汽車數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)信源系統(tǒng)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)

汽車數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)信源系統(tǒng)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)

1觸式自動識別技術(shù)rfid通信技術(shù)是一種使用高頻通信方法實(shí)現(xiàn)的非接觸式自動識別技術(shù)。它是利用無線射頻信號,通過閱讀器、天線和安裝在載體(車輛或設(shè)備或人員)上的電子標(biāo)簽來構(gòu)成RFID系統(tǒng),以實(shí)現(xiàn)對載體的非接觸識別和數(shù)據(jù)信息交換。它具有體積小、容量大、壽命長、可重復(fù)使用等特點(diǎn)。由于其具有能對高速移動的物體進(jìn)行識別、多目標(biāo)識別和非接觸識別等特點(diǎn),RFID技術(shù)顯示出巨大的發(fā)展?jié)摿εc應(yīng)用空間,被認(rèn)為是21世紀(jì)最有發(fā)展前途的信息技術(shù)之一。2電子車牌的定義它全稱為“汽車身份特征信息和管理基礎(chǔ)信息的數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)信源”,其具有“汽車電子身份證”功能,俗稱為“電子車牌”。其實(shí)質(zhì)上為一種工作于UHF頻段,且具有多項(xiàng)應(yīng)用特性的無源陶基型汽車專用RFID電子標(biāo)簽。2.1法國:“汽車標(biāo)準(zhǔn)信源”我國目前所運(yùn)行、使用的汽車上均裝配有法定的“標(biāo)準(zhǔn)信源”——這就是由公安交警部門發(fā)放、監(jiān)管的“汽車號牌”。它是目前提供給全社會識別汽車身份及獲取相關(guān)信息的唯一“標(biāo)準(zhǔn)信源”。這是一種為人們在常規(guī)氣候環(huán)境和運(yùn)行環(huán)境下,基于人工目識辨別車輛而創(chuàng)設(shè)的“汽車標(biāo)準(zhǔn)信源”。它創(chuàng)建于1893年的法國巴黎,它產(chǎn)生于工業(yè)文明時代的技術(shù)環(huán)境,且基本滿足了當(dāng)時的社會所需,發(fā)揮了“標(biāo)準(zhǔn)信源”的巨大作用。它內(nèi)含:車輛身份號(車牌號)、車輛的最初級分類、車輛屬地信息等。不過它對于信息時代和信息社會的今天,則存在以下4大缺陷:①所存儲的信息量極少而單一;②對識讀環(huán)境(包括人文環(huán)境、氣候環(huán)境、汽車運(yùn)行環(huán)境)的變化“適應(yīng)度”極低;③對現(xiàn)代信息識別手段的“響應(yīng)度”極低,如數(shù)字識別、射頻識別等機(jī)器識別手段;④載體簡單,技術(shù)含量低,防偽手段差,容易仿制,改制,使其真假難辨。正是由于以上缺陷,使它成為當(dāng)前獲取汽車信息和路網(wǎng)運(yùn)行信息的技術(shù)瓶頸,已成為一個不能支持?jǐn)?shù)字化信息采集手段的“標(biāo)準(zhǔn)信源”。因而必須創(chuàng)設(shè)一種新型的“標(biāo)準(zhǔn)信源”,作為技術(shù)基礎(chǔ)來支持道路交通信息資源的開發(fā)和應(yīng)用。2.2汽車電子車牌標(biāo)準(zhǔn)信源需具備以下特性:①必須是汽車“電子身份證”;②信源內(nèi)存信息是數(shù)字化的,并真實(shí)、可靠、可信、盡可能標(biāo)準(zhǔn)化;③用跳頻方式工作在UHF頻段,與汽車使用壽命等效(10年),且在使用壽命期內(nèi)完全免維護(hù);④一經(jīng)裝配后與汽車即形成唯一的對應(yīng)關(guān)系;⑤能確保在汽車高速(180km/h)的行駛狀態(tài)下滿足基站設(shè)備對汽車身份信息進(jìn)行采集的需求,識別率不低于99.95%;⑥能完全支持基站設(shè)備對其采集和回寫的要求;⑦在使用壽命期內(nèi)能完全支持基站對其進(jìn)行每天不低于100次的采集和回寫的需求;⑧能確保在汽車所能使用的全部氣候條件下實(shí)現(xiàn)全部設(shè)計功能;⑨能在基站定向通信的環(huán)境下,0~8m或0~15m的距離內(nèi)實(shí)現(xiàn)對基站通信的全面響應(yīng)。只有具備上述9種特性,才能使“汽車數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)信源”在行政和社會管理領(lǐng)域內(nèi)的作用表現(xiàn)為“支持電子車牌管理體制”的基礎(chǔ)技術(shù)平臺,也就是一個“電子車牌”。在商業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)的作用則表現(xiàn)為“汽車道路交通涉車信息采集”的前端信息平臺。