近場通信在車輛限速檢測中的一種應(yīng)用

唐銘

摘要文章分析了在現(xiàn)代交通環(huán)境下建立一種具備隱蔽性、移動(dòng)性的速度監(jiān)測點(diǎn)的必要性，介紹了利用近場通信主動(dòng)RFID收發(fā)系統(tǒng)，搭建一個(gè)車輛與道路卡點(diǎn)的信息傳遞點(diǎn)，通過信息點(diǎn)收集車輛速度信息、報(bào)警信息。

關(guān)鍵詞近場通信；限速檢測；解決對策

中圖分類號：TN911 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）11-0114-01

1現(xiàn)目前道路速度監(jiān)測弊端

近年來，“智慧交通”項(xiàng)目在眾多城市興起，它們通過前端視頻監(jiān)測、其它感應(yīng)設(shè)備、后端視頻智能分析和后臺大數(shù)據(jù)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)車輛流量監(jiān)控、軌跡跟蹤和違章抓拍三種主要功能。流量監(jiān)控主要是通過安裝在交通卡口的視頻抓拍系統(tǒng)進(jìn)行，辨別率高。軌跡跟蹤主要依托各路段視頻監(jiān)控進(jìn)行人工分析，特點(diǎn)是數(shù)據(jù)分析量多，勞動(dòng)強(qiáng)度大。但只有較少車輛需要進(jìn)行軌跡跟蹤。違章抓拍分為人工圖像抓拍和傳感器觸發(fā)圖像抓拍，車輛限速檢測使用的就是傳感器觸發(fā)圖像抓拍方式。

現(xiàn)目前，車輛限速檢測主要方式是地感線圈感應(yīng)觸發(fā)圖像抓拍。這種方式優(yōu)勢是抓拍準(zhǔn)確，抗干擾能力強(qiáng)。其缺點(diǎn)，一是必須要定點(diǎn)安裝，抓拍裝置必須暴露在路面?zhèn)攘⒅希欢堑馗芯€圈的安裝必須破壞路面；三是抓拍閃光燈會(huì)對人眼造成視角干擾；四是借助電子地圖標(biāo)注，部分駕駛員容易采取方法規(guī)避抓拍。另一種速度監(jiān)測方式是基于多普勒效應(yīng)的微波測速系統(tǒng)。這種方式由于功耗、成本和修理的原因，主要用于專人看守的可移動(dòng)測速點(diǎn)，同時(shí)也面臨“電子狗”的反偵查，所以在實(shí)際道路速度監(jiān)測中沒有廣泛的推廣。還有一種方式是在車輛上面速度安裝檢測設(shè)備，檢測精度雖然高，但檢測設(shè)備容易被駕駛?cè)藛T卸載。這三種主要監(jiān)測方式的弊端造成了現(xiàn)目前交通限速管制不靈活，不能全面覆蓋，可以規(guī)避的現(xiàn)象。

2解決對策

面對以上弊端，我們需要解決四個(gè)問題。一是前端檢測系統(tǒng)能夠隱蔽，可移動(dòng)；二是數(shù)據(jù)采集不需借助攝像抓拍；三是信息傳輸?shù)姆€(wěn)定性不受車輛高速移動(dòng)的影響；四是能夠避免駕駛?cè)藛T對檢測系統(tǒng)的規(guī)避和干擾。

研究發(fā)現(xiàn)，利用近場通信可以解決這四個(gè)問題。在車輛電子系統(tǒng)總線中安裝主動(dòng)式RFID標(biāo)簽，采集車輛的速度信號和駕駛員觸發(fā)的報(bào)警信號。RFID標(biāo)簽把采集的信號發(fā)射到安裝在路邊或是移動(dòng)的RFID接收器中。RFID接收器通過有線或無線的方式上傳到交管數(shù)據(jù)平臺中，實(shí)現(xiàn)車輛數(shù)據(jù)的記錄和報(bào)警數(shù)據(jù)的處理。報(bào)警功能作為測速系統(tǒng)的一個(gè)附加功能為車主提供服務(wù)，以避免車主撤除檢測系統(tǒng)。

