引言

隨著經(jīng)濟和技術(shù)的發(fā)展,我國居民汽車保有量逐年增加，劇增的車輛給當(dāng)今的車輛管理帶來了嚴峻的挑戰(zhàn)：汽車擁堵、車輛盜竊、車輛身份識別難、由超速導(dǎo)致的交通事故頻發(fā)。如何能運用科技手段有效地利用道路資源，保持道路暢通；明晰車輛身份，使單位可以有效管理車輛進出入；遏制車輛超速超載，保障車輛行駛安全;提升車輛“自衛(wèi)”等級,防范車輛盜竊；透明公務(wù)車身份信息，限制公務(wù)車私用？本文提出一種基于超高頻RFID、GSM、GIA的智能車輛管理系統(tǒng)對上述問題的解決方案。本文的第2部分敘述了智能車輛管理系統(tǒng)在封閉的大學(xué)校園內(nèi)識別進出入車輛身份，以加強對進出、停放校園車輛的管理。第3部分敘述了智能車輛管理系統(tǒng)在開放的道路網(wǎng)中對道路信息進行實時采集，以方便交通部門優(yōu)化交通流、合理配置道路資源；并對危特車輛進行定位、測速、跟蹤、身份信息讀取。第4部分結(jié)合當(dāng)前全軍及武警部隊更換新軍牌的形勢，提出了全國更換新型RFID智能車牌及運用本智能車輛管理系統(tǒng)的設(shè)想，并闡述了本系統(tǒng)對當(dāng)前車輛管理難題的解決方案。

1應(yīng)用于封閉區(qū)域的車輛身份識別及管理子系統(tǒng)

大學(xué)是個相對開放的環(huán)境，大學(xué)區(qū)域內(nèi)車輛的復(fù)雜性和車輛管理的分散性給大學(xué)師生的生命和財產(chǎn)安全帶來了隱患,尤其是2010年河北大學(xué)發(fā)生了震驚國人的“我爸是李剛事件”,使得整治校園秩序，加強對進出、停放校園車輛的管理，保障師生的生命和財產(chǎn)安全變得尤為重要。

1.1車輛身份識別系統(tǒng)現(xiàn)狀

目前，一部分大學(xué)的車輛管理采用人工判別：即校方給本單位的車輛發(fā)放紙質(zhì)標識牌，由門衛(wèi)鑒別出入車輛是否屬于本單位，外來車輛到指定地點辦理臨時訪問手續(xù)。此方式不僅效率低，檢查延誤時間長，更因其沒有采用技術(shù)手段防偽,為偽造標識牌埋下了隱患。

另一部分大學(xué)采用一種感應(yīng)式IC卡出入管理系統(tǒng)。這種卡雖具有安全保密、不易被仿造、攜帶方便、經(jīng)久耐用等特點，但這種傳統(tǒng)的IC卡本身是一種近距離感應(yīng)卡，識讀距離只有幾厘米。在實際使用中，車主需要將車輛停下來，搖下車窗,手持IC卡伸出車窗外，進行刷卡，再繼續(xù)進出。這種車輛出入管理系統(tǒng)與上一種管理系統(tǒng)相比，在檢查期間耗費的時間更長，且并未給車主帶來方便，尤其在雨雪天氣、酷熱天氣等氣候下使得車主更為不便；IC卡車輛出入管理系統(tǒng)本質(zhì)上是需要停車的，不能實現(xiàn)更為先進和人性化的無障礙自動出入。

1.2系統(tǒng)組成

車輛管理系統(tǒng)主要由RFID硬件部分(有源RFID智能牌照、遠距離閱讀器、通道控制器、道閘)、圖像抓拍模塊、計算機及軟件管理系統(tǒng)構(gòu)成。

