基于RFID技術(shù)的車(chē)證自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)

摘 要： 為了解決紙質(zhì)車(chē)證用于車(chē)輛出入管理存在的問(wèn)題，經(jīng)過(guò)市場(chǎng)調(diào)研和產(chǎn)品考察，采用RFID無(wú)源芯片與現(xiàn)有紙質(zhì)車(chē)證相結(jié)合，既兼顧了紙質(zhì)車(chē)證的使用，又增加了防偽功能。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試及試運(yùn)行，達(dá)到了設(shè)計(jì)和使用要求。

關(guān)鍵詞： 無(wú)線射頻； 無(wú)源標(biāo)簽； 密鑰； 身份識(shí)別

中圖分類(lèi)號(hào)： TN911?34 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1004?373X（2013）11?0040?03

0 引 言

很多單位對(duì)經(jīng)常出入院區(qū)的車(chē)輛管理采取紙質(zhì)車(chē)證的方式。這種方式的優(yōu)點(diǎn)是車(chē)證制作簡(jiǎn)單，但其缺點(diǎn)顯而易見(jiàn)：車(chē)證易于仿制，車(chē)輛出入情況無(wú)法實(shí)時(shí)記錄到數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中。高速路ETC系統(tǒng)采用有源RFID技術(shù)來(lái)解決不停車(chē)收費(fèi)的問(wèn)題。北京市機(jī)動(dòng)綠色環(huán)保標(biāo)志升級(jí)為采用RFID技術(shù)的“電子標(biāo)簽”，解決了每年需要更換的問(wèn)題，并杜絕標(biāo)簽互相借用、復(fù)制等不法行為[1]。有源RFID芯片存在使用壽命短、成本高、安全性低等問(wèn)題，限制了其使用的范圍。

1 RFID射頻識(shí)別技術(shù)原理

RFID（Radio Frequency Identification，無(wú)線射頻身份識(shí)別）利用無(wú)線電波的方式傳遞信息，以達(dá)到識(shí)別、讀取、計(jì)算、寫(xiě)入等目的[2]。

1.1 RFID系統(tǒng)組成

RFID系統(tǒng)組成由RFID標(biāo)簽（俗稱(chēng)電子標(biāo)簽）、讀寫(xiě)器、應(yīng)用軟件[3]三部分組成。其工作原理是讀寫(xiě)器發(fā)射特定頻率的無(wú)線電波給電子標(biāo)簽， 用以驅(qū)動(dòng)電子標(biāo)簽電路將內(nèi)部的數(shù)據(jù)送出，此時(shí)讀卡器便依序接收解讀數(shù)據(jù)， 送給應(yīng)用程序做相應(yīng)的處理，如圖1所示。電子標(biāo)簽保存約定格式的電子數(shù)據(jù)，在實(shí)際應(yīng)用中，電子標(biāo)簽附著在待識(shí)別物體表面，讀寫(xiě)器又稱(chēng)讀卡器，可無(wú)接觸地讀取并識(shí)別電子標(biāo)簽中所保存的電子數(shù)據(jù)，從而達(dá)到自動(dòng)識(shí)別物體的目的[4]。

1.2 RFID的分類(lèi)

RFID按應(yīng)用頻率的不同分為低頻（LF）、高頻（HF）、超高頻（UHF）、微波（MW）[5]，相對(duì)應(yīng)的代表性頻率分別為：低頻135 kHz以下、高頻13.56 MHz、超高頻860～960 MHz、微波2.4 GHz，5.8 GHz。RFID按照能源的供給方式分為無(wú)源RFID、有源RFID，以及半有源RFID。無(wú)源RFID讀寫(xiě)距離近，價(jià)格低；有源RFID可以提供更遠(yuǎn)的讀寫(xiě)距離，需要電池供電，成本要更高一些，適用于遠(yuǎn)距離讀寫(xiě)的應(yīng)用場(chǎng)合。

