RFID技术在交通信息化建设中的应用

2022-12-17江西省公路投资有限公司秦小明江西路通科技有限公司喻全红

人民交通 2022年21期

文 / 江西省公路投资有限公司秦小明江西路通科技有限公司喻全红

在概述RFID技术原理及技术优势的基础上，对该技术在公安交警查询治理车辆违章、危险品车辆行驶监控、不停车收费、运营车辆监控管理等方面的应用进行分析探讨，结果表明，RFID技术因具备信息容量高、信息安全性好、可靠性高等显著的技术优势，可快速推进我国交通运输业信息化、智能化、社会化建设，在交通信息化建设方面应用潜力巨大。

RFID技术原理

技术原理

射频识别（Radio Frequency Identification， RFID）技术主要借助电磁感应或微波展开非接触双向通信，通过数据交换最终达到目标识别的目的。该技术在20世纪80年代开始便进入实用化阶段，此后便在世界范围内得到广泛应用。

RFID系统通常由读写器、天线和标签等部分组成，其中读写器是RFID系统的核心元件，主要起到控制射频模块、并向其发射读写信号、接收标签应答，同时将信息传输至主机处理的作用。

RFID系统中的标签进入读写器所发射无线射频信号区域后，便能精准接收读写器所发射的射频信号，如果是无源标签，则主要借助线圈上感应电流获取能量启动标签控制电路，并将存储于芯片内的数据向射频电路发送；如果是有源标签，则会主动发送某一频率信号，由读写器直接接收后解码，并恢复出标签原始信息后将其发送至计算机应用系统，通过数据处理后得出相关信息，达到识别目标的目的。

技术优势

RFID技术最突出的特征是非接触、高可靠、超大信息容量、防冲突、安全加密、追踪定位等方面。

1.非接触

应用RFID技术进行交通运行信息采集、处理及使用的过程中，电子标签读写过程均在非接触情况下完成，接收及阅读距离可以达到数十米，对于短距离信息无线传输场合较为适用。

2.高可靠性

电子标签和读写器之间不接触，能有效避免因接触不良而引发的读写错误，即使电子标签上存在灰尘、油污、光线不足或反光，均不影响信息读写和传输的准确性；此外，电子标签表面并无裸露芯片，不存在芯片脱落、弯曲损坏、静电击穿等问题。

3.超大信息容量

RFID技术中的电子标签信息容量可达296码，而当前的EAN/UPC条形码容量也不过数十个字符，容量最大的PDF417条形码容量也只能存储2725个数字。射频内存在诸多分区，各分区又存在对应的密码。故而可将不同分区应用于不同应用。

4.防冲突、安全加密

电子标签内设置有防冲突机制，可有效避免数据干扰，并能同时处理多张非接触式电子标签。RFID电子标签在出厂前即固化设定，不可更改，电子标签和读写器之间可互相进行合法性验证，并在通信过程中对所有数据加密处理。

5.追踪定位

RFID电子标签能附着在物体上实时追踪定位，如果将电子标签和GPS结合，便能追踪带有电子标签的车辆、货舱、货柜等物体。

RFID技术在交通信息化领域的应用

RFID技术可靠性高、容纳信息量大、安装维护简便，随着交通建设及运行规模的不断扩大，车辆和地面之间需要传递的信息量越来越大，尤其对于车站、区间信号点、弯道等特殊区域，原电路信息量很难满足要求。必须在车载和地面之间开拓其他信息传输通道、增加车载控制设备，从而保证车辆安全舒适运行。RFID系统可充当车辆和地面之间信息传输的通道，并成为交通控制系统的重要模块。

RFID技术应用参数

1.工作频率

RFID射频技术发送频率可以分为30～300kHz的低频、3～30MHz的高频或射频、300MHz～3GHz的超高频及3GHz以上的微波。其中低频系统典型的使用频率为6.75MHz、13.56MHz及27.125MHz，其电子标签成本低、能耗不高，且标签内所存储的数据信息容量小，阅读距离短，但是阅读天线方向性不强；该系统大多应用于低成本、低能耗、短距离等安全性要求较高的情况，如高速公路和地面之间点式信息传输。高频系统电子标签和读写器成本均较高，标签信息容量大，阅读距离远，对于高速运行的车辆车号识别、不停车收费等较为适用。

