超高頻RFID系統在車輛管理中的應用

金磊

摘 要：提出了一種基于超高頻射頻識別（RFID）技術的車輛管理應用方案，包括系統組成、設計思路、標簽及讀寫器的選擇等。該方案將RFID技術應用于車輛信息自動識別技術中，可解決傳統車輛信息識別系統的不足，同時在滿足了傳統車輛識別功能的條件下，提高了車輛信息識別的有效性和準確性。大量測試結果表明，基于RFID技術的車輛管理系統各項技術指標達到設計要求，具有很高的穩定性與可靠性。

關鍵詞：超高頻；射頻識別；車輛管理

1 引 言

隨著我國城市化建設的快速發展，人民生活水平的不斷提高，車輛數量和道路交通流量急劇增加，而道路的建設遠趕不上車輛的增長，伴隨而來是交通擁堵、車輛違章違法等現象的日益突出，傳統的車輛管理系統已經面臨巨大挑戰。目前發展的射頻識別（RFID）技術為這個問題的有效解決提供了理想的解決方案，同時也是以后車輛管理自動化的發展方向[1-7]。

而對公交公司而言，其停車場平時需要管理大量的公交車輛，同時車輛停放比較分散，出入頻繁，車輛日常管理和安全監管難度較大。因此，需要采用高智能化的管理手段來實現停車庫信息化管理的建設[8-10]。

在深入分析國內外成熟的基于RFID的智能停車場管理系統關鍵技術基礎上，以某公交公司的車輛管理為典型應用背景，本文提出的一種基于超高頻射頻識別（RFID）技術的車輛管理應用方案。該方案可有效降低車輛信息查詢復雜程度、車輛定位等問題。該系統采用自行研發的FR520讀寫器等關鍵設備，并通過立體停車庫的大量測試結果證明方案合理可行，運行穩定可靠[11-15]。

2 射頻識別技術

自動設備識別系統（Automatic Equipment Identification， AEI）是國際上正在努力開發并快速推廣普及的技術。它適用于安全性要求較高的部門的車輛電子自動管理系統。該項技術的基本思想是通過采用一些先進的技術手段，實現人們對各類物體和設備在不同狀態（高速移動、靜止、惡劣環境）下的自動識別和管理，特別是采用超高頻RFID技術的自動設備識別系統正日益廣被使用。

RFID也稱智能標簽，是繼個人電腦（PC）、互聯網、無線通信之后的第四次信息技術革命。一個RFID系統通常由三部分組成：讀寫器、標簽及相關的天線。讀寫器天線發射無線電信號給標簽，標簽通過自己的天線接收此信號，利用該信號得到的能量啟動標簽上的集成電路芯片工作。作為條形碼的無線版本，智能標簽技術具有條形碼所不具備的防水、防磁、耐高溫、使用壽命長、讀取距離大、標簽上數據可以加密等一系列優點，正在許多領域得到應用。

在圖1所示的簡單RFID系統中，現將閱讀器（Reader）、天線（Antenna）和標簽（Tag）的作用分別描述如下：

閱讀器：讀?。ㄓ袝r還可以寫入）標簽信息的設備，可設計為手持式或固定式；

標簽：由耦合元件及芯片組成，每個標簽具有唯一的電子編碼，附著在車輛上標識目標對象，標簽編寫成車輛的編碼唯一識別；

天線：在標簽和讀取器間傳遞射頻信號。

圖1 系統工作原理示意圖

3 車輛管理系統設計

針對公交公司車輛管理背景，以其所屬的一個典型的立體停車場為例，車輛管理系統設計過程中需要重點考慮的問題包括：

（1） 建設目標

為立體停車場管理人員提供實時監控車輛信息的平臺、實現智能化車輛規范有序定位管理；還可以在管理立體車庫的車輛進出，嚴密監視出入車輛，有效控制定位車輛的作息位置，保證系統運行穩定可靠。

（2） 豐富的功能

具有自動識別、智能控制、車輛定位管理、報警提示、信息記錄、數據通信、查詢、統計、分析等功能；同時具備擴展方便，升級容易等特性。

（3） 運行穩定可靠

具有冗余容錯性能；系統處理速度快，可靠性高，穩定性好，錯漏率低，并具有數據備份、數據恢復能力。

（4） 車輛實時定位管理

對于立體車庫內車輛進行數字化管理；通過自動識別車牌卡信息，可以對車輛進出時間進行跟蹤，同時定位車輛停放及作息位置的信息。

4 車輛管理系統方案

（1） 系統分部網絡結構

圖2所示的智能車輛管理系統是以后臺管理系統和前端控制系統通過專用網絡傳輸設備組成的管理系統，網絡通信協議采用TCP/IP協議。而前端控制系統內的通道識別系統則采用10/100M以太網組成的一個小的局域網系統，進行識別和外設控制管理。

