基于駕駛證信息控制汽車點火系統的研究

曾清德 王聲應

摘? 要：針對目前國內交通管理過程中對上路車輛和駕駛人員缺少一種身份核實方案的問題，提出基于OCR識別技術和射頻技術相結合的方法，利用駕駛證信息作為控制汽車點火的關鍵憑證。即通過OCR識別技術對駕駛證進行識別，對合法駕駛證予以許可通過，并提取其信息驅動汽車發動機點火;另外，利用無線射頻技術，將駕駛證與該車相關聯的信息寫入電子標簽芯片內，當車輛路過高速收費站或重要路口時存儲在芯片內的信息被閱讀器接收，可以實現對行駛車輛的跟蹤，從而有效加強了有證上路的管控。

關鍵詞：射頻技術;OCR識別技術;系統設計;汽車點火

1? ? 系統概述

通過OCR識別技術對駕駛證進行信息采集及自動識別，系統內置處理器對采集到的信息與模板信息進行匹配，成功后向控制機構發出控制指令，控制汽車驅動電路，從而起到防盜的作用。另外，將車輛信息與駕駛證信息相關聯后通過發射模塊發射，經過接收處理會被傳到交通管理系統，主要實現以下兩個目的：一是基于駕駛證圖像信息采集技術能夠分辨合法的駕駛身份，預防非法的駕駛證通過識別;二是啟動后行駛一段時間，經過重要路口尤其是高速收費站時，車輛信息與駕駛人駕駛信息會經發射模塊被天線接收，然后發送到交通管理部門，用于違法扣分處理，實現精準扣分。

本系統具有以下特點：

（1）節能。確認汽車點火成功后，駕駛證采集模塊能與汽車電源斷開，進入睡眠狀態;當汽車處于ON檔位時，駕駛證采集模塊連通汽車電源，進入喚醒狀態。

（2）設置并聯式相關聯控制功能。擬對該系統控制汽車點火采取兩種方式：一是以車主駕駛身份認證識別為主，此時車主只需將自己的駕駛證放置在識別裝置上，識別成功后即可驅動汽車點火，無需網絡授權;二是以非原車主身份識別為輔，即當系統識別到非原車主身份后會采用第二種認證方式，啟動發射模塊。

（3）添加新用戶駕駛證登記信息并應用RFID發射模塊啟動汽車的功能。在各個重要的交通路口設立相應的天線，加強交通管理部門對駕駛者的跟蹤管理，結合道路違法拍攝車牌的記錄，免去驗證駕駛人員違法的繁瑣的工作，減少高檔攝影機的投入成本。

2? ? 系統硬件設計

該系統硬件主要由這幾個模塊構成：身份識別模塊、主控制器、發射模塊、發動機ECU、點火控制模塊。硬件系統總體設計組成部分如圖1所示。

（1）身份識別模塊主要作用是采集身份信息，這部分主要利用OCR技術識別采集駕駛證身份信息并過濾非駕駛證證件信息等。

（2）主控制器選用80C51單片機，對身份采集模塊的信息進行轉換、分析、存儲等，然后實現各個部分的控制。

（3）發射模塊是利用射頻技術發射車輛的車牌信息與新錄入的駕駛證臨時駕駛綁定的信息，在各個重要路段設有相應的天線對射頻信息進行接收，然后上傳到公安交通管理系統進行記錄，最后經過核對才能實現精準“扣分”。

（4）發動機ECU主要是預存原車車主駕駛證信息，用于信息匹配，從而控制汽車點火模塊。

（5）點火控制模塊這一部分包括了驅動電路和控制線路，主要作用是通過接收單片機輸出的高低電平以實現電路的導通與截止。

2.1? ? 微機控制點火系統電路

通過微機控制油泵繼電器電路通斷來控制汽車的啟動與熄火。汽車發動機ECU會對各種傳感器提供的信號進行分析計算，從而控制點火。對于電控發動機系統而言，不管是電控噴油還是電控點火，它們的工作受到其他工況影響都很大。所以，基于駕駛證識別控制點火的控制模塊，將它的控制電路連到燃油泵繼電器的電路是相對比較合理的，特別是汽車發動機從靜止開始點火啟動，無其他工況參與的情況下，首先可以選擇對燃油泵繼電器或主繼電器的電路通斷進行控制。當點火開關閉合，發動機ECU從輸出電壓端到主繼電器控制開關閉合，繼而控制燃油泵繼電器開關閉合，從而控制燃油泵啟動，如圖2所示。