2.数据传输方式

根据反射波频率和阅读器发射频率是否一致，可将应答器和阅读器之间数据传输方式分为三类，分别为反射、方向式散射、负载调制式传输等。方向式散射方式下反射波频率和阅读器信息发射频率基本一致，负载调制式传输方式下，阅读器电磁场受到应答器影响较大。

3.电子标签种类

有源标签主要通过卡内电池向微型芯片提供能量，但不向电子标签和应答器之间数据的传送提供能量，识别距离可达到数十米，使用寿命3～10a，价格较高；无源标签不装配电池，以读写器所发射的电磁波为主要能量来源，使用寿命长，但发射距离较短，对读写器发射功率有较高要求。

4.调制方式

RFID系统调制方式主要分为主动式和被动式两种。主动式调制方式下，电子标签可主动将数据信息发送至读写器；而被动式调制方式下，主要借助读写器载波调制信号发送数据，读写器能保证激活一定范围内的电子标签，且标签之间必须保持一定距离，应用不方便。RFID系统中的电子标签还具有防碰撞功能，即数个电子标签同时进入识别区域后信号不会互相干扰，能大大提升系统运行的稳定性。

公安交警查询治理车辆违章方面

车辆安装具有数据存储、无线传输、数据加密等特征的电子标签后在行驶过程中会与路边RFID基站阅读器不断发生数据交换，当车辆进入限行车道或禁停车道时，路旁的RFID基站阅读器和摄像机则会与车辆电子标签发生数据交换，并采集车辆信息，上传至后台数据中心处理，根据处理结果作出车辆是否违章的判定。

应用RFID技术还可以迅速识别限号、套牌、肇事逃逸、超速等车辆信息，发布实时路况，提供交通诱导，车辆导航等服务。

危险品车辆行驶监控方面

按照《中华人民共和国道路运输条例》，危险品运输车辆行驶路线必须经公安及消防等部门批准后方可行驶。但在交通运行环境等的影响下，当前仍有部分危险品运输车辆擅自改变行驶路线，严重危害社会公共安全。在智能交通系统建设中应用RFID技术，将RFID基站阅读器和摄像机安装在城市道路重要节点，同时向危险品运输车辆安装电子标签，在危险品运输车辆行驶的过程中，基站阅读器会将车辆行驶中电子标签所发送的信息传输至数据中心，经由计算机分析处理后为公安、交警和消防部门提供危险品运输车辆行驶轨迹实时数据和视频图像。

不停车收费方面

当前，为避免路费征稽、高速公路收费站及停车场等区域发生交通拥堵，实现不停车收费，主要采用的是ETC技术，在该技术的基础上，通过RFID技术与客户账户捆绑，便可在不停车收费的基础上实现电子钱包结算，有效缓解收费站、停车场出口等区域因车辆数量多、收费效率低下而导致的交通拥堵，提升交通运行能力。

具体而言，应将RFID阅读器天线架设在与收费口相距50～100m的道路上方，当行车处于天线接收范围内时，天线将激活车上的电子标签，接收电子标签所发出的车牌号、车型、电子标签好等车辆ID信息，由阅读器接收后传输至车道控制器，并同时校验车辆电子标签的合法性，自动计算并扣除通行费用。

运营车辆监控管理方面

将基于RFID技术的电子标签安装在营运车辆上，借助RFID电子标签特性和数字防伪技术，能实现信息加密储存和车辆信息远距离自动识别。RFID阅读器和营运车辆之间信息通信完全通过非接触方式进行，车辆电子标签向RFID阅读器发送自身信息，RFID阅读器接收后解码并通过计算机网络传输至后台计算机处理，进行运营车辆身份识别、合法性判别、行驶路线记录及监控，为客货运公司提供车辆进出场站自动登记、运行轨迹查询，同时为交通运输管理部门打击车辆非法运营、车辆稽查、特种运营车辆监控管理等提供便捷模式。