3系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 RFID傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)

RFID（radio frequency identification）技術(shù)是一種利用射頻通信實(shí)現(xiàn)的非接觸自動(dòng)識別技術(shù)，它具有高速移動(dòng)物體識別、多目標(biāo)識別和非接觸識別、體積小、安裝方便等特點(diǎn)，能實(shí)時(shí)、快速、準(zhǔn)確地采集和處理信息。本方案選用有源式RFID標(biāo)簽，以滿足發(fā)射距離較遠(yuǎn)、信息傳輸要求要的特點(diǎn)。

RFID采用nrf2401芯片+AT89C51架構(gòu)。nrf2401采用開放的2.4 GHz頻段，有125個(gè)頻道，速率最高可達(dá)1 Mbps，可滿足本應(yīng)用的數(shù)據(jù)吞吐，可以滿足多地址、多頻及跳頻需要。其外圍元件可只需一個(gè)晶振和一個(gè)電阻形成射頻電路。芯片內(nèi)部設(shè)置有專門的穩(wěn)壓電路，內(nèi)置CRC糾檢錯(cuò)硬件電路和協(xié)議。電源電壓范圍為1.9 V～3.6 V，功耗很低，-5 dBm輸出功率時(shí)典型峰值電流為10.5 mA。其工作參數(shù)可通過相應(yīng)軟件設(shè)置。

AT89C51作為一款常用的低耗高能含F(xiàn)lash可編擦除只讀存儲器的8位單片機(jī)，采用了CMOS工藝和高密度非易失性存儲器技術(shù)。其中央處理器由ALU、專用寄存器組、定時(shí)控制部件等組成，具有較強(qiáng)的調(diào)用、跳轉(zhuǎn)、判斷，豐富的數(shù)據(jù)傳輸功能，以及提供存放中間結(jié)果、常用參數(shù)等功能。

RFID標(biāo)簽安裝在車窗靠上或集成于外置車輛天線中，其電源由車載電源供給。電子標(biāo)簽儲存、收集車輛基本信息、車輛通信總線中速度傳感器信號和安裝于車輛上一個(gè)或多個(gè)報(bào)警按鍵發(fā)出的報(bào)警信號，并主動(dòng)向RFID識讀器發(fā)射信號，完成車輛速度信息上報(bào)和緊急情況報(bào)警。

3.2 RFID識讀器設(shè)計(jì)

RFID識讀器安裝于道路固定點(diǎn)或移動(dòng)設(shè)備中，選用基于ARM7TDMI-S核的微處理器S3C44B0X，其工作電壓為2.5 V，可外擴(kuò)SDRAM，F(xiàn)LASH，有71個(gè)通用I/O，包括8個(gè)外部中斷。車輛信息、速度信息和報(bào)警信息通過RS-485總線傳給現(xiàn)場控制機(jī)進(jìn)行現(xiàn)場信息處理，也可通過RTL8019網(wǎng)絡(luò)通信接口傳遞，實(shí)現(xiàn)交管平臺統(tǒng)一處理。

3.3 信息系統(tǒng)搭建

本系統(tǒng)主體分為安裝在車輛中的RFID發(fā)射器和安裝在道路點(diǎn)位或移動(dòng)使用的RFID識讀器，這兩部分構(gòu)成信息傳遞，供交通信息聯(lián)網(wǎng)平臺使用。

圖1系統(tǒng)框圖

4結(jié)束語

本系紡能實(shí)現(xiàn)車輛速度信息準(zhǔn)確、即時(shí)傳遞到交管系統(tǒng)平臺中，能實(shí)現(xiàn)集成安裝和隱密安裝。硬件成本低、利于推廣，若有成熟條件可集成于車輛通信總線中，以避免車主對檢測系統(tǒng)的破壞。

參考文獻(xiàn)

[1]邱自學(xué)，李娟.機(jī)動(dòng)車車速監(jiān)測的RFID傳感標(biāo)簽及其系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].自動(dòng)化儀表，2010（07）.

