機動車電子標識應用系統設計

敬鉛+曾云逸+蓋瀚夫+李偉

【摘 要】以機動車電子標識應用現狀的介紹為基礎，引出目前系統技術方面存在的主要問題，并有針對性地提出了“17X”的系統建設思路，給出了完整的9系統設計框架，并分別從感知層、網絡傳輸層、平臺層、應用層等層面對軟硬件設計進行展開，隨后指明了本系統的設計特點。全文圍繞機動車電子標識應用系統設計展開，其思路和內容可以為機動車電子標識系統的實施和規模應用提供有益的參考和借鑒。

【關鍵詞】機動車電子標識 RFID電子車牌 EVI 雙基識別

1 機動車電子標識系統應用現狀

機動車電子標識（EVI，簡稱為電子車牌）系統以車輛標識信息為基礎，利用涉車信息資源，提升機動車電子產業水平和公共服務能力，以解決因機動車保有量大幅增加帶來的城市交通擁堵、能源浪費、環境污染等日益嚴峻的社會公共問題，并由此促進機動車制造業和電子信息產業的深度融合，有力推進網絡信息技術與服務模式的融合創新，從而創造和形成新型產業的經濟價值和社會價值。為此，相關試驗和應用已在國內外大力展開，并且獲得了一定的實際經驗和收益，本文在介紹相關系統設計之前，對目前一些主要應用情況進行了簡明扼要的梳理。

1.1 國內城市機動車電子標識應用情況

在應用方面，國家發改委、財政部、工信部、科技部等相關政府部門分別支持了一批RFID涉車行業應用試點與示范工程項目。國內已有多個城市在機動車尾氣排放、環保管理、路橋收費管理、城市車輛稽查等智能化管理方面取得了一些應用成效，在提高道路車輛通行效率、減少車輛違法及違規現象、治理機動車尾氣排放等方面取得了良好的社會和經濟效益。其中，重慶市在全國范圍內率先實現了省級區域注冊車輛機動車電子標識全覆蓋，其系統在機動車套牌監管、“黃標車”治理、智能門禁與停車場管理、不停車收費等諸多方面得到了廣泛應用，并為政府部門的決策提供了可靠的數據依據。國內城市機動車電子車牌應用一覽表如表1所示。

1.2 國外應用情況簡介

機動車電子標識技術在西方先進國家用于物流應用已久。由于西方車輛管理發展歷史較長，已經形成一套較有效的管理體系，使西方國家對電子車牌的采納較為滯后。隨著911的發生及新的交通和車輛犯罪的增加，出于國家安全的考慮，一些先進國家開始對電子車牌進行試行。具體實施案例如下：

（1）美國

德州準備在2012年實施全州的電子車牌實驗項目，由于不能很好地解決RFID與金屬車牌的兼容問題，項目將采用窗貼式RFID標簽。但由于約20%的嵌入式金屬防曬膜車輛無法使用RFID窗貼標簽，因此該項目會采用有源和無源標簽混用的方式。華盛頓州將測試遠距離RFID的駕駛執照項目用于美加邊境快速通行。

（2）英國

英國于2004年開始實驗電子車牌。其主要目的是用于倫敦防堵收費系統和道路安全保障。該電子車牌為直接做在車牌上的主動式RFID標簽。由于在技術上不能實現無源遠距離和金屬兼容，該電子車牌采用了有源主動RFID技術和塑料車牌底板及有機無金屬反光膜。這使得電子車牌造價昂貴，由于該電子車牌（EPLATE）造價高且不環保因而未能普及。

（3）加拿大

加拿大于2011年開始在BC省進行試點。在測試期間，電子車牌使警察每小時監測600輛車，結果平均有10輛車是未注冊的、被盜竊的或被警方通緝的，沒有電子車牌的幫助這一驚人數目將永遠不為人知。目前加拿大政府已制定了機動車電子車牌的普及計劃。

（4）墨西哥

墨西哥已經實行第三車牌（即除2個常規車牌外，在窗戶上貼有一張紙質車牌標簽）很多年了。墨西哥從2004年開始實行用RFID來跟蹤出入美墨邊境的車輛。計劃明年開始將實現帶有RFID的第三車牌。已經選定EPC GEN2作為其RFID技術。

