RFID在智能交通管理中的應(yīng)用

1、RFID在城市智能交通中應(yīng)用目 錄引言：3一、RFID在車輛交通管理中的應(yīng)用需求：3二、RFID技術(shù)的選擇：41、RFID電子標(biāo)簽的要求52、RFID讀寫器的要求63、RFID天線的要求64、RFID空中接口協(xié)議的選擇75、RFID與視頻技術(shù)的配合8三、車輛RFID智能管理系統(tǒng)組成：8四、主要硬件介紹：9五、工程實施及售后服務(wù)11六、培訓(xùn)計劃12一、引言： 近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)不斷增長，機(jī)動車保有量和出行率均大幅度提高，急劇增長的、多樣化的、時變的交通需求是造成交通擁擠程度不斷增加和擁擠區(qū)域迅速擴(kuò)大的直接原因。然而有限的土地資源和其它制約因素使得道路設(shè)施的建設(shè)無法滿足不斷增長的交通需求。因此，

2、對交通信號控制的適應(yīng)性、智能化提出了更高的要求。中國的汽車保有量已經(jīng)超過8000萬輛以上，僅2010年的增量超過1800萬輛，已成為全球最大的汽車市場。汽車經(jīng)常是運(yùn)動的，對它的管理難度大，并且隨著數(shù)量的不斷增加，對它的管理難度成倍的增加，傳統(tǒng)的管理方法已經(jīng)越來越難以適應(yīng)不斷變化的需求，需要采用新技術(shù)新手段來解決新的問題。一、RFID在車輛交通管理中的應(yīng)用需求：1、特殊車輛的監(jiān)管要求。比如，客貨運(yùn)車輛的管理，尤其是渣土車的管理，由于車牌嚴(yán)重污損，有些素質(zhì)不高的司機(jī)常常違章行駛，甚至肇事逃逸。2、治安管理的要求。比如，出現(xiàn)刑事案件或車輛被盜槍等，需要及時排查和跟蹤有關(guān)人員和車輛。3、路橋收費(fèi)的要求

3、?，F(xiàn)在很多路橋都是貸款修建的，為了體現(xiàn)公平原則，誰使用誰付費(fèi)，所以都是采用現(xiàn)用現(xiàn)付的方式，但當(dāng)車流量很大時，目前這種停車收費(fèi)的方式社會成本很高。還有高速公路網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜時如何識別車輛行駛路徑的問題。4、解決城市核心區(qū)車輛擁堵的要求?，F(xiàn)在所有大城市的核心區(qū)都存在車輛擁堵的問題，解決的方法就是要用智能交通科技與經(jīng)濟(jì)的手段來調(diào)節(jié)車流量。5、門禁控制的要求。比如，某單位或小區(qū)內(nèi)常住車輛和臨時車輛進(jìn)出管理的要求。6、車輛管理部門的要求。比如，逾期未年檢的車輛，未繳納強(qiáng)制保險的車輛等。7、公交優(yōu)先RFID智能信號燈系統(tǒng)中，動態(tài)車流量檢測的要求。所有這些要求，最終都?xì)w結(jié)為一個要求：那就是如何能夠適應(yīng)各種情況下快

4、速、準(zhǔn)確地識別所監(jiān)控的車輛的身份。現(xiàn)在所采用的是視頻采集加模式識別的方法，但由于視頻質(zhì)量的好壞受環(huán)境光線影響很大，尤其是夜間和雨雪天氣，這樣就嚴(yán)重影響識別的效果。二、RFID技術(shù)的選擇：RFID技術(shù)是一種無線射頻識別技術(shù)，最基本的RFID系統(tǒng)由電子標(biāo)簽（或簡稱標(biāo)簽）、標(biāo)簽讀寫器（或簡稱讀寫器也有叫讀頭）和天線組成。簡單地說，它是通過無線電波實現(xiàn)讀寫器和標(biāo)簽之間的信息交換，從而達(dá)到識別標(biāo)簽所附著的物體的目的。從電子標(biāo)簽是否帶有電源供電來分，RFID分為有源系統(tǒng)和無源系統(tǒng)；從所使用的無線電波的工作頻率來分，可以分為低頻（130KHz）、高頻（13.56MHz）、超高頻（900MHz）和微波（2.4

5、GHz）頻段。有源RFID的優(yōu)勢是識別距離遠(yuǎn)、讀寫器功率小，缺點是成本高、需維護(hù)、遠(yuǎn)距離識別時定向性差；無源RFID的優(yōu)勢是成本低、免維護(hù)、遠(yuǎn)距離識別時定向性好，缺點是距離近、讀寫器功率大。無線電波頻率越高，數(shù)據(jù)通信速率越高，但電波越容易受到阻擋（或者說繞射性越差）。綜合多方面的因素，包括識別距離、識別方向性、綜合成本、可維護(hù)性、安裝方便性等，我們認(rèn)為選擇超高頻無源RFID系統(tǒng)作為大范圍車輛管理用是最合適的。1、RFID電子標(biāo)簽的要求前面已經(jīng)說明了采用超高頻無源RFID系統(tǒng)作為大范圍車輛管理用的一種技術(shù)，以下內(nèi)容是針對此技術(shù)的。對于標(biāo)簽來說，有些人提出了很多方面的要求，但有些要求是只考慮了一方

