RFID技术在城市机动车监管中的应用

文｜中国电子工程设计院 李洪鹏

1 概述

作为物联网的关键技术之一，RFID是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境。由于RFID技术可识别高速运动物体并可同时操作多个标签，具有非接触性、识读距离远、环境适应性强、可存储携带较多的信息、高速批量识读的特点，被认为本世纪十大技术趋势之一。

RFID技术当前已在工业自动化领域的生产管理与控制、交通管理、公共安全、现代物流与供应链管理、军事装备可视化、防伪与资产管理、重大赛事与活动等领域得到了较好的应用。

RFID作为一种新兴的自动识别技术，在当今得到了快速的发展，由其组成的RFID应用系统可以具有自动识别、远距离检测及可视化等功能，将其应用在移动车辆的自动识别与管理方面，可将城市车辆通过RFID等信息采集传感设备与网络连接起来，实现车辆智能化识别和管理的网络，构建“车联网”管理平台，提供城市车辆监督与管理相关的服务功能，有广阔应用前景。

2 RFID技术在国内智能交通领域应用现状

由于RFID系统的特性，其已成为智能交通领域重要应用技术之一，正逐步与传统智能交通技术融合，并得到较好应用。其应用包括：智能停车场管理、车辆智能交通管理、车辆调度管理、港口码头车辆管理、车辆智能称重管理、智能公交管理、非法车辆稽查管理、海关车辆通关管理、机动车尾气排放控制管理等。

随着RFID芯片技术及工艺的发展，灵敏度不断提高，使得粘贴在车内前挡风玻璃上的标签作为RFID电子车牌可靠信息源成为可能，并且与之相适配的RFID识读器内核技术的不断升级，整个RFID前端信息采集系统性能大幅提高。当车辆移动速度达到120km时，对RFID电子车牌的读写成为可能，使得无源RFID技术在城市内交通监管成为现实，大大降低了RFID电子车牌与RFID系统成本。

目前，国内已有部分城市在机动车尾气排放控制环保管理、路桥收费管理、城市车辆缉查的智能化管理方面取得了较好的应用，在提高道路车辆通行效率、减少车辆违法及违规现象、治理机动车尾气排放等方面取得了良好的社会和经济效益。

但在应用推广中也存在一些问题，集中体现在以下两方面：

（1）RFID电子标签内的数据及RFID系统的数据安全与保密问题，其将直接影响整个系统的可靠与真实性，以及对运营数据的保护问题。

（2）合理定义应用，搭建多领域应用平台，使得“车联网”为运营提供高效管理与服务。

3 RFID系统的数据安全与保密

除了后台应用系统的数据存储、传输安全外，整个RFID系统的安全还应重点考虑以下四方面的问题：

（1）作为电子车牌的RFID电子标签芯片的数据安全。

（2）RFID电子标签的加密与授权。

（3）RFID读写设备的加密与授权。

（4）RFID读写设备对RFID电子标签的合法性验证。

对于RFID电子标签芯片的数据安全来说，需要综合考虑EPC区、TID区、USER区、Reserved区的分工及操作功能，通过密钥管理系统生成的密钥及加密算法对存入标签的数据进行数字签名，以及生成访问车辆电子标签的访问密码，分散因子根据定义可以采用如EPC、TID区的数据，根据标签芯片的型号不同决定TID是否由厂家定制。

对于RFID读写设备、RFID电子标签的加密与授权，以及前者对后者合法性的验证，需要建立密钥管理系统，并发行安全认证密钥卡来进行保障，可以建立不同密钥的版本，并根据不同功能或应用定义不同应用类型的密钥。

4 基于RFID技术的城市机动车监管系统方案

根据当前的现状及存在的问题，笔者认为基于RFID技术的城市机动车监管系统的总体目标应是“多点快速非接触采集数据、实现安全的数据存储与交换、构建一个平台、建立系统标准与规范、综合多领域应用，有效实现机动车综合监管”。

机动车监管系统往往是区域性、跨行业、多技术型的应用平台系统。因此，在架构设计上将充分考虑到数据传送的速度，数据的质量、安全、整体业务流程的合理、各个环节接口规范性和扩展性以及整个系统的可靠性和容错性。此外，不管由于网络的原因还是系统服务器的原因，系统都应该具有紧急应变的能力。

系统应形成从上牌、检测、维护、使用、违章处理、报废等全过程、全生命周期的管理，通过对车辆证照的电子化管理，完善车辆资料库。电子标签作为电子车牌证照粘贴在机动车上，电子标签内部存储车辆监管的综合信息，通过RFID硬件监管设备，分析识别问题车辆，实现一点上发现问题，全网进行监控，有效预防、打击犯罪；通过RFID监管平台，使用新方法、新手段，解决行政管理工作中的交叉点和空白点，实现对机动车执法的整体性、统一性、和谐性，使得管理从粗放型的管理走向综合型管理，使得服务从单一领域到跨领域。

（1）系统网络结构

从硬件设备的部署来看，首先建立统一的数据中心，对数据进行汇总、分析、处理、分发，支持各业务子系统的日常运行，针对应用的不同，设置业务应用服务器、接口服务器、中间件服务器、Web服务器等，对系统的负载进行有效均衡，并通过防火墙等手段对设备的访问安全予以保障。

末端节点的稽查设备采用移动和固定相结合的方式，固定稽查设备部署在城市道路、高速出入口、检查站等场所，结合移动稽查手段形成城市动态网状机动车监管系统，如图1所示。

图1 系统网络结构示意图

机动车监管采用固定为主，移动为辅的原则。在固定地点如，城市干道的出入口、繁华地点路段、机关、市委市府所在地等地点部署固定稽查设备，同时，采用移动稽查方式（车载、手持）作为机动稽查手段，从而实现机动车实时在线监测，对违规、违法车辆实现即时快速发现，有效控制并追踪其行动路线、及时拦截执法。

（2）系统组成

系统通过移动、固定、手持稽查设备以及摄像头等完成数据采集，将动态图像识别技术和RFID射频识别技术融于一体，采用对物理车牌、车辆特征进行图像识别和对RFID电子标签远距离无线射频识别的“双电子眼”识别技术，形成车辆监管信息数据库中的基础监管信息数据。

监管平台管理系统由证照管理、交通信息管理、公共信息管理以及机动车稽查监管等子系统组成，完成平台系统与用户的交互，系统管理维护，车辆监查等功能。

中间件服务器是系统核心组件，在其统一调度、协调下，完成计费、结算、流量统计、车辆稽查等诸多应用功能。平台系统通过安全网关实现与外部第三方接口的连接，例如环保、收费管理、呼叫中心、指挥调度以及保险、税务、公安等应用，如图2所示。

另外，系统应能自动鉴别下述车辆：盗抢、走私车辆，假、套牌车辆，违章未缴罚款车辆，肇事逃逸车辆，报废车辆，逾期未年检车辆，欠费、欠税车辆，未买强制第三者责任险车辆，无牌车辆，未经服务资格认证的司机驾驶的车辆。

在政府的大力推导下，RFID技术在我国众多应用领域有了蓬勃的发展。RFID技术在城市机动车监管中，不仅解决了传统智能佳通技术的一些应用缺陷，如不能识别假车牌等，而且使“车联网”成为可能，为智慧的城市交通管理服务，应用前景光明。

图2 系统组成结构示意图