（5）巴基斯坦

巴基斯坦從2004年開始進行RFID電子車牌實驗項目，預計將于明年全國實施，該項目采用無源窗貼式RFID標簽。

2 機動車電子標識系統設計

2.1 系統目前存在的主要問題及設計思路

機動車電子標識系統的應用雖然已經展開，但目前存在的一些問題制約了系統應用的規模化開展，主要包括：

◆對電子標識的應用主要停留在基礎識讀層面，未能形成多層次系統應用；

◆基于RFID的電子標識應用單一，未能形成與卡口系統等的集成應用；

◆電子標識數據量大，未能充分利用云計算和大數據的技術優勢，發掘數據價值。

根據機動車標識系統目前技術現狀及發展趨勢，并結合產業發展需要綜合考慮，提出“一體七合多基”（簡稱“17X”）的技術領域發展建設思路，并以此形成相關技術基礎和平臺優勢，為車聯網和智慧城市的落地實施提供延伸發展能力。具體而言，“一體”即建立全國統一機動車電子標識平臺系統；“七合”即以機動車電子標識、智能圖像處理、標識防偽、3S技術、云計算、大數據、傳輸網絡等7項技術為基礎融合構建機動車標識技術體系；“多（X）基”即重點圍繞電子標識技術進行多項關鍵核心基礎技術研發和突破，包括車牌電子標簽一體化技術、標識標簽芯片技術、天線陣技術、多標簽高速率識別技術、標簽識讀抗干擾技術、大數據分析技術、智能圖像識別技術、標識系統組網及數據傳輸技術、大數據分析處理、數據及云計算安全管理技術等。機動車電子標識系統“17X”示意圖如圖1所示。

2.2 系統架構設計

機動車電子標識系統架構設計按層次可分為4部分：感知層、網絡傳輸層、平臺層以及應用層。另外，安全機制也是項目研究的主要內容，安全保障體系貫穿系統各層，涵蓋數據加解密算法、空口信息安全保護、設備信息安全防護、系統安全策略和機制等，具體如圖2所示。

感知層由標識子層和識讀子層構成，為系統提供基于RFID標識和視頻圖像的基礎感知信息，主要包括國標讀寫器、國標標簽、卡口系統產品開發；網絡傳輸層由WSN子層和公網子層構成，為系統提供短距離和長距離感知信息的傳輸能力，主要包括采集傳輸節點設備、采集傳輸匯聚設備研制、采集傳輸網絡協議開發以及公共網絡接入應用開發；平臺層主要包括數據、業務、基礎平臺子層，為系統提供云計算和大數據分析的平臺基礎，主要包括平臺云服務端系統研制和開發；應用層主要面向各類業務終端及業務系統的應用軟件開發，為系統提供直接的業務應用服務。endprint

2.3 系統分層設計

（1）感知層由標識子層和識讀子層構成，為系統提供基于RFID標識和視頻圖像的基礎感知信息，主要包括國標讀寫器、國標標簽、卡口系統產品開發。

1）國標標簽

作為機動車電子標識系統的主體，國標標簽是機動車的電子身份證。其主要作用就是為每一臺機動車記錄相關信息并提供具有唯一性的電子化認證。安全性是RFID通信首先要考慮的問題，所以本項目標簽開發是基于具有安全機制的通信協議進行的。2014年5月1日實施的中華人民共和國國家標準《GB/T 29768——2013信息技術 射頻識別800/900MHz空中接口協議》（簡稱國標）為安全性提供了依據。基于國標開發的RFID標簽稱為國標標簽。

目前用于機動車電子標識的RFID標簽有2種安裝形式。一是粘貼型RFID標簽，即標簽通過粘貼的方式安裝于機動車擋風玻璃內側右上角處；二是與現有的金屬車牌進行一體化設計，使得RFID標簽作為機動車電子標識時具有天然的唯一性和一致性。

