RFID在智能交通中的應(yīng)用及設(shè)想

張 永,賀少柳

(1.北京興通交通工程有限責(zé)任公司;2.中國一拖集團(tuán)承德曲軸連桿有限公司)

1 RFID在智能交通領(lǐng)域的典型應(yīng)用

RFID技術(shù)在交通管理領(lǐng)域有非常廣泛的應(yīng)用,包括高速公路的不停車收費(fèi)(ETC)、停車場(chǎng)管理、公交車輛管理、城市交通調(diào)度、車輛證照信息管理及稽查、行車路徑識(shí)別等。利用這種技術(shù)可以記錄車輛信息、行駛路線信息,可以判斷車輛是否超出營運(yùn)范圍,還可以采用 RFID技術(shù)統(tǒng)計(jì)交通流量,提供精確交通流數(shù)據(jù),為交通調(diào)度提供準(zhǔn)確決策依據(jù),從而保障道路通暢有序。目前在交通行業(yè)的應(yīng)用有以下幾種。

1.1 車輛自動(dòng)識(shí)別(AVI)系統(tǒng)

車輛識(shí)別系統(tǒng)(AVI)主要有以下兩種。

(1)固定基站式 AVI系統(tǒng)

固定基站式 AVI系統(tǒng)一般設(shè)置在海關(guān)或檢查站,用于檢查、識(shí)別和記錄通過的車輛,它的設(shè)備(如閱讀器、智能控制器、數(shù)據(jù)傳輸單元、電源等)安裝在車道旁的機(jī)房內(nèi),天線安裝在車道旁(側(cè)裝)或頂蓬上(頂裝),道寬 3.2～4.5m,車道旁裝有自動(dòng)欄桿、紅綠燈、報(bào)警器、攝像機(jī)及顯示牌等,在車道上設(shè)置檢測(cè)線圈,這些設(shè)備向智能控制器提供車輛通過信息或接受它的控制指令。為了啟動(dòng)和終止 AVI系統(tǒng)讀卡,車道上安裝兩個(gè)檢測(cè)線圈,一個(gè)安裝在車道入口處,另一個(gè)安裝在出口的電動(dòng)欄桿旁,第一個(gè)線圈用于啟動(dòng)系統(tǒng)讀卡和車輛計(jì)數(shù),第二個(gè)線圈用于終止系統(tǒng)讀卡和防止欄桿砸車。

當(dāng)載有 RFID卡的車輛通過車道時(shí),系統(tǒng)讀到 RFID卡中的識(shí)別地址(ID)號(hào)和車牌號(hào),疊加車道號(hào)和通過時(shí)間,存入智能控制器的存儲(chǔ)器。數(shù)據(jù)傳輸單元將系統(tǒng)的車輛數(shù)據(jù)信息,通過通信網(wǎng)絡(luò)傳到管理中心,同時(shí)將管理中心的指令下達(dá)到 AVI中,決定車輛放行還是攔截。

(2)移動(dòng)式 AVI系統(tǒng)

移動(dòng)式 AVI系統(tǒng)主要應(yīng)用于公安偵查、路政稽查、重要會(huì)議安全保衛(wèi)等,主要用于車輛身份驗(yàn)證,此時(shí)將移動(dòng)式AVI設(shè)備停靠在指定路側(cè),對(duì)過往車輛進(jìn)行檢查和識(shí)別。它的配置與固定基站式基本相同,只是設(shè)備更加簡化,與指揮中心的通信采用移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)(GSM),可以同時(shí)配備 GPS接收設(shè)備配合使用。

1.2 高速公路不停車收費(fèi)系統(tǒng)(ETC)

在收費(fèi)站安裝 ETC系統(tǒng),車輛風(fēng)擋玻璃上安裝車載單元(OBU),當(dāng)車輛通過收費(fèi)站時(shí),ETC天線讀取到插在 OBU上RFID卡中的ID號(hào)和車牌號(hào),通過疊加時(shí)間和車道號(hào),存入ETC系統(tǒng)內(nèi)存,并通過數(shù)據(jù)傳輸單元和通信網(wǎng)絡(luò),將數(shù)據(jù)傳輸?shù)绞召M(fèi)中心,通過結(jié)算中心與銀行的接口將通行費(fèi)從用戶賬號(hào)中劃撥到指定賬號(hào)中。比較常用的 RFID卡有儲(chǔ)值卡和記賬卡,區(qū)別是儲(chǔ)值卡先儲(chǔ)值后消費(fèi),記賬卡不需事先儲(chǔ)值記賬消費(fèi),但是運(yùn)營商與用戶需要遵守雙方簽署的相關(guān)協(xié)議。