3用于車輛識別的數(shù)字信號源系統(tǒng)與道路安全領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)有關(guān)3.1車載實(shí)行充電和“抽樣”標(biāo)簽的探索汽車數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)信源的定義是“工作于UHF頻段,且具有多項(xiàng)應(yīng)用特性的無源陶基型汽車專用RFID電子標(biāo)簽”,此標(biāo)簽與汽車擋風(fēng)玻璃“固聯(lián)一體”,是緊貼擋風(fēng)玻璃安裝的。而駕駛員用的司機(jī)卡,則是一個在駕駛狀態(tài)下才臨時安置于車輛擋風(fēng)玻璃上的電子標(biāo)簽,為了攜帶方便和防止損壞,應(yīng)采用類似“銀行卡”或“身份證”的PVC,PET等材質(zhì)制作,為了功能擴(kuò)展和廣泛兼容,司機(jī)卡還應(yīng)考慮加入HF頻段(13.56MHz)工作的芯片及微帶天線,以形成“異頻異構(gòu)的RFID電子標(biāo)簽”,其在擋風(fēng)玻璃上的安裝方式是“抽取式”安裝,上述兩種標(biāo)簽在基材電氣特性、配裝方式、微波工作介質(zhì)層上完全不同,但是要互不干擾地工作于同一微波視場,并被等效識別,這是“在車、駕各種運(yùn)行狀態(tài)下,特別是暢行條件下的身份自動識別認(rèn)證和對車、駕對應(yīng)關(guān)系的判定認(rèn)證”的難點(diǎn)和關(guān)鍵。3.2私家車上的不等,以及其它車輛現(xiàn)行市場上國家批準(zhǔn)銷售的車輛共有上百個品牌幾百種不同的型號,其擋風(fēng)玻璃的傾角從21°~93°不等,擋風(fēng)玻璃上沿高度距離地面從1~3m以上不等,除此之外,還有貼裝了含金屬保護(hù)膜的車輛、擋風(fēng)玻璃含金屬夾層的車輛、車頂上帶金屬雨蓬的車輛,以及個別非常規(guī)的異型車輛。因此必須探索、研究不同車型上的裝卡位置和方法,使所有安裝“汽車數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)信源”的車都能順利被基站所識別。3.3車駕管理子系統(tǒng)的實(shí)時認(rèn)證由于車卡和司機(jī)卡對應(yīng)的是“車、駕”這兩大管理對象的身份,因此必須設(shè)計一種進(jìn)行“車、駕授權(quán)配對使用”機(jī)制、權(quán)限的認(rèn)證管理以及設(shè)計出基站對車駕的配對關(guān)系進(jìn)行實(shí)時認(rèn)證的技術(shù)。只有具備了這一技術(shù)手段,才能對“車和駕”這兩大管理對象做到“看得準(zhǔn)、認(rèn)得清、分得開、管得住”。3.4出型譜系統(tǒng)集成模式由于應(yīng)用環(huán)境的多樣化、復(fù)雜化以及不同的應(yīng)用功能需求,在充分考慮到各種可能的應(yīng)用環(huán)境和服務(wù)方式下,通過二次開發(fā)、設(shè)計、集成出型譜系列的基站。本系統(tǒng)結(jié)合道路公安交通管理的各種需求,研發(fā)了像標(biāo)準(zhǔn)信源初裝檢驗(yàn)基站、信源和卡發(fā)行基站、信息采集基站、監(jiān)控管理基站、與用戶對話基站、超速監(jiān)控專用基站、便攜式和車載移動式基站等型譜基站。3.5“汽車數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)信源”在“汽車電子車牌以“電子車牌”功能為基礎(chǔ)的面向社會化服務(wù)的“汽車數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)信源系統(tǒng)”的資源規(guī)劃、調(diào)度管理及信息服務(wù)技術(shù)的研究,就是對其芯片內(nèi)存字段資源的分配規(guī)劃、字段定義、內(nèi)存數(shù)據(jù)調(diào)度規(guī)劃及定義內(nèi)存信息服務(wù)范圍和服務(wù)方式進(jìn)行研究,使其能為公安、保險、交通運(yùn)輸、環(huán)保和城建管理等多個行業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用提供服務(wù),以致于充分挖掘“汽車數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)信源”在“資源型應(yīng)用”方面的“核心價值”和突破電子車牌局限于“工具型應(yīng)用”的單一層面。3.6車數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)信源認(rèn)證及加密技術(shù)RFID標(biāo)簽采用的是信息交互技術(shù),其攜帶的“汽車數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)信源”卡內(nèi)的用戶隱私可能被識別和被非法跟蹤,因此需要研發(fā)對汽車數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)信源的內(nèi)存應(yīng)用分區(qū)“讀寫”的數(shù)據(jù)進(jìn)行認(rèn)證及加密的技術(shù)。