RFID技術在交通信息化建設中的應用

文 / 江西省公路投資有限公司 秦小明 江西路通科技有限公司 喻全紅

在概述RFID技術原理及技術優勢的基礎上，對該技術在公安交警查詢治理車輛違章、危險品車輛行駛監控、不停車收費、運營車輛監控管理等方面的應用進行分析探討，結果表明，RFID技術因具備信息容量高、信息安全性好、可靠性高等顯著的技術優勢，可快速推進我國交通運輸業信息化、智能化、社會化建設，在交通信息化建設方面應用潛力巨大。

RFID技術原理

技術原理

射 頻 識 別（Radio Frequency Identification， RFID）技術主要借助電磁感應或微波展開非接觸雙向通信，通過數據交換最終達到目標識別的目的。該技術在20世紀80年代開始便進入實用化階段，此后便在世界范圍內得到廣泛應用。

RFID系統通常由讀寫器、天線和標簽等部分組成，其中讀寫器是RFID系統的核心元件，主要起到控制射頻模塊、并向其發射讀寫信號、接收標簽應答，同時將信息傳輸至主機處理的作用。

RFID系統中的標簽進入讀寫器所發射無線射頻信號區域后，便能精準接收讀寫器所發射的射頻信號，如果是無源標簽，則主要借助線圈上感應電流獲取能量啟動標簽控制電路，并將存儲于芯片內的數據向射頻電路發送；如果是有源標簽，則會主動發送某一頻率信號，由讀寫器直接接收后解碼，并恢復出標簽原始信息后將其發送至計算機應用系統，通過數據處理后得出相關信息，達到識別目標的目的。

技術優勢

RFID技術最突出的特征是非接觸、高可靠、超大信息容量、防沖突、安全加密、追蹤定位等方面。

1.非接觸

應用RFID技術進行交通運行信息采集、處理及使用的過程中，電子標簽讀寫過程均在非接觸情況下完成，接收及閱讀距離可以達到數十米，對于短距離信息無線傳輸場合較為適用。

2.高可靠性

電子標簽和讀寫器之間不接觸，能有效避免因接觸不良而引發的讀寫錯誤，即使電子標簽上存在灰塵、油污、光線不足或反光，均不影響信息讀寫和傳輸的準確性；此外，電子標簽表面并無裸露芯片，不存在芯片脫落、彎曲損壞、靜電擊穿等問題。

3.超大信息容量

RFID技術中的電子標簽信息容量可達296碼，而當前的EAN/UPC條形碼容量也不過數十個字符，容量最大的PDF417條形碼容量也只能存儲2725個數字。射頻內存在諸多分區，各分區又存在對應的密碼。故而可將不同分區應用于不同應用。

4.防沖突、安全加密

電子標簽內設置有防沖突機制，可有效避免數據干擾，并能同時處理多張非接觸式電子標簽。RFID電子標簽在出廠前即固化設定，不可更改，電子標簽和讀寫器之間可互相進行合法性驗證，并在通信過程中對所有數據加密處理。

5.追蹤定位

RFID電子標簽能附著在物體上實時追蹤定位，如果將電子標簽和GPS結合，便能追蹤帶有電子標簽的車輛、貨艙、貨柜等物體。

RFID技術在交通信息化領域的應用

RFID技術可靠性高、容納信息量大、安裝維護簡便，隨著交通建設及運行規模的不斷擴大，車輛和地面之間需要傳遞的信息量越來越大，尤其對于車站、區間信號點、彎道等特殊區域，原電路信息量很難滿足要求。必須在車載和地面之間開拓其他信息傳輸通道、增加車載控制設備，從而保證車輛安全舒適運行。RFID系統可充當車輛和地面之間信息傳輸的通道，并成為交通控制系統的重要模塊。

RFID技術應用參數

1.工作頻率

RFID射頻技術發送頻率可以分為30～300kHz的低頻、3～30MHz的高頻或射頻、300MHz～3GHz的超高頻及3GHz以上的微波。其中低頻系統典型的使用頻率為6.75MHz、13.56MHz及27.125MHz，其電子標簽成本低、能耗不高，且標簽內所存儲的數據信息容量小，閱讀距離短，但是閱讀天線方向性不強；該系統大多應用于低成本、低能耗、短距離等安全性要求較高的情況，如高速公路和地面之間點式信息傳輸。高頻系統電子標簽和讀寫器成本均較高，標簽信息容量大，閱讀距離遠，對于高速運行的車輛車號識別、不停車收費等較為適用。

