基于rfid技术的汽车电子车牌识别系统设计与实现

1、基于RFID技术的汽车电子车牌识别系统设计与实现基于RFID技术的汽车电子车牌识别系统设计与实现 【摘要】无线射频识别技术（Radio Frequency Identification， RFID）是一种非接触的自动识别技术，电子车牌是基于RFID技术开发的一种车辆身份自动识别卡。本文首先简单介绍了RFID技术及其特点，在此基础上，探讨了如何利用RFID技术开发汽车电子车牌识别系统，实现数字化交通管理，最后，详细介绍了汽车电子车牌识别系统的设计及其应用。 【关键词】RFID，电子车牌，识别系统，交通管理 1、无线射频技术（RFID） 简介 无线射频识别技术（Radio Frequency Id

2、entification， RFID）是一种非接触的自动识别技术， 其基本原理是利用射频信号和空间耦合（电感或电磁耦合） 或雷达反射的传输特性， 实现对被识别物体的自动识别。 RFID系统是由读写器（Reader）、电子标签（TAG）（也称应答器）和应用软件系统三个部分组成（如图1）。 电子标签是射频识别系统的数据载体， 电子标签由标签天线和标签专用芯片组成。 RFID 阅读器（读写器） 用天线与RFID 电子标签进行无线通信， 可以实现对标签识别码和内存数据的读出或写入操作。典型的阅读器包含有高频模块（发送器和接收器）、控制单元以及阅读器天线。数据管理系统主要完成数据信息的存储、管理以及对电

3、子标签进行读写控制。数据管理系统可以是市面上现有的各种大小不一的数据库或供应链系统，用户还可以买到面向特定行业的、高度专业化的库存管理数据库。系统的基本工作流程是：读写器通过发射天线发送出一定频率的射频信号，当附着标签的目标对象进入发射天线工作区域时会产生感应电流，电子标签凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息，或者主动发送某一频率的信号；读写器对接收天线接收到电子标签发送来的载波信号进行解调和解码后，送到数据管理系统进行相关的处理；数据管理系统根据逻辑运算判断该电子标签的合法性，针对不同的设置做出相应的处理和控制。 RFID系统与其它识别手段相比主要有以下几个特点。 （1）RF

4、ID 阅读机透过性强，能透过泥浆、油污、水和蒸汽等非金属材料阅读标签，不一定要与标签直接接触，这使它成为肮脏、潮湿和刺目等环境下的理想选择。 （2）RFID系统的数据存储容量大，标签上数据可以加密、数据可随时更新，特别适合于储存大量数据或在所需存储的数据经常需要改变的情况下使用。 （3）RFID系统和条形码系统的主要区别是数据被电子化存储在RFID 标签的存储单元内。采用专用芯片的RFID读卡机能根据每件货物唯一的序列标识号来进行识别，并可以进行密钥认证，保障数据安全。 （4）与条形码相比，RFID标签没有接触点，实现了“免接触”，不需要直线瞄准扫描操作，读写速度快，读取距离大。因此RFID技

5、术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便。例如用在工厂的流水线上跟踪部件或产品，长距离射频产品可用于自动收费或识别车辆身份等交通运输上，识别距离达几十米。 （5）标签体积小、易封装，外形多样 （如卡状、环状等），可以能隐藏（嵌入）在大多数材料或产品内，使被标记的货品更加美观。可应用于不同场合，使用非常方便。 （6）使用寿命可长达10年以上，读写10万次，无机械磨损、无机械故障，可在恶劣环境下使用（工作温度：-25+70以上）。 2、汽车电子车牌简介 交通问题是目前很多城市面临的主要问题。道路建设需要大量的资金投入，回收投资主要靠道路收费来解决，但是在交通收费方面也面临着既要避免因