2）國標讀寫器設備

國標讀寫器設備是對國標標簽進行識別和數據采集的設備。其主要用于對國標標簽上的加密信息進行識別和采集，并把這些信息傳送到后臺系統中。作為機動車電子標識的識讀設備，其本身的射頻無線通信協議必須與作為機動車電子標識的國標標簽所使用的射頻通信協議匹配。基于國標進行開發的RFID讀寫設備稱為國標讀寫器設備。

國標讀寫器由射頻模塊、加密模塊及核心處理器模塊3部分組成。考慮到讀寫器設備的可擴展性、靈活性和維護的便利性，需要對其進行模塊化設計，即讀寫器內部的各部分都是一個可拆卸的獨立模塊，各模塊間的連接通過連接線的形式完成。在這種形式中，由于各部分都是一個相對獨立的模塊，所以各模塊可方便更換，維護成本低。

3）卡口系統

卡口系統是現有的道路交通安全的卡口系統。主要用于道路安全監控及道路交通執法等方面。通過視頻監控的方法對各道路卡口進行交通情況檢測以及實現交通執法等方面的輔助工作。卡口系統的性能發揮很大程度上受使用環境的影響，往往有效識別率最高只能達到95%。在檢測套牌車等特殊應用方面，還需要通過專門人員進行人工識別，這就限制了運行效率。

將國標讀寫設備（模塊）與現有的卡口系統融合，不僅可以使現有的資源得到充分的利用，又能有效地彌補卡口系統的不足。

（2）網絡傳輸層由WSN子層和公網子層構成，為系統提供短距離和長距離感知信息的傳輸能力，主要包括采集傳輸節點設備和采集傳輸匯聚設備研制、采集傳輸網絡協議開發以及公共網絡接入應用開發。

1）節點傳輸設備

節點傳輸設備是一個數據傳輸設備，主要負責把國標讀寫器通過射頻信號采集國標標簽而得到的數據經無線數據傳輸信號傳送到匯聚點設備中，繼而把數據傳送到后臺系統進行進一步處理及存儲。

為簡化設計，國標讀寫設備（模塊）可通過系統集成的方法，將國標讀寫器設備的各個獨立模塊與節點傳輸設備進行融合設計。節點設備框架如圖3所示：

2）匯聚點設備

匯聚點設備是一個數據匯聚設備，充當數據傳輸子網絡信息樞紐的角色。主要作用是把從各數據節點所發回的數據匯聚到一起并直接傳送到后臺系統。

數據匯聚點與后臺系統的通信采用雙通道方式，即已有的光纖網絡及無線網絡并行方式。在前期的實施階段，無線網絡可以選用已有的Wi-Fi、GPRS、3G信號。在中后期的實施階段可以考慮采用3G/4G信號進行數據的傳輸。匯聚點設備框架如圖4所示。

（3）平臺層主要包括數據、業務、基礎平臺子層，為系統提供云計算和大數據分析的平臺基礎，為應用層的業務開發提供支持，該層將進行平臺云服務端系統的研制和開發。

以全國為背景，機動車電子標識管理平臺服務云大致可分為三級云端，并對應到相應級別的管理機構。一級服務器對應省級數據計算管理業務；以此類推，二級服務器對應市級數據計算管理業務；三級服務器對應區級數據計算管理業務，三級服務云端可更進一步共同構成全國統一服務平臺。其中各級云端既可組成混合云，又可獨立組成公有云或私有云，公有云針對公眾事務的處理，私有云針對保密機構的數據安全。具體如圖5所示：

（4）應用層主要面向各類業務終端及業務系統的應用軟件開發，為系統提供直接的業務應用服務，包括各類業務系統和采用云平臺技術的云計算基礎構件。本項目將研究基于云計算SaaS基礎構件平臺的管理系統軟件的開發。云計算平臺能夠以SaaS多租戶模式提供Web頁面訪問和移動終端客戶端訪問等多種訪問方式。管理系統軟件主要包含監控子系統、智慧分析子系統和故障處理子系統3個部分，用以實現對照明設施的監控管理、對照明設施使用情況進行數據分析和統計以及故障檢測和工作形式的處理表單審批等核心業務功能。在本系統中主要包括3種交互方式：通過瀏覽器進行頁面操作的Web方式、通過手機消息控制的短信方式以及通過基于Android的手持平板終端進行移動控制的方式。