1.3工作原理

本系統(tǒng)采用UHF遠距離射頻識別技術(shù)，每部車輛上均安裝有預(yù)先在車輛進出入系統(tǒng)注冊的有源RFID智能牌照。RFID車牌儲存的信息包括車輛部門、車牌號、司機姓名以及身份證號。有源RFID牌照會不斷地發(fā)射超高頻信號，當(dāng)安裝在出入口附近的遠距離閱讀器接收到信號后，遠距離讀卡器通過485(或者韋根)接口將卡信號發(fā)給通道控制器。通道控制器判斷牌照的合法性，如果合法，則控制器上的繼電器驅(qū)動道閘開啟，允許車輛出入，否則不予放行。外來車輛由于沒有專屬本單位的牌照，車輛進入有源識別區(qū)后智能道閘控制器沒有接收信息，產(chǎn)生中斷信號，此時智能道閘控制器發(fā)出警示命令，語音設(shè)備提示駕駛員停車,并到門衛(wèi)處登記，同時自動啟動攝像機抓拍車輛有效信息(車牌號碼)此時，駕駛員需要配合門衛(wèi)到門衛(wèi)室登記，之后由門衛(wèi)通過無線遙控裝置操作智能道閘控制器開啟道閘。校園的每個大門的門衛(wèi)室作為系統(tǒng)分控點，由計算機實時記錄車輛出入記錄，包括出入時間、車輛部門、車主信息。

1.4系統(tǒng)特點

本車輛管理系統(tǒng)的主要特點如下：

遠距離：閱讀距離10m以內(nèi)可輕松實現(xiàn)。由于車輛門禁的實際要求，讀卡距離不宜過長。本方案無須人工靠近刷卡或要在指定區(qū)域內(nèi)通過才能識別，實現(xiàn)全自動識別，可以避免在惡劣天氣下司機必須搖窗靠近閱讀器才能刷卡等問題，因而在高峰時間可有效緩解出入庫車輛過多、排隊刷卡帶來的堵塞問題。

運行穩(wěn)定：遠距離閱讀器閱讀距離穩(wěn)定，不易受周邊環(huán)境影響。有源RFID可以有效突破汽車防爆金屬網(wǎng)的屏蔽作用，順利與閱讀器交換數(shù)據(jù)。

⑶可靠性高：環(huán)境溫度-40?85。。內(nèi)能完全正常運行,尤其是在北方低溫和南方高溫狀態(tài)下更顯優(yōu)勢，可以有效抵抗空氣中的灰塵和污染物。

高抗干擾：對現(xiàn)場各種干擾源無特殊要求，安裝方便簡單。

超低功耗:使用壽命長，平均成本低，并且對人體安全、更健康，無輻射損害。

防沖突性：先進的防碰撞技術(shù)，可每秒同時識別上百個標簽。

2應(yīng)用于開放道路網(wǎng)的車輛定位及測速子系統(tǒng)

2.1需求分析

隨著經(jīng)濟和汽車技術(shù)的發(fā)展,現(xiàn)在擁有汽車的居民越來越多,堵車現(xiàn)象也越來越嚴重，堵車不僅浪費了大家寶貴的時間，也使交通事故頻發(fā)。如何充分利用路網(wǎng)、縮短車輛運行時間、降低行車延誤、保障行車安全、提高道路通行能力等道路資源優(yōu)化問題成為當(dāng)前每個城市需要解決的重要課題。另外，隨著企業(yè)規(guī)模及業(yè)績的不斷擴大，配送及運營所需的車輛逐漸增多，跑私活、干私事、外出車輛的風(fēng)險管控、超速控制、區(qū)域報警等相關(guān)功能越來越受到企業(yè)管理者的關(guān)注。在此基礎(chǔ)上，智能車輛管理系統(tǒng)的子系統(tǒng)一車輛定位及測速系統(tǒng)應(yīng)運而生。

2.2車輛定位現(xiàn)狀及對比

在目前的車輛定位系統(tǒng)中，典型的車輛位置信息獲取方法主要是基于GPS全球定位系統(tǒng)與加速度傳感器的車輛定位。這是一種基于移動站的定位方法，即車載定位設(shè)備向車輛提供位置信息，然后車輛通過無線通信將得到的位置信息上報給車輛管理系統(tǒng)。這種由被定位物體主動發(fā)送位置信息的方法具有占用通信資源多、系統(tǒng)運行成本高的缺點，并且在城市高樓區(qū)、高架橋下、林蔭道及隧道內(nèi)，可能會出現(xiàn)暫時的定位盲點。

