浅谈RFID电子车牌系统

■ 丁昌华



浅谈RFID电子车牌系统

■ 丁昌华

电子车牌系统是以RFID电子标签作为车辆信息的载体，结合数据通讯技术、自动控制技术、计算机网络技术、信息发布技术等现代化科技的智能交通综合解决方案。该系统可以提供涉及公安、交通、环保、税务等部门的80多种服务，为车辆信息化、交通智能化奠定坚实的基础。也因此，它的市场潜力巨大，在近几年被认为是行业最热门技术之一。

随科学技术发展和人民生活水平提高，汽车成为日常交通工具，如何对汽车进行有效及高效管理成为摆在人们面前的一大难题。我国在汽车管理、汽车收费、汽车GPS、汽车防盗以及路况信息系统等方面的研究和应用都比较落后，离自动化和智能化的还有相当大的差距。在发达国家相关研究成果业已部分应用到汽车产业当中，实现了汽车管理的高效化和智能化。

RFID电子车牌的市场

车牌是机动车外在的唯一性标志，其主要作用体现在车牌的可视性与唯一性。如今我国使用的GA36-92型车牌在可视性与唯一性上存在缺陷，科技含量也不够高。伴随智能化交通的发展，车牌的智能性也成为需要我们考虑的问题。

目前对车牌的识别大多采用图像分割与识别技术，图象识别受污染、距离、光线、位置、角度等环境因素的影响较大，且图像识别存储空间及算法实现占用资源比较多，实现起来也非常困难，而且图像识别技术对于套牌、盗牌甚至无牌车也没有办法识别。这些问题使得盗牌、套牌、盗车、劫车、肇事逃逸等违法犯罪行为成为可能，是社会治安的重大隐患，同时也可能对国民经济造成巨额损失，最终导致对机动车进行有效管理的成为巨大的难题。如何遏制上述问题的发生，只有使用新技术才能从根本上解决问题。与现有车辆管理系统中使用的图像识别技术相比，应用RFID技术的系统具有包含信息量大，环境适应能力强，不受风雪、冰雹等天气因素影响，抗干扰能力强，可穿透非金属物体进行识别，可全天候、无接触地进行自动识别、跟踪及管理，算法简单且实现起来较为简单等优点。

将 RFID技术引入车牌中，实现车牌的自动识别功能且会大大提高车辆管理。依据系统的智能化程度，可以应用于下列情况：

1）车辆调度。可实时跟踪车辆，统计路况信息，然后由交通管理部门指挥车辆避开堵塞路段。

2）车辆管理。车辆管理部门可以对盗牌、套牌、盗车、劫车、肇事逃逸等行为进行更有效率的处理。

3）高速公路、桥梁收费。RFID卡采用充值卡模式，阅读器读取卡中存储的ID号和车牌号，同时从卡中扣除相关费用。

4）小区车辆管理。对小区内车辆起到防盗作用。

5）停车场管理。用于对车辆实行自动结算收费、防盗。

RFID电子车牌系统硬件组成

典型的RFID电子车牌系统主要包括三个部分：电子标签（Tag）、阅读器（Reader）和天线（Antenna）。

电子标签

电子标签又称为射频卡，射频标签，应答器等。它由芯片和内置天线组成，通过标签天线和读写器进行通信。标签相当于条码技术中的条码符号，用来存储需要识别传输的信息。 RFID系统从电子标签中获取目标对象的相关信息，并且电子标签可以从阅读器的射频场中获得能量，可为其它部分或全部电路提供电源。因此，基于电子标签在RFID系统中的功能，电子标签电路必须含有天线用于接收和发射电磁波能量；必须含有检波电路用于将高频电磁能量转换成为直流电源；并且可以存贮或管理能量；必须要有一定的数字电路部分用于存贮被识别对象的信息内容，并可在外部供电的情况下，进行必要的数据处理及输出相关的数据信息。另外，电子标签必须含有调制电路，可以把存储在电子标签内部的被识别对象的相关数字信息调制到反射的电磁波上。

