手持式電子車牌自動識別系統(tǒng)的研究

趙朔 俞沛淼 鄒常豐

（東北林業(yè)大學交通學院，黑龍 江哈爾濱 150000）

手持式電子車牌自動識別系統(tǒng)的研究

趙朔 俞沛淼 鄒常豐

（東北林業(yè)大學交通學院，黑龍 江哈爾濱 150000）

隨著我國汽車行業(yè)迅速發(fā)展，機動車的數(shù)量和規(guī)模大幅度增加，假牌、套牌現(xiàn)象屢見不鮮，車輛的稽查難度日益增加。本文主要論述運用RFID技術在車輛稽查及識別方面的研究，通過手持式RFID讀卡器中嵌入的獨立解碼系統(tǒng)識別電子牌照反饋的密碼，實現(xiàn)不聯(lián)網(wǎng)的車輛信息自動識別和管理。

RFID；電子車牌；手持式

隨著機動車保有量大幅度增加，汽車已經(jīng)成為生活中最為普遍的代步方式，同時帶來的交通安全問題，為管理部門帶來了極大的壓力。當下社會中假牌、套牌的現(xiàn)象愈演愈烈，傳統(tǒng)的車輛管理大多依靠人力，已經(jīng)不能應對當下社會交通存在的問題。利用新興技術，建造一個智能交通系統(tǒng)，維護人民的利益，就成為當今交通部門工作的重中之重。RFID技術是一種新興的非接觸式識別技術，與傳統(tǒng)的圖片和攝像處理的車輛識別技術相比，基于RFID的電子車牌自動識別系統(tǒng)精確性高、局限性小，可以實現(xiàn)快速、準確地讀取車輛真實牌照信息，進而辨別套牌、假牌車輛。

1 機動車自動識別系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀

自20世紀80年代起，國內(nèi)外的科研人員就開始了對車輛識別的研究。在車牌識別的研究中，雖然使用了許多的技術方式，但受外界環(huán)境的變化、光線及灰塵的影響、季節(jié)環(huán)境的變化以及牌照本身被污染等因素的影響，車輛識別系統(tǒng)一直處于實驗階段，不能用于實際；而且，很多技術手段都需要大量的運算，不能較好地滿足現(xiàn)實要求。為了解決圖像質(zhì)量問題，目前采用紅外照明攝像或使用特定的傳感器來提升圖像的質(zhì)量。雖然提升了識別率，但是也造成系統(tǒng)的整體成本過大，應用的領域較窄，不能普遍推廣［1］。我國的機動車牌照與國外有較大的差異，所以我們只能參考國外的車輛識別系統(tǒng)，卻不能將這些技術應用到我國的車輛識別當中。我國在20世紀90年代初就開始了自己的車輛識別系統(tǒng)的研發(fā)。目前，比較成熟的產(chǎn)品有中科院自動化研究所漢王公司的漢王眼，香港亞洲視覺科技有限公司的慧光車牌號碼識別系統(tǒng)等。北航的胡愛明等利用模板匹配技術開發(fā)了一種應用于收費站的車牌識別系統(tǒng)，其識別正確率能達到97%以上。華南理工大學的駱雪超、劉桂雄等提出了一種基于車牌特征信息的二值化方法，該系統(tǒng)對較好的車牌識別率能夠達到96%。清華大學的馮文毅等利用一種光電混合系統(tǒng)進行車牌識別，系統(tǒng)能夠通過硬件來完成車牌識別的全過程［2］，但都只是停留在圖像識別的基礎上。通過RFID進行車輛識別的技術還只是停留在實驗階段。

2 RFID技術與電子牌照

射頻識別技術已經(jīng)有幾十年的發(fā)展歷史，但是真正運用到實際生活中也不過是近幾年的事情。隨著電子技術的興起，RFID技術已經(jīng)漸漸開始用于日常生活的各個方面。在交通管理中的應用是最早的，在該領域應用也最為成熟。如現(xiàn)在高速公路的不停車收費（ETC）、停車場的非接觸式IC卡等，它通過使用RFID接收器與電子標簽的近場通訊，完成信息的讀取與識別，從而達到辨別車輛信息與收費的目標。目前，國內(nèi)現(xiàn)行的RFID自動識別系統(tǒng)主要由三部分構(gòu)成：RFID讀卡器、電子標簽及系統(tǒng)基站［3］。