3 系統設計特點

3.1 新穎度

采用雙基識別系統是本項目所涉及新穎度的具體體現。目前的城市道路交通管理系統都是基于視頻卡口技術，這些基于視頻的系統在實際使用過程中很容易受到環境因素的影響，使其準確率降低，最高只能達到95%。在一些系統較難識別的情況下需要通過人工方法來彌補，這并不符合現代科技的發展趨勢。

本系統將采用RFID電子標識和視頻卡口系統融合的方式，實現雙基識別系統，充分發揮RFID電子標識與視頻圖像識別各自的特點，實現對目標車輛識別成功率達到100%，使實際管理工作能夠更精確，同時能夠更加有效地減少人工操作的比例，為智能業務提供基礎信息支持。

3.2 先進性

車載國標標簽的安全性和抗近物干擾能力將是產品先進性的直接體現。現有的機動車信息管理系統主要采用6C空中接口協議，而機動車電子標識系統采用國標空口協議。相對于6C協議通過對數據進行邏輯加密來滿足安全要求的信息安全體系，國標對RFID空中通信給出了更嚴格的安全要求，即在讀寫器與標簽通信時增加了基于密鑰算法的鑒別過程，并且在標簽端專門劃定了安全區域以存放相關安全算法參數和密鑰，從而使得通信過程的信息安全等級得到明顯加強。

同時，本系統的車載國標標簽將通過標簽封裝基材的特殊選型和工藝以及標簽天線和芯片模式的創新設計，減少近物干擾所帶來的負面影響，實現多種應用情景的指標和功能。

4 總結

本系統設計采用RFID、視頻卡口、物聯網、云計算、大數據以及信息安全等領域的技術，針對機動車電子標識領域著力打造機動車電子標識公共管理平臺，解決了目前機動車電子標識系統中技術應用孤島、數據增值能力較弱、應用層次單一等問題，為構建一套機動車電子標識系統的標準體系、技術支持體系進行了系統準備，有利于形成可盈利的商業模式和最佳運營服務模式。同時該平臺將打造端（終端、用戶端）到端（云端、服務端）的一體化服務，開創新的增值服務，促進網絡基礎業務深入滲透到智能交通應用市場，為智能交通建設基礎性平臺。

參考文獻：

[1] 中國交通技術網. 重慶電子車牌系統介紹[EB/OL]. （2014-02-19）. http：//www.tranbbs.com/Case/collection/Case_130780.shtml.

[2] 中國智能交通網. 車牌識別技術國內外研究動態[EB/OL]. （2011-12-07）. http：//www.zhinengjiaotong.com/tech/show-8853.html.

[3] 李德軍，馬呂棟. 打造智能交通神經網絡——重慶電子車牌系統應用案例[J]. 中興通訊， 2010（11）.

[4] 溫云龍. 云計算杰賽PaaS平臺云存儲架構[J]. 杰賽通訊， 2014（5）.

[5] 中國交通技術網. 車牌識別的技術應用及現狀分析

[EB/OL]. （2013-11-21）. http：//www.tranbbs.com/renwu/zl/renwu_126687.shtml.endprint

2.3 系統分層設計

（1）感知層由標識子層和識讀子層構成，為系統提供基于RFID標識和視頻圖像的基礎感知信息，主要包括國標讀寫器、國標標簽、卡口系統產品開發。

1）國標標簽

作為機動車電子標識系統的主體，國標標簽是機動車的電子身份證。其主要作用就是為每一臺機動車記錄相關信息并提供具有唯一性的電子化認證。安全性是RFID通信首先要考慮的問題，所以本項目標簽開發是基于具有安全機制的通信協議進行的。2014年5月1日實施的中華人民共和國國家標準《GB/T 29768——2013信息技術 射頻識別800/900MHz空中接口協議》（簡稱國標）為安全性提供了依據。基于國標開發的RFID標簽稱為國標標簽。

