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基于RFID技术的车联网应用及构建分析

2014-5-22 13:58| 发布者: dzly| 查看: 727| 评论: 0|原作者: 韩 雯,李亮

摘要: 本文通过对车联网及其关键技术RFID 的基本概念进行介绍,结合RFID 技术在车联网中的一些应用,对基于RFID 技术 的车联网的构建、工作原理以及具体应用实例进行分析研究,提出后期可能遇到的瓶颈问题。

  1 车联网及其关键技术--RFID
  车联网是指装载在车辆上的电子传感系统,通过无线识别等信息技术,实现在信息网络平台上对所有车辆的属性信息和静、动态信息进行提取和有效利用,并根据不同的功能需求对所有车辆的运行状态进行有效的监管和提供综合服务。车联网可以通过车与车、车与人、车与路的互联互通实现信息共享,搜集车辆、道路和环境的信息,并在信息网络平台上对多源采集的信息进行加工、计算、共享和安全发布,根据不同的功能需求对车辆进行有效的引导和监管,以及提供专业的多媒体与移动互联网应用服务。
  RFID 技术是一种非接触式的自动识别技术,通常称为感应式电子晶片或近接卡、感应卡、非接触卡、电子标签、电子条码等。它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据,识别工作无须人工干预,可工作于各种恶劣环境。RFID 技术还可识别高速运动物体,并可同时识别多个标签,操作快捷方便。短距离射频产品不怕油渍、灰尘污染等恶劣的环境,可在这样的环境中替代条码,例如用在工厂的流水线上跟踪物体。
  长距射频产品多用于交通上,识别距离可达几十米,如自动收费或识别车辆身份等。
  RFID 技术的工作原理是:标签进入磁场后,如果接收到阅读器发出的特殊射频信号,就能凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息,或者主动发送某一频率的信号,阅读器读取信息并解码后,送至中央信息系统进行有关数据处理。
  2 RFID 技术在车联网中的应用
  RFID 技术在车联网中有多种应用,比如在公安管理部门,利用RFID 技术搭建的车联网可以实现电子车牌功能、与传统车牌配合起来辩识假冒车牌、实现区域交通动态管制的组织等;比如在交通运输部门,利用RFID 技术搭建车联网可以实现区域内的交通流量监控、区域联网不停车收费系统、环境变化动态信息标识等;此外,利用RFID 技术搭建的车联网还可以实现智能停车场管理、交通安全预警、多路径识别及通行费拆分等功能。
  2.1 电子车牌
  智能电子车牌是将普通车牌与RFID 技术相结合而形成的一种新型车牌。电子车牌实际上是一个无线识别电子标签,标签里存储了经过加密以后的车辆信息,其数据只能由授权的无线识别器来读取。将电子标签粘贴在车辆的前挡风玻璃上,数据加密后的电子车牌是不可能被仿制,并且每辆车只配备一个,这样与传统的车牌配合起来,就可以更好地对车辆进行监管。
  2.2 智能停车场管理
  在智能停车场管理中应用RFID 技术:当车辆驶入/ 出门禁天线通信区时,天线以微波通讯的方式进行双向数据交换,从电子标签上读取车辆的相关信息,在司机标签上读取司机的相关信息,自动识别电子标签和司机标签并判断电子标签是否有效和司机标签是否合法,车道中的终端控制电脑显示与该电子标签和司机标签一一对应的车牌号码及驾驶员等资料信息;车道中的终端控制电脑自动将通过时间、车辆和驾驶员的有关信息存入数据库中,最终车道中的终端控制电脑根据读到的数据进行通行和收费管理等。
  2.3 区域交通动态管制
  在区域内遍布交通部门的摄像头和一些交通情况检测传感器,在此基础上,每辆车上都粘贴有电子标签,将这些传感器连接到交管中心,形成了一张城市交通监控网络,充分利用可获得的信息,进行交通流量的实时分析、预测,建立一种向车辆双向反馈指挥的体系,诱导、分流区域内的车辆,预防交通事故的发生,大大地改善现有区域的交通状况。
  2.4 区域联网不停车收费
  应用RFID 技术构建的一套完整的区域联网不停车收费系统(ETC)包括自动车辆识别、自动车辆分类、影像执法和后端的账务收费管理。应用RFID 技术构建ETC 系统的设计过程是:在各个收费站安装有ETC 系统识读器。加入电子不停车收费系统的汽车上安装有RFID 电子标签,标签内有车主在银行的备付金金额、汽车车牌号、车型等数据。当装有电子标签的汽车经过系统时,识读器将自动识别并刷新电子标签内的备付金金额,再通过ETC 系统的计算机网络系统迅速将车牌号、车型、备付金余额等数据上传给相关的收费银行和收费结算中心。然后再由银行根据收费标准扣减该车对应的备付金,并相应地将这部分款项划拨到收费结算中心的账户上。
  2.5 多路径识别
  应用RFID 技术进行多路径识别,首先要对区域内的各路段进行编码,对进入该区域的车辆前挡风玻璃上粘贴电子标签,在区域的进出口和各路段均安装RFID 读头,准确及时地读取通行车辆的各项信息,然后经过数据处理,在车辆经过区域出口时,准确地判断车辆行驶的路径,安全可靠地完成对车辆行驶过程的多路径识别以及后期的通行费拆分等。
  3 基于RFID 技术的车联网构建
  3.1 车联网的构建
  基于RFID 技术的车联网构建主要包括车辆身份识别、车辆信息感知、信息传输和信息处理四个部分。车辆作为车联网中的主体,具有一个固定的、唯一的电子身份,该身份与车辆一一匹配,可以实现车辆虚拟化的映射。系统通过传感器自动获取车辆的信息(如身份、速度、位置、载重、寿命等)。然后通过公用的或专有的通信传输平台将获取到的车辆信息传递到数据处理中心,数据处理中心又可以将处理结果反馈至系统前端。在基于RFID 技术的车联网的构建中,将感知到的车辆信息进行处理,并且将这些信息与车辆的身份进行匹配,实现对车辆运行状态精细化的监管并提供相应的综合服务。