電子牌照實質(zhì)就是搭載機動車輛真實信息的電子標簽，將其嵌入機動車內(nèi)，使機動車具有反饋電子信息從而達到自動識別的目的。電子車牌的設計需要考慮以下幾個方面。首先，我國機動車牌照的設計遵循GA36-2007機動車號牌標準，電子牌照的設計也應遵循如上標準；其次，目前的車輛牌照是由鋁板與反光膜相結(jié)合的制成，由于鋁對于電子信號存在一定的屏蔽作用，為了保證電子牌照的識別精度和識別速度，必須解決信號的干擾問題。那么，如何在保證識別精度的前提下，將電子牌照合理地嵌入機動車牌就是設計時需要解決的首要難題。本文提供了一種思路，可以將電子牌照安裝于車牌的背面，為了減小電子信號的衰減，電子標簽可以設計為異形狀，車牌的四周安裝饋電點，電子標簽的天線沿饋電點彎折到牌照的正面，如圖1所示。這樣不僅可以避免電子牌照被盜取拆卸，而且解決了電子信號的屏蔽問題，大大提升了識別的準確性和可行性。

圖1 電子標簽嵌入示意圖

3 現(xiàn)行RFID識別系統(tǒng)及其改進

目前的RFID讀卡器可以識別信息的范圍通常在8～10m，采用的模式為在檢測路口兩側(cè)架設搭載RFID讀卡器、傳輸天線、主機、供電與網(wǎng)絡傳輸模塊的檢測支架，同時RFID識別系統(tǒng)采用自上而下的識別方式。這種識別方式有利于避免相鄰車輛信息的混淆，覆蓋率高。信息數(shù)據(jù)庫則設置在交通管理部門計算機中，當機動車輛駛?cè)氡O(jiān)測區(qū)域后，RFID讀卡器發(fā)出監(jiān)測信號，電子標簽接收信號后產(chǎn)生感應電流進行信息的反饋，并與RFID讀卡器建立信息聯(lián)系，RFID讀卡器將接收到的信息通過網(wǎng)絡發(fā)送到管理部門的數(shù)據(jù)庫進行對比，從而實現(xiàn)對車輛信息的讀取、識別［4］。

然而，現(xiàn)行的RFID識別系統(tǒng)對于網(wǎng)絡的依賴性太強，在網(wǎng)絡信號較弱的地區(qū)，當RFID讀卡器接收到電子標簽的反饋后，依賴于網(wǎng)絡傳輸?shù)碾娮油ㄓ嵑茈y實現(xiàn)，導致接收的電子信息與數(shù)據(jù)庫無法建立連接，大大限制了RFID識別系統(tǒng)的可行性，局限性較大。要解決RFID識別系統(tǒng)的局限性，可以做以下改進。

將RFID讀卡器中嵌入一套安全度極高的加密算法，在電子標簽里寫入相對應的特殊加密信息，在RFID讀卡器接收到電子標簽的加密信息后可以自行解碼，將得到的解碼信息與實際車輛所懸掛的車輛牌照進行對比，從而達到稽查假牌、套牌的目標。這樣不僅解決了偏遠地區(qū)RFID自動識別系統(tǒng)對于網(wǎng)絡的依賴問題，還為RFID識別系統(tǒng)的手持提供了理論基礎，大大提高了車輛稽查的機動性，交通管理部門的執(zhí)勤人員可以通過手持RFID自動識別系統(tǒng)進行全地域不聯(lián)網(wǎng)稽查，將原來的網(wǎng)絡信息傳輸并與終端數(shù)據(jù)庫連接改為RFID讀卡器與電子標簽單獨的信息反饋系統(tǒng)。

4 基于手持RFID的車輛自動識別系統(tǒng)

電子標簽中應有經(jīng)過獨立加密算法加密的車輛牌照號碼、車型、發(fā)動機編號、底盤編號、車主信息等。利用安全度極高的加密算法保證系統(tǒng)的可靠性，使電子標簽信息無法改寫和模仿，只有交通管理部門的授權(quán)才能對電子標簽進行寫入和改寫。

手持RFID自動識別系統(tǒng)可以實現(xiàn)在不同網(wǎng)絡條件下獨立對電子標簽反饋的信息進行解碼。當被檢測車輛駛過檢測區(qū)域時，可以進行快速的不聯(lián)網(wǎng)信息讀取、識別，并將得到的信息與實際車輛信息進行對比，如電子信息與實際車輛的信息不一致，則可以認定為套牌車輛，執(zhí)勤人員可依法對車輛進行查處；當車輛經(jīng)過手持RFID讀卡器后并沒有與讀卡器建立信息連接則可認定為假牌車輛；當電子標簽的加密信息解碼翻譯后與實際車輛信息相一致則可認定為合法車輛。具體流程如圖2所示。

5 手持式電子牌照的優(yōu)勢

手持式RFID自動識別系統(tǒng)是利用RFID技術對車輛信息進行辨別的新興技術。電子牌照實質(zhì)上就是一個無源電子標簽，其中寫入了經(jīng)過特殊加密算法加密的車輛牌照等信息，其信息只能由搭載了加密算法的手持RFID讀卡器反算翻譯，本系統(tǒng)具有以下特點。