目前用于機動車電子標識的RFID標簽有2種安裝形式。一是粘貼型RFID標簽，即標簽通過粘貼的方式安裝于機動車擋風玻璃內側右上角處；二是與現有的金屬車牌進行一體化設計，使得RFID標簽作為機動車電子標識時具有天然的唯一性和一致性。

2）國標讀寫器設備

國標讀寫器設備是對國標標簽進行識別和數據采集的設備。其主要用于對國標標簽上的加密信息進行識別和采集，并把這些信息傳送到后臺系統中。作為機動車電子標識的識讀設備，其本身的射頻無線通信協議必須與作為機動車電子標識的國標標簽所使用的射頻通信協議匹配。基于國標進行開發的RFID讀寫設備稱為國標讀寫器設備。

國標讀寫器由射頻模塊、加密模塊及核心處理器模塊3部分組成。考慮到讀寫器設備的可擴展性、靈活性和維護的便利性，需要對其進行模塊化設計，即讀寫器內部的各部分都是一個可拆卸的獨立模塊，各模塊間的連接通過連接線的形式完成。在這種形式中，由于各部分都是一個相對獨立的模塊，所以各模塊可方便更換，維護成本低。

3）卡口系統

卡口系統是現有的道路交通安全的卡口系統。主要用于道路安全監控及道路交通執法等方面。通過視頻監控的方法對各道路卡口進行交通情況檢測以及實現交通執法等方面的輔助工作。卡口系統的性能發揮很大程度上受使用環境的影響，往往有效識別率最高只能達到95%。在檢測套牌車等特殊應用方面，還需要通過專門人員進行人工識別，這就限制了運行效率。

將國標讀寫設備（模塊）與現有的卡口系統融合，不僅可以使現有的資源得到充分的利用，又能有效地彌補卡口系統的不足。

（2）網絡傳輸層由WSN子層和公網子層構成，為系統提供短距離和長距離感知信息的傳輸能力，主要包括采集傳輸節點設備和采集傳輸匯聚設備研制、采集傳輸網絡協議開發以及公共網絡接入應用開發。

1）節點傳輸設備

節點傳輸設備是一個數據傳輸設備，主要負責把國標讀寫器通過射頻信號采集國標標簽而得到的數據經無線數據傳輸信號傳送到匯聚點設備中，繼而把數據傳送到后臺系統進行進一步處理及存儲。

為簡化設計，國標讀寫設備（模塊）可通過系統集成的方法，將國標讀寫器設備的各個獨立模塊與節點傳輸設備進行融合設計。節點設備框架如圖3所示：

2）匯聚點設備

匯聚點設備是一個數據匯聚設備，充當數據傳輸子網絡信息樞紐的角色。主要作用是把從各數據節點所發回的數據匯聚到一起并直接傳送到后臺系統。

數據匯聚點與后臺系統的通信采用雙通道方式，即已有的光纖網絡及無線網絡并行方式。在前期的實施階段，無線網絡可以選用已有的Wi-Fi、GPRS、3G信號。在中后期的實施階段可以考慮采用3G/4G信號進行數據的傳輸。匯聚點設備框架如圖4所示。

（3）平臺層主要包括數據、業務、基礎平臺子層，為系統提供云計算和大數據分析的平臺基礎，為應用層的業務開發提供支持，該層將進行平臺云服務端系統的研制和開發。

以全國為背景，機動車電子標識管理平臺服務云大致可分為三級云端，并對應到相應級別的管理機構。一級服務器對應省級數據計算管理業務；以此類推，二級服務器對應市級數據計算管理業務；三級服務器對應區級數據計算管理業務，三級服務云端可更進一步共同構成全國統一服務平臺。其中各級云端既可組成混合云，又可獨立組成公有云或私有云，公有云針對公眾事務的處理，私有云針對保密機構的數據安全。具體如圖5所示：

