基于射頻技術的芯片駕照及其擴展功能應用

陳月

摘要： 駕照芯片化，可以實現駕駛人員在駕駛車輛的過程中，其駕駛信息直接與當地交通部門進行數據傳輸，從而有利于實現駕駛規范化，提高駕駛員的駕駛嚴謹性，進而減少交通駕駛事故，提高行車和行人安全。由于芯片駕照具有射頻能力，在交通執法過程中可實現快速讀取，甚至可以實現行駛中讀取其駕駛信息，不僅有利于執法規范化，還能減少執法工作量。與之同步發展的道路信息收發器，對后續實現智能交通和發展自動駕駛有重要的過渡和引導作用。

關鍵詞： 芯片 駕照 安全 智能交通

中圖分類號： TP391.44 文獻標識碼： A 文章編號： 1672-3791（2023）24-0040-04

近年來，隨著社會的飛速進步，經濟的快速發展，我國全面跨入汽車社會。交通出行方式發生了根本性變化，汽車已經成為公民出行的主要的交通工具，與之而來的是大家開始考駕照，學習怎樣駕駛汽車。從中國公安部交管局獲悉，截至2023 年6 月底，全國機動車駕駛人數量已經超過5.13 億人，已位居世界第一位，其中汽車駕駛人的數量達到4.75 億人；2023 年上半年全國新注冊登記機動車1 688 萬輛，新領證駕駛人1 191萬人。目前，我國駕駛人數量占成年人數量近50%，平均每兩個成年人中即有一人持有駕照。與此同時，汽車保有量同步迅猛增長，全國汽車機動車保有量達4.26 億輛，其中汽車保有量達到3.28 億輛［1］。我國汽車保有量已達到234 輛/千人，家庭擁有汽車量約為60輛/百戶，汽車已經由幾十年前少數人擁有的奢侈品，變成了眾多普通家庭的生活品。汽車逐步走進了千家萬戶，駕駛技能也開始由職業技能轉變成為基本的生活技能。

我國持有駕照的人數眾多，但仍有無證駕駛、疲勞駕駛和駕駛不符合所駕車型等行為出現。這些行為對社會交通、駕駛員和乘客以及行人出行都形成了一個巨大的安全隱患。部分駕駛員在收到交通執法部門開出的罰單后，會找他人進行代替罰款扣分，造成一些買分賣分等惡劣現象的存在，從而無法起到對這些駕駛員的警示作用，進而無法督促這些駕駛員養成良好的駕駛習慣。

本文提出了一種芯片駕照在駕駛員中的應用，即將駕駛員的信息存儲在芯片駕照內。當駕駛員在駕駛汽車時，需要將芯片駕照插入車載駕照座的駕照卡槽內，輸入密碼或識別指紋后才能發動汽車。駕駛人員的信息會通過車載駕照座和道路信息收發器實時傳送到交通部門，當駕駛員違規后，駕駛員信息會被鎖定并傳送到交管后臺，從而在一定程度上解決了違規人找他人代扣分數的可能性。芯片駕照的出現，在后期可以通過大數據處理技術，實現車流量實時監測、車輛定位等功能，從而有利于加快智能化城市的發展步伐。因此，將駕照實行芯片化具有極大的應用價值與發展前景。

1 系統的基本組成及功能介紹

對于本文所設計的芯片駕照及其擴展系統，需要由芯片駕照、車載駕照座、手持駕照檢具和道路信息收發器組成。芯片駕照具有RFID 射頻功能［2］，并具有儲存駕駛員相關信息的功能，且其所存儲的信息可以通過車載駕照座的駕照卡槽或手持駕照檢具進行讀取。該讀取方式可實現實時讀取，車載駕照座用于確認駕照的真實性和違規狀態，而手持駕照檢具由交警使用，可進行不停車驗證和違規處罰。道路兩側每隔一定距離就安裝一臺道路信息收發器，其安裝位置是固定不變的且位置信息是已知的。道路信息收發器與當地交通部門互聯。車載駕照座發出的信號或手持駕照檢具所采集到的信號均可以通過道路信息收發器實時與當地交通部門進行雙向的信息傳輸。一些交通信息（如道路狀況、違規處罰等）也可以定向向某些芯片駕照的車載駕照座傳送，從而對駕駛員有提示作用。