2.2? ? 發射模塊

最基本的電子標簽系統由三部分組成：標簽（tag）、耦合元件及芯片。每個標簽具有唯一的電子編碼，此次研究采用高容量電子標簽，因為它具備了用戶可以寫入的存儲空間，在數據存儲上比傳統的標簽擁有更可觀的大容量，并且能實現數據更新，可讀寫，可反復刪改高容量電子標簽，能附著在物體上標識目標對象，可在發射模塊對不同的信息源進行刪改添加，可反復應用，目的是將可被識別的駕駛證信息進行存儲后寫進電子標簽里。本次采用無源有線電子標簽，兼容ISO/IEC 1800-6C國際標準，同時有相應的接口能與單片機接口進行數據傳輸、信號控制。電子標簽芯片由單片機控制電路進行上電，將單片機傳輸的數據存在電子芯片的user區，當車輛行駛到高速收費路口或縣鄉道重要路口，路口安裝有相應的閱讀器時，閱讀器可以根據通信協議讀出車輛電子芯片user區的數據，并將收集到的信息傳給公安交通管理系統，實現對駕駛人員和駕駛車輛的監控。發射模塊電子標簽工作電路如圖3所示。

3? ? 系統軟件設計

為提高系統的總體性能，保證系統的可維護性和可靠性，軟件設計一般選用模塊化方法。如圖4所示，當汽車點火開關被打到ON檔位時，系統即通上電，系統內部首先會初始化，然后通過身份采集裝置采集外部的信息，對采集到的信息進行一系列處理，最后將采集的信息與系統內預存的信息進行比對，基于比對一致性的百分比判斷汽車是否點火驅動;另外，對于非原車主需要駕駛車輛的情況，需要其基于駕駛證與該車牌信息通過發射模塊獲得臨時駕駛的權限，即駕駛證信息被整合成電子標簽后通過信號傳給發動機ECU，發動機ECU驅動汽車點火電路，如圖5所示。此時駕駛該車輛，當車輛路經具備有相應閱讀器的路口時即可記錄信息，并存儲發射到公安交通管理系統。

因為系統默認的匹配模板是車主的駕駛證模板，當車主使用自己的駕駛證識別時，無需通過網絡授權，可直接通過匹配就驅動啟動電路，打開START檔汽車就可以正常啟動。如果是使用非模板內的駕駛證，則將匹配失敗，汽車點火系統就不會正常工作，汽車無法啟動。這時會首先啟動發射模塊進行權限的獲取，權限成功獲取后，會在主控制器作為暫時性匹配模板;權限獲取失敗則無法啟動汽車。如果啟動成功后，汽車行駛一段時間并熄火，未使用新的駕駛證或使用原來的駕駛證時系統會保持上一次駕駛證與行駛證的臨時綁定記錄，并且交通管理平臺也會記錄臨時綁定的信息，然后再使用相同的駕駛證時，系統對于該駕駛證的識別無需通過GPRS向信息管理平臺獲取授權，直接與上次留痕的信息進行匹配，即可控制汽車點火，從而啟動汽車。使用原車主的駕駛證時，有類似刷卡即用的便利功能，即直接與事先存儲在系統內的駕駛證進行匹配，然后向汽車發出點火的控制指令，從而可以啟動汽車，并向駕駛證信息管理系統發出解除其他綁定信息的指令，恢復原車主的行駛證和駕駛證信息。這樣的好處就是當車輛違反交通規則被拍攝下來后，可以結合交通管理系統當時記錄的信息進行精準扣分。

4? ? 結語

本設計主要基于駕駛證識別與RFID射頻技術的結合對駕駛人員身份和駕駛車輛進行管理，同時新注冊的駕駛人員身份與被駕駛車輛之間可以建立臨時的唯一性關系，能明確上路行駛的車輛和駕駛人員的具體身份，當車輛發生違法行為時，再結合交通監控對車牌號的抓拍記錄，便能實現對駕駛人員的處分及違法車輛的記錄，實現“精準扣分”。

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收稿日期：2020-06-04

作者簡介：曾清德（1966—），男，廣西柳州人，碩士研究生，副教授，研究方向：車輛智能控制。

王聲應（1998—），男，廣東湛江人，研究方向：車輛工程技術。