2.3系統(tǒng)構(gòu)成

該系統(tǒng)主要由裝有RFID智能車牌的車輛、數(shù)據(jù)無線收發(fā)節(jié)點(RFID遠距離閱讀器)、CDMA模塊、GIA系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理單元、數(shù)據(jù)處理及控制中心組成。圖1所示是一種車輛定位及測速系統(tǒng)的示意圖。

2.4系統(tǒng)運行原理

該系統(tǒng)基于讀取RFID電子標簽的方法獲取車輛的身份信息，采用基于TODA的多基站無線定位方法獲取車輛的位置信息，通過對車輛移動產(chǎn)生的多普勒頻移進行處理的方法，獲取車輛的速度信息。每一個RFID車牌都存儲了該車輛的車牌號、車輛用途、最大載貨量、最大載客量、車主姓名及身份證號等信息。根據(jù)不同地區(qū)的建筑特點和交通流量裝有一定數(shù)量的數(shù)據(jù)無線收發(fā)節(jié)點，以期獲得資源的最大利用，減少節(jié)點布置的浪費。每個數(shù)據(jù)無線收發(fā)節(jié)點按一定頻率定向發(fā)送已經(jīng)編碼和調(diào)制的命令信號，處于節(jié)點覆蓋范圍內(nèi)的RFID智能車牌收到此命令，經(jīng)過認證，如果正確的話，將按命令的要求把自己的UID發(fā)送過去，數(shù)據(jù)無線收發(fā)節(jié)點接到此信息,對其進行解調(diào)和解碼得出該車輛身份信息，通過CDMA模塊將其發(fā)送至數(shù)據(jù)處理單元，再由數(shù)據(jù)處理單元發(fā)送至城市數(shù)據(jù)處理及控制中心?；诙嗷緹o線定位的方法是由無線數(shù)據(jù)收發(fā)節(jié)點主動獲取車輛位置信息，利用接受信號強凰RSSI）、到達時間（TOA）、到達時間差（TDOA）定位。第一步估計過程中，采用魯棒性估計方法，可以減小其對估計值的影響。在第一步估計的基礎(chǔ)上，找到與RFID智能車牌距離最近的3個數(shù)據(jù)無線收發(fā)節(jié)點，應(yīng)用這3個節(jié)點的TDOA值進行第二次定位，從而得出車輛的位置信息，并傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理及控制中心，數(shù)據(jù)處理及控制中心根據(jù)得到的信息便可大致描繪出該車輛的運行軌跡地通過對由車輛移動所產(chǎn)生的多普勒頻移進行實時估計，數(shù)據(jù)處理可以對該車輛進行實時測速。

3應(yīng)用展望

日前，全軍和武警部隊從2013年5月1日起統(tǒng)一使用新式軍車號牌。這次更換新式軍車號牌，重點落實“防造假、防濫發(fā)、防亂掛、防丟失、防盜用”充分運用信息技術(shù)，嚴格牌證審批、核發(fā)、使用的全過程、全方位管控，健全完善了軍地聯(lián)合工作和協(xié)助機制，加大了對制造、販賣、使用假冒軍車號牌的打擊力度，從源頭上根治軍車管理中存在的突出問題。假如順應(yīng)當(dāng)前軍牌更換的潮流，交通部門把全國的車牌都升級換代，改換成基于RFID的智能車牌，就可以有效遏制和解決車輛超速、盜車犯罪和公務(wù)車管理等問題的發(fā)生。