1.1 芯片駕照

顧名思義，芯片駕照是駕照含有內置芯片，用于存儲駕駛員信息、處罰信息等內容。在駕駛員取得駕照時，需要在車管核對初始信息并對自己的駕照設置密碼和指紋。該芯片駕照內將存儲駕駛員信息、所駕駛車型信息、交通處罰信息等，且均能被車載駕照座和手持駕照檢具識別與讀取。

目前主流的卡片類型主要分為：條碼卡（包括一維條碼和二維條碼）、磁條卡、IC 卡以及RFID 卡。表1 對上述幾種卡片的性能進行對比［3］。

非接觸式IC 卡又分為邏輯加密IC 卡和CPU 卡。非接觸CPU 卡，也稱智能卡，卡內的集成電路配備了微處理器CPU、存儲單元以及芯片操作系統COS。這種裝有操作系統的CPU 卡可以看成是一臺微型計算機，不僅具有數據存儲的功能，同時具有命令處理和數據安全保護等功能［4］。表2對幾種CPU卡的性能進行了對比。

可見，RFID 卡具有儲存量大，防偽能力強的特點，具有最好的發展潛力，本文所介紹的芯片駕照，將采用RFID 射頻技術的CPU 卡，一方面是為了方便信息和存儲和讀取，另一方面是為了后續智能交通和自動駕駛的發展進行硬件支持。

1.2 車載駕照座

圖1 為車載駕照座，其安裝在中控面板上，與車載顯示屏進行信息互通，其部分信息可以在車載顯示屏上進行顯示以對駕駛員起到警示和提醒的作用。車載駕照座的主要功能是識別芯片駕照和駕駛人員真實性和合法性，確認駕照處罰程度是否仍在正常使用范圍內。通過輸入密碼或錄入指紋來確定是否為駕照本人駕駛車輛，檢測該駕照是否有駕駛該種車型的資格，防止駕駛員駕駛不符合自己所能駕駛的車型。該裝置具有無線接收、發射器，因此具有信息傳輸功能，同時，具有芯片駕照插入記憶功能，可以發現駕照有沒有臨時被更換，以防駕駛員違規后人為更換他人駕照。《道路安全法實施條例》規定：駕駛人員不能連續駕駛超過4h。為了防止一個駕駛人員連續駕車，該車載裝置具有檢測芯片駕照使用時長的功能，當檢測到芯片駕照持續工作時，會提前6 min 提醒駕駛員停車休息，以防駕駛員疲勞駕駛。

車載駕照座的第三個功能便是記錄行車功能，即相當于汽車的“黑匣子”。它將會把行車狀態記錄下，包括汽車的使用、維護保養與年檢情況等信息。同時該車載駕照座具有自診斷功能，用于診斷汽車全車行駛狀態是否符合駕駛要求。如果車載駕照座檢測到汽車因存在故障隱患等原因不具有繼續行駛條件時，即使插入真實有效的芯片駕照也不能啟動汽車，這防止了駕駛員駕駛有安全隱患的汽車上路。

1.3 手持駕照檢具

交警在執勤時使用該手持駕照檢具。該裝置體積小，便于攜帶，具有無線接收、發射功能，因此可以與道路信息收發器進行信息的實時傳輸［5］。當用于檢測駕駛員芯片駕照時，交警可以通過檢具直接檢測駕照的真實性與合法性，同時可以在該手持駕照檢具上直接開罰單，且罰單信息將會立刻被傳輸到道路信息收發器，進而傳送至當地交通廳。車載駕照座的信息同樣可以被檢具檢測。車載駕照座具有芯片駕照插入記憶功能，通過檢測車載駕照座，可以防止違規駕駛時駕駛員臨時更換他人駕照的作弊行為。圖2 是手持駕照檢具結構及布局示意圖。