對(duì)基于RFID的ETC系統(tǒng),我國交通運(yùn)輸部已制定了相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn),并逐步進(jìn)入到頒布推廣使用的階段,該系統(tǒng)整合了電子標(biāo)簽和非接觸IC卡兩大資源,使用 IC卡進(jìn)行費(fèi)用結(jié)算,這種方案有利于ETC車載設(shè)備兼容電子不停車收費(fèi)(ETC)車道及人工收費(fèi)(MTC)車道兩種道路資源,使 ETC系統(tǒng)在聯(lián)網(wǎng)高速公路中漸進(jìn)式推進(jìn),同時(shí)也有的在聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)系統(tǒng)中推廣采用RFID路徑識(shí)別,極大提高了路徑識(shí)別的精確性和環(huán)境適應(yīng)性。

1.3 城市局域性年費(fèi)管理的車輛識(shí)別與監(jiān)控系統(tǒng)

一些實(shí)施了用RFID系統(tǒng)實(shí)施年費(fèi)收費(fèi)方式管理的城市都為每輛“年費(fèi)車輛”配發(fā)一個(gè)不可拆卸,不可修改其ID號(hào)的無源被動(dòng)式電子標(biāo)簽。作為車輛唯一的身份標(biāo)志。實(shí)現(xiàn)“年費(fèi)車”一車一卡,從而徹底堵住用“套牌”的辦法偷漏年費(fèi)的可能,既能保證嚴(yán)格監(jiān)管,又能確保交通的通暢。在此基礎(chǔ)上,路橋管理部門還能獲得高比例的費(fèi)用增收。在一些地處沿海的城市已經(jīng)發(fā)行了只用為“年費(fèi)卡”的無源被動(dòng)式的電子標(biāo)簽,非常通暢地運(yùn)行了數(shù)年,經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益十分明顯,這樣大的電子標(biāo)簽的推廣使用,遠(yuǎn)高于某些交通十分繁忙的高速公路的發(fā)行量。在具備“區(qū)域封閉式監(jiān)管”條件的中小城市都可適宜推廣這種行之有效的年費(fèi)車輛管理模式。

1.4 出租車身份動(dòng)態(tài)自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)

出租車身份動(dòng)態(tài)自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)監(jiān)管方式與上述年費(fèi)車輛的識(shí)別管理有許多共同之處,每輛有合法身份的出租車都配發(fā)一塊能證明其身份的唯一的不可竄改的 RFID標(biāo)簽,這種系統(tǒng)在廣州及成都已推廣使用,發(fā)揮了明顯的社會(huì)與經(jīng)濟(jì)效益,在已推廣基于 RFID年費(fèi)管理的城市、也可以把出租車身份動(dòng)態(tài)自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)作為年費(fèi)管理系統(tǒng)的派生子系統(tǒng)加以應(yīng)用。

在已實(shí)現(xiàn)采用年費(fèi)車輛識(shí)別與監(jiān)控系統(tǒng)并有條件對(duì)全部車輛裝 RFID卡的城市,該系統(tǒng)還可在推行“年費(fèi)卡”的基礎(chǔ)上擴(kuò)展應(yīng)用于車輛養(yǎng)路費(fèi)征收、年度審查,運(yùn)政管理等需要共享車載電子標(biāo)簽介質(zhì)的領(lǐng)域,構(gòu)筑共享動(dòng)態(tài)信息資源庫的智能交通運(yùn)輸系統(tǒng)管理平臺(tái),在此基礎(chǔ)上,還可順理成章地推廣到機(jī)關(guān)企事業(yè)單位及公共停車場(chǎng)以及居民小區(qū)的門禁管理,進(jìn)而給與車輛有關(guān)的治安防范領(lǐng)域的動(dòng)態(tài)監(jiān)控管理提供有力的技術(shù)支持。

2 RFID在智能交通服務(wù)系統(tǒng)(ITS)中的應(yīng)用設(shè)想

智能交通服務(wù)系統(tǒng)是一個(gè)重要的領(lǐng)域,通過車輛在交通中參與過程的主動(dòng)配合,實(shí)現(xiàn)對(duì)出行車輛的高效的交通誘導(dǎo),使其行車路線得以優(yōu)化,可利用交通誘導(dǎo)信息誘導(dǎo)其避開交通擁擠區(qū)域。使交通流的運(yùn)行更加均衡、從而使整個(gè)路網(wǎng)的效能得以充分發(fā)揮。

