基于RFID在车牌识别技术的研究与应用

摘 要：与传统的自动识别技术相比，射频识别技术具有诸多优势。非接触式读取无需人为干预并且可以实时进行数据信息更新，提高了自动识别的速度，在汽车车牌识别中发挥着重要的作用。本文主要对射频识别技术进行了简单介绍，并对射频识别技术在车牌识别方面的运用进行了分析，文章的最后对未来的发展进行展望，并对文章进行了总结。

关键词：高频信号能量；RFID；车牌识别；车牌管理；电子标签；自动识别

中图分类号：TP332.3 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2024）04-000-03

DOI：10.16667/j.issn.2095-1302.2024.04.002

0 引 言

随着互联网技术的发展，射频识别技术产业将成为国民经济发展的增长点。RFID技术的研究和RFID产业的发展具有重要的战略意义，因为它对提高社会信息化水平，促进经济可持续发展，提高人民生活质量，加强公共安全和国防安全都有重要影响。

进入21世纪以来，RFID技术[1]开始普及，应用领域越来越广泛，技术水平也越来越高。RFID技术可以追溯到第二次世界大战中的识别系统，这主要得益于军事领域雷达技术的发展；20世纪50年代，人们开始在实验室中探索RFID技术；20世纪六七十年代，射频识别技术相关理论技术越来越成熟，逐步应用于现实生活；20世纪八九十年代是RFID发展的黄金时代，技术进一步突破，大量产品应用于各个行业；21世纪初，该技术在人们的生活中愈发重要。

1 RFID相关概述及系统组成

射频识别（Radio Frequency Identification， RFID）技术是一种利用射频通信实现的非接触式自动识别技术，是基于无线电的信息识别技术。与条形码相比，RFID技术具有更多的功能，因为在靠近RFID读写器时，几乎可以同时读取多个标签，而且RFID标签可以包含更多的信息。射频识别技术可以与互联网和电子通信技术相结合[2]，在全球范围内跟踪和共享信息。RFID技术可以应用于交通管理、物流运输、信息服务等行业，以提高管理与运营效率，降低成本[3]。

RFID系统主要由标签、读写器和天线三部分组成[4]，如图1所示。一般读写器收集的数据信息将会传送到后台进行处理。标签，也称为电子标签[5]，由耦合元件和芯片组成，每一个电子标签有且只有一个电子编码附着在目标物体上，识别目标对象信息，作为数据载体和应答器。内置芯片上的逻辑单元实现了待识别对象相关电子信息数据的存储。RFID标签[6]的特点是体积相对较小、寿命长、可复用，可以进行快速读写、非可视及移动识别、多目标识别、定位及长期跟踪管理。读写器是用来读取和写入信息数据的设备，是电子标签与管理系统间的桥梁。读写器的读取范围可能会受到许多因素的影响，如频率、天线增益、读写器天线的方向和极化、应答器天线和位置[7]。为了实现非接触式智能物联网技术，射频信号与相应的电子标签交互，识别和读取相应被测物体上的标签内容，然后把收集的数据内容传送到后台系统进行处理。天线主要用来传输标签和读写器之间的信号[8]。在射频电路中，读写器以电磁辐射的形式通过天线向空间发送高频信号能量，当电子标签的天线进入空间时接收电磁能量，但只是其中的一小部分。

2 传统的车牌识别技术

传统的车牌识别技术主要分为2种：基于字符分割的方法和基于特征提取的方法[9]。

基于字符分割的方法是将整个车牌图像按照字符的形状和大小进行分割，然后对每个字符进行识别，最终得到车牌号码。该方法的特点是简单易实现，但由于车牌中字符的大小和形状变化较大，容易受到外部光照、角度等影响，识别率较低。基于特征提取的方法是通过对车牌图像进行特征提取，如颜色、纹理、形状等，然后将提取的特征与已知的车牌特征进行比对，得出车牌号码。该方法的优点在于无须进行字符分割，能够较好地解决车牌字符变化和光照变化等问题。但由于特征提取过程中需要较大的计算量和较高的计算精度，因此实现较为复杂。传统的车牌识别技术已相对成熟，但仍然存在一些问题，例如对于光照变化、遮挡、反光等因素的适应性不强，对于非标准车牌和特殊车牌的识别效果较差。随着技术的不断进步，射频识别等新技术的应用，车牌识别技术将得到更好的发展。

3 RFID技术在车牌识别的应用及研究

3.1 RFID技术在车牌识别中的应用

RFID技术在车牌识别中的应用主要分为两种方式：一种是利用RFID标签替代传统的车牌识别，另一种是与传统的车牌识别相结合，提高识别准确率和速度。

3.1.1 利用RFID标签替代传统的车牌识别[10]

传统的车牌识别技术通常使用图像识别技术，但由于环境和光线等因素的影响，往往会出现误识别的情况。而利用RFID标签识别车辆则可以避免这些问题。将RFID标签粘贴在车辆的前挡风玻璃上，读写器可以通过接收标签发出的信号识别车辆。这种方式的优点是识别准确率高、速度快，并且不受环境和光线等因素的影响。但是需要注意的是，这种方式需要在所有车辆上安装RFID标签，成本较高。

