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(ETC)、停車場管理、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范圍,還可以采用 RFID技術(shù)統(tǒng)計交通流量,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 車輛自動識別(AVI)系統(tǒng)

車輛識別系統(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,車道旁裝有自動欄桿、紅綠燈、報警器、攝像機及顯示牌等,在車道上設(shè)置檢測線圈,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。為了啟動和終止 AVI系統(tǒng)讀卡,車道上安裝兩個檢測線圈,一個安裝在車道入口處,另一個安裝在出口的電動欄桿旁,第一個線圈用于啟動系統(tǒng)讀卡和車輛計數(shù),第二個線圈用于終止系統(tǒng)讀卡和防止欄桿砸車。

當(dāng)載有 RFID卡的車輛通過車道時,系統(tǒng)讀到 RFID卡中的識別地址(ID)號和車牌號,疊加車道號和通過時間,存入智能控制器的存儲器。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,同時將管理中心的指令下達到 AVI中,決定車輛放行還是攔截。

(2)移動式 AVI系統(tǒng)

移動式 AVI系統(tǒng)主要應(yīng)用于公安偵查、路政稽查、重要會議安全保衛(wèi)等,主要用于車輛身份驗證,此時將移動式AVI設(shè)備停靠在指定路側(cè),對過往車輛進行檢查和識別。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通信網(wǎng)絡(luò)(GSM),可以同時配備 GPS接收設(shè)備配合使用。

1.2 高速公路不停車收費系統(tǒng)(ETC)

在收費站安裝 ETC系統(tǒng),車輛風(fēng)擋玻璃上安裝車載單元(OBU),當(dāng)車輛通過收費站時,ETC天線讀取到插在 OBU上RFID卡中的ID號和車牌號,通過疊加時間和車道號,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中心,通過結(jié)算中心與銀行的接口將通行費從用戶賬號中劃撥到指定賬號中。比較常用的 RFID卡有儲值卡和記賬卡,區(qū)別是儲值卡先儲值后消費,記賬卡不需事先儲值記賬消費,但是運營商與用戶需要遵守雙方簽署的相關(guān)協(xié)議。

對基于RFID的ETC系統(tǒng),我國交通運輸部已制定了相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn),并逐步進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卡進行費用結(jié)算,這種方案有利于ETC車載設(shè)備兼容電子不停車收費(ETC)車道及人工收費(MTC)車道兩種道路資源,使 ETC系統(tǒng)在聯(lián)網(wǎng)高速公路中漸進式推進,同時也有的在聯(lián)網(wǎng)收費系統(tǒng)中推廣采用RFID路徑識別,極大提高了路徑識別的精確性和環(huán)境適應(yīng)性。

1.3 城市局域性年費管理的車輛識別與監(jiān)控系統(tǒng)

一些實施了用RFID系統(tǒng)實施年費收費方式管理的城市都為每輛“年費車輛”配發(fā)一個不可拆卸,不可修改其ID號的無源被動式電子標(biāo)簽。作為車輛唯一的身份標(biāo)志。實現(xiàn)“年費車”一車一卡,從而徹底堵住用“套牌”的辦法偷漏年費的可能,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“年費卡”的無源被動式的電子標(biāo)簽,非常通暢地運行了數(shù)年,經(jīng)濟與社會效益十分明顯,這樣大的電子標(biāo)簽的推廣使用,遠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車輛管理模式。

1.4 出租車身份動態(tài)自動識別系統(tǒng)

出租車身份動態(tài)自動識別系統(tǒng)監(jiān)管方式與上述年費車輛的識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)揮了明顯的社會與經(jīng)濟效益,在已推廣基于 RFID年費管理的城市、也可以把出租車身份動態(tài)自動識別系統(tǒng)作為年費管理系統(tǒng)的派生子系統(tǒng)加以應(yīng)用。

在已實現(xiàn)采用年費車輛識別與監(jiān)控系統(tǒng)并有條件對全部車輛裝 RFID卡的城市,該系統(tǒng)還可在推行“年費卡”的基礎(chǔ)上擴展應(yīng)用于車輛養(yǎng)路費征收、年度審查,運政管理等需要共享車載電子標(biāo)簽介質(zhì)的領(lǐng)域,構(gòu)筑共享動態(tài)信息資源庫的智能交通運輸系統(tǒng)管理平臺,在此基礎(chǔ)上,還可順理成章地推廣到機關(guān)企事業(yè)單位及公共停車場以及居民小區(qū)的門禁管理,進而給與車輛有關(guān)的治安防范領(lǐng)域的動態(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)是一個重要的領(lǐng)域,通過車輛在交通中參與過程的主動配合,實現(xiàn)對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。使交通流的運行更加均衡、從而使整個路網(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,該系統(tǒng)需要實時獲取各種交通流信息,就是讓交通指揮控制中心獲取整個路網(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)實現(xiàn)了每輛車的“個性化”后,路側(cè)單元(RSU)對采集到的車輛數(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”的方式進行車輛檢測方法相比,通過識別電子標(biāo)簽對通過車輛數(shù)的統(tǒng)計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)確地檢測出整個車流的“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號的唯一性的特征,可簡單地測定車輛通過從某一個 RFID檢測點至另一個檢測點的時間差以及調(diào)用兩個檢測點的距離差(兩個檢測點的地埋位置已確知,因而距離也已知),從而可以判斷出表征該段車流運動的“群速度”,通過采集附近路段若干個車輛電子標(biāo)簽的信息并加以平滑處理,就能更為精確細致地描述這些路段的交通運行情況,使交通誘導(dǎo)信息發(fā)布更為準(zhǔn)確與及時。

另外,設(shè)想中的另一個用途是：通過應(yīng)用主動式 RFID車載設(shè)備與 RSU進行雙向數(shù)據(jù)交換,把車輛沿途安裝有RSU的地點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同時把它所在地點的地理座標(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,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)司機的駕駛行為,通過人機交互實現(xiàn)導(dǎo)行的目的。下行通道可通過 RSU同時把包括路況信息和重要信息(包括臨時的交通管理信息)加以發(fā)布。

3 總 結(jié)

隨著多學(xué)科技術(shù)的進步,多種技術(shù)手段的融合、互補將會成為智能交通服務(wù)系統(tǒng)的新亮點,RFID識別相對微波檢測、線圈檢測和視頻檢測,具有的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、信息量大、讀取速度快、壽命長,可以遠距離識別和成本較低等優(yōu)點,同時可以實現(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,實現(xiàn)車牌電子化。屆時RFID識別技術(shù)與高速的計算機通信網(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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