3.1超速

目前，交警部門治理超速主要通過在一些不確定地點安放測速儀，對超速車輛抓拍并進行相應(yīng)處罰來約束司機們的超速行為，但這為數(shù)不多的測速儀監(jiān)控力度小、范圍小，無法從根兒上觸動司機們的僥幸心理。如果全國車牌都換成基于RFID的智能車牌，并在各個路段裝有數(shù)據(jù)無線收發(fā)節(jié)點，那么任何車輛將處于全天候、全地域的無所不在的測速網(wǎng)絡(luò)中，先進的技術(shù)及無死角、無盲區(qū)的測速網(wǎng)從根本上規(guī)范和剔除了駕駛員的僥幸心理，從而引導(dǎo)駕駛員遵守交通規(guī)則。

3.2盜車犯罪

近年來，隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，汽車的保有量也迅速增加，由此汽車引起犯罪分子的“重視”，且盜車犯罪日益猖獗,其犯罪手段也日益高明。盜車犯罪損害國家和人民的財產(chǎn)利益,如何改進技術(shù)，不給小偷可乘之機呢？針對此類犯罪事件，除了裝配智能車牌外，還需要在汽車發(fā)動機內(nèi)部貼附電子標簽,作為車輛識別輔助工具。如果小偷盜竊汽車后沒有損毀智能車牌，那么該車輛將處于實時監(jiān)控中，公安部門采用車輛精準定位，即可將其抓獲。假如小偷比較“高明”些，在偷竊車輛后，損毀了智能車牌，以為就此可以逃脫法網(wǎng)。這時貼附在發(fā)動機上的電子標簽作為車輛識別輔助工具將發(fā)揮作用，其功能和智能車牌上的電子標簽相同，被盜車輛仍然處于實時監(jiān)控中，并且由于輔助電子標簽的結(jié)構(gòu)及貼附位置的特殊，當(dāng)其被損毀時，發(fā)動機將無法正常工作。此項技術(shù)采用后，小偷無論將車運到哪里，都無法逃脫公安部門的監(jiān)控，無法逃脫法網(wǎng)。

3.3公務(wù)用車

當(dāng)前的公車問題主要是公車私用現(xiàn)象嚴重回。長期以來,公車旅游、公車接送子女上下學(xué)的現(xiàn)象時有發(fā)生，不僅敗壞社會風(fēng)氣，損害黨政機關(guān)和干部的自身形象，還給國家造成了損失，在群眾中造成了不良影響。更換新車牌可以為紀檢監(jiān)察人員查處公車提供方便。RFID新車牌的信息存儲區(qū)一部分用來存儲全球唯一標識符（UID）,其余部分可存儲512B?4MB的信息。當(dāng)為公務(wù)車更換新車牌時，車牌上除記錄基本身份信息外，還可記錄車輛類別（公務(wù)用車）、工作單位等信息。紀檢部門可以在旅游區(qū)、酒店等娛樂場所周圍安置RFID閱讀器，其閱讀距離可調(diào)至3km?當(dāng)一些違紀公務(wù)人員駕公車來此消費時，其公車信息將會被記錄，并通過CDMA無線傳輸至紀檢部門的數(shù)據(jù)處理中心，為紀檢部門執(zhí)法提供證據(jù)。此方法可以有力地約束公車私用。

4結(jié)語

本文提出了基于RFID的智能車輛管理系統(tǒng)，并根據(jù)不同環(huán)境的需求分別闡述了應(yīng)用于大學(xué)等封閉區(qū)域的身份識別及管理子系統(tǒng)和應(yīng)用于開放道路網(wǎng)中的定位及測速子系統(tǒng)的構(gòu)成、運行原理及方案效果。本系統(tǒng)成本低、高效、安全，在經(jīng)濟和社會日益進步、車輛劇增，且車輛管理問題日益突出的今天，其應(yīng)用前景十分廣泛。本文僅提出和闡述了方案的應(yīng)用，由于現(xiàn)有實驗條件不足，文中所提的一些方案缺乏實驗數(shù)據(jù)支持，所以結(jié)合實際情況，將這些方案應(yīng)用于實際環(huán)境，并由獲得的實驗數(shù)據(jù)對理論和方案進行完善是下一步研究的重點。

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