6、停车收费而造成的堵塞，又要减少因传统收费方式漏收、少收而造成的巨额损失。随着中国汽车拥有量的不断增多，为车辆管理又增添了新的难题。盗车、假冒车牌等犯罪现象也随之增加，如何用有效的技术手段解决上述问题是非常急需解决的。电子车牌可以存储车牌号、车型、颜色等车辆的基础信息，把它安装在汽车的金属车牌上，车辆在通过路口设置的由微波读写器、天线与计算机组成的基站时，不用停车，在几米远的范围内就可以自动报出电子车牌上的信息。 用电子车牌来统计实时的交通流量快捷、准确。每过一辆车路边的基站都会有数据显示。提取到的有关车牌号、车型等信息可以提供给道路和桥梁建设的单位作为电子收费的依据。如果车子被盗，公安人员可以

7、把被盗车辆的车牌号及车型、颜色等，通报各个基站，当被盗车辆通过基站时，就会被拦截。电子车牌还可以实现车在拆损后发出电子警报。电子车牌相当于车辆的电子身份证，只要涉及车辆的一系列商务行为都可以与银行配合当作电子钱包或开设车辆消费账户来使用，比如加油站、停车场，住宅小区都可以用它来进行电子收费。 研制电子车牌的思路就是本着促进信息共享的原则，提供一个车辆实时信息的公共采集平台，为交通的智能化管理和电子商务提供基础数据，随着技术的不断完善，电子车牌可以实现更多的功能，它采集的信息也可以发挥更大的作用。 3、基于RFID技术的汽车电子车牌识别系统简介 电子车牌识别系统是一个检查、监控与管理的多功能综合

8、系统，可实现车辆信息的数字化、车辆识别的自动化和车辆管理的智能化。该系统由三大部分组成：汽车应答系统，检测询问系统，联网管理系统。它是本着促进信息共享的原则，提供一个可以对车辆信息实时采集的公共平台，使各管理部门间能够协调统一的对车辆及道路情况进行监控管理，从根本上解决了目前全国交通及公安系统信息采集的多渠道、事件信息收集的单一性以及互不沟通、互不兼容的信息管理方式。建立电子车牌识别系统的目的在于通过为车辆提供一张固化在金属车牌上名片大小的智能卡片，作为车辆管理的辅助手段，使得对车辆的各项管理都能通过远程距离、非接触、不停车进行。电子车牌识别系统的解决方案是以现今成熟的公共通信网络和专业通信网

9、络为通信平台，电子车牌为用户数据信息的载体，通过对用户数据的查询、识别和更新来实现对区域内车辆使用的管理。该系统不但可以节省资金、方便管理流程，在一定程度上还消除了道路交通管理在时间和空间上的盲点，有效抑制了机动车驾驶员的违章行为。系统一旦建立，可以形成区域网络，也可以全国联网。其系统工作框图见图2： 3.1 系统特点 （1）成本低。除了天线外所有组件皆已做成芯片，可有效降低成本。 （2）车辆识别率高、使用方便。由于采用微波检测技术，检测的有效区域大（检测距离不低于8米）。受干扰小（不受光线，其他物体的影响）。识别率高，车辆的检测、识别、检测通行可以在完全无人控制的情况下完成。 （3）系统安全

10、性高、可靠性好。系统采用的电子车牌防伪性能好，安全性高。由于电子车牌是0.5 微米以下的超大规模电子芯片，只有少数巨额投资专业芯片制造的厂商才有生产能力，所以基本上杜绝防伪，另外存入电子车牌的信息可由特殊算法加密以保证有其他同样设备者也不能存入信息。 （4）系统采用C/S+B/S体系架构设计，可扩充性好。对公司、车辆、卡片等的管理采用B/S架构设计，客户端制卡子系统则采用C/S架构进行设计。整个系统采用三层架构进行设计，系统的耦合度低，易于维护，以及将来的扩充升级。 3.2汽车电子车牌识别系统子系统设计 3.2.1汽车应答系统 （1）汽车接收机。接收固定频率的询问信号并检波，光电耦合后，送汽车

11、控制系统，进行分析，若需回答，则汽车发射机上电，控制系统输出车牌信息，并由汽车发射机发射回答。若不回答，则不做出反应。 （2）汽车控制系统。汽车控制系统对询问信号分析，询问信号有两种类型，一是必答询问信号，主要用于车库和高速公路管理；一是选择询问信号，城市公路管理，由软件分析做出是否回答的判断。在需要回答时，发射机上电，并输出自己的二进制数车牌信息，控制调制器对车牌信息进行调制，并由发射机发射。 （3）汽车发射机。主要完成车牌信息的发射工作，其工作时间由控制系统系统决定，平时不工作，以免影响检测询问系统的正常工作，其功率要严格限制，不得影响城市路口的其它检测询问系统的工作。 （4）车牌信息的数

