基于RFID在车辆信息自动识别技术的研究与应用探索
2014-07-31梅静龙
摘 要 传统的车辆管理方式已经无法满足当今社会的需求，人们迫切寻找一种对车辆进行科学、高效的管理方式。随着智能交通化的发展，把射频识别技术引入了车辆信息管理系统中，该技术具有速度快、识别距离远、抗干扰能力强等优点，打破了传统的车辆管理方式，弥补了传统车辆信息采集中存在的缺陷与漏洞，方便了车辆的管理，更好的顺应了交通智能化的发展需求。
关键词 RFID；车辆信息管理；自动识别技术
中图分类号：U463 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）13-0002-02
随着社会的进步，人们的生活水平不断提高，各种车辆的数量逐渐增多，使得我国的交通问题越来越严重，对车辆的管理越来越复杂。随着我国科学技术的迅猛发展，智能交通化得到了较好的应用，对车辆信息的管理技术和模式日渐成熟。针对我国目前车辆信息管理的现状，引入RFID技术来实现车辆信息自动识别功能，对存在安全隐患的车辆进行排查，有效的指挥城市交通，降低交通事故发生的几率，促进我国交通事业更好更快的发展。
1 RFID在车辆信息自动识别中的应用
1）RFID技术的概述。射频识别（RFID）技术是一种无线通信技术，利用无线射频信号识别特定的目标并进行相关数据的读写。标签（Tag）、阅读器（Reader）和天线（Antenna）作为RFID基本组成部分，其基本工作原理分为两种，一是标签进入磁场后，接收器发出射频信号，借助感应电流所获得的能量发出芯片的产品信息，这样称为无源标签或者被动标签；另外一种是标签主动发送某一频率的信号，这种称为有源标签或者主动标签。随后解码器读取信息并解码后，送至信息系统进行数据的处理。一套完整的RFID系统，是由标签、阅读器以及应用系统组成，其主要原理为阅读器发送一个特定频率的无线电波能量给电子标签，使之驱动电子标签将内部的数据送出，以便阅读器能顺利的接收并解读数据，最后送到应用软件系统进行处理。其基本模型如图1所示。
图1 RFID的基本模型图
2）RFID在车辆信息自动识别中的应用。近年来，随着道路上的车辆逐渐增多，使得国家和交通部门对车辆管理的难度越来越大，为了更好的指挥交通，对车辆进行科学、高效的管理，引入RFID技术对车辆车牌、型号信息、出厂和报废年限、司机资料等相关信息进行有效的识别。RFID对车辆信息识别的应用原理为：在出厂前的汽车尾部或者顶部安装一个隐蔽的有源电子标签，其电源由汽车自身发电系统发电获得。另外，在不影响美观的前提下，也可以在车辆上安装简易的发电板，为电子标签提供电能。同时，交警巡逻车辆上安装的阅读器和电脑进行连接，方便交警巡逻时对各类车辆的检查，如违规车、套牌车、报废车等，及时发现交通中存在的安全隐患，降低交通事故发生的概率，促进我国交通事业更好更快的发展。RFID在车辆信息识别示意图如图2。
图2 RFID对违法车辆跟踪示意图
2 硬件设计
随着我国交通车辆管理的问题逐渐增多，车辆自动识别技术在推广和应用上逐渐成熟，得到了较好的发展空间。特别是无线射频识别（RFID）技术最具发展前景，因其具有识别正确率高、适应性强、易与计算机技术、数据库和计算机网络技术相融合等优点，被广泛用于车辆自动识别和信息采集工作中。
2.1 标签的设计
电子标签是车辆信息的载体，其性能直接影响着车辆采集信息成功与否。对其车辆使用环境和功能分析，车辆电子标签的要求为：电子标签信息数字化、标准化、安全化，并尽可能的真实、可靠；用跳频方式工作在UHF频段；使用寿命与车辆使用寿命等效，一般在10年左右；设计的要求必须符合汽车内装置的使用标准和安全标准，不能给车辆的正常使用带来安全隐患；保证汽车在140千米/小时高速行驶状态下能准确的对车辆信息进行采集，且识别率不得低于99.5%，同时在8—15米范围内对基站实现全面响应通信。电子标签分别有整流器、上电复位、寄存器、数据分割器以及逻辑单位组成。
