RFID技術(shù)在ITS中的應(yīng)用分析

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ITS（智能交通）是將先進(jìn)的傳感器技術(shù)、通訊技術(shù)、數(shù)據(jù)處理技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、信息發(fā)布技術(shù)等有機(jī)地運(yùn)用于整個(gè)交通運(yùn)輸管理體系而建立起的一種實(shí)時(shí)的、準(zhǔn)確的、高效的交通運(yùn)輸綜合管理和控制系統(tǒng)。RFID是將各種信息化技術(shù)綜合集成，服務(wù)于ITS的重要技術(shù)手段。

RFID(Radio Frequency Identification，無線射頻識(shí)別)技術(shù)，最初作為二戰(zhàn)時(shí)期用于敵我飛機(jī)識(shí)別的技術(shù)，近年來在物流與供應(yīng)鏈管理領(lǐng)域重新煥發(fā)了新機(jī)，得到了極大的重視與長(zhǎng)足的發(fā)展。在交通運(yùn)輸領(lǐng)域，RFID技術(shù)也在智能公交卡、不停車收費(fèi)、停車場(chǎng)管理、車輛類型及流量信息采集、高速公路車輛速度計(jì)算分析等方面取得了應(yīng)用成效。

一、RFID 技術(shù)

RFID技術(shù)是通過無線電波的方式，把存儲(chǔ)在RFID標(biāo)簽中的唯一標(biāo)識(shí)碼傳送給RFID閱讀器。當(dāng)標(biāo)簽貼在被標(biāo)識(shí)物體上時(shí)，就可以對(duì)被標(biāo)識(shí)物體實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的、非直接接觸的識(shí)別?；跓o線電波傳輸周期以及傳輸通道的特性，同時(shí)也就可以實(shí)現(xiàn)多目標(biāo)、大批量、快速的識(shí)別。

其系統(tǒng)構(gòu)成主要包括：標(biāo)簽、閱讀器、以及用于后臺(tái)控制與處理的計(jì)算機(jī)。其中標(biāo)簽包含一個(gè)微小的芯片用于存儲(chǔ)其ID 號(hào)碼，以及一個(gè)用于電波接收與反射的天線。閱讀器是一個(gè)復(fù)雜的設(shè)備，它也包括一個(gè)用于信號(hào)發(fā)射與接收的天線。該天線根據(jù)信號(hào)接收的距離 在形狀及大小上有很大的區(qū)別。按工作頻率的不同，RFID技術(shù)主要分為低頻（LF）、高頻（HF）、超高頻（UHF）、以及微波（MW）頻段。不同頻段在其工作的物理機(jī)制上有所不同，相應(yīng)的在傳輸距離、傳輸速度、 以及應(yīng)用領(lǐng)域上也各有不同。按標(biāo)簽的電源供應(yīng)情況，還分為主動(dòng)式與被動(dòng)式標(biāo)簽。主動(dòng)式的標(biāo)簽采用電池供電。被動(dòng)式標(biāo)簽靠閱讀器的電波能量供電。由于供電方 式的不同，造成其傳播距離以及應(yīng)用領(lǐng)域的不同。

二、RFID在ITS中的應(yīng)用

智能交通系統(tǒng)（Intelligent Transport System）的概念是在本世紀(jì)90年代初期才形成的，在這之前一些發(fā)達(dá)國(guó)家，如美國(guó)、日本以及歐盟各國(guó)曾經(jīng)對(duì)高速公路和機(jī)動(dòng)車輛的智能化問題進(jìn)行過不少研究，并取得了一批成果，當(dāng)時(shí)美國(guó)取名為IVHS項(xiàng)目，即是Intelligent Vehicle-Highway System的簡(jiǎn)稱。后來，隨著交通智能化的要求日益迫切，交通產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化的任務(wù)日益繁重，確定了將道路交通智能化的研究成果擴(kuò)大應(yīng)用到鐵路、水運(yùn)和航空領(lǐng)域的發(fā)展方向，從綜合交通系統(tǒng)的角度來研究交通網(wǎng)絡(luò)智能化的問題，這就逐步形成了建立智能交通系統(tǒng)的新概念。

