手持式电子车牌自动识别系统的研究

赵朔 俞沛淼 邹常丰

（东北林业大学交通学院，黑龙 江哈尔滨 150000）

手持式电子车牌自动识别系统的研究

赵朔 俞沛淼 邹常丰

（东北林业大学交通学院，黑龙 江哈尔滨 150000）

随着我国汽车行业迅速发展，机动车的数量和规模大幅度增加，假牌、套牌现象屡见不鲜，车辆的稽查难度日益增加。本文主要论述运用RFID技术在车辆稽查及识别方面的研究，通过手持式RFID读卡器中嵌入的独立解码系统识别电子牌照反馈的密码，实现不联网的车辆信息自动识别和管理。

RFID；电子车牌；手持式

随着机动车保有量大幅度增加，汽车已经成为生活中最为普遍的代步方式，同时带来的交通安全问题，为管理部门带来了极大的压力。当下社会中假牌、套牌的现象愈演愈烈，传统的车辆管理大多依靠人力，已经不能应对当下社会交通存在的问题。利用新兴技术，建造一个智能交通系统，维护人民的利益，就成为当今交通部门工作的重中之重。RFID技术是一种新兴的非接触式识别技术，与传统的图片和摄像处理的车辆识别技术相比，基于RFID的电子车牌自动识别系统精确性高、局限性小，可以实现快速、准确地读取车辆真实牌照信息，进而辨别套牌、假牌车辆。

1 机动车自动识别系统发展现状

自20世纪80年代起，国内外的科研人员就开始了对车辆识别的研究。在车牌识别的研究中，虽然使用了许多的技术方式，但受外界环境的变化、光线及灰尘的影响、季节环境的变化以及牌照本身被污染等因素的影响，车辆识别系统一直处于实验阶段，不能用于实际；而且，很多技术手段都需要大量的运算，不能较好地满足现实要求。为了解决图像质量问题，目前采用红外照明摄像或使用特定的传感器来提升图像的质量。虽然提升了识别率，但是也造成系统的整体成本过大，应用的领域较窄，不能普遍推广［1］。我国的机动车牌照与国外有较大的差异，所以我们只能参考国外的车辆识别系统，却不能将这些技术应用到我国的车辆识别当中。我国在20世纪90年代初就开始了自己的车辆识别系统的研发。目前，比较成熟的产品有中科院自动化研究所汉王公司的汉王眼，香港亚洲视觉科技有限公司的慧光车牌号码识别系统等。北航的胡爱明等利用模板匹配技术开发了一种应用于收费站的车牌识别系统，其识别正确率能达到97%以上。华南理工大学的骆雪超、刘桂雄等提出了一种基于车牌特征信息的二值化方法，该系统对较好的车牌识别率能够达到96%。清华大学的冯文毅等利用一种光电混合系统进行车牌识别，系统能够通过硬件来完成车牌识别的全过程［2］，但都只是停留在图像识别的基础上。通过RFID进行车辆识别的技术还只是停留在实验阶段。

2 RFID技术与电子牌照

射频识别技术已经有几十年的发展历史，但是真正运用到实际生活中也不过是近几年的事情。随着电子技术的兴起，RFID技术已经渐渐开始用于日常生活的各个方面。在交通管理中的应用是最早的，在该领域应用也最为成熟。如现在高速公路的不停车收费（ETC）、停车场的非接触式IC卡等，它通过使用RFID接收器与电子标签的近场通讯，完成信息的读取与识别，从而达到辨别车辆信息与收费的目标。目前，国内现行的RFID自动识别系统主要由三部分构成：RFID读卡器、电子标签及系统基站［3］。