1）整流器。整流器作为远程供电系统中最关键的模块，能较好的预测等效电路模型在恒定电压下对给定直流输出电流所消耗的能量。同时，整流器对该电路模型提供了整流器输入和输出阻抗。
输入电压幅度vin在电容Ci被电感补偿下计算公式为：
式中，PAV和RS分别为天线所获得的功率和天线阻抗的实部。
从上述公式可以看出，增加RS对提高vin有一定的促进作用，并使得RS=Ri，这样对整流器性能的提高具有一定的促进作用。整流器整体效率定义为：
其装换效率为：
2）检波器、解码器以及数据分割器。信号Venv是包络信号整流后的均值，可以为电子标签提供时钟；Vref为所接收到的射频信号整流后的均值，可以在解码过程中实现电压的比较。
3）上电复位。晶体管交叉耦合对和或非门组成了上电复位电路。当给电路两端加电时，一个支路会比另一个支路先启动，逻辑或非门对两对管子的栅极信号进行比较，研究并保证了逻辑单元的上电复位。为确保电源电压上升沿与上电复位之间产生延时，可以通过电容C对A点进行缓慢充电。
4）IF振荡器及移位寄存器。振荡器作为单稳态或者稳态触发电路进行工作，如图3所示。
①单稳态行为。对上电复位电路进行上电复位时，处于逻辑“0”状态的IF_enable，电容C上的电压VC=0；当IF_enable上升到V+，开启T12和T11，T13断开，IF_enable下降到V-。由于从T2中流出的是电流Ip，VC从V-上升到T6的阀值电压。随后T10导通，开启T6，IF_enable上升到V+。此时，断开T1，开启T4，In从电容C释放电荷，使得VC下降到0。
②稳态行为。在工作开始时，IF_enable保持在高电平状态，其他与单稳态行为相同。开始VC并没有下降到0，而是下降到T2的阀值电压。T1和T2随之导通，IF_enable变为低电平状态。此刻，T1继续保持开启状态，VC逐渐上升，一直持续到IF_enable下降到V-才结束。
③移位寄存器是用于保存解码器所接受到的信息位，数据可以并行输入、并行输出；也可以串行输入、串行输出等方式，实现数据串行—并行转换、数值的运算以及数据的处理等。
2.2 阅读器
阅读器可以对信息进行准确、高效的读写，并为电子标签提供充足的电流电压，是RFID系统的核心器件。阅读器的设计要充分考虑到其工作频率和作用距离两个重要的参数。目前在我国车辆行驶过程中，对其进行远距离的识别，必须选择工作在超高频或者微波频段的远距离RFID系统，才能更好的满足于当今新时代交通发展的需求。在射频器满足一定的通信协议前提下，压控振动器（VCO）产生的射频信号一部分经过放大后，通过天线发射出来。这里采用开关作为脉冲调制器，更好的实现阅读器到电子标签之间的信息传递与交流。另一部分没有变大的射频信号用于平时工作中的变频，由单个标签反响散射的返回信号。对阅读器构造了两个天线接口，使得阅读器在连接两个天线时，可以同时满足一个基站监控两个车道的需求，具有较高的经济效益和社会效益。
图3 IF_enable振荡器电路
3 结束语
射频识别技术（RFID）对车辆信息进行自动识别，可以更好的实现对车辆的定位和跟踪，及时的发现存在安全隐患的车辆和司机，对降低交通事故发生频率、提高有效的交通管理水平具有不可或缺的作用。因此，我们必须不断研究和创新RFID技术，使其更好的应用于交通信息管理中，进一步促进我国交通事业更好更快的发展。
参考文献
[1]王猛.基于RFID的车间制造信息管理系统研究与开发[D].南京航空航天大学，2012.
[2]张颖.车型识别技术研究与应用[D].昆明理工大学，2013.
[3]周光辉，王杰，韩占磊，江平宇.基于RFID的车间刀具自动识别技术与系统实现[J].四川兵工学报，2011（03）：50-52.
[4]耿乙喆，连谢长.无线射频识别技术在公安涉车管理中的应用[J].公路与汽运，2012（02）：70-74.
