RFID技术在5G车联网中的应用

2021-11-19张渭陈勇苏杰朱广蕊史珺

电子技术与软件工程 2021年22期

张渭陈勇苏杰朱广蕊史珺

（1.上海道衡科贸有限公司上海市 200051 2.上海理想信息产业（集团）有限公司上海市 201315）

（3.上海市动物无害化处理中心上海市 201415）

目前我国运用在汽车定位系统的技术是C-V2X，该项技术是在3GPP生态系统上建立的，有连续完善蜂窝网络覆盖的高效特点，也是5G网络进入的重要途径，并能够提供关键性的车联网技术。在汽车行驶过程中，能够对附近路况、附近汽车等起到安全保护作用，对定位的精准性做到了高标准，这也为汽车与汽车、汽车与行驶公路之间、汽车与人操作之间、汽车与联网之间等各类C-V2X信息交流提供了便利。

1 车辆定位的主要系统

目前，车辆定位技术中应用最为广泛的就是GPS定位系统，该系统能够获取行驶中车辆的信息，然后通过速度感应器得到车辆的具体位置。这种技术首先在车辆中安装定位设备，其次是通过记录车辆位置的信息与无线通讯设备的结合，然后将记录车辆的具体位置发送给车辆的管理系统，最后完成定位。这种定位方式的实施存在弊端，不仅占用了较多的通信资源，而且还使运行成本增高，并且由于城市的建筑物过高导致信号接受受到影响，还会出现定位误差的现象[1]。但后续发展的RFID无线射频识别技术的出现改善了这一现象，该项技术是通过无线方式自动识别技术将车辆信息传递给管理系统，也可以定义为在空间的融合下以射频信号方式将无接触车辆的信息进行交流，然后在车辆信息交换的时候能够达到自动分辨的功能。所以，在汽车行业中RFID无线识别技术被广泛应用。

2 基于RFID技术的车联网产业链构成

RFID技术具有智能化的特点，其在无线电信号的支持下能够实现数据的收集和读取，并且不需要依附在机械以及光学层面，另外，还可以在恶劣的环境下对标签进行阅读，且阅读能力较强，并能避免条形码无法使用的弊端。目前RFID 技术已经渐渐的进入车联网应用中，具体的应用有停车管理智能化、电子车牌智能化，区域限制系统、智能交通信号系统、检测流量、车辆定位等，这些都是车网产业链中RFID技术作为线索的一种技术链接并在各个环节中共同作用。在车联网产业链中RFID技术是硬件、软件提供商实施车联网的必要前提，然而硬件、软件提供商又为RFID技术的实现提供条件。其次，RFID技术能够帮助系统提供可靠内容、服务等数据，在生产制造的每个环节中RFID技术的应用都比较重要，其能够正确的将数据收集并做到成功读取[2]。另外，RFID技术对于网络运营商来说是实际生活和虚拟网络连接的渠道，也是实现车辆与网络合并的重要因素。在车联网RFID技术产业链中，该项技术构成了车联网产业链中的关键技术支撑，软件、硬件技术为车辆提供基础设备以及系统应用，然后通过RFID技术来记录数据和读取设备相关车辆信息，然后提供出内容、服务给提供商，在利用RFID技术数据采集的特点，将采集的数据进行整合并反馈给用户以及整车厂商，整车厂商在运用RFID技术记录车辆和主要零件出厂的相关数据，以此来实现信息的快速传递，成功做到车辆联网技术，使车辆联网的状态变得越来越先进。因此，RFID技术在车联网中的应用非常重要。

3 RFID的基本原理与车联网的现状

3.1 RFID的技术介绍

RFID能够在车辆中实施全程射频识别技术，在遇到射频信号时其会自动识别目标，并进行相关的信息的收集和整理，这就是非接触式自动智能化技术。一般对于RFID系统来说，主要实施途径是三部分：进行电子标签识别、读写器和数据整体系统的操作。但在车辆定位环节，右前方玻璃上是电子标签的安装位置，当车辆行驶进入读写器磁场覆盖范围内电子标签就会被读取，同时电子标签还会受到读写器所发射的射频信号，会受电流感应获取的能量时把存储在芯片里的产品相关信息发出，并主动将某一频率的感应信号发出。读写器功能在获得解码成功后会和获得信息，然后将相关信息转到数据管理系统中进行接下来的操作[3]。如此一来就能提高获取汽车行驶的位置信息，同时还将信息发布在系统中，实现汽车的智能定位步骤。RFID技术和传统的GPS技术相比，突出优势在于以下几点：