使用RFID标签进行车辆识别的一般步骤如下：

（1）在车辆上安装RFID标签：RFID标签通常安装在车辆的挡风玻璃上或车身其他易于识别的位置，标签中包含了车辆的唯一身份信息。

（2）安装RFID读写器：RFID读写器通常安装在道路上，车辆进入RFID读写器的检测范围后，RFID读写器会检测到车辆的RFID标签，并读取标签中的信息。例如停车场的入口和出口、高速公路收费站等，读写器通过接收RFID标签发射的无线电信号来读取车辆的唯一身份信息。

（3）信息传输：车辆管理系统根据读取的RFID标签信息来识别车辆的身份信息，例如车辆的品牌、型号、颜色、注册信息等。RFID读写器将读取的信息传输给车辆管理系统，系统通过分析和处理这些信息来确定车辆的身份。

（4）配置系统：将RFID读写器与车辆管理系统连接，将读取的RFID标签信息与车辆信息进行匹配，判断车辆是否具有合法的停车资格、是否需要收取过路费等。

（5）实时监控：车辆管理系统可以对识别的车辆进行监控管理，例如记录车辆进入和离开的时间、位置、速度等信息，以便后续的数据分析和处理。

RFID进行车辆识别的流程如图2所示。

3.1.2 与传统的车牌识别相结合

另一种方式是将RFID技术与传统的车牌识别相结合，通过读取RFID标签和车牌号码进行识别，提高识别准确率和速度。读写器可以同时读取车辆的RFID标签和车牌号码，将两个信息进行比对，从而判断车辆是否符合规定。这种方式的优点是可以克服传统车牌识别方法存在的缺点，并且可以有效提高识别准确率和速度。但需要注意的是，如果RFID标签损坏或者车辆上没有RFID标签，则无法

识别。

3.2 RFID技术在车牌识别中的研究内容

RFID技术在车牌识别中的研究内容主要包括以下几个方面：

（1）标签设计

RFID标签的设计对车牌识别的准确率和速度具有重要影响。因此，研究人员需要设计一种能够在车牌识别中发挥最佳作用的RFID标签。例如，在设计RFID标签时，需要考虑标签的大小、天线的长度、标签和天线的材料等。RFID标签的制造材料和工艺也需要考虑其使用环境和寿命要求。这些因素将直接影响到标签的读取距离、识别准确率和识别速度。RFID标签的安装位置需要考虑读取效果以及车牌的美观性。一般而言，RFID标签应该安装在车牌的翘起处或者边角处，避免标签间互相干扰。

（2）多标签识别技术

在特定场合，如高速公路收费站，会同时有多个车辆靠近，此时需要快速准确地识别多个车辆。为了实现多车辆的快速识别，研究人员开发了一种基于RFID技术的多标签识别技术。该技术可以同时读取多个RFID标签的信息。

（3）识别算法优化

RFID技术在车牌识别中的应用需要依靠算法的支持，因此研究人员需要对RFID算法进行优化。该算法需要考虑标签读取误差、信号干扰等问题以及车牌信息的提取和匹配问题。例如，研究人员可以通过改进RFID标签的数据传输协议、优化读写器的天线设计、改进数据处理算法等来提高车牌识别的准确率和速度。

（4）集成应用

除了在车牌识别中的应用，RFID技术还可以被应用于车辆管理、停车管理等领域。因此，研究人员需要将RFID技术与其他技术进行集成应用，以实现更为全面的车辆管理。

4 未来研究展望

RFID技术在车牌识别方面有望成为未来的发展趋势。相比传统的车牌识别技术，RFID技术具有很多优点。一方面，RFID技术使用无线电波通信，在数据传输过程中具有较高的安全性，可防止信息被非法窃取。另一方面，RFID技术能够快速准确地读取车载标签上的信息，降低了因车牌字符变化和光照变化等因素导致的误判率。该技术在读取车辆信息时不受外部环境影响，识别准确率稳定。

射频识别技术在车牌识别方面的应用已经取得了一定进展，未来还有许多可能的发展方向[11]。首先，随着RFID技术的不断进步，芯片的读取距离将会越来越远，读取速度和精度也会不断提高，这有助于RFID技术在车牌识别方面得到广泛普及。其次，RFID技术可以结合其他识别技术如车牌识别、图像识别等进行综合识别，以提高识别准确率和稳定性。例如，RFID技术可以和车牌识别技术结合，通过识别车牌上的RFID芯片，来防止车牌伪造等欺诈行为。此外，RFID技术还可以通过与云计算、大数据等技术相结合，实现车辆信息的实时监控和管理。例如，RFID技术可以通过将车辆信息上传到云端进行统计分析[12]，从而优化车辆调度、减少交通拥堵等问题。最后，RFID技术还可以与智能化技术相结合，实现车辆自主驾驶、智能路网等的发展。例如，RFID技术可以通过实时识别车辆信息，并与自动驾驶系统相结合，实现车辆的自主行驶。

5 结 语

通过对RFID标签设计、多标签识别技术、算法优化和集成应用等的研究，可进一步提高车牌识别的准确率和速度。这种技术具有安全性高、识别准确率高和抗干扰性强等优点，因此在智能交通、停车场管理、高速公路收费等领域具有广阔的应用前景。

未来的研究将集中在RFID技术的扩展和优化方面，以实现更加高效、智能化的车辆识别和管理，为交通领域的发展和进步作出更多的贡献。随着RFID技术的不断发展和应用，相信RFID技术在相关领域的应用将会更广泛。

参考文献

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收稿日期：2023-04-13 修回日期：2023-05-17

基金项目：宁夏重点研发计划重点项目（2022BEG02016）；宁夏自然科学基金重点项目（2021AAC02004）