近场通信在车辆限速检测中的一种应用
2014-09-01唐铭
唐铭
摘要文章分析了在现代交通环境下建立一种具备隐蔽性、移动性的速度监测点的必要性，介绍了利用近场通信主动RFID收发系统，搭建一个车辆与道路卡点的信息传递点，通过信息点收集车辆速度信息、报警信息。
关键词近场通信；限速检测；解决对策
中图分类号：TN911 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）11-0114-01
1现目前道路速度监测弊端
近年来，“智慧交通”项目在众多城市兴起，它们通过前端视频监测、其它感应设备、后端视频智能分析和后台大数据系统实现车辆流量监控、轨迹跟踪和违章抓拍三种主要功能。流量监控主要是通过安装在交通卡口的视频抓拍系统进行，辨别率高。轨迹跟踪主要依托各路段视频监控进行人工分析，特点是数据分析量多，劳动强度大。但只有较少车辆需要进行轨迹跟踪。违章抓拍分为人工图像抓拍和传感器触发图像抓拍，车辆限速检测使用的就是传感器触发图像抓拍方式。
现目前，车辆限速检测主要方式是地感线圈感应触发图像抓拍。这种方式优势是抓拍准确，抗干扰能力强。其缺点，一是必须要定点安装，抓拍装置必须暴露在路面侧立柱上；二是地感线圈的安装必须破坏路面；三是抓拍闪光灯会对人眼造成视角干扰；四是借助电子地图标注，部分驾驶员容易采取方法规避抓拍。另一种速度监测方式是基于多普勒效应的微波测速系统。这种方式由于功耗、成本和修理的原因，主要用于专人看守的可移动测速点，同时也面临“电子狗”的反侦查，所以在实际道路速度监测中没有广泛的推广。还有一种方式是在车辆上面速度安装检测设备，检测精度虽然高，但检测设备容易被驾驶人员卸载。这三种主要监测方式的弊端造成了现目前交通限速管制不灵活，不能全面覆盖，可以规避的现象。
2解决对策
面对以上弊端，我们需要解决四个问题。一是前端检测系统能够隐蔽，可移动；二是数据采集不需借助摄像抓拍；三是信息传输的稳定性不受车辆高速移动的影响；四是能够避免驾驶人员对检测系统的规避和干扰。
研究发现，利用近场通信可以解决这四个问题。在车辆电子系统总线中安装主动式RFID标签，采集车辆的速度信号和驾驶员触发的报警信号。RFID标签把采集的信号发射到安装在路边或是移动的RFID接收器中。RFID接收器通过有线或无线的方式上传到交管数据平台中，实现车辆数据的记录和报警数据的处理。报警功能作为测速系统的一个附加功能为车主提供服务，以避免车主撤除检测系统。
3系统设计
3.1 RFID传输系统设计
RFID（radio frequency identification）技术是一种利用射频通信实现的非接触自动识别技术，它具有高速移动物体识别、多目标识别和非接触识别、体积小、安装方便等特点，能实时、快速、准确地采集和处理信息。本方案选用有源式RFID标签，以满足发射距离较远、信息传输要求要的特点。
RFID采用nrf2401芯片+AT89C51架构。nrf2401采用开放的2.4 GHz频段，有125个频道，速率最高可达1 Mbps，可满足本应用的数据吞吐，可以满足多地址、多频及跳频需要。其外围元件可只需一个晶振和一个电阻形成射频电路。芯片内部设置有专门的稳压电路，内置CRC纠检错硬件电路和协议。电源电压范围为1.9 V～3.6 V，功耗很低，-5 dBm输出功率时典型峰值电流为10.5 mA。其工作参数可通过相应软件设置。
AT89C51作为一款常用的低耗高能含Flash可编擦除只读存储器的8位单片机，采用了CMOS工艺和高密度非易失性存储器技术。其中央处理器由ALU、专用寄存器组、定时控制部件等组成，具有较强的调用、跳转、判断，丰富的数据传输功能，以及提供存放中间结果、常用参数等功能。