（1）灵敏性较高，可以识别更高更快运动物体，而且还能针对多个目标进行识别；

（2）非接触式操作，这样避免了各种机械设备的连接；并主动将某一频率的感应信号发出。读写器功能在获得解码成功后会和获得信息，然后将相关信息转到数据管理系统中进行接下来的操作[3]。如此一来就能提高获取被轻易篡改；

（3）对周围环境的适应能力要比GPS技术要强。

3.2 车联网的通信方式

车联网是通信中一种特殊的协议，是实现人与车、车与车、车与网之间的无线通信，并在大型网络基础上进行信息交换，这种网络结构可以进一步实现汽车智能化和服务一体化的先进目标。在实际运用中，车联网的安全通信环境与驾驶员身份认证协议有着密切的关联，但在数据系统中则是通过消息的来源以及验证信息的合法性来实现安全保护，如果网络入侵者将车辆相关传感设备以及一些数据进行篡改，此时行驶中的车辆接受的信息就会出现误差，并且获取位置消息的车辆此时也没有能力去取证信息是否可靠，只能接受周围错误信息的输入，这时就会引起意想不到的事故发生。在车辆网中一般是从附近的网络辅助设备中获取验证信息，这种网络机构设置通常是在车辆比较多或中心聚集路段，对于偏远山区来说设备基本不能完全覆盖，由于周边道路的环境因素，此时验证系统也就不能发挥出实际的应用。但对着5G车联网技术的发展，这种现象得以改善，其改变了原有基于IEEE802.11p标准的单一车联网通信方式，实现了三网融合，也就是车内网、车际网、车载网等移动互联网。

4 在5G技术RFID技术的应用

4.1 蜂窝车联网技术

近些年来的蜂窝车联网技术(C-V2X)在应用方面主要是完成在正常驾驶的前提下与外界的信息沟通。蜂窝车联网技术是在蜂窝网络的车联网技术为了解决汽车在高速行驶过程中对于外界信息接收方面的问题的基础上，专门设计的一种专用于高速移动环境中的通信技术。蜂窝车联网技术主要有两种应用形式，分别是：在互联网模式下的通信技术和直接通讯模式。这两种通信形式呈现互补的状态。蜂窝车联网技术通过引入5.9GHzITS频段进行通讯,在设备之间进行谅解的过程中实现降低延时的目的。针对这种情况，5G车联网就可以逐渐完成从单项信息沟通向V2X、ITS等相关的业务的过渡,完成交通行驶过程中各项数据的有机结合，推动日常通勤出行的高效便利。

4.2 车联网对网络的要求

车联网在网络的要求大概包括时延、带宽及可靠性这几项条件。5G传输网络的理论值可以达到5Gbps甚至是10Gbps，相较于之前的网络系统，具有显著的提高，尤其是在具体数值上，前者有着非常明显的优势，对设备之间的延时方面能够在一定程度上降低。对与人们出行方面的要求，现今的5G大带宽、低时延、切片网络等高新技术能够很好的贴合。与此同时，完善C-V2X的在场景中的具体应用，有利于自动驾驶技术的进一步发展。蜂窝车联网技术能够实现对车辆的准确定位，对于车辆所处环境的相关数据也能够有效掌握，并且能够随着环境变化实时更新。实现统一安装用户的包括位置数据的信息沟通，方便了用户对于目的地的线路选择，避免了因路线选择错误而发生堵车情况的出现，在另一方面节约了出行时间。由于5G在高带和延时方面的优势,对于用户在通信设备方面的需求能够更好地满足，再扯脸定位方面具有明显的优势,对于导航系统的精确程度也有很大程度上的提高。

