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基于RFID的車輛自動化智能管理系統(tǒng)研究

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近年來,隨著我國經(jīng)濟不斷的發(fā)展,人民的生活水平得到了極大的提高,各地城市化進(jìn)程更是加速推進(jìn),在這個過程中居民對私家汽車的擁有率逐漸增高,而這與城市日益擁堵的交通狀況形成了明顯的對比。目前,我國許多大中城市的交通情況令人堪憂。以北京來說,據(jù)不完全統(tǒng)計,北京市機動車的保有量超過500萬輛,而且還在以每天1 900輛的速度直線增長。在我們的各大城市的交通要道,已經(jīng)建設(shè)了以ETC技術(shù)的為基礎(chǔ)的不停車收費基礎(chǔ)設(shè)施,盡量避免因為收費帶來的交通停滯,取得了較好的效果。其中,ETC使用了RFID識別技術(shù),不僅提高了識別的速度,而且識別的效果也令人滿意。

  隨著各種私有車輛的進(jìn)入千萬家庭,以前的行路難問題變成了如今的停車難。停車的區(qū)域大都集中位于工作單位、娛樂購物場所、居民自己的生活小區(qū)。工作單位有專門的車位管理人員,而娛樂購物場所則一般設(shè)有規(guī)定的商場停車區(qū)域,但是在居民自己的生活小區(qū)內(nèi)由于各種原因,導(dǎo)致沒有專門的管理措施,而且由于車位較為固定和缺少,車輛的管理較為困難?,F(xiàn)在,越來越多的房地產(chǎn)開發(fā)商也將停車位公開出售,更加導(dǎo)致了停車問題的惡化。在現(xiàn)實生活中,自己的車位被其他車輛使用,而且由于沒有一套可靠的技術(shù)手段,導(dǎo)致自己的停車權(quán)益無法得到有效的維護。針對這種情況,論文基于ETC技術(shù),設(shè)計了小區(qū)車輛的自動化管理系統(tǒng),特別對車輛的停泊給出了解決方案。

  1 基于RFID技術(shù)的ETC電子不停車收費系統(tǒng)

  1.1 RFID技術(shù)概述

  RFID是Radio Frequency Identification的縮寫,即射頻識別技術(shù),俗稱電子標(biāo)簽。RFID射頻識別是一種非接觸式的自動識別技術(shù),它通過射頻信號自動識別目標(biāo)對象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù),識別工作無須人工干預(yù),可工作于各種惡劣環(huán)境。如圖1所示,典型的RFID識別系統(tǒng)通常由RFID電子標(biāo)簽(Tag)、RFID讀寫器(Reader)以及后臺數(shù)據(jù)服務(wù)系統(tǒng)(Database)3部分組成。

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  1.2 ETC概述

  電子不停車收費系統(tǒng)(ETC,Electronic Toll Collection)也就是利用ETC技術(shù)當(dāng)汽車通過高速公路收費站時不需要停車,通過5.8 GHz的射頻,將裝在汽車擋風(fēng)玻璃上的電子標(biāo)簽與收費車道上的路側(cè)單元進(jìn)行識別確認(rèn)扣費,無需任何操作的情況下,使得汽車快速通過收費站。ETC的簡單原理圖如圖2所示。

  不停車收費系統(tǒng)(ETC)主要包括如下的部分:

  1)安裝于收費通道的路側(cè)單元(RSU),相對于RFID讀寫器,負(fù)責(zé)檢測和識別車輛的進(jìn)出,并記錄相應(yīng)的信息;

  2)安裝于車輛內(nèi)的車載單元(On Board Unit,OBU),相對于RFID發(fā)射裝置,負(fù)責(zé)向RSU通信,發(fā)送車輛自身的身份信息;

  3)車道控制器設(shè)備,受管理設(shè)備控制車道的放行和攔截;

  4)ETC IC卡,相對于RFID電子標(biāo)簽;

  5)計算機扣費管理系統(tǒng),實際的不停車收費執(zhí)行者;

  6)輔助系統(tǒng)(如攝像系統(tǒng)、紅外探測系統(tǒng)等),負(fù)責(zé)采集車輛的圖像及其他參數(shù)信息,為車輛的收費和稽查提供數(shù)據(jù)。

  由ETC原理圖可知,當(dāng)汽車進(jìn)入收費區(qū)域后,首先由路側(cè)單元RSU檢測到行駛的車輛,存儲有車輛信息的IC卡通過車載單元OBU,發(fā)射車輛的識別信息,然后RSU收到信息,通過數(shù)據(jù)中心和輔助系統(tǒng)對信息進(jìn)行確認(rèn),然后對車道控制系統(tǒng)發(fā)送命令,開啟車道,并通知收費管理系統(tǒng)進(jìn)行實際的扣費操作。