  图 1 车联网的构建


  基于RFID 技术来构建车联网,需要从车的身份标识做起。
  构建车联网的关键在于要建立车辆的身份标识系统,即为车辆安装具有唯一身份标识的RFID 电子标签。该工作可以通过两种途径来开展:一方面可以从管理角度入手,用行政手段为所有车辆统一安装基于RFID 技术的电子标签;另一方面,也可以为车辆提供信息化服务的目的来推动其它社会车辆安装RFID 电子标签。在构建好了车联网的身份标识体系后,各行业就可以从不同的应用需求角度开始入手,逐步建立车联网的信息感知体系、网络通信体系、以及数据处理体系。鉴于交通运输行业内营运车辆的数量较大,带动作用较强,可以由城市交通管理服务、营运车辆管理服务、高速公路管理服务等应用角度入手,逐步地向其它涉车涉驾领域来拓展。
  3.2 车联网工作原理
  基于RFID 技术构建好的车联网的工作原理是:在车辆上统一安装一枚基于无源RFID 的电子标签,并且在终端数据库中将电子标签和车牌号绑定,通过全球唯一标识的电子标签号可以从终端数据库中获取车辆的各种信息,这样以来电子标签就成为了车辆的电子身份证;车主可以在银行开立与本车电子标签绑定的银行账户。在有RFID 阅读器的地点可以准确地识读车辆的身份信息、记录车辆的行驶路径,并实时传输给后台系统,利用采集到的各种原始信息可以根据多种涉车、涉驾的业务需求来开发各种应用系统。
  3.3 基于RFID 技术的高速公路收费管理系统构建
  以基于RFID 技术的高速公路收费管理系统为例,交通管理部门在收费站出入口和需要进行标识的站点设置安装RFID阅读器,在车辆上一次性粘贴一张电子标签,并且在终端数据库中将电子标签号和车牌号一一绑定,同时为该电子标签在银行开立一个信用卡账户或是储蓄卡账户,当该车驶入到不停车收费车道时,车道上安装的RFID 读写器将从车辆上粘贴的电子标签中读取车辆的各种信息,按照收费要求来控制车道将车辆放行,同时将该车的各种信息上传到管理中心,当车辆经过标识站时,标识站将读取车辆上的电子标签信息并将车辆的通行信息上传至管理中心,当车辆行驶至不停车收费出口车道时,则通过车辆的电子标签信息获得车辆行驶的入口和标识站,形成车辆行驶的精确路径并对车辆收费放行,完成一次不停车收费。整个操作过程由系统自动完成,并记录下每辆车通过的详细数据信息,管理人员和车主也可以在网上实时查询相关数据记录。
  4 结束语
  基于RFID 技术建立车联网的最终目标是想要实现在信息网络平台上对所有车辆的属性信息和运行信息进行获取并能够加以有效的利用,实现涉车、涉驾的各种信息的采集,解决了交通管理中运行路径难以拆分、车辆信息名不副实、车辆监控信息滞后等难题,从根本上实现交通管理的实时、准确和精细化。
  RFID 技术是物联网建设中的一种核心技术,在实现车联网构建的过程中,只有基于RFID 技术实现车辆的身份识别和认证,才能从不同的需求角度来实现车联网的各种具体应用,为车辆以至于交通管理提供可靠的信息化服务。
  此外,基于RFID 技术的车联网的构建中,将会遇到来自技术标准难以统一、信息安全的不确定、投资成本巨大等方面的难题,这将会我们进一步应用RFID 技术构建车联网的瓶颈问题,有待于我们去不断地发展完善。
  
  

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