[2]馮春貴.基于RFID的車輛超速自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D].西南大學(xué)，2013.

endprint

摘要文章分析了在現(xiàn)代交通環(huán)境下建立一種具備隱蔽性、移動(dòng)性的速度監(jiān)測點(diǎn)的必要性，介紹了利用近場通信主動(dòng)RFID收發(fā)系統(tǒng)，搭建一個(gè)車輛與道路卡點(diǎn)的信息傳遞點(diǎn)，通過信息點(diǎn)收集車輛速度信息、報(bào)警信息。

關(guān)鍵詞近場通信；限速檢測；解決對策

中圖分類號：TN911 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）11-0114-01

1現(xiàn)目前道路速度監(jiān)測弊端

近年來，“智慧交通”項(xiàng)目在眾多城市興起，它們通過前端視頻監(jiān)測、其它感應(yīng)設(shè)備、后端視頻智能分析和后臺大數(shù)據(jù)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)車輛流量監(jiān)控、軌跡跟蹤和違章抓拍三種主要功能。流量監(jiān)控主要是通過安裝在交通卡口的視頻抓拍系統(tǒng)進(jìn)行，辨別率高。軌跡跟蹤主要依托各路段視頻監(jiān)控進(jìn)行人工分析，特點(diǎn)是數(shù)據(jù)分析量多，勞動(dòng)強(qiáng)度大。但只有較少車輛需要進(jìn)行軌跡跟蹤。違章抓拍分為人工圖像抓拍和傳感器觸發(fā)圖像抓拍，車輛限速檢測使用的就是傳感器觸發(fā)圖像抓拍方式。

現(xiàn)目前，車輛限速檢測主要方式是地感線圈感應(yīng)觸發(fā)圖像抓拍。這種方式優(yōu)勢是抓拍準(zhǔn)確，抗干擾能力強(qiáng)。其缺點(diǎn)，一是必須要定點(diǎn)安裝，抓拍裝置必須暴露在路面?zhèn)攘⒅希欢堑馗芯€圈的安裝必須破壞路面；三是抓拍閃光燈會(huì)對人眼造成視角干擾；四是借助電子地圖標(biāo)注，部分駕駛員容易采取方法規(guī)避抓拍。另一種速度監(jiān)測方式是基于多普勒效應(yīng)的微波測速系統(tǒng)。這種方式由于功耗、成本和修理的原因，主要用于專人看守的可移動(dòng)測速點(diǎn)，同時(shí)也面臨“電子狗”的反偵查，所以在實(shí)際道路速度監(jiān)測中沒有廣泛的推廣。還有一種方式是在車輛上面速度安裝檢測設(shè)備，檢測精度雖然高，但檢測設(shè)備容易被駕駛?cè)藛T卸載。這三種主要監(jiān)測方式的弊端造成了現(xiàn)目前交通限速管制不靈活，不能全面覆蓋，可以規(guī)避的現(xiàn)象。

2解決對策

面對以上弊端，我們需要解決四個(gè)問題。一是前端檢測系統(tǒng)能夠隱蔽，可移動(dòng)；二是數(shù)據(jù)采集不需借助攝像抓拍；三是信息傳輸?shù)姆€(wěn)定性不受車輛高速移動(dòng)的影響；四是能夠避免駕駛?cè)藛T對檢測系統(tǒng)的規(guī)避和干擾。

研究發(fā)現(xiàn)，利用近場通信可以解決這四個(gè)問題。在車輛電子系統(tǒng)總線中安裝主動(dòng)式RFID標(biāo)簽，采集車輛的速度信號和駕駛員觸發(fā)的報(bào)警信號。RFID標(biāo)簽把采集的信號發(fā)射到安裝在路邊或是移動(dòng)的RFID接收器中。RFID接收器通過有線或無線的方式上傳到交管數(shù)據(jù)平臺中，實(shí)現(xiàn)車輛數(shù)據(jù)的記錄和報(bào)警數(shù)據(jù)的處理。報(bào)警功能作為測速系統(tǒng)的一個(gè)附加功能為車主提供服務(wù)，以避免車主撤除檢測系統(tǒng)。

