基于RFID技術(shù)的車證自動識別系統(tǒng)

　　0 引言

　　很多單位對經(jīng)常出入院區(qū)的車輛管理采取紙質(zhì)車證的方式。這種方式的優(yōu)點(diǎn)是車證制作簡單，但其缺點(diǎn)顯而易見：車證易于仿制，車輛出入情況無法實(shí)時記錄到數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中。高速路ETC系統(tǒng)采用有源RFID技術(shù)來解決不停車收費(fèi)的問題。北京市機(jī)動綠色環(huán)保標(biāo)志升級為采用RFID技術(shù)的“電子標(biāo)簽”,解決了每年需要更換的問題，并杜絕標(biāo)簽互相借用、復(fù)制等不法行為。

　　有源RFID芯片存在使用壽命短、成本高、安全性低等問題，限制了其使用的范圍。

　　1 RFID射頻識別技術(shù)原理

　　RFID(Radio Frequency Identification,無線射頻身份識別)利用無線電波的方式傳遞信息，以達(dá)到識別、讀取、計(jì)算、寫入等目的。

　　1.1 RFID系統(tǒng)組成

　　RFID系統(tǒng)組成由RFID標(biāo)簽(俗稱電子標(biāo)簽)、讀寫器、應(yīng)用軟件三部分組成。其工作原理是讀寫器發(fā)射特定頻率的無線電波給電子標(biāo)簽，用以驅(qū)動電子標(biāo)簽電路將內(nèi)部的數(shù)據(jù)送出，此時讀卡器便依序接收解讀數(shù)據(jù)，送給應(yīng)用程序做相應(yīng)的處理，如圖1所示。電子標(biāo)簽保存約定格式的電子數(shù)據(jù)，在實(shí)際應(yīng)用中，電子標(biāo)簽附著在待識別物體表面，讀寫器又稱讀卡器，可無接觸地讀取并識別電子標(biāo)簽中所保存的電子數(shù)據(jù)，從而達(dá)到自動識別物體的目的。

　　1.2 RFID的分類

　　RFID 按應(yīng)用頻率的不同分為低頻(LF)、高頻(HF)、超高頻(UHF)、微波(MW)，相對應(yīng)的代表性頻率分別為：低頻135 kHz以下、高頻13.56 MHz、超高頻860~960 MHz、微波2.4 GHz,5.8 GHz.RFID 按照能源的供給方式分為無源RFID、有源RFID,以及半有源RFID.無源RFID讀寫距離近，價格低;有源RFID可以提供更遠(yuǎn)的讀寫距離，需要電池供電，成本要更高一些，適用于遠(yuǎn)距離讀寫的應(yīng)用場合。

　　1.3 RFID技術(shù)用于車輛識別的特點(diǎn)和優(yōu)勢

　　將RFID 技術(shù)應(yīng)用于車輛自動識別，在國外已經(jīng)比較成熟，主要就是由于RFID技術(shù)具有的特點(diǎn)比較適用于車輛自動識別。

　　(1)防偽。每張RFID標(biāo)簽都有全球惟一ID號碼，而且是不可修改的，因此RFID技術(shù)具有無可比擬的防偽性能。RFID標(biāo)簽中，除了ID號外，還有一部分DATA區(qū)，若有需要是可以寫入一些數(shù)據(jù)信息的?？梢园衍囕v號牌和車證信息加密寫入到這個區(qū)域，從這一點(diǎn)上說也具有很高的防偽特點(diǎn)。通過讀寫器對過往車輛的檢查，擁有假證或不合法車輛是很容易被識別出來的。

　　(2)防借用。由于車輛號牌信息可以加密寫入到標(biāo)簽中，以及調(diào)用系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫內(nèi)的信息資料，可以辨別出某一車輛是否有權(quán)使用這張車證(即電子標(biāo)簽)，從而可以防止車證借用的現(xiàn)象，做到證、車統(tǒng)一或證、車、駕駛員三統(tǒng)一。

　　(3)防盜用。如果某車證不慎遺失，不僅僅可以通過上述手段從車證號碼和車證的統(tǒng)一性上判別某車輛是否有權(quán)使用該車證，還可以通過失主掛失的方法使該車證失效，一旦某車輛使用掛失車證試圖出入時，就可以被識別出來。

　　(4)防拆卸。每個電子標(biāo)簽都附帶有防拆卸功能，安裝好以后，一旦進(jìn)行拆卸，電子標(biāo)簽將無法工作，從而避免了電子標(biāo)簽被拆卸后重復(fù)使用或它用，確保了電子標(biāo)簽與被識別車輛形成一一對應(yīng)的關(guān)系，起到電子標(biāo)簽真正的標(biāo)記作用。