所以，电子标签可由以下几部分组成：天线、模拟电路、数子电路以及存贮器等组成。天线用于发射和接收电磁波：模拟电路主要是由检波电路和调制电路组成，用于获取直流能量并将相关信息通过调制发送出去；数字电路是电子标签的大脑用于控制相关协议、指令及相关处理功能、管理内部数据和外部数据以及执行数据转换功能。电子标签一般分为有源电子标签和无源电子标签，无源电子标签在阅读器的响应范围之外是处于无源状态，没有自己的供电电源。只是在阅读器的响

应范围之内，这类电子标签才会从阅读器的射频场中获取能量供数字电路部分使用。电子标签工作所需要的能量是通过电磁耦合单元或天线，通过非接触的方式传送给电子标签的。有源电子标签具有自己的供电电源，其它电路与无源电子标签相同。有源电子标签通常有部分电路处于工作状态，有时被称为处于“睡眠”状态。当耦合的能量超过某一值时，有源电子标签才真正开始工作，这一过程又被称为“唤醒”。在睡眠状态有源电子标签的功耗一般很小。因此一个姆指大小的钮扣电池可以保持很长的工作时间［5］。然而，与有源电子标签相比，无源电子标签的寿命一般可长达几十年，而有源电子标签的寿命则通常要受电池寿命的限制而成为一大缺陷。

阅读器

读取标签信息的设备。阅读器又称为读出装置，扫描器，读头，读写器（取决于电子标签是否支持无线修改数据）等［19］。其基本功能就是提供与标签进行数据传输的途径。根据支持的电子标签类型不同以及所完成功能的不同，阅读器的复杂程度是显著不同的。阅读器的基本功能就是提供与电子标签进行数据传输的途径。另外阅读器还提供相当复杂的信号状态控制、奇偶错误校验与更正功能等。电子标签中除了存储需要传输的信息外，还包含有一定的附加信息，如错误校验信息等。通常，RFID系统的阅读器由六部分组成：电源部分、射频信号收发部分、天线、CPU控制部分、存储器、接口部分组成。

标准接口：阅读器的高标准接口担负以下任务：产生高效的发射信号，以启动电子标签或为它提供能量；对发射信号进行调制，用于将数据安全地传送给电子标签；接受并解调来自应答器的高频信号。在高频接口中有两个分割开来的信号通道，分别用于上下行两个方向的数据流传输。发送给应答器的数据通过发送分支，而接受到电子标签的数据通过接受分支传过来。

CPU控制单元：阅读器的控制单元担负下列任务：与应用系统进行通信，并执行应用系统发来的各种命令；控制与电子标签的通信过程；对发送信号进行编码和对接收信号进行解码。对于复杂的系统还要有如下附加的功能：对阅读器与电子标签间传送的数据进行加密和解密；执行反碰撞算法；进行阅读器与电子标签间的身份验证。

当然，为了完成这些复杂的任务，在绝大多数情况下控制单元都拥有微处理器作为核心部件。而且如加密过程及信号编码常常由附加的ASIC（专用集成电路）组件来完成，以减轻微处理器计算密集型过程的负担。出于性能上的考虑，对ASIC的访问是通过处理器总线实现的。

天线

为标签和读写器提供射频信号空间传递的设备。RFID读写器可以采用同一天线完成发射和接收，或者由采用发射天线和接收天线分离的形式，所采用天线的结构及数量应视具体应用而定。

结束语

通过这样的电子车牌系统的设计，可以有效地监控道路上的车辆信息，结合道路的实时信息，通过对信号灯的控制，实现对交通流进行调控，减少交通拥塞。同时可完成对超速、套牌、黑名单及非法营运等车辆的识别。

作者单位：长沙艾尔丰华电子科技有限公司