敗則無(wú)法啟動(dòng)汽車(chē)。如果啟動(dòng)成功后，汽車(chē)行駛一段時(shí)間并熄火，未使用新的駕駛證或使用原來(lái)的駕駛證時(shí)系統(tǒng)會(huì)保持上一次駕駛證與行駛證的臨時(shí)綁定記錄，并且交通管理平臺(tái)也會(huì)記錄臨時(shí)綁定的信息，然后再使用相同的駕駛證時(shí)，系統(tǒng)對(duì)于該駕駛證的識(shí)別無(wú)需通過(guò)GPRS向信息管理平臺(tái)獲取授權(quán)，直接與上次留痕的信息進(jìn)行匹配，即可控制汽車(chē)點(diǎn)火，從而啟動(dòng)汽車(chē)。使用原車(chē)主的駕駛證時(shí)，有類(lèi)似刷卡即用的便利功能，即直接與事先存儲(chǔ)在系統(tǒng)內(nèi)的駕駛證進(jìn)行匹配，然后向汽車(chē)發(fā)出點(diǎn)火的控制指令，從而可以啟動(dòng)汽車(chē)，并向駕駛證信息管理系統(tǒng)發(fā)出解除其他綁定信息的指令，恢復(fù)原車(chē)主的行駛證和駕駛證信息。這樣的好處就是當(dāng)車(chē)輛違反交通規(guī)則被拍攝下來(lái)后，可以結(jié)合交通管理系統(tǒng)當(dāng)時(shí)記錄的信息進(jìn)行精準(zhǔn)扣分。

4? ? 結(jié)語(yǔ)

本設(shè)計(jì)主要基于駕駛證識(shí)別與RFID射頻技術(shù)的結(jié)合對(duì)駕駛?cè)藛T身份和駕駛車(chē)輛進(jìn)行管理，同時(shí)新注冊(cè)的駕駛?cè)藛T身份與被駕駛車(chē)輛之間可以建立臨時(shí)的唯一性關(guān)系，能明確上路行駛的車(chē)輛和駕駛?cè)藛T的具體身份，當(dāng)車(chē)輛發(fā)生違法行為時(shí)，再結(jié)合交通監(jiān)控對(duì)車(chē)牌號(hào)的抓拍記錄，便能實(shí)現(xiàn)對(duì)駕駛?cè)藛T的處分及違法車(chē)輛的記錄，實(shí)現(xiàn)“精準(zhǔn)扣分”。

[參考文獻(xiàn)]

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收稿日期：2020-06-04

作者簡(jiǎn)介：曾清德（1966—），男，廣西柳州人，碩士研究生，副教授，研究方向：車(chē)輛智能控制。

王聲應(yīng)（1998—），男，廣東湛江人，研究方向：車(chē)輛工程技術(shù)。