2.數據傳輸方式

根據反射波頻率和閱讀器發射頻率是否一致，可將應答器和閱讀器之間數據傳輸方式分為三類，分別為反射、方向式散射、負載調制式傳輸等。方向式散射方式下反射波頻率和閱讀器信息發射頻率基本一致，負載調制式傳輸方式下，閱讀器電磁場受到應答器影響較大。

3.電子標簽種類

有源標簽主要通過卡內電池向微型芯片提供能量，但不向電子標簽和應答器之間數據的傳送提供能量，識別距離可達到數十米，使用壽命3～10a，價格較高；無源標簽不裝配電池，以讀寫器所發射的電磁波為主要能量來源，使用壽命長，但發射距離較短，對讀寫器發射功率有較高要求。

4.調制方式

RFID系統調制方式主要分為主動式和被動式兩種。主動式調制方式下，電子標簽可主動將數據信息發送至讀寫器；而被動式調制方式下，主要借助讀寫器載波調制信號發送數據，讀寫器能保證激活一定范圍內的電子標簽，且標簽之間必須保持一定距離，應用不方便。RFID系統中的電子標簽還具有防碰撞功能，即數個電子標簽同時進入識別區域后信號不會互相干擾，能大大提升系統運行的穩定性。

公安交警查詢治理車輛違章方面

車輛安裝具有數據存儲、無線傳輸、數據加密等特征的電子標簽后在行駛過程中會與路邊RFID基站閱讀器不斷發生數據交換，當車輛進入限行車道或禁停車道時，路旁的RFID基站閱讀器和攝像機則會與車輛電子標簽發生數據交換，并采集車輛信息，上傳至后臺數據中心處理，根據處理結果作出車輛是否違章的判定。

應用RFID技術還可以迅速識別限號、套牌、肇事逃逸、超速等車輛信息，發布實時路況，提供交通誘導，車輛導航等服務。

危險品車輛行駛監控方面

按照《中華人民共和國道路運輸條例》，危險品運輸車輛行駛路線必須經公安及消防等部門批準后方可行駛。但在交通運行環境等的影響下，當前仍有部分危險品運輸車輛擅自改變行駛路線，嚴重危害社會公共安全。在智能交通系統建設中應用RFID技術，將RFID基站閱讀器和攝像機安裝在城市道路重要節點，同時向危險品運輸車輛安裝電子標簽，在危險品運輸車輛行駛的過程中，基站閱讀器會將車輛行駛中電子標簽所發送的信息傳輸至數據中心，經由計算機分析處理后為公安、交警和消防部門提供危險品運輸車輛行駛軌跡實時數據和視頻圖像。

不停車收費方面

當前，為避免路費征稽、高速公路收費站及停車場等區域發生交通擁堵，實現不停車收費，主要采用的是ETC技術，在該技術的基礎上，通過RFID技術與客戶賬戶捆綁，便可在不停車收費的基礎上實現電子錢包結算，有效緩解收費站、停車場出口等區域因車輛數量多、收費效率低下而導致的交通擁堵，提升交通運行能力。

具體而言，應將RFID閱讀器天線架設在與收費口相距50～100m的道路上方，當行車處于天線 接收范圍內時，天線將激活車上的電子標簽，接收電子標簽所發出的車牌號、車型、電子標簽好等車輛ID信息，由閱讀器接收后傳輸至車道控制器，并同時校驗車輛電子標簽的合法性，自動計算并扣除通行費用。

運營車輛監控管理方面

將基于RFID技術的電子標簽安裝在營運車輛上，借助RFID電子標簽特性和數字防偽技術，能實現信息加密儲存和車輛信息遠距離自動識別。RFID閱讀器和營運車輛之間信息通信完全通過非接觸方式進行，車輛電子標簽向RFID閱讀器發送自身信息，RFID閱讀器接收后解碼并通過計算機網絡傳輸至后臺計算機處理，進行運營車輛身份識別、合法性判別、行駛路線記錄及監控，為客貨運公司提供車輛進出場站自動登記、運行軌跡查詢，同時為交通運輸管理部門打擊車輛非法運營、車輛稽查、特種運營車輛監控管理等提供便捷模式。

結語

綜上所述，射頻識別技術在我國交通運行方面具有巨大的應用潛力。在現代信息社會，對各種信息獲取、處理的準確性、時效性要求越來越高，RFID技術則能有效滿足交通運行過程中數據量巨大，交通運行數據時效性強等方面的要求。

就技術和設備層面而言，當前主要使用的是安全可靠、技術成熟的歐洲標準查詢應答器，國內也正處于不斷研發及實行階段。

總之，RFID技術應用于交通信息化建設，既能推進智慧交通建設，又能使信息采集處理方式更加快捷、準確和可靠，能為城市道路及路網建設科學規劃、車流量分析、交通誘導、行業監管、物聯網等建設提供強有力的技術支持。