作者简介
梅静龙（1988-），男，汉族，江苏盐城人，硕士生，华东交通大学电气与电子工程学院，交通信息工程及控制专业。
指导老师：刘子英（教授）。endprint
摘 要 传统的车辆管理方式已经无法满足当今社会的需求，人们迫切寻找一种对车辆进行科学、高效的管理方式。随着智能交通化的发展，把射频识别技术引入了车辆信息管理系统中，该技术具有速度快、识别距离远、抗干扰能力强等优点，打破了传统的车辆管理方式，弥补了传统车辆信息采集中存在的缺陷与漏洞，方便了车辆的管理，更好的顺应了交通智能化的发展需求。
关键词 RFID；车辆信息管理；自动识别技术
中图分类号：U463 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）13-0002-02
随着社会的进步，人们的生活水平不断提高，各种车辆的数量逐渐增多，使得我国的交通问题越来越严重，对车辆的管理越来越复杂。随着我国科学技术的迅猛发展，智能交通化得到了较好的应用，对车辆信息的管理技术和模式日渐成熟。针对我国目前车辆信息管理的现状，引入RFID技术来实现车辆信息自动识别功能，对存在安全隐患的车辆进行排查，有效的指挥城市交通，降低交通事故发生的几率，促进我国交通事业更好更快的发展。
1 RFID在车辆信息自动识别中的应用
1）RFID技术的概述。射频识别（RFID）技术是一种无线通信技术，利用无线射频信号识别特定的目标并进行相关数据的读写。标签（Tag）、阅读器（Reader）和天线（Antenna）作为RFID基本组成部分，其基本工作原理分为两种，一是标签进入磁场后，接收器发出射频信号，借助感应电流所获得的能量发出芯片的产品信息，这样称为无源标签或者被动标签；另外一种是标签主动发送某一频率的信号，这种称为有源标签或者主动标签。随后解码器读取信息并解码后，送至信息系统进行数据的处理。一套完整的RFID系统，是由标签、阅读器以及应用系统组成，其主要原理为阅读器发送一个特定频率的无线电波能量给电子标签，使之驱动电子标签将内部的数据送出，以便阅读器能顺利的接收并解读数据，最后送到应用软件系统进行处理。其基本模型如图1所示。
图1 RFID的基本模型图
2）RFID在车辆信息自动识别中的应用。近年来，随着道路上的车辆逐渐增多，使得国家和交通部门对车辆管理的难度越来越大，为了更好的指挥交通，对车辆进行科学、高效的管理，引入RFID技术对车辆车牌、型号信息、出厂和报废年限、司机资料等相关信息进行有效的识别。RFID对车辆信息识别的应用原理为：在出厂前的汽车尾部或者顶部安装一个隐蔽的有源电子标签，其电源由汽车自身发电系统发电获得。另外，在不影响美观的前提下，也可以在车辆上安装简易的发电板，为电子标签提供电能。同时，交警巡逻车辆上安装的阅读器和电脑进行连接，方便交警巡逻时对各类车辆的检查，如违规车、套牌车、报废车等，及时发现交通中存在的安全隐患，降低交通事故发生的概率，促进我国交通事业更好更快的发展。RFID在车辆信息识别示意图如图2。
图2 RFID对违法车辆跟踪示意图
2 硬件设计
随着我国交通车辆管理的问题逐渐增多，车辆自动识别技术在推广和应用上逐渐成熟，得到了较好的发展空间。特别是无线射频识别（RFID）技术最具发展前景，因其具有识别正确率高、适应性强、易与计算机技术、数据库和计算机网络技术相融合等优点，被广泛用于车辆自动识别和信息采集工作中。
2.1 标签的设计
电子标签是车辆信息的载体，其性能直接影响着车辆采集信息成功与否。对其车辆使用环境和功能分析，车辆电子标签的要求为：电子标签信息数字化、标准化、安全化，并尽可能的真实、可靠；用跳频方式工作在UHF频段；使用寿命与车辆使用寿命等效，一般在10年左右；设计的要求必须符合汽车内装置的使用标准和安全标准，不能给车辆的正常使用带来安全隐患；保证汽车在140千米/小时高速行驶状态下能准确的对车辆信息进行采集，且识别率不得低于99.5%，同时在8—15米范围内对基站实现全面响应通信。电子标签分别有整流器、上电复位、寄存器、数据分割器以及逻辑单位组成。