（4）應用層主要面向各類業務終端及業務系統的應用軟件開發，為系統提供直接的業務應用服務，包括各類業務系統和采用云平臺技術的云計算基礎構件。本項目將研究基于云計算SaaS基礎構件平臺的管理系統軟件的開發。云計算平臺能夠以SaaS多租戶模式提供Web頁面訪問和移動終端客戶端訪問等多種訪問方式。管理系統軟件主要包含監控子系統、智慧分析子系統和故障處理子系統3個部分，用以實現對照明設施的監控管理、對照明設施使用情況進行數據分析和統計以及故障檢測和工作形式的處理表單審批等核心業務功能。在本系統中主要包括3種交互方式：通過瀏覽器進行頁面操作的Web方式、通過手機消息控制的短信方式以及通過基于Android的手持平板終端進行移動控制的方式。

3 系統設計特點

3.1 新穎度

采用雙基識別系統是本項目所涉及新穎度的具體體現。目前的城市道路交通管理系統都是基于視頻卡口技術，這些基于視頻的系統在實際使用過程中很容易受到環境因素的影響，使其準確率降低，最高只能達到95%。在一些系統較難識別的情況下需要通過人工方法來彌補，這并不符合現代科技的發展趨勢。

本系統將采用RFID電子標識和視頻卡口系統融合的方式，實現雙基識別系統，充分發揮RFID電子標識與視頻圖像識別各自的特點，實現對目標車輛識別成功率達到100%，使實際管理工作能夠更精確，同時能夠更加有效地減少人工操作的比例，為智能業務提供基礎信息支持。

3.2 先進性

車載國標標簽的安全性和抗近物干擾能力將是產品先進性的直接體現。現有的機動車信息管理系統主要采用6C空中接口協議，而機動車電子標識系統采用國標空口協議。相對于6C協議通過對數據進行邏輯加密來滿足安全要求的信息安全體系，國標對RFID空中通信給出了更嚴格的安全要求，即在讀寫器與標簽通信時增加了基于密鑰算法的鑒別過程，并且在標簽端專門劃定了安全區域以存放相關安全算法參數和密鑰，從而使得通信過程的信息安全等級得到明顯加強。

同時，本系統的車載國標標簽將通過標簽封裝基材的特殊選型和工藝以及標簽天線和芯片模式的創新設計，減少近物干擾所帶來的負面影響，實現多種應用情景的指標和功能。

4 總結

本系統設計采用RFID、視頻卡口、物聯網、云計算、大數據以及信息安全等領域的技術，針對機動車電子標識領域著力打造機動車電子標識公共管理平臺，解決了目前機動車電子標識系統中技術應用孤島、數據增值能力較弱、應用層次單一等問題，為構建一套機動車電子標識系統的標準體系、技術支持體系進行了系統準備，有利于形成可盈利的商業模式和最佳運營服務模式。同時該平臺將打造端（終端、用戶端）到端（云端、服務端）的一體化服務，開創新的增值服務，促進網絡基礎業務深入滲透到智能交通應用市場，為智能交通建設基礎性平臺。

參考文獻：

[1] 中國交通技術網. 重慶電子車牌系統介紹[EB/OL]. （2014-02-19）. http：//www.tranbbs.com/Case/collection/Case_130780.shtml.

[2] 中國智能交通網. 車牌識別技術國內外研究動態[EB/OL]. （2011-12-07）. http：//www.zhinengjiaotong.com/tech/show-8853.html.

[3] 李德軍，馬呂棟. 打造智能交通神經網絡——重慶電子車牌系統應用案例[J]. 中興通訊， 2010（11）.

[4] 溫云龍. 云計算杰賽PaaS平臺云存儲架構[J]. 杰賽通訊， 2014（5）.