RFID标签安装在车窗靠上或集成于外置车辆天线中，其电源由车载电源供给。电子标签储存、收集车辆基本信息、车辆通信总线中速度传感器信号和安装于车辆上一个或多个报警按键发出的报警信号，并主动向RFID识读器发射信号，完成车辆速度信息上报和紧急情况报警。
3.2 RFID识读器设计
RFID识读器安装于道路固定点或移动设备中，选用基于ARM7TDMI-S核的微处理器S3C44B0X，其工作电压为2.5 V，可外扩SDRAM，FLASH，有71个通用I/O，包括8个外部中断。车辆信息、速度信息和报警信息通过RS-485总线传给现场控制机进行现场信息处理，也可通过RTL8019网络通信接口传递，实现交管平台统一处理。
3.3 信息系统搭建
本系统主体分为安装在车辆中的RFID发射器和安装在道路点位或移动使用的RFID识读器，这两部分构成信息传递，供交通信息联网平台使用。
图1系统框图
4结束语
本系纺能实现车辆速度信息准确、即时传递到交管系统平台中，能实现集成安装和隐密安装。硬件成本低、利于推广，若有成熟条件可集成于车辆通信总线中，以避免车主对检测系统的破坏。
参考文献
[1]邱自学，李娟.机动车车速监测的RFID传感标签及其系统设计[J].自动化仪表，2010（07）.
[2]冯春贵.基于RFID的车辆超速自动监测系统设计[D].西南大学，2013.
endprint
摘要文章分析了在现代交通环境下建立一种具备隐蔽性、移动性的速度监测点的必要性，介绍了利用近场通信主动RFID收发系统，搭建一个车辆与道路卡点的信息传递点，通过信息点收集车辆速度信息、报警信息。
关键词近场通信；限速检测；解决对策
中图分类号：TN911 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）11-0114-01
1现目前道路速度监测弊端
近年来，“智慧交通”项目在众多城市兴起，它们通过前端视频监测、其它感应设备、后端视频智能分析和后台大数据系统实现车辆流量监控、轨迹跟踪和违章抓拍三种主要功能。流量监控主要是通过安装在交通卡口的视频抓拍系统进行，辨别率高。轨迹跟踪主要依托各路段视频监控进行人工分析，特点是数据分析量多，劳动强度大。但只有较少车辆需要进行轨迹跟踪。违章抓拍分为人工图像抓拍和传感器触发图像抓拍，车辆限速检测使用的就是传感器触发图像抓拍方式。
现目前，车辆限速检测主要方式是地感线圈感应触发图像抓拍。这种方式优势是抓拍准确，抗干扰能力强。其缺点，一是必须要定点安装，抓拍装置必须暴露在路面侧立柱上；二是地感线圈的安装必须破坏路面；三是抓拍闪光灯会对人眼造成视角干扰；四是借助电子地图标注，部分驾驶员容易采取方法规避抓拍。另一种速度监测方式是基于多普勒效应的微波测速系统。这种方式由于功耗、成本和修理的原因，主要用于专人看守的可移动测速点，同时也面临“电子狗”的反侦查，所以在实际道路速度监测中没有广泛的推广。还有一种方式是在车辆上面速度安装检测设备，检测精度虽然高，但检测设备容易被驾驶人员卸载。这三种主要监测方式的弊端造成了现目前交通限速管制不灵活，不能全面覆盖，可以规避的现象。
2解决对策
面对以上弊端，我们需要解决四个问题。一是前端检测系统能够隐蔽，可移动；二是数据采集不需借助摄像抓拍；三是信息传输的稳定性不受车辆高速移动的影响；四是能够避免驾驶人员对检测系统的规避和干扰。
研究发现，利用近场通信可以解决这四个问题。在车辆电子系统总线中安装主动式RFID标签，采集车辆的速度信号和驾驶员触发的报警信号。RFID标签把采集的信号发射到安装在路边或是移动的RFID接收器中。RFID接收器通过有线或无线的方式上传到交管数据平台中，实现车辆数据的记录和报警数据的处理。报警功能作为测速系统的一个附加功能为车主提供服务，以避免车主撤除检测系统。
3系统设计
3.1 RFID传输系统设计