1.4 道路信息收發器

道路信息收發器具有無線接收和發射功能，不僅可以接收手持駕照檢具發出的信號，同時也可以接收車載駕照座所發出的信號，且均可以發出信號至上述兩種裝置進行檢測信息通知。由于該設備直接與當地交通部門聯網，因此可以實現信息的實時傳輸。圖3是各結構部分之間的相互關系示意圖。

道路信息收發器與當地交通廳聯網，一方面可以接收手持駕照檢具發來的信息，另一方面也可以接收汽車車載駕照座發來的信息。道路信息收發器可以實現與車輛的“點對多”或“點對點”通信。對于“點對多”的通信，如道路信息收發器將會為全部或該線路的車輛發布道路擁擠信息等，功能類似于交通廣播頻道，但內容是當地交通廳通過道路信息收發器獲取的道路信息，信息將會更實時與準確。對于“點對點”通信，道路信號收發器可以識別所要通信的唯一芯片駕照所在的車載駕照座，駕駛狀態、駕駛時長、罰單信息等內容將會準確出現在對應通信的車輛內。不論是發送“點對點”信息還是“點對多”的信息，均可在車載顯示屏內顯示，以對駕駛員起到警示和提醒的作用。

2 多種工作場景的應用

2.1 汽車發動

駕駛員想要發動車輛，就必須持有真實有效的芯片駕照，并將其放置在汽車車載駕照座的駕照卡槽內。通過指紋或輸入密碼的方式，汽車確定駕駛員身份及是否具有匹配車型的駕駛資格，之后便可以通過汽車鑰匙或無鑰匙系統啟動發動機，并開始駕駛車輛。關于這里所說的真實有效的駕照，是指駕照在有效期之內，且未被掛失、禁駕、通緝等。通過這種模式，可以有效地防止偷車搶車、罪犯駕車逃逸的可能性。只要是以自己的駕照啟動車輛，便能通過車載駕照座的定位通信功能進行實時定位追蹤，同時對駕車人員進行鎖定，防止違規駕駛后找他人解決代扣代罰。

2.2 防違規駕駛

有些駕駛員經常會違規駕駛，如長時間駕車會導致疲勞駕駛、在行人稀少的十字路口惡意闖紅燈、駕駛與自己準駕車型不符合的汽車等。對于疲勞駕駛，當芯片駕照放在車載駕照座內超過4 h 便會自動提醒駕駛員停車休息，并在一定時間后熄火。當放有芯片駕照的汽車在道路上行駛時，會不斷發出信號給道路信息收發器，以確定汽車的駕駛狀態和道路通流量。這樣，一方面可以為交通廳提供大量車流量信息，從而有效地進行紅綠燈的調節，加速車輛通行率；另一方面如果汽車違規駕駛或出現惡意闖紅燈等行為，駕駛信息會被傳遞給當地交通廳，并被記錄違規信息。如果駕駛員想要駕駛與自己準駕車型不一致的車輛，將無法使用自己的芯片駕照啟動汽車，從而減少因駕駛能力不足而造成的交通事故。

2.3 違規處罰

駕駛員因違規駕駛，被交警指揮靠邊停車接受處罰時，可以直接將芯片駕照放在手持檢具的卡槽或感應區內。由于駕照采用了RFID 射頻芯片，且車載駕照座具有無線發射器，因此交警只需將手持駕照檢具靠近車載駕照座便能完成對芯片駕照真實性的檢測和對駕駛員信息等內容讀取，同時也完成了對車載駕照座的信息讀取。如果駕駛員確實有違規駕駛的行為，交警將直接通過手持駕照檢具進行處罰，如罰款或罰分，且處罰信息將會通過手持駕照檢具的無線發射器直接通過道路信息接收器傳遞給當地交通廳。這樣真正的違規駕駛員便無法通過他人的駕照進行分數抵扣，消除了買分賣分和替人消分等行為，有利于讓駕駛員主動端正自己的駕駛態度，減少違規駕駛而不被處罰的僥幸心理。違規信息會直接通過車載駕照座所連接的車載顯示屏進行顯示，能夠大大提高執法效率，同時減少紙張的使用，有利于環保化、無紙化執法。