圖2 系統分布網絡結構

（2） 立體車庫平面結構

圖3所示為該立體車庫的讀寫系統覆蓋效果圖。系統軟件可以控制讀寫器的四根天線的輪詢讀取車輛標簽時間順序，根據每個天線能管理定位對應停車區域的車輛，能把實時的公交停車位置區域上報到公交公司的調度室，方便管理人員對車輛管理與停放位置的查詢定位。

（3） 車輛管理平臺組成

后臺管理平臺包括：管理計算機、發卡讀寫器、讀寫器、讀寫器專用天線及電纜。其中上層應用軟件及其數據庫系統安裝并存儲在管理計算機上。

5 固定式閱讀器選型

圖4所示是一種能滿足本文系統需求的四通道遠距離超高頻RFID固定式閱讀器產品HIK-FR520，支持DRM工作模式，具有良好的防沖突和抗干擾性能，識別率高，功能強，可靠性高，可擴展性好等特點。

該產品可廣泛應用于智能交通、服裝盤存、智能倉儲等領域，能夠實現現代化的物流管理，海關智能通關、城市車輛自動識別、智能停車場、高速公路不停車收費應用等集成系統。其主要特點包括：

兼容EPC C1 Gen2/ISO 18000-6C；

PowerPC架構CPU MPC8308，128 MB RAM；

具有載波消除功能，抗干擾能力更強；

支持EPC密集型讀取模式（DRM）；

遠距離讀取，RF輸出功率達到32.5 dBm；

支持4路天線接口；

支持640 Kb/s標簽數據讀取速率；

配置以及參數設定靈活，提供最大化標簽閱讀量和最佳工作性能；

智能交通及車輛管理

大規模RFID系統應用

圖3 讀寫系統覆蓋效果圖圖 4 超高頻固定式讀寫器

HIK-FR520的主要性能指標如表1所列。

6 車輛管理系統的特點

公交立體停車管理智能是運用超高頻自動識別技術，利用現代計算機技術和自動控制技術等多領域技術，綜合實現車輛自動識別和定位管理。本文提出的超高頻RFID車輛管理系統具有以下主要特點：

整個系統具有遠距離快速識別、智能控制、高可靠性、高保密性、易操作、易擴展等特點；

建立安全可靠的注冊車輛檔案，通過高新技術加強車輛監管防盜功能；

提供一個對進出車輛自動識別、智能管理的先進、可靠、適用的數字化平臺，使公交公司對所有公交車輛出行、位置進行實時動態管理的能力得到質的提高；

能有效、準確的對進出停車庫的車輛（裝有車輛電子號牌的車輛）的數據信息識別、采集、記錄、跟蹤；

實時數據可以通過網絡及時傳送到后臺管理系統，使管理人員在辦公室內就可以及時了解公交車輛的停車在立體車庫位置的情況。

7 結 語

基于射頻識別的智能車輛管理系統是一種高效、快捷及科學的車輛管理手段。本文提出的超高頻車輛管理系統應用于停車場車輛管理中，具有效率高、準確性好、安全性高的優點。該系統易于操作維護，自動化程度高，大大減輕管理者的勞動量。該方案的主要創新點在于為立體停車場管理人員提供實時監控并識別車輛信息的平臺、實現車輛的智能化規范有序定位管理，系統功能豐富，運行穩定可靠，具有廣闊的市場應用前景。

參 考 文 獻

[1]楊筆鋒，詹艷軍. 基于射頻識別的智能車輛管理系統設計[J]. 計算機測量與控制，2010，18（1）：97-99.

[2]黃銀龍，張輝，徐旭，等. 車輛管理RFID電子標簽內存規劃研究[J]. 通信技術，2010，43（2）：141-145.

[3]王慶安. 基于RFID和GPRS的非機動車輛管理系統研究[J]. 中國制造業信息化，2007，36（13）：66-68.

[4]狄巨星，趙建光，范晶晶，等. 車輛管理RFID標簽電源低功耗研究[J]. 電源技術，2013，37（7）：1233-1274.

[5]尼濤，楊宏，艾春安. 基于RFID技術的車輛管理門禁系統設計[J]. 工業控制計算機，2005，18（9）：1-2.

[6]馬凱. 基于多節點射頻卡的車輛管理系統研究[J]. 交通標準化，2013（13）：34-36.

[7]孫欣. 基于超高頻RFID的第三方物流車輛管理解決方案[J]. 自動化博覽，2012（2）：80-82.

[8]楊洋. 基于RFID技術的武警車輛管理系統研究[D]. 哈爾濱：黑龍江大學（碩士學位論文），2011.

[9]楊國榮. 基于RFID技術的智能小區車輛管理系統設計[J]. 信息技術，2012（6）：182-185.