智能交通的內(nèi)容非常廣泛，比如：城市交通信號(hào)系統(tǒng)、公共調(diào)度和服務(wù)系統(tǒng)、區(qū)域聯(lián)網(wǎng)不停車收費(fèi)系統(tǒng)、公眾出行信息服務(wù)系統(tǒng)等。RFID技術(shù)從交通部、省市交通管理部門到企業(yè)，都有著廣泛的應(yīng)用，主要應(yīng)用領(lǐng)域包括：電子政務(wù)領(lǐng)域、智能交通領(lǐng)域、運(yùn)輸/物流領(lǐng)域等。智能交通領(lǐng)域具體包括高速公路聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)、不停車收費(fèi)、多路徑識(shí)別、一卡通等方面。

1、城市公共交通

RFID應(yīng)用在公交管理系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)的功能和特性有以下幾個(gè)方面:不停車遠(yuǎn)距離自動(dòng)識(shí)別，實(shí)時(shí)定點(diǎn)采集公交車輛進(jìn)出站和通過站臺(tái)的時(shí)間，確定公交車輛所處位置;調(diào)度中心LED 顯示牌和站臺(tái)顯示牌可以分別顯示公交車在某站臺(tái)或站臺(tái)之間的在線運(yùn)行動(dòng)態(tài)信息（包括車輛所處的位置、載客的擁擠程度、空車、正常信息提示），便于靈活調(diào)度車輛和方便乘客候車;便于稽查公交車輛是否按規(guī)定的線路運(yùn)行，提高車輛到達(dá)站臺(tái)的準(zhǔn)時(shí)性;便于對(duì)車輛的調(diào)度、流量統(tǒng)計(jì)、車輛考勤、任務(wù)考核、路單報(bào)表生成，以及維修保養(yǎng)期提示、車輛維修記錄、審驗(yàn)記錄等方面的自動(dòng)化管理。

2、電子不停車收費(fèi)（ETC）

電子不停車收費(fèi)系統(tǒng)（Electronic Toll Collection，簡(jiǎn)稱ETC）是一種用于公路、大橋和隧道的電子自動(dòng)收費(fèi)系統(tǒng)。它應(yīng)用RFID 技術(shù)，通過路側(cè)天線與車載電子標(biāo)簽之間的專用短程通訊，在不需要司機(jī)停車和其他收費(fèi)人員采取任何操作的情況下，自動(dòng)完成收費(fèi)處理全過程。不停車收費(fèi)涉及交通基礎(chǔ)設(shè)施投資的回收，又是緩解收費(fèi)站交通堵塞的有效手段，而且在使用中收費(fèi)卡的用量又很大，因此各個(gè)國(guó)家都優(yōu)先投入不停車收費(fèi)系統(tǒng)應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)，并且積極推廣，目前在歐美應(yīng)用已經(jīng)比較成熟，普遍，我國(guó)也已經(jīng)在廣東、四川等地的高速公路上投入應(yīng)用。

RFID技術(shù)已在交通行業(yè)逐步成功推廣應(yīng)用，并且取得了良好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。在智能交通領(lǐng)域，主要應(yīng)用在電子不停車收費(fèi)。比如，廈門市路橋管理有限公司在不停車收費(fèi)系統(tǒng)中應(yīng)用RFID技術(shù)，發(fā)行RFID電子標(biāo)簽共20萬張，廣東聯(lián)合電子收費(fèi)股份有限公司自2004年建立了不停車收費(fèi)系統(tǒng)，發(fā)行16萬張RFID電子標(biāo)簽，均取得了良好的使用效果。不停車收費(fèi)系統(tǒng)的實(shí)施，有效地提高了車輛通過效率，防止收費(fèi)站交通“瓶頸”的發(fā)生，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了收費(fèi)無人為干預(yù)，有效地遏制了偷逃過路費(fèi)，收費(fèi)人員玩忽職守、循私作弊等行為，同時(shí)降低收費(fèi)站的管理成本，更快地收回基礎(chǔ)設(shè)施的投資。

