交通信息化建設(shè)RFID技術(shù)應(yīng)用分析

鄧梅華、陳鵬

（1.江西慧通科技發(fā)展有限責(zé)任公司，江西南昌330000；2.江西方興科技有限公司，江西南昌330000）

0 引言

在交通信息化建設(shè)的過程中，對(duì)于數(shù)據(jù)的儲(chǔ)存以及數(shù)據(jù)的運(yùn)用有著很高的要求。通過RFID 技術(shù)的應(yīng)用能夠在滿足交通信息化建設(shè)要求的基礎(chǔ)上，提高交通信息功能的應(yīng)用水平。所以對(duì)該技術(shù)的應(yīng)用方式進(jìn)行分析，對(duì)交通信息化建設(shè)工作的開展有促進(jìn)作用。

1 RFID 技術(shù)的內(nèi)涵及組成

RFID 是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的產(chǎn)物，屬于自動(dòng)識(shí)別技術(shù)類型，與接觸識(shí)別相比，有著非常高的優(yōu)越性，主要應(yīng)用射頻識(shí)別、無(wú)線射頻識(shí)別方面的技術(shù)，利用中介存在的無(wú)線電信號(hào)可以識(shí)別某些特定的目標(biāo)，然后經(jīng)過特定目標(biāo)的數(shù)據(jù)處理與讀寫，只需要通過無(wú)線電信號(hào)就可以滿足自動(dòng)識(shí)別的工作需要，并不需要通過機(jī)械或者光學(xué)接觸。RFID 技術(shù)是利用無(wú)線射頻技術(shù)識(shí)別物體中的標(biāo)簽，把識(shí)別后的信息傳輸?shù)介喿x器內(nèi)，標(biāo)簽和閱讀器是利用無(wú)線射頻信號(hào)進(jìn)行連接，閱讀器獲取相關(guān)信息進(jìn)行解碼處理，然后傳輸?shù)接?jì)算機(jī)內(nèi)。RFID 系統(tǒng)包含讀寫器、應(yīng)答器、射頻標(biāo)簽等，各個(gè)結(jié)構(gòu)部分都有著獨(dú)特的特點(diǎn)：讀寫器的作用是進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送、接收以及處理；應(yīng)答器是數(shù)據(jù)的載體結(jié)構(gòu)，將其直接設(shè)置到被識(shí)別的物體表面，主要組成結(jié)構(gòu)是芯片、天線；射頻標(biāo)簽的組成部分為調(diào)制與解調(diào)模塊，應(yīng)用相關(guān)數(shù)據(jù)信息將其作為信道進(jìn)行傳輸處理，然后把調(diào)制的無(wú)限波實(shí)現(xiàn)發(fā)射和傳播利用。解調(diào)反作用到調(diào)制上，讀寫器是整個(gè)系統(tǒng)的核心部件，作用非常重要，包含接收機(jī)、發(fā)射機(jī)的部分[1]。

2 RFID 系統(tǒng)工作原理

一般來(lái)說，RFID 的系統(tǒng)內(nèi)關(guān)鍵性的部分就是讀寫器、RFID 卡，其中讀寫器是計(jì)算機(jī)的終端設(shè)備，可以實(shí)現(xiàn)RFID 卡信息的讀取與存儲(chǔ)方面的工作，包含控制、通信、天線等結(jié)構(gòu)部分。而RFID 卡則是無(wú)源應(yīng)答器，內(nèi)部的主要結(jié)構(gòu)就是芯片、外接天線部分，芯片內(nèi)有前端、邏輯控制、存儲(chǔ)器等部分構(gòu)成，有些則會(huì)將天線設(shè)置到電路內(nèi)。

3 以RFID 技術(shù)作為基礎(chǔ)進(jìn)行交通信息采集處理

通過射頻卡的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)交通信息的穩(wěn)定采集，系統(tǒng)由下述幾個(gè)方面組成：RFID 讀寫器進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化、車輛信息采集、交通信息中心等。在系統(tǒng)內(nèi)分別設(shè)置了出租車、公交車等信息，作為交通信息的采集單元部分。通信系統(tǒng)是由光纖、電纜等組合形成的網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)，在控制中心中，可以進(jìn)行RFID 讀寫器的全面采集與回傳處理，可以進(jìn)行信息的定時(shí)采集工作，隨時(shí)進(jìn)行車輛信息的監(jiān)控，了解行駛路段的信息和行程資料，利用信息化系統(tǒng)完成網(wǎng)絡(luò)化的預(yù)測(cè)和分析處理，可以給交通誘導(dǎo)的順利進(jìn)行提供條件[2]，其主要包括三個(gè)方面：