RFID（radio frequency identification）技术是一种利用射频通信实现的非接触自动识别技术，它具有高速移动物体识别、多目标识别和非接触识别、体积小、安装方便等特点，能实时、快速、准确地采集和处理信息。本方案选用有源式RFID标签，以满足发射距离较远、信息传输要求要的特点。
RFID采用nrf2401芯片+AT89C51架构。nrf2401采用开放的2.4 GHz频段，有125个频道，速率最高可达1 Mbps，可满足本应用的数据吞吐，可以满足多地址、多频及跳频需要。其外围元件可只需一个晶振和一个电阻形成射频电路。芯片内部设置有专门的稳压电路，内置CRC纠检错硬件电路和协议。电源电压范围为1.9 V～3.6 V，功耗很低，-5 dBm输出功率时典型峰值电流为10.5 mA。其工作参数可通过相应软件设置。
AT89C51作为一款常用的低耗高能含Flash可编擦除只读存储器的8位单片机，采用了CMOS工艺和高密度非易失性存储器技术。其中央处理器由ALU、专用寄存器组、定时控制部件等组成，具有较强的调用、跳转、判断，丰富的数据传输功能，以及提供存放中间结果、常用参数等功能。
RFID标签安装在车窗靠上或集成于外置车辆天线中，其电源由车载电源供给。电子标签储存、收集车辆基本信息、车辆通信总线中速度传感器信号和安装于车辆上一个或多个报警按键发出的报警信号，并主动向RFID识读器发射信号，完成车辆速度信息上报和紧急情况报警。
3.2 RFID识读器设计
RFID识读器安装于道路固定点或移动设备中，选用基于ARM7TDMI-S核的微处理器S3C44B0X，其工作电压为2.5 V，可外扩SDRAM，FLASH，有71个通用I/O，包括8个外部中断。车辆信息、速度信息和报警信息通过RS-485总线传给现场控制机进行现场信息处理，也可通过RTL8019网络通信接口传递，实现交管平台统一处理。
3.3 信息系统搭建
本系统主体分为安装在车辆中的RFID发射器和安装在道路点位或移动使用的RFID识读器，这两部分构成信息传递，供交通信息联网平台使用。
图1系统框图
4结束语
本系纺能实现车辆速度信息准确、即时传递到交管系统平台中，能实现集成安装和隐密安装。硬件成本低、利于推广，若有成熟条件可集成于车辆通信总线中，以避免车主对检测系统的破坏。
参考文献
[1]邱自学，李娟.机动车车速监测的RFID传感标签及其系统设计[J].自动化仪表，2010（07）.
[2]冯春贵.基于RFID的车辆超速自动监测系统设计[D].西南大学，2013.
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摘要文章分析了在现代交通环境下建立一种具备隐蔽性、移动性的速度监测点的必要性，介绍了利用近场通信主动RFID收发系统，搭建一个车辆与道路卡点的信息传递点，通过信息点收集车辆速度信息、报警信息。
关键词近场通信；限速检测；解决对策
中图分类号：TN911 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）11-0114-01
1现目前道路速度监测弊端
近年来，“智慧交通”项目在众多城市兴起，它们通过前端视频监测、其它感应设备、后端视频智能分析和后台大数据系统实现车辆流量监控、轨迹跟踪和违章抓拍三种主要功能。流量监控主要是通过安装在交通卡口的视频抓拍系统进行，辨别率高。轨迹跟踪主要依托各路段视频监控进行人工分析，特点是数据分析量多，劳动强度大。但只有较少车辆需要进行轨迹跟踪。违章抓拍分为人工图像抓拍和传感器触发图像抓拍，车辆限速检测使用的就是传感器触发图像抓拍方式。
