汽車數(shù)字化標準信源系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

汽車數(shù)字化標準信源系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

1觸式自動識別技術rfid通信技術是一種使用高頻通信方法實現(xiàn)的非接觸式自動識別技術。它是利用無線射頻信號,通過閱讀器、天線和安裝在載體(車輛或設備或人員)上的電子標簽來構成RFID系統(tǒng),以實現(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、可重復使用等特點。由于其具有能對高速移動的物體進行識別、多目標識別和非接觸識別等特點,RFID技術顯示出巨大的發(fā)展?jié)摿εc應用空間,被認為是21世紀最有發(fā)展前途的信息技術之一。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信息的數(shù)字化標準信源”,其具有“汽車電子身份證”功能,俗稱為“電子車牌”。其實質(zhì)上為一種工作于UHF頻段,且具有多項應用特性的無源陶基型汽車專用RFID電子標簽。2.1法國:“汽車標準信源”我國目前所運行、使用的汽車上均裝配有法定的“標準信源”——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信息的唯一“標準信源”。這是一種為人們在常規(guī)氣候環(huán)境和運行環(huán)境下,基于人工目識辨別車輛而創(chuàng)設的“汽車標準信源”。它創(chuàng)建于1893年的法國巴黎,它產(chǎn)生于工業(yè)文明時代的技術環(huán)境,且基本滿足了當時的社會所需,發(fā)揮了“標準信源”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、汽車運行環(huán)境)的變化“適應度”極低;③對現(xiàn)代信息識別手段的“響應度”極低,如數(shù)字識別、射頻識別等機器識別手段;④載體簡單,技術含量低,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,使它成為當前獲取汽車信息和路網(wǎng)運行信息的技術瓶頸,已成為一個不能支持數(shù)字化信息采集手段的“標準信源”。因而必須創(chuàng)設一種新型的“標準信源”,作為技術基礎來支持道路交通信息資源的開發(fā)和應用。2.2汽車電子車牌標準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、可靠、可信、盡可能標準化;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;④一經(jīng)裝配后與汽車即形成唯一的對應關系;⑤能確保在汽車高速(180km/h)的行駛狀態(tài)下滿足基站設備對汽車身份信息進行采集的需求,識別率不低于99.95%;⑥能完全支持基站設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現(xiàn)全部設計功能;⑨能在基站定向通信的環(huán)境下,0~8m或0~15m的距離內(nèi)實現(xiàn)對基站通信的全面響應。只有具備上述9種特性,才能使“汽車數(shù)字化標準信源”在行政和社會管理領域內(nèi)的作用表現(xiàn)為“支持電子車牌管理體制”的基礎技術平臺,也就是一個“電子車牌”。在商業(yè)應用領域內(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)與道路安全領域的關鍵技術有關3.1車載實行充電和“抽樣”標簽的探索汽車數(shù)字化標準信源的定義是“工作于UHF頻段,且具有多項應用特性的無源陶基型汽車專用RFID電子標簽”,此標簽與汽車擋風玻璃“固聯(lián)一體”,是緊貼擋風玻璃安裝的。而駕駛員用的司機卡,則是一個在駕駛狀態(tài)下才臨時安置于車輛擋風玻璃上的電子標簽,為了攜帶方便和防止損壞,應采用類似“銀行卡”或“身份證”的PVC,PET等材質(zhì)制作,為了功能擴展和廣泛兼容,司機卡還應考慮加入HF頻段(13.56MHz)工作的芯片及微帶天線,以形成“異頻異構的RFID電子標簽”,其在擋風玻璃上的安裝方式是“抽取式”安裝,上述兩種標簽在基材電氣特性、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、駕各種運行狀態(tài)下,特別是暢行條件下的身份自動識別認證和對車、駕對應關系的判定認證”的難點和關鍵。3.2私家車上的不等,以及其它車輛現(xiàn)行市場上國家批準銷售的車輛共有上百個品牌幾百種不同的型號,其擋風玻璃的傾角從21°~93°不等,擋風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膜的車輛、擋風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)字化標準信源”的車都能順利被基站所識別。3.3車駕管理子系統(tǒng)的實時認證由于車卡和司機卡對應的是“車、駕”這兩大管理對象的身份,因此必須設計一種進行“車、駕授權配對使用”機制、權限的認證管理以及設計出基站對車駕的配對關系進行實時認證的技術。只有具備了這一技術手段,才能對“車和駕”這兩大管理對象做到“看得準、認得清、分得開、管得住”。3.4出型譜系統(tǒng)集成模式由于應用環(huán)境的多樣化、復雜化以及不同的應用功能需求,在充分考慮到各種可能的應用環(huán)境和服務方式下,通過二次開發(fā)、設計、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)了像標準信源初裝檢驗基站、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)字化標準信源”在“汽車電子車牌以“電子車牌”功能為基礎的面向社會化服務的“汽車數(shù)字化標準信源系統(tǒng)”的資源規(guī)劃、調(diào)度管理及信息服務技術的研究,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)存信息服務范圍和服務方式進行研究,使其能為公安、保險、交通運輸、環(huán)保和城建管理等多個行業(yè)領域的應用提供服務,以致于充分挖掘“汽車數(shù)字化標準信源”在“資源型應用”方面的“核心價值”和突破電子車牌局限于“工具型應用”的單一層面。3.6車數(shù)字化標準信源認證及加密技術RFID標簽采用的是信息交互技術,其攜帶的“汽車數(shù)字化標準信源”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)字化標準信源的內(nèi)存應用分區(qū)“讀寫”的數(shù)據(jù)進行認證及加密的技術。由于在開放環(huán)境下使用的“電子標簽”容易遭到同類讀寫設備的攻擊,致使“標簽”內(nèi)數(shù)據(jù)全部丟失,因此需研發(fā)空中快速恢復原始數(shù)據(jù)的技術,同時要研發(fā)國家機密事權車的涉密防護技術,以便使裝有“標準信源”的國家機密事權車,既能以其真實身份活動于機密事權環(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)的技術瓶頸我國創(chuàng)設“汽車數(shù)字化標準信源”,也就從根本上突破了“汽車道路交通信息資源”開發(fā)的技術瓶頸。下面僅介紹汽車數(shù)字化標準信源系統(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)辨別查證違章司機等道路公安交通管理方面的部分應用。4.1建立車輛信息采集站信息采集網(wǎng)絡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構成的監(jiān)測網(wǎng)絡。每個信息采集點安裝一個由工控機集成研發(fā)的信息采集基站。它能對經(jīng)過該地點的車輛所配裝的電子車牌進行識別,并可由分布在不同地點的識別裝置構成數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡,當采集點的分布達到一定的密度時,采集網(wǎng)絡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)實時調(diào)度和車輛擁堵提供好的技術支撐。路網(wǎng)交通流信息查詢功能的實現(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)地段和重要關口安裝監(jiān)控基站,當路段車通過第1個監(jiān)控基站時,閱讀器就開始識別路段車的電子標簽的相關信息,并在后臺的超速監(jiān)控軟件中開始記錄識別車的相關信息;當路段車到達第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,則在司機卡的電子標簽的對應字段中寫入超速的相關信息,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)中打印出詳細的相關超速信息。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)域性運行狀態(tài)的全過程記錄及回溯。此技術的應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度。通過配裝有電子車牌的司機卡,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)和技術支撐。汽車數(shù)字化標準信源系統(tǒng)除了上述應用外,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。因此它在交通運輸領域和城建領域?qū)⒂泻軓V闊的應用前景。5智能交通監(jiān)控系統(tǒng)的應用前景展望開