电子牌照实质就是搭载机动车辆真实信息的电子标签，将其嵌入机动车内，使机动车具有反馈电子信息从而达到自动识别的目的。电子车牌的设计需要考虑以下几个方面。首先，我国机动车牌照的设计遵循GA36-2007机动车号牌标准，电子牌照的设计也应遵循如上标准；其次，目前的车辆牌照是由铝板与反光膜相结合的制成，由于铝对于电子信号存在一定的屏蔽作用，为了保证电子牌照的识别精度和识别速度，必须解决信号的干扰问题。那么，如何在保证识别精度的前提下，将电子牌照合理地嵌入机动车牌就是设计时需要解决的首要难题。本文提供了一种思路，可以将电子牌照安装于车牌的背面，为了减小电子信号的衰减，电子标签可以设计为异形状，车牌的四周安装馈电点，电子标签的天线沿馈电点弯折到牌照的正面，如图1所示。这样不仅可以避免电子牌照被盗取拆卸，而且解决了电子信号的屏蔽问题，大大提升了识别的准确性和可行性。

图1 电子标签嵌入示意图

3 现行RFID识别系统及其改进

目前的RFID读卡器可以识别信息的范围通常在8～10m，采用的模式为在检测路口两侧架设搭载RFID读卡器、传输天线、主机、供电与网络传输模块的检测支架，同时RFID识别系统采用自上而下的识别方式。这种识别方式有利于避免相邻车辆信息的混淆，覆盖率高。信息数据库则设置在交通管理部门计算机中，当机动车辆驶入监测区域后，RFID读卡器发出监测信号，电子标签接收信号后产生感应电流进行信息的反馈，并与RFID读卡器建立信息联系，RFID读卡器将接收到的信息通过网络发送到管理部门的数据库进行对比，从而实现对车辆信息的读取、识别［4］。

然而，现行的RFID识别系统对于网络的依赖性太强，在网络信号较弱的地区，当RFID读卡器接收到电子标签的反馈后，依赖于网络传输的电子通讯很难实现，导致接收的电子信息与数据库无法建立连接，大大限制了RFID识别系统的可行性，局限性较大。要解决RFID识别系统的局限性，可以做以下改进。

将RFID读卡器中嵌入一套安全度极高的加密算法，在电子标签里写入相对应的特殊加密信息，在RFID读卡器接收到电子标签的加密信息后可以自行解码，将得到的解码信息与实际车辆所悬挂的车辆牌照进行对比，从而达到稽查假牌、套牌的目标。这样不仅解决了偏远地区RFID自动识别系统对于网络的依赖问题，还为RFID识别系统的手持提供了理论基础，大大提高了车辆稽查的机动性，交通管理部门的执勤人员可以通过手持RFID自动识别系统进行全地域不联网稽查，将原来的网络信息传输并与终端数据库连接改为RFID读卡器与电子标签单独的信息反馈系统。

4 基于手持RFID的车辆自动识别系统

电子标签中应有经过独立加密算法加密的车辆牌照号码、车型、发动机编号、底盘编号、车主信息等。利用安全度极高的加密算法保证系统的可靠性，使电子标签信息无法改写和模仿，只有交通管理部门的授权才能对电子标签进行写入和改写。

手持RFID自动识别系统可以实现在不同网络条件下独立对电子标签反馈的信息进行解码。当被检测车辆驶过检测区域时，可以进行快速的不联网信息读取、识别，并将得到的信息与实际车辆信息进行对比，如电子信息与实际车辆的信息不一致，则可以认定为套牌车辆，执勤人员可依法对车辆进行查处；当车辆经过手持RFID读卡器后并没有与读卡器建立信息连接则可认定为假牌车辆；当电子标签的加密信息解码翻译后与实际车辆信息相一致则可认定为合法车辆。具体流程如图2所示。

5 手持式电子牌照的优势

手持式RFID自动识别系统是利用RFID技术对车辆信息进行辨别的新兴技术。电子牌照实质上就是一个无源电子标签，其中写入了经过特殊加密算法加密的车辆牌照等信息，其信息只能由搭载了加密算法的手持RFID读卡器反算翻译，本系统具有以下特点。