[10]程仁鎮. 基于車輛管理的RFID讀寫器設計[D]. 武漢：武漢理工大學（碩士學位論文），2012.

[11]張圣仟，楊小天，遲耀丹. 基于RFID在車輛信息自動識別技術的研究與應用[J]. 吉林建筑工程學院學報，2012（2）：76-78.

[12]李元忠，余權，姚海天，等. 構建智能交通平臺——RFID技術在城市車輛管理中的應用[J]. 中國自動識別技術，2008（4）：90-92.

[13]王煌城，王宇歆. RFID應用於交通管理之研究[C].海峽兩岸智慧型運輸系統學術研討會， 2006.

[14]深圳市先施科技有限公司. RFID技術在公交車輛管理中的應用[J]. 中國自動識別技術，2007（1）：60-61.

[15]張國洪，祁同林，華宜朝. 基于RFID技術的通用停車場管理系統[J]. 中國自動識別技術，2009（3）：71-74.

具有載波消除功能，抗干擾能力更強；

支持EPC密集型讀取模式（DRM）；

遠距離讀取，RF輸出功率達到32.5 dBm；

支持4路天線接口；

支持640 Kb/s標簽數據讀取速率；

配置以及參數設定靈活，提供最大化標簽閱讀量和最佳工作性能；

智能交通及車輛管理

大規模RFID系統應用

圖3 讀寫系統覆蓋效果圖圖 4 超高頻固定式讀寫器

HIK-FR520的主要性能指標如表1所列。

6 車輛管理系統的特點

公交立體停車管理智能是運用超高頻自動識別技術，利用現代計算機技術和自動控制技術等多領域技術，綜合實現車輛自動識別和定位管理。本文提出的超高頻RFID車輛管理系統具有以下主要特點：

整個系統具有遠距離快速識別、智能控制、高可靠性、高保密性、易操作、易擴展等特點；

建立安全可靠的注冊車輛檔案，通過高新技術加強車輛監管防盜功能；

提供一個對進出車輛自動識別、智能管理的先進、可靠、適用的數字化平臺，使公交公司對所有公交車輛出行、位置進行實時動態管理的能力得到質的提高；

能有效、準確的對進出停車庫的車輛（裝有車輛電子號牌的車輛）的數據信息識別、采集、記錄、跟蹤；

實時數據可以通過網絡及時傳送到后臺管理系統，使管理人員在辦公室內就可以及時了解公交車輛的停車在立體車庫位置的情況。

7 結 語

基于射頻識別的智能車輛管理系統是一種高效、快捷及科學的車輛管理手段。本文提出的超高頻車輛管理系統應用于停車場車輛管理中，具有效率高、準確性好、安全性高的優點。該系統易于操作維護，自動化程度高，大大減輕管理者的勞動量。該方案的主要創新點在于為立體停車場管理人員提供實時監控并識別車輛信息的平臺、實現車輛的智能化規范有序定位管理，系統功能豐富，運行穩定可靠，具有廣闊的市場應用前景。

參 考 文 獻

[1]楊筆鋒，詹艷軍. 基于射頻識別的智能車輛管理系統設計[J]. 計算機測量與控制，2010，18（1）：97-99.

[2]黃銀龍，張輝，徐旭，等. 車輛管理RFID電子標簽內存規劃研究[J]. 通信技術，2010，43（2）：141-145.

[3]王慶安. 基于RFID和GPRS的非機動車輛管理系統研究[J]. 中國制造業信息化，2007，36（13）：66-68.

[4]狄巨星，趙建光，范晶晶，等. 車輛管理RFID標簽電源低功耗研究[J]. 電源技術，2013，37（7）：1233-1274.

[5]尼濤，楊宏，艾春安. 基于RFID技術的車輛管理門禁系統設計[J]. 工業控制計算機，2005，18（9）：1-2.

[6]馬凱. 基于多節點射頻卡的車輛管理系統研究[J]. 交通標準化，2013（13）：34-36.

[7]孫欣. 基于超高頻RFID的第三方物流車輛管理解決方案[J]. 自動化博覽，2012（2）：80-82.

[8]楊洋. 基于RFID技術的武警車輛管理系統研究[D]. 哈爾濱：黑龍江大學（碩士學位論文），2011.

[9]楊國榮. 基于RFID技術的智能小區車輛管理系統設計[J]. 信息技術，2012（6）：182-185.

[10]程仁鎮. 基于車輛管理的RFID讀寫器設計[D]. 武漢：武漢理工大學（碩士學位論文），2012.

[11]張圣仟，楊小天，遲耀丹. 基于RFID在車輛信息自動識別技術的研究與應用[J]. 吉林建筑工程學院學報，2012（2）：76-78.

[12]李元忠，余權，姚海天，等. 構建智能交通平臺——RFID技術在城市車輛管理中的應用[J]. 中國自動識別技術，2008（4）：90-92.