[5] 中國交通技術網. 車牌識別的技術應用及現狀分析

[EB/OL]. （2013-11-21）. http：//www.tranbbs.com/renwu/zl/renwu_126687.shtml.endprint

2.3 系統分層設計

（1）感知層由標識子層和識讀子層構成，為系統提供基于RFID標識和視頻圖像的基礎感知信息，主要包括國標讀寫器、國標標簽、卡口系統產品開發。

1）國標標簽

作為機動車電子標識系統的主體，國標標簽是機動車的電子身份證。其主要作用就是為每一臺機動車記錄相關信息并提供具有唯一性的電子化認證。安全性是RFID通信首先要考慮的問題，所以本項目標簽開發是基于具有安全機制的通信協議進行的。2014年5月1日實施的中華人民共和國國家標準《GB/T 29768——2013信息技術 射頻識別800/900MHz空中接口協議》（簡稱國標）為安全性提供了依據。基于國標開發的RFID標簽稱為國標標簽。

目前用于機動車電子標識的RFID標簽有2種安裝形式。一是粘貼型RFID標簽，即標簽通過粘貼的方式安裝于機動車擋風玻璃內側右上角處；二是與現有的金屬車牌進行一體化設計，使得RFID標簽作為機動車電子標識時具有天然的唯一性和一致性。

2）國標讀寫器設備

國標讀寫器設備是對國標標簽進行識別和數據采集的設備。其主要用于對國標標簽上的加密信息進行識別和采集，并把這些信息傳送到后臺系統中。作為機動車電子標識的識讀設備，其本身的射頻無線通信協議必須與作為機動車電子標識的國標標簽所使用的射頻通信協議匹配。基于國標進行開發的RFID讀寫設備稱為國標讀寫器設備。

國標讀寫器由射頻模塊、加密模塊及核心處理器模塊3部分組成。考慮到讀寫器設備的可擴展性、靈活性和維護的便利性，需要對其進行模塊化設計，即讀寫器內部的各部分都是一個可拆卸的獨立模塊，各模塊間的連接通過連接線的形式完成。在這種形式中，由于各部分都是一個相對獨立的模塊，所以各模塊可方便更換，維護成本低。

3）卡口系統

卡口系統是現有的道路交通安全的卡口系統。主要用于道路安全監控及道路交通執法等方面。通過視頻監控的方法對各道路卡口進行交通情況檢測以及實現交通執法等方面的輔助工作。卡口系統的性能發揮很大程度上受使用環境的影響，往往有效識別率最高只能達到95%。在檢測套牌車等特殊應用方面，還需要通過專門人員進行人工識別，這就限制了運行效率。

將國標讀寫設備（模塊）與現有的卡口系統融合，不僅可以使現有的資源得到充分的利用，又能有效地彌補卡口系統的不足。

（2）網絡傳輸層由WSN子層和公網子層構成，為系統提供短距離和長距離感知信息的傳輸能力，主要包括采集傳輸節點設備和采集傳輸匯聚設備研制、采集傳輸網絡協議開發以及公共網絡接入應用開發。

1）節點傳輸設備

節點傳輸設備是一個數據傳輸設備，主要負責把國標讀寫器通過射頻信號采集國標標簽而得到的數據經無線數據傳輸信號傳送到匯聚點設備中，繼而把數據傳送到后臺系統進行進一步處理及存儲。

為簡化設計，國標讀寫設備（模塊）可通過系統集成的方法，將國標讀寫器設備的各個獨立模塊與節點傳輸設備進行融合設計。節點設備框架如圖3所示：

2）匯聚點設備

匯聚點設備是一個數據匯聚設備，充當數據傳輸子網絡信息樞紐的角色。主要作用是把從各數據節點所發回的數據匯聚到一起并直接傳送到后臺系統。

數據匯聚點與后臺系統的通信采用雙通道方式，即已有的光纖網絡及無線網絡并行方式。在前期的實施階段，無線網絡可以選用已有的Wi-Fi、GPRS、3G信號。在中后期的實施階段可以考慮采用3G/4G信號進行數據的傳輸。匯聚點設備框架如圖4所示。

（3）平臺層主要包括數據、業務、基礎平臺子層，為系統提供云計算和大數據分析的平臺基礎，為應用層的業務開發提供支持，該層將進行平臺云服務端系統的研制和開發。

以全國為背景，機動車電子標識管理平臺服務云大致可分為三級云端，并對應到相應級別的管理機構。一級服務器對應省級數據計算管理業務；以此類推，二級服務器對應市級數據計算管理業務；三級服務器對應區級數據計算管理業務，三級服務云端可更進一步共同構成全國統一服務平臺。其中各級云端既可組成混合云，又可獨立組成公有云或私有云，公有云針對公眾事務的處理，私有云針對保密機構的數據安全。具體如圖5所示：