3系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 RFID傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)

RFID（radio frequency identification）技術(shù)是一種利用射頻通信實(shí)現(xiàn)的非接觸自動(dòng)識別技術(shù)，它具有高速移動(dòng)物體識別、多目標(biāo)識別和非接觸識別、體積小、安裝方便等特點(diǎn)，能實(shí)時(shí)、快速、準(zhǔn)確地采集和處理信息。本方案選用有源式RFID標(biāo)簽，以滿足發(fā)射距離較遠(yuǎn)、信息傳輸要求要的特點(diǎn)。

RFID采用nrf2401芯片+AT89C51架構(gòu)。nrf2401采用開放的2.4 GHz頻段，有125個(gè)頻道，速率最高可達(dá)1 Mbps，可滿足本應(yīng)用的數(shù)據(jù)吞吐，可以滿足多地址、多頻及跳頻需要。其外圍元件可只需一個(gè)晶振和一個(gè)電阻形成射頻電路。芯片內(nèi)部設(shè)置有專門的穩(wěn)壓電路，內(nèi)置CRC糾檢錯(cuò)硬件電路和協(xié)議。電源電壓范圍為1.9 V～3.6 V，功耗很低，-5 dBm輸出功率時(shí)典型峰值電流為10.5 mA。其工作參數(shù)可通過相應(yīng)軟件設(shè)置。

AT89C51作為一款常用的低耗高能含F(xiàn)lash可編擦除只讀存儲器的8位單片機(jī)，采用了CMOS工藝和高密度非易失性存儲器技術(shù)。其中央處理器由ALU、專用寄存器組、定時(shí)控制部件等組成，具有較強(qiáng)的調(diào)用、跳轉(zhuǎn)、判斷，豐富的數(shù)據(jù)傳輸功能，以及提供存放中間結(jié)果、常用參數(shù)等功能。

RFID標(biāo)簽安裝在車窗靠上或集成于外置車輛天線中，其電源由車載電源供給。電子標(biāo)簽儲存、收集車輛基本信息、車輛通信總線中速度傳感器信號和安裝于車輛上一個(gè)或多個(gè)報(bào)警按鍵發(fā)出的報(bào)警信號，并主動(dòng)向RFID識讀器發(fā)射信號，完成車輛速度信息上報(bào)和緊急情況報(bào)警。

3.2 RFID識讀器設(shè)計(jì)

RFID識讀器安裝于道路固定點(diǎn)或移動(dòng)設(shè)備中，選用基于ARM7TDMI-S核的微處理器S3C44B0X，其工作電壓為2.5 V，可外擴(kuò)SDRAM，F(xiàn)LASH，有71個(gè)通用I/O，包括8個(gè)外部中斷。車輛信息、速度信息和報(bào)警信息通過RS-485總線傳給現(xiàn)場控制機(jī)進(jìn)行現(xiàn)場信息處理，也可通過RTL8019網(wǎng)絡(luò)通信接口傳遞，實(shí)現(xiàn)交管平臺統(tǒng)一處理。

3.3 信息系統(tǒng)搭建

本系統(tǒng)主體分為安裝在車輛中的RFID發(fā)射器和安裝在道路點(diǎn)位或移動(dòng)使用的RFID識讀器，這兩部分構(gòu)成信息傳遞，供交通信息聯(lián)網(wǎng)平臺使用。

圖1系統(tǒng)框圖

4結(jié)束語

本系紡能實(shí)現(xiàn)車輛速度信息準(zhǔn)確、即時(shí)傳遞到交管系統(tǒng)平臺中，能實(shí)現(xiàn)集成安裝和隱密安裝。硬件成本低、利于推廣，若有成熟條件可集成于車輛通信總線中，以避免車主對檢測系統(tǒng)的破壞。

參考文獻(xiàn)

[1]邱自學(xué)，李娟.機(jī)動(dòng)車車速監(jiān)測的RFID傳感標(biāo)簽及其系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].自動(dòng)化儀表，2010（07）.