　　1.4 在用車輛自動識別系統(tǒng)分析

　　國外應(yīng)用RFID 技術(shù)比較成熟，發(fā)達(dá)國家對不停車收費(fèi)系統(tǒng)研究的相對獨(dú)立性，歐、美、日等發(fā)達(dá)國家間的系統(tǒng)存在較大差異，尚未形成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)間相互不兼容。目前我國引進(jìn)的系統(tǒng)也是五花八門、標(biāo)準(zhǔn)不一，有關(guān)技術(shù)參數(shù)各不相同。而且，由于部門利益的驅(qū)動，使引進(jìn)系統(tǒng)的各部門都極力推銷自己引進(jìn)的系統(tǒng)。

　　目前，車輛自動識別系統(tǒng)采用了不同頻段的RFID技術(shù)，包括5.8 GHz,2.45 GHz和915 MHz三種。電子標(biāo)簽有源的2.45 GHz 和無源的915 MHz兩大陣營競爭比較激烈，915 MHz無源標(biāo)簽現(xiàn)在能輕松識別8 m以上，技術(shù)比較成熟，卡片薄，攜帶方便，卡片成本低，可以與其他系統(tǒng)集成聯(lián)用;使用壽命長方向性強(qiáng)且成本優(yōu)勢非常明顯、可維護(hù)性好、容易被用戶接受，有利于市場的推廣。感應(yīng)區(qū)域相對可控，卡片用卡座插在擋風(fēng)玻璃合適位置，完全能滿足不停車通行，車膜等會減弱讀卡距離但不影響正常識別通行。2.45 GHz有源標(biāo)簽安全性低，可隨時復(fù)制;壽命短，2~3年要更換電池或換新卡，總體成本比915 MHz高，尤其是標(biāo)簽成本，方向性差容易受到外界干擾，可靠性低，雖然讀卡距離比915 MHz要遠(yuǎn)。2 防偽車證系統(tǒng)2.1 系統(tǒng)組成

　　該系統(tǒng)包括兩個子系統(tǒng)：發(fā)卡子系統(tǒng)和車輛識別子系統(tǒng)。

　　發(fā)卡子系統(tǒng)：完成對電子標(biāo)簽初始化及加密，車輛身份的授權(quán)、銷毀、記錄。

　　車輛識別管理子系統(tǒng)：完成對車輛識別并采集信息，包括識別出正確的授權(quán)卡、識別黑名單卡、采集識別記錄。

　　本系統(tǒng)使用的電子標(biāo)簽工作于915 MHz,選用美國ThingMagic 讀卡器和ALEN H3 芯片電子標(biāo)簽，該標(biāo)簽為無源標(biāo)簽，成本較有源標(biāo)簽大大降低。

　　2.2 系統(tǒng)流程

　　系統(tǒng)流程如圖2所示。

　　2.3 系統(tǒng)功能

　　發(fā)卡子系統(tǒng)：完成對電子標(biāo)簽的授權(quán)、注銷、采集授權(quán)記錄。

　　2.3.1 完成對電子標(biāo)簽的授權(quán)

　　完成對電子標(biāo)簽的授權(quán)流程如圖3所示。

　　2.3.2 完成對車輛身份注銷

　　如車證丟失或被盜，應(yīng)立即通知發(fā)卡處，由發(fā)卡處注銷此電子標(biāo)簽，此過程和對電子標(biāo)簽授權(quán)流程一樣，只需將原始數(shù)據(jù)設(shè)置為系統(tǒng)認(rèn)為是非法的數(shù)據(jù)，比如都設(shè)置為0.

　　識別管理子系統(tǒng)：完成對車輛電子標(biāo)簽的識別并采集信息，包括識別出正確的授權(quán)卡、識別黑名單卡、采集識別記錄等。

　　識別管理子系統(tǒng)流程如圖4所示。

　　2.4 測試結(jié)果

　　經(jīng)現(xiàn)場測試，讀卡器最大功率時讀卡距離在4~5 m,測試車速為40 km/h,識別率在99.99%.基本實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)功能，因不與道閘聯(lián)動，不存在反應(yīng)時間不足的問題。

　　3 結(jié)論

　　系統(tǒng)上線四個月以來運(yùn)行正常，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，滿足了使用功能。無源電子標(biāo)簽比較適合我院的實(shí)際應(yīng)用，將該標(biāo)簽黏貼在紙質(zhì)車證表面，既兼顧到了現(xiàn)有模式又增加了防偽功能，改變了單純依靠紙質(zhì)車證的局面，車輛管理水平提高到了一個新的層次。成本較有源電子標(biāo)簽大大降低，可以大面積推廣到所有紙質(zhì)車證，采用易毀標(biāo)簽，撕毀即損壞。