3、智能停車場(chǎng)管理

智能車場(chǎng)系統(tǒng)能有效、準(zhǔn)確、智能的對(duì)進(jìn)出停車場(chǎng)的系統(tǒng)車輛和非系統(tǒng)車輛的數(shù)據(jù)信息識(shí)別、采集、記錄并按需上傳，處理，并在必要時(shí)可以通過相應(yīng)的人工干預(yù)進(jìn)行補(bǔ)充，以避免非正常事件的影響。當(dāng)車輛駛?cè)?出門禁天線通信區(qū)時(shí)，天線以微波通訊的方式與電子識(shí)別卡進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)交換，從電子車卡上讀取車輛的相關(guān)信息，在司機(jī)卡上讀取司機(jī)的相關(guān)信息，自動(dòng)識(shí)別電子車卡和司機(jī)卡并判斷車卡是否有效和司機(jī)卡的合法性，車道控制電腦顯示與該電子車卡和司機(jī)卡一一對(duì)應(yīng)的車牌號(hào)碼及駕駛員等資料信息；車道控制電腦自動(dòng)將通過時(shí)間、車輛和駕駛員的有關(guān)信息存入數(shù) 據(jù)庫(kù)中，車道控制電腦根據(jù)讀到的數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷實(shí)現(xiàn)通行和收費(fèi)管理。

4、多義性路徑識(shí)別及高速公路收費(fèi)拆分帳管理

隨著高速公路越修越多，聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)的路段出現(xiàn)了網(wǎng)狀分布，這給確定車輛的行走路線帶來了很大困難。在高速公路路網(wǎng)建設(shè)較為發(fā)達(dá)的省如山東、河南，高速公路已成網(wǎng)狀，且由不同投資主體進(jìn)行經(jīng)營(yíng)管理。目前，一般采用最短路徑收取通行費(fèi)，進(jìn)行通行費(fèi)拆帳，這就造成了一定的通行費(fèi)流失與拆帳糾紛。如果采用RFID技術(shù)，在高速公路交叉路口，設(shè)立信息點(diǎn)。當(dāng)車輛通過RFID信息點(diǎn)時(shí)，將通過的位置信息寫入通行卡中，這樣便可以根據(jù)通過的標(biāo)志性位置，準(zhǔn)確知道車輛的行駛路線，準(zhǔn)確收取通行費(fèi)，準(zhǔn)確拆帳，并且不影響車輛的快速通過。同時(shí)，應(yīng)用路徑識(shí)別可以進(jìn)一步加強(qiáng)收費(fèi)運(yùn)營(yíng)管理，減少通行費(fèi)的漏征。按照目前的收費(fèi)管理，一旦出現(xiàn)個(gè)別收費(fèi)站車輛逃費(fèi)的情況，損失的不僅是本公司通行費(fèi)，還會(huì)損失路網(wǎng)中其它公司的拆帳通行費(fèi)。如果采用RFID方式，在識(shí)別車輛路徑的同時(shí)，相應(yīng)也就記錄了車輛的行駛里程，并以此為收費(fèi)拆帳的依據(jù)，即使有車輛逃費(fèi)，也只影響出現(xiàn)逃費(fèi)公司的拆帳結(jié)果，其它公司的損失由出現(xiàn)逃費(fèi)的公司來彌補(bǔ)。采用這種方式有助于提高各公司的管理水平，減少整個(gè)路網(wǎng)的通行費(fèi)漏征。

三、智能交通中RFID的應(yīng)用分析

1、可行性分析

（1）針對(duì)區(qū)域性或局部范圍內(nèi)RFID的應(yīng)用，不會(huì)受到國(guó)際化標(biāo)準(zhǔn)的制約和限制，易于進(jìn)行推廣應(yīng)用；

（2）針對(duì)智能交通的應(yīng)用中所采用的主動(dòng)式、超高頻標(biāo)簽，其讀寫距離遠(yuǎn)、安全性好、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)時(shí)間更有保障，技術(shù)更為成熟穩(wěn)定。

（3）由于采用主動(dòng)式標(biāo)簽，在安全性、保密性、隱私問題等方面解決了用戶的后顧之憂。