6、面，沒有綜合考慮其它方面的要求，我們經(jīng)過認(rèn)真研究，最終認(rèn)為，如下幾個方面的要求是必須的，也是比較合理的。 (汽車玻璃貼電子標(biāo)簽)（1）要保證標(biāo)簽內(nèi)身份號碼（ID號）的唯一性，這一點是需要技術(shù)和管理手段共同實現(xiàn)的。技術(shù)上保證克隆ID號有一定的門檻，管理上保證克隆是非法的行為。（2）保證最高車速時能夠可靠讀取數(shù)據(jù)（可靠識別），這是通過專門設(shè)計、安裝等綜合處理來保證的。（3）保證多車道、多車型、自由流情況下所有車輛的可靠識別，這是需要綜合考慮通信協(xié)議、信號處理、安裝方案等多方面的因素才能實現(xiàn)的。（4）安裝后，不影響駕駛安全，不影響車輛性能。不易受車內(nèi)人為阻擋和干擾，從而影響讀取性能。（5）從車外看，

7、標(biāo)簽顏色和安裝位置醒目，便于和視頻識別配合。（6）安裝簡單牢靠，保證6年以上使用壽命，這個生命周期要求也可以更長。（7）安裝位置不易積水、積灰、積雪，不易受損。（8）能夠盡可能適用所有類型的車輛。免維護(hù)或維護(hù)簡單方便。在保證上述要求的前提下，可以考慮一些特殊應(yīng)用要求的滿足，比如，增加一定的信息存儲空間，滿足在靜止?fàn)顟B(tài)下的讀取。2、RFID讀寫器的要求讀寫器是RFID系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，也是最復(fù)雜的設(shè)備，對RFID讀寫器的使用要求主要可以歸納為如下幾點：（1）射頻功率可以自動調(diào)節(jié)，最高允許長期運(yùn)行的出口功率應(yīng)該大于36dBm。（2）留有多種傳感器接口，目的是適應(yīng)不同用環(huán)境的需要。 (高性能RFID讀

8、寫器) （3）讀寫標(biāo)簽的可靠性距離留有40%以上的余量，以抗擊不可知的環(huán)境干擾。（4）能夠滿足單向四車道高速公路自由流可靠讀取的要求。（5）具有串口、以太網(wǎng)口等數(shù)據(jù)接口。（6）具有故障自動診斷和服務(wù)等級控制功能，以便在某些情況下保證基本讀取功能。（6）具備遠(yuǎn)程控制和軟件升級功能。（7）具備一定的數(shù)據(jù)存儲能力（可選）。（8）具備長期不間斷運(yùn)行的可靠性要求。其它具體性能指標(biāo)要求主要根據(jù)國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)確定，功能性的要求可以根據(jù)實際需要定制，主要由軟件實現(xiàn)。3、RFID天線的要求天線看上去簡單，實際上非常重要，因為它是信號收發(fā)的載體，它的性能好壞直接影響最終效果。從技術(shù)指標(biāo)來說，主要有增益、半功率角和電

9、壓駐波比等，但通帶增益的平坦性（或者叫一致性）和接口阻抗的一致性是非常重要的，這些往往比一般移動通信要求高的多。（12dbi RFID天線）4、RFID空中接口協(xié)議的選擇 目前，在國際上900MHz無源RFID系統(tǒng)主要有三種空中接口協(xié)議，分別是ISO-18000-6B，ISO-18000-6C和IPX。l 4.1、ISO-18000-6B協(xié)議出來比較早，它規(guī)定標(biāo)簽有一個唯一的64位（64bits）ID號，芯片出廠時寫好無法修改，讀取ID號效率最高，芯片也可以有用戶數(shù)據(jù)存儲空間，但讀寫用戶數(shù)據(jù)區(qū)的內(nèi)容時必須先讀出該標(biāo)簽的ID號，再對指定ID號的標(biāo)簽進(jìn)行用戶數(shù)據(jù)讀寫，它的標(biāo)簽數(shù)據(jù)上傳速率只有40K