3.1 優(yōu)化分布RFID 讀寫器

首先是根據(jù)需要進(jìn)行城市內(nèi)部區(qū)域內(nèi)拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建，然后實(shí)現(xiàn)全面化的交通信息的調(diào)查和分析，包含城市內(nèi)部各個(gè)道路路口，實(shí)現(xiàn)多個(gè)因素的分析和掌握，并且在關(guān)鍵性的位置上設(shè)置必要的RFID 讀寫器裝置，可以達(dá)到系統(tǒng)采集信息的需要。

3.2 實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)

將RFID 讀寫器能夠掌握的定點(diǎn)瞬時(shí)速度、時(shí)間、車輛型號(hào)、車輛牌號(hào)、車流量數(shù)據(jù)等進(jìn)行數(shù)據(jù)檢驗(yàn)和挖掘，從而可以合理地估算該路段在某個(gè)時(shí)間范圍內(nèi)的交通基礎(chǔ)信息。

3.3 處理數(shù)據(jù)與分析預(yù)測(cè)

應(yīng)用信息融合技術(shù)，將已經(jīng)全面掌握的各項(xiàng)參數(shù)化信息進(jìn)行綜合分析，了解該交通路段范圍內(nèi)的交通運(yùn)行實(shí)際情況，然后分析確定下一時(shí)段內(nèi)的交通通行流量以及通行時(shí)間方面的信息，然后再利用交通誘導(dǎo)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)路網(wǎng)的拓展和應(yīng)用。因?yàn)榻煌▋?nèi)的車輛運(yùn)動(dòng)并不是固定的，而是動(dòng)態(tài)化的，所以通過應(yīng)用RFID 技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)交通通行實(shí)際情況的分析，實(shí)現(xiàn)全面路網(wǎng)內(nèi)的交通運(yùn)行情況的同步、動(dòng)態(tài)化掌握。這種方式不會(huì)給駕駛員產(chǎn)生任何影響，對(duì)于駕駛員也沒有任何的要求，信息都是通過系統(tǒng)自動(dòng)化進(jìn)行采集與傳遞。這不僅可以進(jìn)行路網(wǎng)數(shù)據(jù)信息的全天候、實(shí)時(shí)性的采集，而且能做好定位、通信、誘導(dǎo)、服務(wù)等多項(xiàng)功能的同時(shí)使用，保證系統(tǒng)運(yùn)行的效率和質(zhì)量，為交通管控提供基礎(chǔ)條件[3]。

4 關(guān)鍵技術(shù)

利用RFID 技術(shù)實(shí)現(xiàn)交通信息的采集和處理，需要使用到以下幾項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。

4.1 RFID 讀寫器優(yōu)化

RFID 讀寫器在運(yùn)行的過程中，會(huì)采集到大量的車輛數(shù)據(jù)信息，是否能夠真實(shí)地體現(xiàn)出該路段內(nèi)交通運(yùn)行的實(shí)際情況，與讀寫器在路網(wǎng)內(nèi)的分布存在著直接的關(guān)系。如果各個(gè)路段內(nèi)都設(shè)置讀寫器裝置，并設(shè)置多個(gè)讀寫器，就會(huì)成本升高，因?yàn)閱蝹€(gè)讀寫器的價(jià)格是比較高的，所以需要在全面掌握交通信息的基礎(chǔ)上，應(yīng)盡量減少讀寫器的數(shù)量，這是讀寫器優(yōu)化的基本原則。具體措施如下：因?yàn)槌鲎廛?、公交車的行駛路線很多是在車流量較大的主干道或者快速路，所以在進(jìn)行行程時(shí)間調(diào)查中，根據(jù)當(dāng)前的主干道以及快速路的行程具體參數(shù)，了解整個(gè)道路內(nèi)的交通流量的基本參數(shù)，然后能確定在主干道、快速路上設(shè)置RFID 自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)的讀寫器設(shè)置方案，達(dá)到優(yōu)化設(shè)計(jì)的要求[4]。

4.2 信息車輛的數(shù)目和交通運(yùn)行的關(guān)系分析

具體選擇多少數(shù)量的檢測(cè)單元才能滿足交通信息的采集準(zhǔn)確性要求，是保證整個(gè)交通信息化系統(tǒng)建設(shè)的需要，也是當(dāng)前人們需要考慮的重要問題之一?；诖?，需要設(shè)計(jì)人員將城市內(nèi)的出租車、公交車作為信息采集的具體單元，通過采集相關(guān)的數(shù)據(jù)信息，可以體現(xiàn)出整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)交通流量數(shù)據(jù)信息，然后以確定車輛數(shù)量和交通運(yùn)行的關(guān)系，從而確定最佳的采集點(diǎn)數(shù)量信息，保證系統(tǒng)運(yùn)行更具科學(xué)性。

4.3 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)采集之后，進(jìn)行全部的數(shù)據(jù)過濾處理，將一些無(wú)用或者錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)全部剔除，然后結(jié)合已經(jīng)掌握的數(shù)據(jù)信息，選擇合適的計(jì)算方法，獲取相關(guān)的數(shù)據(jù)信息，為交通信息預(yù)測(cè)提供良好的基礎(chǔ)條件，也能達(dá)到交通系統(tǒng)管控的標(biāo)準(zhǔn)和要求。