1）整流器。整流器作为远程供电系统中最关键的模块，能较好的预测等效电路模型在恒定电压下对给定直流输出电流所消耗的能量。同时，整流器对该电路模型提供了整流器输入和输出阻抗。
输入电压幅度vin在电容Ci被电感补偿下计算公式为：
式中，PAV和RS分别为天线所获得的功率和天线阻抗的实部。
从上述公式可以看出，增加RS对提高vin有一定的促进作用，并使得RS=Ri，这样对整流器性能的提高具有一定的促进作用。整流器整体效率定义为：
其装换效率为：
2）检波器、解码器以及数据分割器。信号Venv是包络信号整流后的均值，可以为电子标签提供时钟；Vref为所接收到的射频信号整流后的均值，可以在解码过程中实现电压的比较。
3）上电复位。晶体管交叉耦合对和或非门组成了上电复位电路。当给电路两端加电时，一个支路会比另一个支路先启动，逻辑或非门对两对管子的栅极信号进行比较，研究并保证了逻辑单元的上电复位。为确保电源电压上升沿与上电复位之间产生延时，可以通过电容C对A点进行缓慢充电。
4）IF振荡器及移位寄存器。振荡器作为单稳态或者稳态触发电路进行工作，如图3所示。
①单稳态行为。对上电复位电路进行上电复位时，处于逻辑“0”状态的IF_enable，电容C上的电压VC=0；当IF_enable上升到V+，开启T12和T11，T13断开，IF_enable下降到V-。由于从T2中流出的是电流Ip，VC从V-上升到T6的阀值电压。随后T10导通，开启T6，IF_enable上升到V+。此时，断开T1，开启T4，In从电容C释放电荷，使得VC下降到0。
②稳态行为。在工作开始时，IF_enable保持在高电平状态，其他与单稳态行为相同。开始VC并没有下降到0，而是下降到T2的阀值电压。T1和T2随之导通，IF_enable变为低电平状态。此刻，T1继续保持开启状态，VC逐渐上升，一直持续到IF_enable下降到V-才结束。
③移位寄存器是用于保存解码器所接受到的信息位，数据可以并行输入、并行输出；也可以串行输入、串行输出等方式，实现数据串行—并行转换、数值的运算以及数据的处理等。
2.2 阅读器
阅读器可以对信息进行准确、高效的读写，并为电子标签提供充足的电流电压，是RFID系统的核心器件。阅读器的设计要充分考虑到其工作频率和作用距离两个重要的参数。目前在我国车辆行驶过程中，对其进行远距离的识别，必须选择工作在超高频或者微波频段的远距离RFID系统，才能更好的满足于当今新时代交通发展的需求。在射频器满足一定的通信协议前提下，压控振动器（VCO）产生的射频信号一部分经过放大后，通过天线发射出来。这里采用开关作为脉冲调制器，更好的实现阅读器到电子标签之间的信息传递与交流。另一部分没有变大的射频信号用于平时工作中的变频，由单个标签反响散射的返回信号。对阅读器构造了两个天线接口，使得阅读器在连接两个天线时，可以同时满足一个基站监控两个车道的需求，具有较高的经济效益和社会效益。
图3 IF_enable振荡器电路
3 结束语
射频识别技术（RFID）对车辆信息进行自动识别，可以更好的实现对车辆的定位和跟踪，及时的发现存在安全隐患的车辆和司机，对降低交通事故发生频率、提高有效的交通管理水平具有不可或缺的作用。因此，我们必须不断研究和创新RFID技术，使其更好的应用于交通信息管理中，进一步促进我国交通事业更好更快的发展。
参考文献
[1]王猛.基于RFID的车间制造信息管理系统研究与开发[D].南京航空航天大学，2012.
[2]张颖.车型识别技术研究与应用[D].昆明理工大学，2013.
[3]周光辉，王杰，韩占磊，江平宇.基于RFID的车间刀具自动识别技术与系统实现[J].四川兵工学报，2011（03）：50-52.
[4]耿乙喆，连谢长.无线射频识别技术在公安涉车管理中的应用[J].公路与汽运，2012（02）：70-74.