①局限性小，適用范圍廣。相對于傳統(tǒng)的RFID自動識別體系，手持式RFID自動識別系統(tǒng)對于網(wǎng)絡條件的依賴性小，可在網(wǎng)絡狀況不佳的地區(qū)獨立地讀取識別電子牌照信息，極大地提高了車輛稽查的機動性和適應性。

②識別精確度高。通過超高頻RFID讀卡器，電子標簽的識別距離通常在10m以上，并且讀卡器的識別具有方向性，避免了相鄰車輛電子標簽的干擾，識別時機動車的速度可以達到80km/h，在市區(qū)路口可以實現(xiàn)車輛的不減速監(jiān)察。

圖2 基于手持RFID的車輛自動識別系統(tǒng)工作流程

③安全性高。電子標簽與RFID手持讀卡器內(nèi)部均有特殊的加密算法保護，沒有特殊的解碼器無法對電子標簽內(nèi)的信息進行改寫來進行電子牌照的套牌，保證了電子牌照的安全性和唯一性。

④便于攜帶。由于本套自動識別系統(tǒng)不用于數(shù)據(jù)庫進行聯(lián)網(wǎng)交換數(shù)據(jù)，為RFID讀卡器的手持創(chuàng)造了條件，成本相對于傳統(tǒng)系統(tǒng)較低，操作簡單易行，極大地提高了管理部門監(jiān)管的工作效率。

⑤適應性強。電子標簽嵌入車輛牌照中，可適應絕大多數(shù)極端環(huán)境，便于自動識別技術的普及。

⑥成本較低，利于推廣。由于省去了數(shù)據(jù)基站的建立及維護費用，整個自動識別系統(tǒng)的成本大大降低，利于推行。

RFID識別技術是一種新興的無線識別技術，具有電子元件信息存儲量大、費用低、環(huán)境適應性強等優(yōu)點，能夠極大地提高交通管理部門的監(jiān)管效率，適應日益緊張的交通現(xiàn)狀，有效辨別套牌、假牌車輛，打擊交通行業(yè)愈演愈烈的違法犯罪行為，適用于交通行業(yè)的監(jiān)督稽查工作，為智能交通的推廣提供技術支持。

6 結(jié)語

手持式RFID自動識別系統(tǒng)為全地域電子牌照識別提供了理論基礎，但在加密算法的研究及硬件的安全性方面還需要進行技術突破。隨著研究不斷深入，手持式RFID自動稽查系統(tǒng)將成為新一代智能交通的代表，為交通行業(yè)的監(jiān)管提供更多的幫助。目前，RFID手持式機動車自動識別系統(tǒng)還只是處于理論階段，至于是否可以正式應用還需要研究人員共同努力。

［1］百度文庫.車牌識別系統(tǒng)的研究背景意義及國內(nèi)外研究現(xiàn)狀［EB/OL］.［2017-06-01］.http://wenku.baidu.com/link?url= xHKaYmAWLBFEtDR6JPpB0uDTNsVeX8H5fZUwrnW3Ioe2P0JK1MLMgGPa2N7HJnljpUyHkmoSi5QHFdx2-z8kK80EEnxK2D_RgYoX6ZJK-W.

［2］李志強，李永斌.車牌識別技術的發(fā)展及研究現(xiàn)狀［J］.科技信息，2012（5）：110-125.

［3］盛振武，王洪義，翟成景.電子車牌自動識別技術研究［J］.硅谷，2013（14）：79-80.

［4］邊吉榮，曾建華.基于RFID的車輛不停車稽查系統(tǒng)設計［J］.寧夏工程技術，2010（4）：340-342.

Study on Handheld Electronic Plate Recognition System

Zhao ShuoYu PeimiaoZou Changfeng
（Traffic Institute,Northeast Forestry University，Harbin Heilongjiang 150000）

With the rapid development of automobile industry in China,a substantial increase in the number of motor vehicles and scale,the false card deck,phenomenon common occurrences,vehicle inspection difficulty increasing. This paper mainly discussed the use of RFID technology in vehicle inspection and recognition research,through hand-held RFID reader embedded in the independence of electronic license feedback decoding system identification password,implementation is not connected to the vehicle information automatic identification and management.

RFID；electronic plate；handheld

TP391.41

A

1003-5168（2017）08-0047-03

2017-07-03

校級大學生創(chuàng)新訓練計劃項目（201610225210）。

趙朔（1996-）,男，本科，研究方向：交通工程；俞沛淼（1994-），男，本科，研究方向：交通工程。

鄒常豐（1969-），男，博士，副教授，研究方向：交通工程。