（4）應用層主要面向各類業務終端及業務系統的應用軟件開發，為系統提供直接的業務應用服務，包括各類業務系統和采用云平臺技術的云計算基礎構件。本項目將研究基于云計算SaaS基礎構件平臺的管理系統軟件的開發。云計算平臺能夠以SaaS多租戶模式提供Web頁面訪問和移動終端客戶端訪問等多種訪問方式。管理系統軟件主要包含監控子系統、智慧分析子系統和故障處理子系統3個部分，用以實現對照明設施的監控管理、對照明設施使用情況進行數據分析和統計以及故障檢測和工作形式的處理表單審批等核心業務功能。在本系統中主要包括3種交互方式：通過瀏覽器進行頁面操作的Web方式、通過手機消息控制的短信方式以及通過基于Android的手持平板終端進行移動控制的方式。

3 系統設計特點

3.1 新穎度

采用雙基識別系統是本項目所涉及新穎度的具體體現。目前的城市道路交通管理系統都是基于視頻卡口技術，這些基于視頻的系統在實際使用過程中很容易受到環境因素的影響，使其準確率降低，最高只能達到95%。在一些系統較難識別的情況下需要通過人工方法來彌補，這并不符合現代科技的發展趨勢。

本系統將采用RFID電子標識和視頻卡口系統融合的方式，實現雙基識別系統，充分發揮RFID電子標識與視頻圖像識別各自的特點，實現對目標車輛識別成功率達到100%，使實際管理工作能夠更精確，同時能夠更加有效地減少人工操作的比例，為智能業務提供基礎信息支持。

3.2 先進性

車載國標標簽的安全性和抗近物干擾能力將是產品先進性的直接體現。現有的機動車信息管理系統主要采用6C空中接口協議，而機動車電子標識系統采用國標空口協議。相對于6C協議通過對數據進行邏輯加密來滿足安全要求的信息安全體系，國標對RFID空中通信給出了更嚴格的安全要求，即在讀寫器與標簽通信時增加了基于密鑰算法的鑒別過程，并且在標簽端專門劃定了安全區域以存放相關安全算法參數和密鑰，從而使得通信過程的信息安全等級得到明顯加強。

同時，本系統的車載國標標簽將通過標簽封裝基材的特殊選型和工藝以及標簽天線和芯片模式的創新設計，減少近物干擾所帶來的負面影響，實現多種應用情景的指標和功能。

4 總結

本系統設計采用RFID、視頻卡口、物聯網、云計算、大數據以及信息安全等領域的技術，針對機動車電子標識領域著力打造機動車電子標識公共管理平臺，解決了目前機動車電子標識系統中技術應用孤島、數據增值能力較弱、應用層次單一等問題，為構建一套機動車電子標識系統的標準體系、技術支持體系進行了系統準備，有利于形成可盈利的商業模式和最佳運營服務模式。同時該平臺將打造端（終端、用戶端）到端（云端、服務端）的一體化服務，開創新的增值服務，促進網絡基礎業務深入滲透到智能交通應用市場，為智能交通建設基礎性平臺。

參考文獻：

[1] 中國交通技術網. 重慶電子車牌系統介紹[EB/OL]. （2014-02-19）. http：//www.tranbbs.com/Case/collection/Case_130780.shtml.

[2] 中國智能交通網. 車牌識別技術國內外研究動態[EB/OL]. （2011-12-07）. http：//www.zhinengjiaotong.com/tech/show-8853.html.

[3] 李德軍，馬呂棟. 打造智能交通神經網絡——重慶電子車牌系統應用案例[J]. 中興通訊， 2010（11）.

[4] 溫云龍. 云計算杰賽PaaS平臺云存儲架構[J]. 杰賽通訊， 2014（5）.

[5] 中國交通技術網. 車牌識別的技術應用及現狀分析

[EB/OL]. （2013-11-21）. http：//www.tranbbs.com/renwu/zl/renwu_126687.shtml.endprint