[2]馮春貴.基于RFID的車輛超速自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D].西南大學(xué)，2013.

endprint

摘要文章分析了在現(xiàn)代交通環(huán)境下建立一種具備隱蔽性、移動(dòng)性的速度監(jiān)測點(diǎn)的必要性，介紹了利用近場通信主動(dòng)RFID收發(fā)系統(tǒng)，搭建一個(gè)車輛與道路卡點(diǎn)的信息傳遞點(diǎn)，通過信息點(diǎn)收集車輛速度信息、報(bào)警信息。

關(guān)鍵詞近場通信；限速檢測；解決對策

中圖分類號：TN911 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）11-0114-01

1現(xiàn)目前道路速度監(jiān)測弊端

近年來，“智慧交通”項(xiàng)目在眾多城市興起，它們通過前端視頻監(jiān)測、其它感應(yīng)設(shè)備、后端視頻智能分析和后臺大數(shù)據(jù)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)車輛流量監(jiān)控、軌跡跟蹤和違章抓拍三種主要功能。流量監(jiān)控主要是通過安裝在交通卡口的視頻抓拍系統(tǒng)進(jìn)行，辨別率高。軌跡跟蹤主要依托各路段視頻監(jiān)控進(jìn)行人工分析，特點(diǎn)是數(shù)據(jù)分析量多，勞動(dòng)強(qiáng)度大。但只有較少車輛需要進(jìn)行軌跡跟蹤。違章抓拍分為人工圖像抓拍和傳感器觸發(fā)圖像抓拍，車輛限速檢測使用的就是傳感器觸發(fā)圖像抓拍方式。

現(xiàn)目前，車輛限速檢測主要方式是地感線圈感應(yīng)觸發(fā)圖像抓拍。這種方式優(yōu)勢是抓拍準(zhǔn)確，抗干擾能力強(qiáng)。其缺點(diǎn)，一是必須要定點(diǎn)安裝，抓拍裝置必須暴露在路面?zhèn)攘⒅希欢堑馗芯€圈的安裝必須破壞路面；三是抓拍閃光燈會(huì)對人眼造成視角干擾；四是借助電子地圖標(biāo)注，部分駕駛員容易采取方法規(guī)避抓拍。另一種速度監(jiān)測方式是基于多普勒效應(yīng)的微波測速系統(tǒng)。這種方式由于功耗、成本和修理的原因，主要用于專人看守的可移動(dòng)測速點(diǎn)，同時(shí)也面臨“電子狗”的反偵查，所以在實(shí)際道路速度監(jiān)測中沒有廣泛的推廣。還有一種方式是在車輛上面速度安裝檢測設(shè)備，檢測精度雖然高，但檢測設(shè)備容易被駕駛?cè)藛T卸載。這三種主要監(jiān)測方式的弊端造成了現(xiàn)目前交通限速管制不靈活，不能全面覆蓋，可以規(guī)避的現(xiàn)象。

2解決對策

面對以上弊端，我們需要解決四個(gè)問題。一是前端檢測系統(tǒng)能夠隱蔽，可移動(dòng)；二是數(shù)據(jù)采集不需借助攝像抓拍；三是信息傳輸?shù)姆€(wěn)定性不受車輛高速移動(dòng)的影響；四是能夠避免駕駛?cè)藛T對檢測系統(tǒng)的規(guī)避和干擾。

研究發(fā)現(xiàn)，利用近場通信可以解決這四個(gè)問題。在車輛電子系統(tǒng)總線中安裝主動(dòng)式RFID標(biāo)簽，采集車輛的速度信號和駕駛員觸發(fā)的報(bào)警信號。RFID標(biāo)簽把采集的信號發(fā)射到安裝在路邊或是移動(dòng)的RFID接收器中。RFID接收器通過有線或無線的方式上傳到交管數(shù)據(jù)平臺中，實(shí)現(xiàn)車輛數(shù)據(jù)的記錄和報(bào)警數(shù)據(jù)的處理。報(bào)警功能作為測速系統(tǒng)的一個(gè)附加功能為車主提供服務(wù)，以避免車主撤除檢測系統(tǒng)。