1.3 RFID技術(shù)用于車(chē)輛識(shí)別的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)

將RFID技術(shù)應(yīng)用于車(chē)輛自動(dòng)識(shí)別，在國(guó)外已經(jīng)比較成熟，主要就是由于RFID技術(shù)具有的特點(diǎn)比較適用于車(chē)輛自動(dòng)識(shí)別。

（1）防偽。每張RFID標(biāo)簽都有全球惟一ID號(hào)碼[6]，而且是不可修改的，因此RFID技術(shù)具有無(wú)可比擬的防偽性能。RFID標(biāo)簽中，除了ID號(hào)外，還有一部分DATA區(qū)，若有需要是可以寫(xiě)入一些數(shù)據(jù)信息的。可以把車(chē)輛號(hào)牌和車(chē)證信息加密寫(xiě)入到這個(gè)區(qū)域，從這一點(diǎn)上說(shuō)也具有很高的防偽特點(diǎn)。通過(guò)讀寫(xiě)器對(duì)過(guò)往車(chē)輛的檢查，擁有假證或不合法車(chē)輛是很容易被識(shí)別出來(lái)的。

（2）防借用。由于車(chē)輛號(hào)牌信息可以加密寫(xiě)入到標(biāo)簽中，以及調(diào)用系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)的信息資料，可以辨別出某一車(chē)輛是否有權(quán)使用這張車(chē)證（即電子標(biāo)簽），從而可以防止車(chē)證借用的現(xiàn)象，做到證、車(chē)統(tǒng)一或證、車(chē)、駕駛員三統(tǒng)一[7]。

（3）防盜用。如果某車(chē)證不慎遺失，不僅僅可以通過(guò)上述手段從車(chē)證號(hào)碼和車(chē)證的統(tǒng)一性上判別某車(chē)輛是否有權(quán)使用該車(chē)證，還可以通過(guò)失主掛失的方法使該車(chē)證失效，一旦某車(chē)輛使用掛失車(chē)證試圖出入時(shí)，就可以被識(shí)別出來(lái)。

（4）防拆卸。每個(gè)電子標(biāo)簽都附帶有防拆卸功能，安裝好以后，一旦進(jìn)行拆卸，電子標(biāo)簽將無(wú)法工作，從而避免了電子標(biāo)簽被拆卸后重復(fù)使用或它用，確保了電子標(biāo)簽與被識(shí)別車(chē)輛形成一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，起到電子標(biāo)簽真正的標(biāo)記作用[8]。

1.4 在用車(chē)輛自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)分析

國(guó)外應(yīng)用RFID技術(shù)比較成熟，發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)研究的相對(duì)獨(dú)立性，歐、美、日等發(fā)達(dá)國(guó)家間的系統(tǒng)存在較大差異，尚未形成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)間相互不兼容。目前我國(guó)引進(jìn)的系統(tǒng)也是五花八門(mén)、標(biāo)準(zhǔn)不一，有關(guān)技術(shù)參數(shù)各不相同。而且，由于部門(mén)利益的驅(qū)動(dòng)，使引進(jìn)系統(tǒng)的各部門(mén)都極力推銷(xiāo)自己引進(jìn)的系統(tǒng)[9]。

目前，車(chē)輛自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)采用了不同頻段的RFID技術(shù)，包括5.8 GHz，2.45 GHz和915 MHz三種[10]。電子標(biāo)簽有源的2.45 GHz 和無(wú)源的915 MHz兩大陣營(yíng)競(jìng)爭(zhēng)比較激烈，915 MHz無(wú)源標(biāo)簽現(xiàn)在能輕松識(shí)別8 m以上，技術(shù)比較成熟，卡片薄，攜帶方便，卡片成本低，可以與其他系統(tǒng)集成聯(lián)用；使用壽命長(zhǎng)方向性強(qiáng)且成本優(yōu)勢(shì)非常明顯、可維護(hù)性好、容易被用戶(hù)接受，有利于市場(chǎng)的推廣。感應(yīng)區(qū)域相對(duì)可控，卡片用卡座插在擋風(fēng)玻璃合適位置，完全能滿(mǎn)足不停車(chē)通行，車(chē)膜等會(huì)減弱讀卡距離但不影響正常識(shí)別通行。2.45 GHz有源標(biāo)簽安全性低，可隨時(shí)復(fù)制；壽命短，2～3年要更換電池或換新卡，總體成本比915 MHz高，尤其是標(biāo)簽成本，方向性差容易受到外界干擾，可靠性低，雖然讀卡距離比915 MHz要遠(yuǎn)[11]。

