RFID射頻技術在車輛自動管理系統中的應用研究

尹繼輝++馬曉春

【摘要】 RFID是物聯網構建中用到的關鍵技術，由于具有安全、高效和成本低廉等諸多優點，已經受到人們的廣泛關注。在本文中，基于RFID射頻技術，對其在車輛管理領域中的應用進行深入研究，構建了智能化的車輛管理系統。文中所構建的車輛自動管理系統，其構成主要包括RFID硬件、CDMA系統、GIA系統以及數據處理系統等，能夠實現對不同應用環境中車輛的識別、定位、跟中、測速和監控管理等眾多功能，可以有效解決當前交通領域中的道路擁堵、車輛超速、超載以及車輛盜竊等問題。

【關鍵詞】 RFID射頻技術 車輛管理 車聯網

一、引言

在經濟和科技的不斷發展和推動下，我國的機動車輛數量逐年增加，使得對機動車輛的管理遇到了不小的難題，在交通的發展帶來了諸多問題，比如交通的擁堵、車輛失竊、車輛的身份識別、由于車輛超速行駛所導致的交通事故等。所以如何采用現代科技手段來有效提高現有道路的利用率、保障整個交通狀況的暢通，也就成為擺在人們先前的難題。此外，在車輛的身份識別和車輛出入的管理方面、車輛超速超載和安全行駛方面、車輛的防護等級和失竊防范方面、公務車輛的使用透明化方面，都需要通過技術手段加以解決。所以，本文有針對性的采用基于RFID射頻技術的智能車輛管理系統，能夠有效解決上述問題。

二、封閉區域中的車輛管理系統

2.1系統構成

針對封閉區域中的車輛管理系統，其RFID硬件主要包括：有源RFID智能牌照、遠距離閱讀器、通道控制器、道閘，而軟件部分則包括：圖像抓拍模塊、計算機和軟件管理系統等等。

2.2 工作原理

具體而言，文中所設計的車輛自動管理系統采用基于遠距離射頻識別技術，每個進出入該區域的車輛都安裝了有源RFID智能牌照，該牌照需要在使用前在車輛管理系統中進行注冊。同時，在智能牌照中，不僅存儲有基本的車輛車牌號、車型信息，還存儲了車輛車主姓名和身份證信息。使用過程中，該智能牌照能夠不斷地發射超高頻信號，在封閉區域出入口附近所安裝的遠距離閱讀器，就可以對車牌信息進行非接觸讀取，然后將車輛信息傳送到通道控制器。通道控制器可以根據牌照信息和系統數據庫進行判斷，如果信息合法，則可以通過控制器上的繼電器來完成道閘的開啟，否則車輛不予通過。

對于外部車輛，由于沒有進入該區域的專用牌照，需要在車輛進入有源識別區后，通過語音提示駕駛員到門衛處進行登記，并利用攝像機來獲取車輛牌照和車型信息；然后，門衛就可以通過無線遙控裝置來開啟道閘控制器，完成車輛放行操作。

三、開放道路網中的車輛管理系統

3.1 需求分析

由于現在機動車數量的劇增，造成了交通狀況的不斷惡化，也使得堵車給大家造成了不小的損失，更是容易導致交通事故的發生。所以，如何充分利用現有技術和手段，縮短車輛的路上運行時間、提高車輛的運行效率、保障車輛運行安全、提高道路的通行能力等，也就成為城市發展構成中需要重點考慮和解決的問題。不僅如此，在企業規模和業績不斷發展的情況下，運營過程中需要的配送和交通車輛也會不斷增多，使得車輛的管控存在短板和盲點，需要開發智能化的車輛管理系統，來實現對車輛的運行狀態、位置的實時掌握和監測。

3.2車輛定位現狀

在現階段的主流車輛定位系統中，系統獲取車輛信息的主要方法還主要通過GPS定位系統和加速度傳感器來實現車輛的定位。這種車輛的定位方式，還是一種基于移動站的定位方法，也就是車輛上的定位設備向車輛提供具體的位置信息，然后，車輛就可以利用無線通信設備，將其具體位置信息上報給車輛管理系統。通常，這種基于被動為車輛主動位置信息發送的方式，具有占用通信資源較多、系統運行成本也比較高的缺陷，同時，在城市環境中，由于城市高樓、高架橋、林蔭道和隧道的影響，還有可能會出現不可預期的定位盲點。

3.3系統構成

智能車輛管理系統中的定位和識別系統，包括RFID智能車牌、數據無線收發節點（也就是RFID遠距離閱讀器）、CDMA模塊、GIA系統、數據處理單元以及數據處理和控制中心等。圖1所示是一種車輛定位及測速系統的示意圖。

圖1 車輛定位及測速系統示意圖

在圖1中，實心圓點表示能夠獲取車輛身份信息的數據處理節點；五角星表示能夠對接收數據進行處理的數據處理單元；三角形則表示城市中的數據處理中心。

3.4系統運行原理

系統運行過程中，需要通過對RFID電子標簽的讀取，來獲取車輛的詳細身份信息，然后再利用TODA多基站無線定位方法來獲取車輛的位置信息，同時，還可以通過對車輛移動所產生的多普勒頻域進行處理和分析，還可以獲得車輛的速度信息。在每個RFID車牌中，都存儲著車輛牌號、車輛用途、最大載貨量、最大載客量、車主姓名、車主身份信息等。根據對不同地區建筑特點和流通流量的判斷，可以設置一定數量的數據無線收發節點，這樣，就可以獲得對資源的最大利用效率，同時減少節點設置的浪費。

所設置的每個數據無線收發節點，都可以利用一定的頻率，定向的發送已知編碼和調制的命令信號，RFID智能車牌收到該信號后，在驗證正確的情況下，就可以將自身的UID進行發送和提交；而無線數據收發節點在接收到信息的情況下，就可以對其進行解調和解碼，進而得到車輛的相關信息，通過CDMA模塊，將這些信息發送到數據處理單元，進而通過數據處理單元發送到城市的數據處理和控制中心。利用多基站的無線定位方法，主要通過無線數據收發節點來獲取車輛的實時位置信息，并利用接收信號的強度、達到時間、達到時間差完成定位過程。

具體而言，就是在初步估計的基礎上，可以確定與RFID智能車牌距離最近的3個數據無線收發節點，再基于這3個節點的不同TDOA值來進行定位過程，進而得到車輛的位置信息，然后傳輸到數據處理和控制中心，這樣，就能夠根據這些信息對車輛的運行軌跡進行繪制。此外，在對車輛移動過程中所產生的多普勒頻移進行實時采樣，根據結果完成對車輛速度的測定。

四、結束語

基于RFID射頻技術，對其在車輛管理領域中的應用進行深入研究，構建了智能化的車輛管理系統，同時，根據系統在不同環境下的需求進行分別闡述。結果表明，本文系統具有成本低、運行效率高、經濟和使用的諸多優點。

作者簡介：

馬曉春，女，漢，黑龍江哈爾濱，東北林業大學，研究生，副教授，東北林業大學交通學院，汽車節能減排技術智能車輛與物流自動化技術。

尹繼輝，男，漢，黑龍江哈爾濱，哈爾濱工程大學，研究生，講師，東北林業大學交通學院，信號處理、噪聲分析與模式識別；設備故障診斷、智能化監控與殘余壽命預測技術。

參 考 文 獻

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