3系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 RFID傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)

RFID（radio frequency identification）技術(shù)是一種利用射頻通信實(shí)現(xiàn)的非接觸自動(dòng)識別技術(shù)，它具有高速移動(dòng)物體識別、多目標(biāo)識別和非接觸識別、體積小、安裝方便等特點(diǎn)，能實(shí)時(shí)、快速、準(zhǔn)確地采集和處理信息。本方案選用有源式RFID標(biāo)簽，以滿足發(fā)射距離較遠(yuǎn)、信息傳輸要求要的特點(diǎn)。

RFID采用nrf2401芯片+AT89C51架構(gòu)。nrf2401采用開放的2.4 GHz頻段，有125個(gè)頻道，速率最高可達(dá)1 Mbps，可滿足本應(yīng)用的數(shù)據(jù)吞吐，可以滿足多地址、多頻及跳頻需要。其外圍元件可只需一個(gè)晶振和一個(gè)電阻形成射頻電路。芯片內(nèi)部設(shè)置有專門的穩(wěn)壓電路，內(nèi)置CRC糾檢錯(cuò)硬件電路和協(xié)議。電源電壓范圍為1.9 V～3.6 V，功耗很低，-5 dBm輸出功率時(shí)典型峰值電流為10.5 mA。其工作參數(shù)可通過相應(yīng)軟件設(shè)置。

AT89C51作為一款常用的低耗高能含F(xiàn)lash可編擦除只讀存儲器的8位單片機(jī)，采用了CMOS工藝和高密度非易失性存儲器技術(shù)。其中央處理器由ALU、專用寄存器組、定時(shí)控制部件等組成，具有較強(qiáng)的調(diào)用、跳轉(zhuǎn)、判斷，豐富的數(shù)據(jù)傳輸功能，以及提供存放中間結(jié)果、常用參數(shù)等功能。

RFID標(biāo)簽安裝在車窗靠上或集成于外置車輛天線中，其電源由車載電源供給。電子標(biāo)簽儲存、收集車輛基本信息、車輛通信總線中速度傳感器信號和安裝于車輛上一個(gè)或多個(gè)報(bào)警按鍵發(fā)出的報(bào)警信號，并主動(dòng)向RFID識讀器發(fā)射信號，完成車輛速度信息上報(bào)和緊急情況報(bào)警。

3.2 RFID識讀器設(shè)計(jì)

RFID識讀器安裝于道路固定點(diǎn)或移動(dòng)設(shè)備中，選用基于ARM7TDMI-S核的微處理器S3C44B0X，其工作電壓為2.5 V，可外擴(kuò)SDRAM，F(xiàn)LASH，有71個(gè)通用I/O，包括8個(gè)外部中斷。車輛信息、速度信息和報(bào)警信息通過RS-485總線傳給現(xiàn)場控制機(jī)進(jìn)行現(xiàn)場信息處理，也可通過RTL8019網(wǎng)絡(luò)通信接口傳遞，實(shí)現(xiàn)交管平臺統(tǒng)一處理。

3.3 信息系統(tǒng)搭建

本系統(tǒng)主體分為安裝在車輛中的RFID發(fā)射器和安裝在道路點(diǎn)位或移動(dòng)使用的RFID識讀器，這兩部分構(gòu)成信息傳遞，供交通信息聯(lián)網(wǎng)平臺使用。

圖1系統(tǒng)框圖

4結(jié)束語

本系紡能實(shí)現(xiàn)車輛速度信息準(zhǔn)確、即時(shí)傳遞到交管系統(tǒng)平臺中，能實(shí)現(xiàn)集成安裝和隱密安裝。硬件成本低、利于推廣，若有成熟條件可集成于車輛通信總線中，以避免車主對檢測系統(tǒng)的破壞。

參考文獻(xiàn)

[1]邱自學(xué)，李娟.機(jī)動(dòng)車車速監(jiān)測的RFID傳感標(biāo)簽及其系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].自動(dòng)化儀表，2010（07）.

[2]馮春貴.基于RFID的車輛超速自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D].西南大學(xué)，2013.

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