作者简介
梅静龙（1988-），男，汉族，江苏盐城人，硕士生，华东交通大学电气与电子工程学院，交通信息工程及控制专业。
指导老师：刘子英（教授）。endprint
摘 要 传统的车辆管理方式已经无法满足当今社会的需求，人们迫切寻找一种对车辆进行科学、高效的管理方式。随着智能交通化的发展，把射频识别技术引入了车辆信息管理系统中，该技术具有速度快、识别距离远、抗干扰能力强等优点，打破了传统的车辆管理方式，弥补了传统车辆信息采集中存在的缺陷与漏洞，方便了车辆的管理，更好的顺应了交通智能化的发展需求。
关键词 RFID；车辆信息管理；自动识别技术
中图分类号：U463 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）13-0002-02
随着社会的进步，人们的生活水平不断提高，各种车辆的数量逐渐增多，使得我国的交通问题越来越严重，对车辆的管理越来越复杂。随着我国科学技术的迅猛发展，智能交通化得到了较好的应用，对车辆信息的管理技术和模式日渐成熟。针对我国目前车辆信息管理的现状，引入RFID技术来实现车辆信息自动识别功能，对存在安全隐患的车辆进行排查，有效的指挥城市交通，降低交通事故发生的几率，促进我国交通事业更好更快的发展。
1 RFID在车辆信息自动识别中的应用
1）RFID技术的概述。射频识别（RFID）技术是一种无线通信技术，利用无线射频信号识别特定的目标并进行相关数据的读写。标签（Tag）、阅读器（Reader）和天线（Antenna）作为RFID基本组成部分，其基本工作原理分为两种，一是标签进入磁场后，接收器发出射频信号，借助感应电流所获得的能量发出芯片的产品信息，这样称为无源标签或者被动标签；另外一种是标签主动发送某一频率的信号，这种称为有源标签或者主动标签。随后解码器读取信息并解码后，送至信息系统进行数据的处理。一套完整的RFID系统，是由标签、阅读器以及应用系统组成，其主要原理为阅读器发送一个特定频率的无线电波能量给电子标签，使之驱动电子标签将内部的数据送出，以便阅读器能顺利的接收并解读数据，最后送到应用软件系统进行处理。其基本模型如图1所示。
图1 RFID的基本模型图
2）RFID在车辆信息自动识别中的应用。近年来，随着道路上的车辆逐渐增多，使得国家和交通部门对车辆管理的难度越来越大，为了更好的指挥交通，对车辆进行科学、高效的管理，引入RFID技术对车辆车牌、型号信息、出厂和报废年限、司机资料等相关信息进行有效的识别。RFID对车辆信息识别的应用原理为：在出厂前的汽车尾部或者顶部安装一个隐蔽的有源电子标签，其电源由汽车自身发电系统发电获得。另外，在不影响美观的前提下，也可以在车辆上安装简易的发电板，为电子标签提供电能。同时，交警巡逻车辆上安装的阅读器和电脑进行连接，方便交警巡逻时对各类车辆的检查，如违规车、套牌车、报废车等，及时发现交通中存在的安全隐患，降低交通事故发生的概率，促进我国交通事业更好更快的发展。RFID在车辆信息识别示意图如图2。
图2 RFID对违法车辆跟踪示意图
2 硬件设计
随着我国交通车辆管理的问题逐渐增多，车辆自动识别技术在推广和应用上逐渐成熟，得到了较好的发展空间。特别是无线射频识别（RFID）技术最具发展前景，因其具有识别正确率高、适应性强、易与计算机技术、数据库和计算机网络技术相融合等优点，被广泛用于车辆自动识别和信息采集工作中。
2.1 标签的设计
电子标签是车辆信息的载体，其性能直接影响着车辆采集信息成功与否。对其车辆使用环境和功能分析，车辆电子标签的要求为：电子标签信息数字化、标准化、安全化，并尽可能的真实、可靠；用跳频方式工作在UHF频段；使用寿命与车辆使用寿命等效，一般在10年左右；设计的要求必须符合汽车内装置的使用标准和安全标准，不能给车辆的正常使用带来安全隐患；保证汽车在140千米/小时高速行驶状态下能准确的对车辆信息进行采集，且识别率不得低于99.5%，同时在8—15米范围内对基站实现全面响应通信。电子标签分别有整流器、上电复位、寄存器、数据分割器以及逻辑单位组成。