4.3.1 數(shù)據(jù)過濾

因?yàn)楹芏嘟煌ㄒ蛩貢?huì)給數(shù)據(jù)產(chǎn)生一定的影響，容易導(dǎo)致數(shù)據(jù)出現(xiàn)失效的情況，所以不同檢測(cè)單元的特點(diǎn)不同、駕駛行為方面也有明顯的差異。由于所應(yīng)用的RFID 檢測(cè)范圍比較有限，安裝RFID 卡的各個(gè)車輛會(huì)有明顯的干擾和影響，通信系統(tǒng)有時(shí)會(huì)出現(xiàn)故障而產(chǎn)生數(shù)據(jù)丟失的問題，這些因素會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)出現(xiàn)錯(cuò)誤、流失等問題，但是有些錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)信息依然會(huì)存儲(chǔ)系統(tǒng)內(nèi)，給正常的數(shù)據(jù)信息使用產(chǎn)生不利的影響。基于此，進(jìn)行必要的數(shù)據(jù)過濾有著非常重要的作用，可以將一些無(wú)法使用的數(shù)據(jù)剔除，一般會(huì)選擇應(yīng)用閾值法和交通流機(jī)理法進(jìn)行處理，把丟失后的數(shù)據(jù)信息以補(bǔ)償?shù)姆绞竭M(jìn)行采集和使用，保證系統(tǒng)運(yùn)行更具科學(xué)性。

4.3.2 單一路段交通數(shù)據(jù)估計(jì)

對(duì)于路段內(nèi)交通信息數(shù)據(jù)的掌握，需要合理地做好單一路段內(nèi)交通設(shè)計(jì)統(tǒng)計(jì)分析，而最為核心的一項(xiàng)數(shù)據(jù)就是路段內(nèi)的平均速度，可以根據(jù)流量、速度、密度之間的關(guān)系確定相關(guān)的數(shù)據(jù)信息，達(dá)到系統(tǒng)分析的需要。因?yàn)橄嗤范蝺?nèi)，檢測(cè)位置存在著不同，信息采集車輛速度也會(huì)有明顯的不同，所以此時(shí)會(huì)考慮區(qū)間的平均速度方面的數(shù)據(jù)信息。確定平均速度之后，可以繼續(xù)推算確定交通流量、交通密度、行程時(shí)間等相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息，以此能夠滿足系統(tǒng)分析的需要，各個(gè)數(shù)據(jù)之間的邏輯關(guān)系也能夠確定，使得系統(tǒng)運(yùn)行效果得到提升[5]。

4.3.3 區(qū)域內(nèi)相關(guān)臨近路段上檢測(cè)數(shù)據(jù)的融合處理

要想使得系統(tǒng)交通數(shù)據(jù)信息可以完全掌握，只是利用某個(gè)檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析是很難達(dá)到要求的，應(yīng)做好整個(gè)區(qū)域內(nèi)的路段數(shù)據(jù)的全面融合處理才能滿足使用的需要，主要是從事件檢測(cè)、流量分析、行程時(shí)間等角度出發(fā)。交通流量特性如果已經(jīng)確定，需要在相鄰路段或者交叉口的部位上實(shí)現(xiàn)多個(gè)時(shí)間校準(zhǔn)和空間數(shù)據(jù)分析。在關(guān)聯(lián)性符合要求的情況下，確定相應(yīng)區(qū)域內(nèi)的流量數(shù)據(jù)，明確交叉口的具體條件。如果路段中某個(gè)位置上存在偶發(fā)事件的問題，該路段和臨近路段交通數(shù)據(jù)會(huì)發(fā)生突變。對(duì)于數(shù)據(jù)突變點(diǎn)進(jìn)行分析和容易，可以確定具體的偶發(fā)事件的情況。此外，還可以利用BP 網(wǎng)絡(luò)、時(shí)間序列等方式，對(duì)于下一時(shí)間范圍內(nèi)的交通流量進(jìn)行合理的預(yù)測(cè)和分析，有效地進(jìn)行交通引導(dǎo)、疏導(dǎo)，防止發(fā)生嚴(yán)重堵塞的問題。

5 結(jié)語(yǔ)

信息化技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了很多相關(guān)領(lǐng)域的進(jìn)步，推動(dòng)行業(yè)向信息化轉(zhuǎn)變，尤其是交通信息化建設(shè)也發(fā)生了突飛猛進(jìn)的變化。通過RFID 技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)交通信息的自動(dòng)化識(shí)別，與傳統(tǒng)的接觸點(diǎn)技術(shù)對(duì)比，有著非常明顯的優(yōu)勢(shì)，發(fā)揮出射頻識(shí)別技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，為交通管理提供良好的基礎(chǔ)條件。