①局限性小，适用范围广。相对于传统的RFID自动识别体系，手持式RFID自动识别系统对于网络条件的依赖性小，可在网络状况不佳的地区独立地读取识别电子牌照信息，极大地提高了车辆稽查的机动性和适应性。

②识别精确度高。通过超高频RFID读卡器，电子标签的识别距离通常在10m以上，并且读卡器的识别具有方向性，避免了相邻车辆电子标签的干扰，识别时机动车的速度可以达到80km/h，在市区路口可以实现车辆的不减速监察。

图2 基于手持RFID的车辆自动识别系统工作流程

③安全性高。电子标签与RFID手持读卡器内部均有特殊的加密算法保护，没有特殊的解码器无法对电子标签内的信息进行改写来进行电子牌照的套牌，保证了电子牌照的安全性和唯一性。

④便于携带。由于本套自动识别系统不用于数据库进行联网交换数据，为RFID读卡器的手持创造了条件，成本相对于传统系统较低，操作简单易行，极大地提高了管理部门监管的工作效率。

⑤适应性强。电子标签嵌入车辆牌照中，可适应绝大多数极端环境，便于自动识别技术的普及。

⑥成本较低，利于推广。由于省去了数据基站的建立及维护费用，整个自动识别系统的成本大大降低，利于推行。

RFID识别技术是一种新兴的无线识别技术，具有电子元件信息存储量大、费用低、环境适应性强等优点，能够极大地提高交通管理部门的监管效率，适应日益紧张的交通现状，有效辨别套牌、假牌车辆，打击交通行业愈演愈烈的违法犯罪行为，适用于交通行业的监督稽查工作，为智能交通的推广提供技术支持。

6 结语

手持式RFID自动识别系统为全地域电子牌照识别提供了理论基础，但在加密算法的研究及硬件的安全性方面还需要进行技术突破。随着研究不断深入，手持式RFID自动稽查系统将成为新一代智能交通的代表，为交通行业的监管提供更多的帮助。目前，RFID手持式机动车自动识别系统还只是处于理论阶段，至于是否可以正式应用还需要研究人员共同努力。

［1］百度文库.车牌识别系统的研究背景意义及国内外研究现状［EB/OL］.［2017-06-01］.http://wenku.baidu.com/link?url= xHKaYmAWLBFEtDR6JPpB0uDTNsVeX8H5fZUwrnW3Ioe2P0JK1MLMgGPa2N7HJnljpUyHkmoSi5QHFdx2-z8kK80EEnxK2D_RgYoX6ZJK-W.

［2］李志强，李永斌.车牌识别技术的发展及研究现状［J］.科技信息，2012（5）：110-125.

［3］盛振武，王洪义，翟成景.电子车牌自动识别技术研究［J］.硅谷，2013（14）：79-80.

［4］边吉荣，曾建华.基于RFID的车辆不停车稽查系统设计［J］.宁夏工程技术，2010（4）：340-342.

Study on Handheld Electronic Plate Recognition System

Zhao ShuoYu PeimiaoZou Changfeng
（Traffic Institute,Northeast Forestry University，Harbin Heilongjiang 150000）

With the rapid development of automobile industry in China,a substantial increase in the number of motor vehicles and scale,the false card deck,phenomenon common occurrences,vehicle inspection difficulty increasing. This paper mainly discussed the use of RFID technology in vehicle inspection and recognition research,through hand-held RFID reader embedded in the independence of electronic license feedback decoding system identification password,implementation is not connected to the vehicle information automatic identification and management.

RFID；electronic plate；handheld

TP391.41

A

1003-5168（2017）08-0047-03

2017-07-03

校级大学生创新训练计划项目（201610225210）。

赵朔（1996-）,男，本科，研究方向：交通工程；俞沛淼（1994-），男，本科，研究方向：交通工程。

邹常丰（1969-），男，博士，副教授，研究方向：交通工程。