10、bps，碰撞仲裁機(jī)制是二進(jìn)制樹搜索算法，效率低。l 4.2、ISO-18000-6C協(xié)議是在EPC C1G2基礎(chǔ)上提出來的，它的存儲區(qū)分為EPC（產(chǎn)品電子編碼）區(qū)、TID（標(biāo)簽ID區(qū)）、PASSWORD（密碼區(qū)）和用戶區(qū)（有些廠家的芯片沒有此區(qū)）。其中，TID區(qū)是芯片出廠時寫好的，其它都是后寫的，它讀取EPC區(qū)效率最高，EPC區(qū)域的長度從16比特到496比特可變，一般是96比特，讀寫其它區(qū)域時必須先讀取EPC區(qū)。它的標(biāo)簽數(shù)據(jù)上傳速率為40640Kbps，是可變的，根據(jù)讀寫器的處理能力確定，碰撞仲裁機(jī)制是Aloha算法，效率較高。l 4.3、IPX協(xié)議和上述兩種協(xié)議有很大的區(qū)別在于它是采用TTF

11、（ITF）方式，也就是叫“標(biāo)簽先講”的方式，而前面兩種協(xié)議都是RTF方式，也就是叫“讀寫器先講”的方式。它的優(yōu)勢是在單個標(biāo)簽的情況下讀取速度非常快。它有不同速度的版本，最高256Kbps，有唯一的64比特ID號，l 也有用戶區(qū)。防碰撞算法采用改進(jìn)的Aloha算法。總結(jié)，以上三種協(xié)議各有特色，6C協(xié)議綜合性能最好，但由于EPC碼是可以現(xiàn)場寫的，所以容易被復(fù)制，最好是向芯片廠家定制一種私有協(xié)議，但這個成本較高，(安裝有RFID系統(tǒng)的車道)如果是大范圍應(yīng)用的話還是可以考慮的。如果選用6B協(xié)議，則可以滿足所有門禁和車道中間有隔離的各種收費(fèi)需求，但很難滿足多車道自由流的應(yīng)用；如果選用6C協(xié)議，通過車輛的

12、其它信息和EPC碼的關(guān)聯(lián)性來保證其唯一性，而且這樣可以制定統(tǒng)一的編碼規(guī)范，便于大范圍應(yīng)用時的快速識別，主要靠立法來解決非法復(fù)制的問題；如果選用IPX協(xié)議，其優(yōu)勢是適合高速路段車流量不是很大的情況，而在多車道大流量的情況下其碰撞解決機(jī)制的能力難以滿足要求。5、RFID與視頻技術(shù)的配合由于大范圍應(yīng)用RFID技術(shù)來解決車輛管理問題是需要很長一段實施期的，也就是說，在很長時間內(nèi)有無電子標(biāo)簽的車輛會同時存在的，同時也是為了在出現(xiàn)問題時便于人工識別，一般在設(shè)置RFID系統(tǒng)采集車輛信息的地方都要配置相應(yīng)的視頻采集設(shè)備作為補(bǔ)充。三、車輛RFID智能管理系統(tǒng)組成： 系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（RFID讀寫器、天線、

13、RFID電子標(biāo)簽）、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)（3G網(wǎng)絡(luò)路由器、無線HUB、工控電腦等）、基于B/S架構(gòu)的后臺管理軟件及數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)等組成。（電子車牌數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)）（公共交通優(yōu)先RFID智能控制系統(tǒng)模擬圖）四、主要硬件介紹：（1）基于RFID的智能車輛管理電子標(biāo)簽數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)硬件設(shè)備：類型型號參數(shù)說明單位參考圖片RFID讀寫器VF-547N協(xié)議：ISO18000-6C、Epc Class 1 Gen2接口：RJ45/Rs232頻率：902-928 MHZ天線數(shù)量：4個SMA口天線讀卡距離：15米臺RFID天線VA-912/R連接接頭：N(母座)增益：12dBi頻率：902-928MHZ極化方式：圓極化 輸入阻

14、抗：50歐姆尺寸：40540535mm支聯(lián)接饋線1/2超柔饋纜直徑:13.4mm彎曲半徑:50mm最小多次彎曲半徑:125mm彎曲次數(shù):15衰減:0.1115dB/m(900MHz)適用接頭:N根工控電腦VMID-1000CPU:Intel Atom N270 1.6GHZChipset:intel945GSE+ICH7MMemory:1Xddr2 DIMM,UP TO 2GBHard disk: 160GBLAN: 1 x Lan(10/100)Usb: 2 x USB2.0 com: 2 x RS-232臺玻璃貼電子標(biāo)簽VT-100尺寸：可定制材質(zhì):紙質(zhì)不干膠防拆工作溫度：-20C to 80C (-4F to 176F)空中接口協(xié)議：EPC Class1 Gen2(ISO18000-6C)存儲容量：EPC內(nèi)存：96bits芯片： G2X頻率：UHF 902-928MHZ張3G網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)臺五、工程實施及售后服務(wù)施工人員組成(乙方):項目負(fù)責(zé)項目主管項目總監(jiān)軟件工程師硬件工程師安裝工程師