基于RFID的城市智能交通誘導系統設計

李賡

摘要：隨著城市交通流量增大，現有的道路交通誘導系統已無法滿足人民的日常出行需求。為了緩解城市道路擁擠，提高車道利用率，文章提出基于RFID的誘導系統，分析了系統需求，并對系統進行了初步設計。通過RFID系統獲取車輛的實時位置信息，基于交通流理論實時的計算出路況情況，在對駕駛者出行習慣進行采集之后，進行主動式的交通誘導。

關鍵詞：RFID；交通誘導；系統設計

中圖分類號：U495 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2017）06-0202-01

隨著城市汽車保有量的日益增長，在城市路網建設趨于飽和的客觀條件下，為解決城市交通擁堵并提高路網利用率，需要進行更為有效的交通誘導。然而現有誘導系統的局限性，對出行者的引導往往滯后于擁堵的產生，只能緩解交通擁堵的加劇，同時也有可能產生二次擁堵。

針對我國大型城市剩余空間緊缺的現狀，文章提出以RFID為基礎的城市道路交通誘導系統的研究，通過對每個出行者出行需求的收集，培養出行習慣，提高路網利用率，試圖實現城市交通網絡的預期均衡。

1 系統的需求性分析

智能交通系統通過在道車人之間建立起智能聯系，最大程度的調整道路交通運行狀態，在達到提高道路運行效率目的的前提下，確保能夠保障道路的交通安全與提高車輛的能源利用率，是公認的能夠解決城市交通擁堵的最佳手段。

同時隨著RFID技術的成熟，因其存儲量大、識別距離遠、可同時讀取數量多、可高速讀取、抗干擾性強等特點在交通信息采集方面展現了其獨特的優越性，用于城市道路智能交通建設的基本條件已經具備。[1]

1.1 對道路出行信息更為詳細的統計需求

目前對于交通信息的統計無法得到每一名出行者的交通需求，而對于智能交通誘導系統來說，出行需求越詳細誘導效率越高。傳統的車輛識別管理系統如攝像頭、超聲波檢測器等，無法滿足對交通信息采集詳細的要求。而RFID標簽由于其自身的特點，能夠收集每一名出行者各自的出行信息。同時，基于交通流理論，可以方便的由單一出行者的信息得到整個路段的路況信息。

1.2 對提高路網利用率的需求

由于Braess悖論[2]的存在，即個人獨立選擇路徑的情況下，增加額外通行能力如增加路段，反而會降低整個路網的整體運行水平，提高路網利用率就顯得尤為重要。

傳統交通誘導，傾向于實時誘導，對局部地區進行疏解，往往難以保證出行者全部服從于調控，難以平衡出行者個人和誘導的需求。因此區別于傳統交通誘導，先產生擁堵再誘導出行者避開擁堵的做法，利用RFID技術獲得出行者出行需求，可以在擁堵產生前通過路徑規劃進行分流，提高路網利用率，降低擁堵產生幾率。同時，降低對實時誘導的要求，利用RFID能夠獲取出行習慣這一優點，著重培出行者的出行習慣，做到誘導在平時，這是其他途徑很難達到的。

1.3 對降低成本的需求

當前流行的對車輛的識別技術屬于圖像識別，對圖像采集，數據的傳輸、分析等要求高，進而導致交通管理的成本過高。而基于GPS的方案由于其本身的特點，對于車輛保有量高的大型城市反而成本更高，更適用于密度較低的城市。

但RFID射頻標簽不同，RFID的特點是使用量越大成本越低，隨著技術的推進和各種應用領域的大范圍推廣，具有高速讀取、同時讀取數多等特點的RFID，對數據的傳輸、分析要求也更低，利于更全面的推廣與布置。

2 誘導系統的設計

車輛在路網中的時間與空間位置兩個信息經由固定在車上的RFID標簽在其經過路網的每一個節點的時候被節點處的讀卡器進行采集，經由交通流理論可得到實時的交通信息與出行者的OD需求，出行需求與路網信息經由路網拓撲，得到較優的路徑分配，通過個人終端與車載導航根據出行者的出行需求進行出行習慣的引導。

2.1 信息的采集

綜合RFID性能指標和城市路網的實際情況，確定采用有源RFID標簽，每個有源RFID標簽有唯一編碼用于在系統內進行標記。RFID閱讀器安裝于城市主要路網各節點處如紅綠燈桿和違章攝像頭處，方便進行電源的提供和數據的傳輸。

2.2 信息的處理

車輛在各RFID閱讀器間的空間距離固定，時間間隔即為車輛平均速度，路段內的車輛平均速度即為車流平均速度。通過車輛通過各節的順序，以及進出路網的位置可以得到出行者的出行需求與采用路徑，經過對出行者出行習慣的統計可以得到出行者的習慣性出行需求，例如上下班、學生上學等。[3]

對于RFID的碰撞問題，考慮到高峰小時車流量較大的特點，本文采用一種基于空閑時隙消除的二進制分裂算法（ISE-BS）[4]，與其他防沖突算法相比，具有實現復雜度相對較低、可用性較高、識別速度快等特點。

2.3 習慣誘導

習慣誘導區別于傳統式在于傳統誘導滯后于一次擁堵的產生，屬于實時誘導，誘導效率低、無法避免二次擁堵。而習慣誘導，重點在于先于出行進行路網分配，在滿足出行需求的前提下通過提高路網利用率達到避免一次擁堵產生的目的。習慣誘導模仿的是出行者本身的判斷，屬于一種非實時的出行習慣培養，能夠很好的解決實時誘導無法避免的效率低、二次擁堵等問題。

3 結語

文章提出基于RFID的交通習慣誘導，利用RFID標簽獲取車輛的實時空間位置，通過交通流理論計算出整個路網路況情況，對出行者的交通需求進行統計，并培養出行者更加有利的出行習慣，有效避免一次擁堵與二次擁堵的產生。同時，RFID也將是城市范圍內與圖像識別、GPS并行的另一套穩定而高效的定位系統，方便個人的其他使用需求與城市的管理。由于篇幅與精力有限，該系統僅做了初步的設計，具體的通過RFID精確確定路網位置、對出行習慣優化的算法等還有待后續研究。

參考文獻

[1]李雪.基于RFID的城市軌道交通客流誘導系統設計[J].無線互聯科技，2016，（02）：66-67+79.

[2]張國強，晏克非.車輛動態導航中Braess悖論的解決方法及其算法設計[J].西安公路交通大學學報，2001，（04）：29-32.

[3]鄧艾迪.基于RFID通信的車輛追蹤系統[D].云南大學，2015.

[4]蘇健，謝良波，楊穎，文光俊，孟慶微.基于空閑時隙消除的超高頻RFID防碰撞算法[J].電子學報，2017，（02）：307-314.endprint