基于RFID在车辆信息自动识别技术的研究与应用

张圣仟 杨小天 迟耀丹

(吉林建筑工程学院电气与电子信息工程学院，长春 130118)

0 引言

随着经济和科技突飞猛进的发展，智能交通也有了迅速的发展，车辆管理的技术也日益渐成熟．例如，高速公路不停车收费系统(ETC)、美国的AUTOSCOPE系统等等［1－2］．结合这些系统的优缺点，这里引用了RFID技术来实现更强大的车辆管理系统［3］．在RFID技术中，通过选取标签对每个车辆进行定位、跟踪，并通过标签与读写器通信的技术，进行车辆信息检查，既能合理有效地指挥交通，又能对存在安全隐患的车辆进行排查，对减少交通事故的发生起到了重要作用［4］．

1 RFID在车辆信息识别中的应用

为更好的进行交通管理，识别车辆信息基本包括:车牌、出厂年限、报废年限、发动机型号、车辆型号和司机资料等相关信息［5－6］．

在每一辆汽车出厂时汽车的顶部或车尾部隐蔽安装电子标签(有源)，有源电子标签的电源由汽车本身动力系统发电得到，或者在不影响美观的情况下，安装简易光伏发电板，供给有源电子标签的电能，为使交警巡逻时能更方便地检查道路上行驶的车辆，读写器安装在交警车上，通过和交警车的车载电脑连接，在交警车巡逻时能对附近的车辆进行检查，了解各个车辆是否是套牌车，是否达到报废年限，以及司机资料等一些存在交通安全隐患的因素［7］．示意图如图1所示．

图1 违法车辆跟踪示意图

2 硬件设计

2．1 标签的设计

标签分别由整流器和限压电路、上电复位电路、数据分割器、移位寄存器和逻辑单元组成．

(1)整流器．整流器是每个远程供电系统中的关键模块(如图2所示)．整流器的等效电路模型在恒定输出直流电压下实现了对提供给定直流输出电流所需功耗的预测．另外，该等效电路模型还提供了整流器输入、输出阻抗．

图2 整流器等效电路

当输入电容Ci被电感补偿时，输入电压幅度vin为:

其中，PAV为天线所获得的有用功率;RS是天线阻抗的实部．

从公式(1)可以看出，若要提高vin，就要增加天线阻抗的实部RS，并同时保持RS=Ri，即功率相匹配，这样可以提高整流器的性能．

整流器的整体效率定义为:

其转换效率为:

(2)上电复位．上电复位电路是由晶体管交叉耦合对和或非门所组成的．当电路上电时，一个支路(T1，T3或者T2，T4)将比另一个支路先起动．或非门比较了两对管子的栅极信号，从而分析并保证了逻辑单元上的上电复位．而电容C实现了对A点的缓慢充电，从而在电源电压上升沿与上电复位之间产生延时．

(3)检波器、数据分割器和解码器．信号Venv和Vref分别为包络信号以及所接受到的射频信号整流后的均值．信号Venv可以为标签提供时钟，Vref可以在解码过程中实现电压的比较(如图3所示)．

图3 检波器、数据分割器和解码器电路

(4)IF振荡器及移位寄存器．如图4所示，震荡器可以作为单稳态或稳态触发电路进行工作．①单稳态行为:当上电复位电路上电复位后，IF_enable处于逻辑“0”状态，电容C上的电压VC=0．当IF_enable上升到V+，T13关断，T12和T11开启，IF下降至V－．由于电流Ip从T 2中流出，VC从V－上升到T 6的阈值电压．此时，T 6开启，T 10开始导通，IF上升到V+．同时，T 1关断，T 4开启，In从电容C泄放电荷，所以，VC下降到0;②稳态行为:开始状态除IF_enable保持高电平外其他与单稳态行为相同．VC并未下降到0，而是下降到T 2的阈值电压．此时，T 1和T 2导通，IF变为低电平．同时，T 1开启，VC上升，这个周期将一直持续到IF_enable下降到V－才结束停止［8］．

移位寄存器是用于保存来自解码器所接收到的信息位．

图4 IF振荡器电路

图5 阅读器

2．2 阅读器

阅读器也是RFID系统的重要部分，它负责完成读写的范围并为标签提供功率以及组织管理通信．在射频器件满足一定的通信协议下，压控振荡器(VCO)产生射频信号，一部分射频信号经放大后，通过天线发射，为了实现阅读器到标签的通信，这里采用开关作为脉冲调制器;另一部分射频信号用于变频，由单个标签反响散射的返回信号．

如图5所示，架构采用了两个天线，即一个用于正向信道，另一个用于反向信道．

3 结语

本文对射频识别技术在车辆信息自动识别中的应用作了介绍，通过在车辆上增加电子标签来实现对车辆信息的读取，可以更好地实现车辆的定位与跟踪，对提高有效交通的管理提供了可能．同时，本文在如何实现交通的智能化管理方面做了初步探讨．

［1］ 迟峰．黑龙江省高速公路ETC车道布设的研究［J］．办公自动化杂志，2011(19):10－11．

［2］ 杜雅娟．RFID技术在高速公路ETC混合车道收费系统中的应用［J］．合作经济与科技，2011(42):122－123．

［3］ 宁焕生．RFID重大工程与国家物理网［M］．北京:机械工业出版社，2010:4－11．

［4］ 刘化君，刘传清，胡修林．物联网技术［M］．北京:电子工业出版社，2010:42－55．

［5］ 毕松涛．论RFID技术在交通信息化地应用［J］．现代商贸工业，2011(6):253－255．

［6］ 朱晟亿．RFID技术在交通信息采集处理中的应用［J］．中国新技术新产品，2011(2):52－53．

［7］ 王民川．RFID防伪技术在车牌防伪中的应用［J］．科技论坛，2011(9):291－292．

［8］ Jari－Pascal Curty Michel Declercq、Catherine Dehollain Norbert Joehl．无源超高频 RFID 系统设计与优化［M］．北京:科学出版社，2008．:55－105．