[13]王煌城，王宇歆. RFID應用於交通管理之研究[C].海峽兩岸智慧型運輸系統學術研討會， 2006.

[14]深圳市先施科技有限公司. RFID技術在公交車輛管理中的應用[J]. 中國自動識別技術，2007（1）：60-61.

[15]張國洪，祁同林，華宜朝. 基于RFID技術的通用停車場管理系統[J]. 中國自動識別技術，2009（3）：71-74.

具有載波消除功能，抗干擾能力更強；

支持EPC密集型讀取模式（DRM）；

遠距離讀取，RF輸出功率達到32.5 dBm；

支持4路天線接口；

支持640 Kb/s標簽數據讀取速率；

配置以及參數設定靈活，提供最大化標簽閱讀量和最佳工作性能；

智能交通及車輛管理

大規模RFID系統應用

圖3 讀寫系統覆蓋效果圖圖 4 超高頻固定式讀寫器

HIK-FR520的主要性能指標如表1所列。

6 車輛管理系統的特點

公交立體停車管理智能是運用超高頻自動識別技術，利用現代計算機技術和自動控制技術等多領域技術，綜合實現車輛自動識別和定位管理。本文提出的超高頻RFID車輛管理系統具有以下主要特點：

整個系統具有遠距離快速識別、智能控制、高可靠性、高保密性、易操作、易擴展等特點；

建立安全可靠的注冊車輛檔案，通過高新技術加強車輛監管防盜功能；

提供一個對進出車輛自動識別、智能管理的先進、可靠、適用的數字化平臺，使公交公司對所有公交車輛出行、位置進行實時動態管理的能力得到質的提高；

能有效、準確的對進出停車庫的車輛（裝有車輛電子號牌的車輛）的數據信息識別、采集、記錄、跟蹤；

實時數據可以通過網絡及時傳送到后臺管理系統，使管理人員在辦公室內就可以及時了解公交車輛的停車在立體車庫位置的情況。

7 結 語

基于射頻識別的智能車輛管理系統是一種高效、快捷及科學的車輛管理手段。本文提出的超高頻車輛管理系統應用于停車場車輛管理中，具有效率高、準確性好、安全性高的優點。該系統易于操作維護，自動化程度高，大大減輕管理者的勞動量。該方案的主要創新點在于為立體停車場管理人員提供實時監控并識別車輛信息的平臺、實現車輛的智能化規范有序定位管理，系統功能豐富，運行穩定可靠，具有廣闊的市場應用前景。

參 考 文 獻

[1]楊筆鋒，詹艷軍. 基于射頻識別的智能車輛管理系統設計[J]. 計算機測量與控制，2010，18（1）：97-99.

[2]黃銀龍，張輝，徐旭，等. 車輛管理RFID電子標簽內存規劃研究[J]. 通信技術，2010，43（2）：141-145.

[3]王慶安. 基于RFID和GPRS的非機動車輛管理系統研究[J]. 中國制造業信息化，2007，36（13）：66-68.

[4]狄巨星，趙建光，范晶晶，等. 車輛管理RFID標簽電源低功耗研究[J]. 電源技術，2013，37（7）：1233-1274.

[5]尼濤，楊宏，艾春安. 基于RFID技術的車輛管理門禁系統設計[J]. 工業控制計算機，2005，18（9）：1-2.

[6]馬凱. 基于多節點射頻卡的車輛管理系統研究[J]. 交通標準化，2013（13）：34-36.

[7]孫欣. 基于超高頻RFID的第三方物流車輛管理解決方案[J]. 自動化博覽，2012（2）：80-82.

[8]楊洋. 基于RFID技術的武警車輛管理系統研究[D]. 哈爾濱：黑龍江大學（碩士學位論文），2011.

[9]楊國榮. 基于RFID技術的智能小區車輛管理系統設計[J]. 信息技術，2012（6）：182-185.

[10]程仁鎮. 基于車輛管理的RFID讀寫器設計[D]. 武漢：武漢理工大學（碩士學位論文），2012.

[11]張圣仟，楊小天，遲耀丹. 基于RFID在車輛信息自動識別技術的研究與應用[J]. 吉林建筑工程學院學報，2012（2）：76-78.

[12]李元忠，余權，姚海天，等. 構建智能交通平臺——RFID技術在城市車輛管理中的應用[J]. 中國自動識別技術，2008（4）：90-92.

[13]王煌城，王宇歆. RFID應用於交通管理之研究[C].海峽兩岸智慧型運輸系統學術研討會， 2006.

[14]深圳市先施科技有限公司. RFID技術在公交車輛管理中的應用[J]. 中國自動識別技術，2007（1）：60-61.

[15]張國洪，祁同林，華宜朝. 基于RFID技術的通用停車場管理系統[J]. 中國自動識別技術，2009（3）：71-74.