由于在開放環(huán)境下使用的“電子標(biāo)簽”容易遭到同類讀寫設(shè)備的攻擊,致使“標(biāo)簽”內(nèi)數(shù)據(jù)全部丟失,因此需研發(fā)空中快速恢復(fù)原始數(shù)據(jù)的技術(shù),同時要研發(fā)國家機(jī)密事權(quán)車的涉密防護(hù)技術(shù),以便使裝有“標(biāo)準(zhǔn)信源”的國家機(jī)密事權(quán)車,既能以其真實(shí)身份活動于機(jī)密事權(quán)環(huán)境中,又能以其合法的“偽身份”活動于公共環(huán)境中。4資源開發(fā)的技術(shù)瓶頸我國創(chuàng)設(shè)“汽車數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)信源”,也就從根本上突破了“汽車道路交通信息資源”開發(fā)的技術(shù)瓶頸。下面僅介紹汽車數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)信源系統(tǒng)在區(qū)域性路網(wǎng)交通流信息查詢及動態(tài)調(diào)度(精確到車種和車型)以及超速違章車的全路段監(jiān)控和配合“電子警察”系統(tǒng)辨別查證違章司機(jī)等道路公安交通管理方面的部分應(yīng)用。4.1建立車輛信息采集站信息采集網(wǎng)絡(luò)是由策略性分布在陸地交通系統(tǒng)中的重要交通監(jiān)測部位的信息采集基站點(diǎn)構(gòu)成的監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)。每個信息采集點(diǎn)安裝一個由工控機(jī)集成研發(fā)的信息采集基站。它能對經(jīng)過該地點(diǎn)的車輛所配裝的電子車牌進(jìn)行識別,并可由分布在不同地點(diǎn)的識別裝置構(gòu)成數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò),當(dāng)采集點(diǎn)的分布達(dá)到一定的密度時,采集網(wǎng)絡(luò)就可以有效地覆蓋一定區(qū)域內(nèi)的交通道路。它可為動態(tài)實(shí)時調(diào)度和車輛擁堵提供好的技術(shù)支撐。路網(wǎng)交通流信息查詢功能的實(shí)現(xiàn)如圖1所示。4.2道路監(jiān)控系統(tǒng)可在某些事故多發(fā)地段和重要關(guān)口安裝監(jiān)控基站,當(dāng)路段車通過第1個監(jiān)控基站時,閱讀器就開始識別路段車的電子標(biāo)簽的相關(guān)信息,并在后臺的超速監(jiān)控軟件中開始記錄識別車的相關(guān)信息;當(dāng)路段車到達(dá)第2個監(jiān)控基站時,在已知的兩基站之間的距離和路段車通過的時間下,可得到此車在兩基站之間的平均速度,然后通過與路段車型的上限速度相比較,即可判定此車是否超速,若超速,則在司機(jī)卡的電子標(biāo)簽的對應(yīng)字段中寫入超速的相關(guān)信息,作為電子數(shù)字處罰單的憑據(jù),并還能在后臺的監(jiān)控系統(tǒng)中打印出詳細(xì)的相關(guān)超速信息。由于在重要路段上安裝有監(jiān)控基站,因此可以查控車輛的區(qū)域性運(yùn)行狀態(tài)的全過程記錄及回溯。此技術(shù)的應(yīng)用有利于交通管理部門的數(shù)字化和智能化管理。超速違章車的全路段監(jiān)控功能實(shí)現(xiàn)如圖2所示。4.3電子車牌的優(yōu)勢電子警察系統(tǒng)在ITMS(intelligenttransportationmanagementsystems)中占有重要的地位,它是交通執(zhí)法系統(tǒng)的組成部分,它所形成強(qiáng)大的威懾力,不僅可促使廣大駕駛員不敢隨意違章,同時也減輕了民警的勞動強(qiáng)度。通過配裝有電子車牌的司機(jī)卡,不僅能解決傳統(tǒng)只懲罰車主的不合理情況,而且通過配合“電子警察”,它還能把違規(guī)信息寫入司機(jī)卡,并啟動違規(guī)的抓拍系統(tǒng)來抓拍違規(guī)現(xiàn)場,以便為數(shù)字化的處罰管理提供依據(jù)和技術(shù)支撐。汽車數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)信源系統(tǒng)除了上述應(yīng)用外,它還具有與傳統(tǒng)車牌配合辨識假冒車牌(套牌車)的功能、區(qū)域交通動態(tài)管制的組織功能、小區(qū)停車自動收費(fèi)及防盜功能、限速路段的管控功能和數(shù)字化的路查路檢功能等。因此它在交通運(yùn)輸領(lǐng)域和城建領(lǐng)域?qū)⒂泻軓V闊的應(yīng)用前景。5智能交通監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用前景展望開