4.3 突发事件应对措施

车辆在正常行驶的过程中，如果有突发情况的出现，就可以通过车辆网设备进行信息沟通。RFID技术可以将车辆事故发生地点以及周边具体情况，并指明救援道路，避免了因事故发生地点周围车辆过多，导致救援团队在实施救援行动方面延迟的情况的发生，加快了救援速度，也降低了事故造成的损失。如果事故发生环境下设备单元被破坏，RFID技术也可以通过与附近车辆设备之间相互沟通，传递求救信号，进而确定事故发生地点，降低损失。RFID技术在停车场中也有一定程度上的应用，可以通过RFID读取器了解到停车场的具体情况，以及相关车辆的位置信息，方便车主在停车的过程中降低错误出现概率。停车完成之后，也可以通过技术将车辆停放的位置信息传输数据管理系统，这样做的用意是方便车主在离开时能够迅速且准确的找到车辆停靠位置。在车辆防伪方面RFID技术也有一定的应用，在进行车辆信息登记的过程中，读取器可以获取到车辆的相关信息，在其行驶过程中可以通过设备上的高清摄像头进行车辆图像的收集识别，如果遇到伪造信息，就会将两者车辆信息进行，对比，在发现问题的情况下进行报警。

5 车联网在5G网络发展中所要面对的问题

5.1 容易受到信号干扰

在5G网络不断应用于车联网的过程中，虽然为其在技术，时延、可靠性、效率以及容量方面带来了非常大的改善，能够方便车辆在行驶位置确认，以及信息沟通方面带来非常大的便利的同时，也带来了非常多的挑战。其主要体现为，由于车联网对于信息的接收量过于庞大，以及信息沟通的密集化，造成了其在应用过程中容易出现信号干扰的情况。

5.2 5G车辆网所能碰到的一些安全漏洞

5G车联网在系统的安全维护方面并没有形成完整的体系，尤其是在数据传输方面，存在着比较严重的安全隐患。在信息保护方面出现漏洞，就造成了有很多不法之徒盗用个人车辆信息进行违规操作，对正常交通秩序造成破坏，扰乱社会治安，不利于日常交通管理。针对上述情况，在5G车联网的通信过程中，必须要加强对数据的维护，提高其安全性，预防不法人事盗取车辆信息，威胁车主用户安全的行为的发生，避免车主出现损失。

5.3 车联网未被大众广泛熟知

目前，我国车联网技术有很大的发展空间，但是在汽车市场发展上的要求没有特殊要求，道路交通部门对此也更加关注，但是人们在车辆选取的时候，对于新型技术的要求并不高或者没有，而且现在汽车业也并未达到较高的智能化水平，使得车联网技术的普及以及应用得不到大范围的推广，也就不能实现更高层次的智能化目标。

6 车联网在5G网络发展中的建议

6.1 改善信号干扰

在汽车行业中，D2D（device to the device）技术在5G基站通信模式下正在对相关通信链路终端进行调整和实施，并将链路终端建立起以通信技术为主要形式的中继，它可以在一定程度上得到合理的资源分配，然后将信息管理中涉及的信息进行链接，采用集群管理模式，减少5G车辆联网遇到的干扰问题。如果没有5G基站作为中继或管理链路，车辆网络的通信信号仍将中断。

6.2 增强核心技术

5G技术是集于标准的商用和通信技术的一种，不管是在任何场景应用中，最终都是为了落地后的基站、终端、承载网设备的落实，目前汽车领域、手机领域、移动通信等都已经开始参与到5G标准规范的制定及产品基础研发中，但其中存在的安全问题应以核心技术为前提，掌握核心部门才能有一定的话语权，只有牢牢掌握5G技术的核心技术，才能在未来的发展中提供可控的能力，并应用到各个行业之中。

6.3 推进车联网技术

从RFID技术特点来看，就要不断推动车联网的进度，并进行不同层面的宣传，构建推进指标的综合体系，让人们参与到车联网产业链中的评价和推进策略中来，对关键技术以及5G网络相关的内容进行适当宣传，让RFID技术在车联网实施中能够更加顺利。另外，指标体系的制定能够为5G车联网未来的发展提供思路，让RFID技术和5G给人们前所未有的高效体验。