2.4 芯片駕照在智能交通領域的應用

上文所述的車載駕照座、手持駕照檢具和道路信息收發器，作為該系統的硬件部分，能夠優化道路交通，使交通管理智能化。由于道路信息收發器可以接收到經過其附近的汽車信息，從而可對汽車通過數量進行統計和計算，優化道路紅綠燈的亮滅時長，進而提高在行車高峰期提高道路通行率。此種方式能夠更加準確地實現快速交通，而非通過歷史車流量數據來控制交通，以此實現更為精確的交通信號燈控制。若遇到警車、救護車和消防救援車等特種車輛在執行公務，同時檢測到此類特種車輛芯片駕照和公務執行信號，此時可以在特種車輛通行時快速規劃行駛線路，控制紅綠燈，提高公務執行效率。

2.5 芯片駕照在自動駕駛領域的應用

當車輛在道路行駛中，車載駕照座能將芯片駕照的信號發射出去，且道路中設置很多道路信息收發器，這些道路信息收發器不斷采集車載駕照座的射頻信號［6］。道路信號收發器位置參數是已知的，不斷采集每輛車的芯片駕照信號，通過非測距方法或測距方法對車輛進行定位。基于測距的方法是指通過各種測距技術對目標道路信號收發器與各芯片駕照之間的實際距離進行估算，再通過幾何方式來估計目標設備的位置［7］。常用的基于測距的定位方法主要有：利用到達時間信息的定位、基于信號強度信息定位、基于信號到達角定位等［8］。由于芯片駕照的射頻信號的傳播距離受到能量的約束而非常近，一般只有幾米到幾十米，所以需要車載駕照座對該信號進行放大處理后才能實現更遠的傳播距離，同時更容易被道路信號收發器接收。

3 結語

駕照實現芯片化是未來社會發展與科技進步的必然趨勢，為了配合駕照芯片化的發展速度，與之配套的設備也應與其同步發展。通過上文對芯片駕照的技術設計，不僅有利于駕駛員樹立正確的駕駛態度，還能有效保障駕駛員行車和路人安全。手持駕照檢具的使用可以簡化交通部門執法難度，提高執法效率。道路信息收發器，則有利于實現城市交通智能化，為后續的汽車自動駕駛提供道路數據支持。

基金項目： 上海民航職業技術學院2023 年校級課題（項目編號：XJKT-2023-59）。

參考文獻

[1] 公安部：2023 年上半年全國機動車和駕駛人情況[J].商用汽車，2023（4）：22.

[2] 王楚豫，謝磊，趙彥超，等. 基于RFID 的無源感知機制研究綜述[J]. 軟件學報，2022，33（1）：297-323.

[3] 王忠勤. 基于無源RFID 的目標位置感知及多標簽互耦干擾抑制研究[D]. 南京：南京郵電大學，2020.

[4] 楊旋. 基于RFID 陣列的身份認證技術研究[D]. 太原：太原理工大學，2021.

[5] 朱新宇，鐘方媛，蔣萍，等. 一種用于機載氧氣瓶的小型化超高頻抗金屬RFID 標簽設計[J]. 信息技術與信息化，2022（10）：14-17.

[6] 羅仕濤，賈小林，顧婭軍.基于RFID虛擬標簽的室內停車場車輛定位算法[J]. 計算機應用研究，2023，40（1）：218-222.

[7] 曹子騰，郭陽，趙正旭，等. 室內定位技術研究綜述[J].計算機技術與發展，2020，30（6）：202-206.

[8] 岳珍梅，溫向玲.基于射頻識別技術的智能停車場系統的研究與設計[J].漯河職業技術學院學報，2013，12（5）：20-23.