智能交通服務(wù)系統(tǒng)作為交通誘導(dǎo)信息的產(chǎn)生與管理者的作用時(shí),該系統(tǒng)需要實(shí)時(shí)獲取各種交通流信息,就是讓交通指揮控制中心獲取整個(gè)路網(wǎng)精確的車流分布、車輛流速、交通順暢程度的信息,通過計(jì)算模型生成最佳的交通誘導(dǎo)信息。

把 RFID技術(shù)服務(wù)于交通誘導(dǎo)信息系統(tǒng)設(shè)想的核心是如果車輛的 RFID車載單元(OBU)實(shí)現(xiàn)了每輛車的“個(gè)性化”后,路側(cè)單元(RSU)對(duì)采集到的車輛數(shù)據(jù)的成功率與準(zhǔn)確率就得到很大的提高,數(shù)據(jù)利用更為有效,和傳統(tǒng)的通過“地感線圈”感應(yīng)車輛信息的方式或采用“視頻檢測(cè)”的方式進(jìn)行車輛檢測(cè)方法相比,通過識(shí)別電子標(biāo)簽對(duì)通過車輛數(shù)的統(tǒng)計(jì)方法的精確度得到很大的提高。另外,更為重要的還可以利用以 RFID為基礎(chǔ)采集到數(shù)據(jù)的相關(guān)性,準(zhǔn)確地檢測(cè)出整個(gè)車流的“群速度”。這十分重要,車流的“群速度”能直接反映出交通擁擠的情況。利用車輛 ID號(hào)的唯一性的特征,可簡單地測(cè)定車輛通過從某一個(gè) RFID檢測(cè)點(diǎn)至另一個(gè)檢測(cè)點(diǎn)的時(shí)間差以及調(diào)用兩個(gè)檢測(cè)點(diǎn)的距離差(兩個(gè)檢測(cè)點(diǎn)的地埋位置已確知,因而距離也已知),從而可以判斷出表征該段車流運(yùn)動(dòng)的“群速度”,通過采集附近路段若干個(gè)車輛電子標(biāo)簽的信息并加以平滑處理,就能更為精確細(xì)致地描述這些路段的交通運(yùn)行情況,使交通誘導(dǎo)信息發(fā)布更為準(zhǔn)確與及時(shí)。

另外,設(shè)想中的另一個(gè)用途是：通過應(yīng)用主動(dòng)式 RFID車載設(shè)備與 RSU進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)交換,把車輛沿途安裝有RSU的地點(diǎn)把交通指揮控制中心通過RSU發(fā)布的誘導(dǎo)信息和其它交通信息傳送到車載的“數(shù)字地圖顯示儀”中,RSU同時(shí)把它所在地點(diǎn)的地理座標(biāo)信息嵌入到下行信息中并影射到數(shù)字地圖中。可以把這種系統(tǒng)可稱為“離散式“的數(shù)字定位系統(tǒng),從某種意義上講,它能在局部地區(qū)起到GPS的某些作用。與此同時(shí),車輛還可以根據(jù)交通指揮控制中心通過RSU發(fā)布的導(dǎo)行信息引導(dǎo)司機(jī)的駕駛行為,通過人機(jī)交互實(shí)現(xiàn)導(dǎo)行的目的。下行通道可通過 RSU同時(shí)把包括路況信息和重要信息(包括臨時(shí)的交通管理信息)加以發(fā)布。

3 總 結(jié)

隨著多學(xué)科技術(shù)的進(jìn)步,多種技術(shù)手段的融合、互補(bǔ)將會(huì)成為智能交通服務(wù)系統(tǒng)的新亮點(diǎn),RFID識(shí)別相對(duì)微波檢測(cè)、線圈檢測(cè)和視頻檢測(cè),具有的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、信息量大、讀取速度快、壽命長,可以遠(yuǎn)距離識(shí)別和成本較低等優(yōu)點(diǎn),同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)雙向通信;在不久的將來,我們期望看到車輛牌照和OBU集成,實(shí)現(xiàn)車牌電子化。屆時(shí)RFID識(shí)別技術(shù)與高速的計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)合,將為交通行業(yè)智能化描繪出一道十分美好的發(fā)展前景。

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[1]康東,石喜勤,李勇鵬.射頻識(shí)別(RFID)核心技術(shù)與典型應(yīng)用開發(fā)案例[M].人民郵電出版社,2008.

[2]單承贛,單玉峰,姚磊.射頻識(shí)別(RFID)原理與應(yīng)用[M].電子工業(yè)出版社,2008.

[3]慈新新,王蘇濱,王碩.無線射頻識(shí)別(RFID)系統(tǒng)技術(shù)與應(yīng)用[M].人民郵電出版社,2007.