12、据格式。由32 位二进制数组成，即D31D0，其中D31D26共6位可以有64 种组合，用来表示省、直辖市、军、警车牌代码；D25D21共5 位可以有32 种组合，用来表示省内各市代码，如A，B，C Z 等字母；如A，B，CZ 等字母；D15D12共4 位可以有16 种组合，用来表示09 十个数字中的一个；D11D8 共4 位可以有16 种组合，用来表示09 十个数字中的一个；D7D4 共4 位有16 种组合，用来表示09 十个数字中的一个；D3D0 共4 位有16 种组合，用来表示09 十个数字中的一个。这样，综合起来就可以表示为琼A -A0000琼A - A9999 等各个车牌。 3.2.

13、2检测询问系统 主要组成有：发射机，接收机，单片机，信息汇总系统，信息发送系统。一个城市路口由18 个检测询问系统组成如图3 ，每个检测询问系统将收集的信息送信息汇总系统进行初步分析，后由信息发送系统将信息送往联网管理系统，在联网管理系统中对收集的数据进行分析保存。检测询问系统可以是路口固定形式的，也可以是流动形式的。流动形式的可以安装在交警巡逻车上，对怀疑车辆进行有针对性的检查。固定形式的可以设置在交通路口，也可以设置在小区、车库，对进出车辆进行管理。 3.2.3联网管理系统 联网管理系统在这里完成数据的分析保存，确定某辆车牌的合法性，是否有双牌照问题，以及其行车路线的记录。完整数据库的建立

14、，能有效的监控车辆的运行状况，从根本上杜绝车辆盗窃现象，只要将被盗车牌输入系统并进行查询，很快就会发现车辆的行踪。 3.3系统应用与前景展望 电子车牌识别系统是将车辆信息与人们日常生活中的通信系统相结合，进而实现对车辆、道路安全等方面管理的一种具体的应用方案。由于目前使用的交通检测仪器的精度不高，特别是难以准确判断车型，而电子车牌识别系统可以又快捷，又准确地对交通流量进行实时统计。路侧基站可以实时准确地将车牌号、车型等信息提供给相关部门作为执法或管理的依据。此外，该系统还可以下发不同类型的黑名单，当检测车辆在黑名单之列时，系统会自动告警并上传有关部门同时更新电子车牌信息，告警类型可根据各管理部

15、门的需求设置不同的级别，进而进入不同的处理流程。随着智能交通领域的不断发展完善，电子车牌识别系统可在下述管理系统中得到应用：（1）车辆管理：车辆年检、车牌防伪、违法黑牌照车辆的抓拍报警；（2）道路安全管理：车辆限速管理、电子警察、案件追查、出租车安全管理；（3）高速公路收费管理：简化收费系统操作流程、解决多路径识别问题、实现ETC收费、全国高速公路联网收费、实现联网治超、交通流量测定；（4）其他领域：停车场计时收费、定位系统、公路不停车收费系统PSAT停车场及保安管理系统、车辆智能化管理及商用服务系统、公交车管理系统、单位车辆出入动态管理系统、车辆规费自动识别稽查系统、仓储/物流自动化管理系统、航空/铁路/邮政系统的包裹运输自动识别跟踪管理系统、车辆门禁保安管理系统、军警要地的出入车辆管理系统、区域性车辆自动识别管理系统、海关电子车牌车辆自动调度系统。 4、结语 随着我国汽车工业的发展，对交通管理的效率要求越来越高。汽车电子车牌由交通管理部门进行管理，写入汽车车牌控制系统中，而道路管理检测询问系统收到的车牌信息送联网管理系统，可以实现对汽车的自动跟踪，行程监控；也可用于单位，小区的车辆出入自动管理，能极大地提高经济效益和社会效益，造福于人类。这种以“RFID 技术”为基础的智能管理模式，突破了传统的车辆管理模式，也是未来车辆数字化