  2 基于ETC技術(shù)的車輛自動化管理系統(tǒng)設(shè)計

  2.1 系統(tǒng)整體設(shè)計

  本文設(shè)計的車輛自動化管理系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)如圖3所示。

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  如圖3所示,整個系統(tǒng)可以分為3個部分:車輛出入管理、車輛定位管理以及車輛停車管理。其中,車輛出入管理對進(jìn)入的車輛進(jìn)行身份的自動識別,如果是本小區(qū)的車輛,則自動識別系統(tǒng)RSU可以準(zhǔn)確識別其身份信息,如果是非本小區(qū)的車輛,則需要進(jìn)行臨時身份IC的配發(fā),之后車道控制系統(tǒng)開啟,放行車輛;車輛定位管理則負(fù)責(zé)對在小區(qū)中行駛的車輛進(jìn)行追蹤定位,一方面可以指導(dǎo)車輛更迅速地找到對應(yīng)的車位,節(jié)約時間,另一方面可以更好地掌握車輛的行蹤,防止車輛的丟失;車輛停車管理為進(jìn)入車輛自動分配車位,并在車輛到來時自動開啟車位鎖,允許車輛進(jìn)入。

  2.2 系統(tǒng)實現(xiàn)

  2.2.1 車輛出入管理

  本系統(tǒng)中,生活小區(qū)應(yīng)該在各個出入口處建立路側(cè)單元RSU,車道控制系統(tǒng)等基礎(chǔ)設(shè)施,可以檢測車輛信息、控制車道橫杠啟停和發(fā)送全局車輛管理控制信息。其結(jié)構(gòu)如圖4所示。

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  在各個小區(qū)的出入口處,RSU單元可以完成小區(qū)車輛的信息比對確認(rèn),并控制非小區(qū)的車輛的任意進(jìn)出。當(dāng)安裝了OBU的小區(qū)車輛進(jìn)入小區(qū)時,主要經(jīng)歷的過程如下:

  1)車輛進(jìn)入小區(qū)通道時,與埋在地下的地感線圈發(fā)生感應(yīng)。

  2)地感線圈檢測到來車信號,通知RSU啟動,RSU通過DSRC專用車輛通信信道向車載OBU發(fā)送開啟命令。

  3)車載OBU接收啟動命令,讀取IC開中的信息,通過OBU發(fā)射模塊發(fā)射車輛的識別信息。

  4)RSU接收到車輛識別信息,與數(shù)據(jù)中心中的信息進(jìn)行對比,確認(rèn)進(jìn)入的車輛是否是本小區(qū)的車輛。

  5)RSU控制顯示屏幕,顯示車輛的相關(guān)信息。

  6)RSU通知車道控制系統(tǒng)開啟攔截欄桿。

  7)RSU通知車輛停車管理進(jìn)行車位的分配和車位鎖的開啟。

  2.2.2 車輛定位管理

  車輛定位管理的功能較為簡單,在小區(qū)內(nèi)的主要道路兩側(cè)放置多個無線傳感器,當(dāng)車輛進(jìn)入固定區(qū)域時,便會觸發(fā)OBU模塊中的RFID模塊,無線傳感器可以讀取RFID中的信息,并將其傳送給數(shù)據(jù)中心進(jìn)行各種控制。車輛定位管理示意圖如圖5所示。

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  小區(qū)的車輛停車管理功能主要由3個部分互相協(xié)作完成組成:車輛的車載OBU、小區(qū)車輛出入RSU、小區(qū)的車位鎖系統(tǒng)。根據(jù)停車管理的要求,3個部分各應(yīng)該具有的功能如下:

  1)車輛的車載OBU:在進(jìn)入小區(qū)時發(fā)射車輛信息,而在其他正常行駛過程中不進(jìn)行工作。

  2)小區(qū)車輛出入RSU:當(dāng)車輛信息確認(rèn)完畢后,向車輛門禁管理系統(tǒng)發(fā)送車輛停泊命令,并把車輛的信息發(fā)送至數(shù)據(jù)中心供門禁管理系統(tǒng)使用。由于小區(qū)的位置結(jié)構(gòu)的特點,使用DSRC通信信道的節(jié)點間的有效通信距離較短,所以需要在最大的通信距離處加裝中繼器,而中繼器的功能是將收到的信息完全不做改變地進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。

  3)小區(qū)的車位鎖系統(tǒng):接收小區(qū)車輛出入RSU傳來的信號,根據(jù)當(dāng)前車位情況分配車位,并和車輛定位管理系統(tǒng)協(xié)作,當(dāng)車輛靠近所分配的車位時開啟車位鎖。

  車輛門禁管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如圖6所示。

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  3 結(jié)束語

  隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展,生活節(jié)奏的加快,人們對交通工具的需求越來越強烈,以車代步成為了流行的趨勢,但汽車的普及帶來了嚴(yán)重的交通擁塞和社區(qū)停車難的尷尬。在主要交通要道實施的ETC系統(tǒng),一定程度上緩解了交通的擁堵。借鑒ETC的思想,本文設(shè)計了小區(qū)的車輛管理系統(tǒng),為小區(qū)停車難等問題提出了思路。

發(fā)布:2007-04-11 15:23    編輯:泛普軟件 · xiaona    [打印此頁]    [關(guān)閉]
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