1）整流器。整流器作为远程供电系统中最关键的模块，能较好的预测等效电路模型在恒定电压下对给定直流输出电流所消耗的能量。同时，整流器对该电路模型提供了整流器输入和输出阻抗。
输入电压幅度vin在电容Ci被电感补偿下计算公式为：
式中，PAV和RS分别为天线所获得的功率和天线阻抗的实部。
从上述公式可以看出，增加RS对提高vin有一定的促进作用，并使得RS=Ri，这样对整流器性能的提高具有一定的促进作用。整流器整体效率定义为：
其装换效率为：
2）检波器、解码器以及数据分割器。信号Venv是包络信号整流后的均值，可以为电子标签提供时钟；Vref为所接收到的射频信号整流后的均值，可以在解码过程中实现电压的比较。
3）上电复位。晶体管交叉耦合对和或非门组成了上电复位电路。当给电路两端加电时，一个支路会比另一个支路先启动，逻辑或非门对两对管子的栅极信号进行比较，研究并保证了逻辑单元的上电复位。为确保电源电压上升沿与上电复位之间产生延时，可以通过电容C对A点进行缓慢充电。
4）IF振荡器及移位寄存器。振荡器作为单稳态或者稳态触发电路进行工作，如图3所示。
①单稳态行为。对上电复位电路进行上电复位时，处于逻辑“0”状态的IF_enable，电容C上的电压VC=0；当IF_enable上升到V+，开启T12和T11，T13断开，IF_enable下降到V-。由于从T2中流出的是电流Ip，VC从V-上升到T6的阀值电压。随后T10导通，开启T6，IF_enable上升到V+。此时，断开T1，开启T4，In从电容C释放电荷，使得VC下降到0。
②稳态行为。在工作开始时，IF_enable保持在高电平状态，其他与单稳态行为相同。开始VC并没有下降到0，而是下降到T2的阀值电压。T1和T2随之导通，IF_enable变为低电平状态。此刻，T1继续保持开启状态，VC逐渐上升，一直持续到IF_enable下降到V-才结束。
③移位寄存器是用于保存解码器所接受到的信息位，数据可以并行输入、并行输出；也可以串行输入、串行输出等方式，实现数据串行—并行转换、数值的运算以及数据的处理等。
2.2 阅读器
阅读器可以对信息进行准确、高效的读写，并为电子标签提供充足的电流电压，是RFID系统的核心器件。阅读器的设计要充分考虑到其工作频率和作用距离两个重要的参数。目前在我国车辆行驶过程中，对其进行远距离的识别，必须选择工作在超高频或者微波频段的远距离RFID系统，才能更好的满足于当今新时代交通发展的需求。在射频器满足一定的通信协议前提下，压控振动器（VCO）产生的射频信号一部分经过放大后，通过天线发射出来。这里采用开关作为脉冲调制器，更好的实现阅读器到电子标签之间的信息传递与交流。另一部分没有变大的射频信号用于平时工作中的变频，由单个标签反响散射的返回信号。对阅读器构造了两个天线接口，使得阅读器在连接两个天线时，可以同时满足一个基站监控两个车道的需求，具有较高的经济效益和社会效益。
图3 IF_enable振荡器电路
3 结束语
射频识别技术（RFID）对车辆信息进行自动识别，可以更好的实现对车辆的定位和跟踪，及时的发现存在安全隐患的车辆和司机，对降低交通事故发生频率、提高有效的交通管理水平具有不可或缺的作用。因此，我们必须不断研究和创新RFID技术，使其更好的应用于交通信息管理中，进一步促进我国交通事业更好更快的发展。
参考文献
[1]王猛.基于RFID的车间制造信息管理系统研究与开发[D].南京航空航天大学，2012.
[2]张颖.车型识别技术研究与应用[D].昆明理工大学，2013.
[3]周光辉，王杰，韩占磊，江平宇.基于RFID的车间刀具自动识别技术与系统实现[J].四川兵工学报，2011（03）：50-52.
[4]耿乙喆，连谢长.无线射频识别技术在公安涉车管理中的应用[J].公路与汽运，2012（02）：70-74.
作者简介
梅静龙（1988-），男，汉族，江苏盐城人，硕士生，华东交通大学电气与电子工程学院，交通信息工程及控制专业。
指导老师：刘子英（教授）。endprint