2 防偽車(chē)證系統(tǒng)

2.1 系統(tǒng)組成

該系統(tǒng)包括兩個(gè)子系統(tǒng)：發(fā)卡子系統(tǒng)和車(chē)輛識(shí)別子系統(tǒng)。

發(fā)卡子系統(tǒng)：完成對(duì)電子標(biāo)簽初始化及加密，車(chē)輛身份的授權(quán)、銷(xiāo)毀、記錄。

車(chē)輛識(shí)別管理子系統(tǒng)：完成對(duì)車(chē)輛識(shí)別并采集信息，包括識(shí)別出正確的授權(quán)卡、識(shí)別黑名單卡、采集識(shí)別記錄。

本系統(tǒng)使用的電子標(biāo)簽工作于915 MHz，選用美國(guó)ThingMagic讀卡器和ALEN H3芯片電子標(biāo)簽，該標(biāo)簽為無(wú)源標(biāo)簽，成本較有源標(biāo)簽大大降低。

2.2 系統(tǒng)流程

系統(tǒng)流程如圖2所示。

2.3 系統(tǒng)功能

發(fā)卡子系統(tǒng)：完成對(duì)電子標(biāo)簽的授權(quán)、注銷(xiāo)、采集授權(quán)記錄。

2.3.1 完成對(duì)電子標(biāo)簽的授權(quán)

完成對(duì)電子標(biāo)簽的授權(quán)流程如圖3所示。

2.3.2 完成對(duì)車(chē)輛身份注銷(xiāo)

如車(chē)證丟失或被盜，應(yīng)立即通知發(fā)卡處，由發(fā)卡處注銷(xiāo)此電子標(biāo)簽，此過(guò)程和對(duì)電子標(biāo)簽授權(quán)流程一樣，只需將原始數(shù)據(jù)設(shè)置為系統(tǒng)認(rèn)為是非法的數(shù)據(jù)，比如都設(shè)置為0。

識(shí)別管理子系統(tǒng)：完成對(duì)車(chē)輛電子標(biāo)簽的識(shí)別并采集信息，包括識(shí)別出正確的授權(quán)卡、識(shí)別黑名單卡、采集識(shí)別記錄等。

識(shí)別管理子系統(tǒng)流程如圖4所示。

2.4 測(cè)試結(jié)果

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，讀卡器最大功率時(shí)讀卡距離在4～5 m，測(cè)試車(chē)速為40 km/h，識(shí)別率在99.99%。基本實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)功能，因不與道閘聯(lián)動(dòng)，不存在反應(yīng)時(shí)間不足的問(wèn)題。

3 結(jié) 論

系統(tǒng)上線四個(gè)月以來(lái)運(yùn)行正常，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，滿(mǎn)足了使用功能。無(wú)源電子標(biāo)簽比較適合我院的實(shí)際應(yīng)用，將該標(biāo)簽黏貼在紙質(zhì)車(chē)證表面，既兼顧到了現(xiàn)有模式又增加了防偽功能，改變了單純依靠紙質(zhì)車(chē)證的局面，車(chē)輛管理水平提高到了一個(gè)新的層次。成本較有源電子標(biāo)簽大大降低，可以大面積推廣到所有紙質(zhì)車(chē)證，采用易毀標(biāo)簽，撕毀即損壞。

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