现目前，车辆限速检测主要方式是地感线圈感应触发图像抓拍。这种方式优势是抓拍准确，抗干扰能力强。其缺点，一是必须要定点安装，抓拍装置必须暴露在路面侧立柱上；二是地感线圈的安装必须破坏路面；三是抓拍闪光灯会对人眼造成视角干扰；四是借助电子地图标注，部分驾驶员容易采取方法规避抓拍。另一种速度监测方式是基于多普勒效应的微波测速系统。这种方式由于功耗、成本和修理的原因，主要用于专人看守的可移动测速点，同时也面临“电子狗”的反侦查，所以在实际道路速度监测中没有广泛的推广。还有一种方式是在车辆上面速度安装检测设备，检测精度虽然高，但检测设备容易被驾驶人员卸载。这三种主要监测方式的弊端造成了现目前交通限速管制不灵活，不能全面覆盖，可以规避的现象。
2解决对策
面对以上弊端，我们需要解决四个问题。一是前端检测系统能够隐蔽，可移动；二是数据采集不需借助摄像抓拍；三是信息传输的稳定性不受车辆高速移动的影响；四是能够避免驾驶人员对检测系统的规避和干扰。
研究发现，利用近场通信可以解决这四个问题。在车辆电子系统总线中安装主动式RFID标签，采集车辆的速度信号和驾驶员触发的报警信号。RFID标签把采集的信号发射到安装在路边或是移动的RFID接收器中。RFID接收器通过有线或无线的方式上传到交管数据平台中，实现车辆数据的记录和报警数据的处理。报警功能作为测速系统的一个附加功能为车主提供服务，以避免车主撤除检测系统。
3系统设计
3.1 RFID传输系统设计
RFID（radio frequency identification）技术是一种利用射频通信实现的非接触自动识别技术，它具有高速移动物体识别、多目标识别和非接触识别、体积小、安装方便等特点，能实时、快速、准确地采集和处理信息。本方案选用有源式RFID标签，以满足发射距离较远、信息传输要求要的特点。
RFID采用nrf2401芯片+AT89C51架构。nrf2401采用开放的2.4 GHz频段，有125个频道，速率最高可达1 Mbps，可满足本应用的数据吞吐，可以满足多地址、多频及跳频需要。其外围元件可只需一个晶振和一个电阻形成射频电路。芯片内部设置有专门的稳压电路，内置CRC纠检错硬件电路和协议。电源电压范围为1.9 V～3.6 V，功耗很低，-5 dBm输出功率时典型峰值电流为10.5 mA。其工作参数可通过相应软件设置。
AT89C51作为一款常用的低耗高能含Flash可编擦除只读存储器的8位单片机，采用了CMOS工艺和高密度非易失性存储器技术。其中央处理器由ALU、专用寄存器组、定时控制部件等组成，具有较强的调用、跳转、判断，丰富的数据传输功能，以及提供存放中间结果、常用参数等功能。
RFID标签安装在车窗靠上或集成于外置车辆天线中，其电源由车载电源供给。电子标签储存、收集车辆基本信息、车辆通信总线中速度传感器信号和安装于车辆上一个或多个报警按键发出的报警信号，并主动向RFID识读器发射信号，完成车辆速度信息上报和紧急情况报警。
3.2 RFID识读器设计
RFID识读器安装于道路固定点或移动设备中，选用基于ARM7TDMI-S核的微处理器S3C44B0X，其工作电压为2.5 V，可外扩SDRAM，FLASH，有71个通用I/O，包括8个外部中断。车辆信息、速度信息和报警信息通过RS-485总线传给现场控制机进行现场信息处理，也可通过RTL8019网络通信接口传递，实现交管平台统一处理。
3.3 信息系统搭建
本系统主体分为安装在车辆中的RFID发射器和安装在道路点位或移动使用的RFID识读器，这两部分构成信息传递，供交通信息联网平台使用。
图1系统框图
4结束语
本系纺能实现车辆速度信息准确、即时传递到交管系统平台中，能实现集成安装和隐密安装。硬件成本低、利于推广，若有成熟条件可集成于车辆通信总线中，以避免车主对检测系统的破坏。
参考文献
[1]邱自学，李娟.机动车车速监测的RFID传感标签及其系统设计[J].自动化仪表，2010（07）.
[2]冯春贵.基于RFID的车辆超速自动监测系统设计[D].西南大学，2013.
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