张麒 刘育才

摘 要：RFID无线射频识别，是一种利用射频通信实现的非接触式自动识别技术，它主要通过射频信息来自动识别目标对象并采集相关的数据信息，识别过程无需人工干预，具有抗干扰能力强，速度快，传输距离远等优势，因此，广泛应用于交通、物流、餐饮、医疗保健等领域。本文就主要对基于RFID技术的实时交通信息采集处理技术进行了简要分析。

关键词：RFID技术；交通；应用

中图分类号：O434文献标识码： A

引言

随着信息技术的飞速发展，全社会信息化建设的步伐不断加快，信息化受益所涉及的领域也不断的扩大，时下交通行业信息化建设也有了一定的发展，但仍然存在着一些问题，如由于受传统思维和习惯的影响，当前的交通行业统计工作仍然以手工作业为主，受人的主观因素制约较为明显和突出，大大影响了工作的低效率和信息的准确度。RFID技术是一种非接触的自动识别技术，是射频技术在识别领域的应用，是本世纪十大重要技术之一。

一、RFID技术简述

1、RFID的概念及其工作原理

无线射频识别(Radio Frequency Identification简称RFID)通过射频信号作非接触式自动识别并获取有用信息。射频识别产品体积小，可附着在需辨别实体上，以非接触方式快速读取储存信息。一般而言，RFID系统由读写器、电子标签和数据管理系统三部分组成。读写器读写电子标签信息，通过网络与其他计算机通讯，获取电子标签信息，并进而解释及数据管理。电子标签由RED芯片和天线组成，每个芯片含唯一识别码，表示电子标签所附着物体。数据管理系统完成数据信息存储及管理，可由简单小型数据库担当，也可集成RFID管理模块的大型ERP数据库管理软件。

RFID系统的组成及其工作原理。RFID系统因应用不同其组成会有所不同，但基本都由电子标签（Tag）、阅读器（Reader）和数据交换与管理系统（Processor）三大部分组成。电子标签（或称射频卡、应答器等），由耦合元件及芯片组成，其中饱含带加密逻辑、串行EEPROM（电可擦除及可编程式只读存储器）、微处理器CPU以及射频收发及相关电路。电子标签具有智能读写和加密通信的功能，它是通过无线电波与读写设备进行数据交换，工作的能量是由阅读器发出的射频脉冲提供。阅读器，有时也被称为查询器、读写器或读出装置，主要由无线收发模块、天线、控制模块及接口电路等组成。阅读器可将主机的读写命令传送到电子标签，再把从主机发往电子标签的数据加密，将电子标签返回的数据解密后送到主机。数据交换与管理系统主要完成数据信息的存储及管理、对卡进行读写控制等。

RFID卡与读写器实现数据通信过程中起关键的作用是天线。一方面,无源的RFID卡芯片要启动电路工作需要通过天线在读写器天线产生的电磁场中获得足够的能量；另一方面,天线决定了RFID卡与读写器之间的通信信道及方式。一般是15米以内，GPS定位输出为每秒1次，经过CPU处理，向中心传输，一般30秒一个点，传输时间很短，就是GPRS上网时间。上网方式通常是HTTP或TCP，当然还有几种，如客户端方式等。

2、RFID的特性

读写速度快：传统条码、IC卡等识别技术一次只扫描一条记录，而RFID非接触方式及无方向性要求，标签一进入磁场，解读器即时读取其中信息，几毫秒就可完成一次读写。防冲撞机制使之可同时处理多个标签，实现批量识别，每秒同时最多可识别50个，能在运动中识别；形状多样、体积小：RFID读取时不受形状与尺寸限制，不需为读取精度而配合纸张固定尺寸和印刷品质。此外，其标签往小型化与多样态发展，可用于不同产品；环境适应能力强：RFID对水、油、药品等的抗污性强，RFID在脏污或黑暗中也可读取数据；可重复使用：RFID为电子数据，可反复被覆写回收标签重复使用；穿透性好，无障碍阅读：即使被覆盖，RFID也可穿透木材、纸张和塑料等非金属或非透明材质，作穿透性通信。不过其对于铁质金属就无法通讯；数据记忆容量大：容量随记忆规格发展而扩大，未来物品所需携带资料愈来愈大，对卷标所能扩充容量需求也增加，而RFID不会受到限制；安全性高：RFID按国际统一电子产品代码的编码制在出厂前就固化在芯片中的，不重复、不可复制。数据可加密，扇区可独立一次锁定，并根据用户需求锁定重要信息，难仿冒、难侵入。

二、RFID系统在当今的交通运输业发展中的应用分析

RFID作为一种交换性的标识技术，在西方发达国家已经出现了普及化的趋势，而且该技术在西方发达国家的研制中越来越趋向专业化。在交通运输行业中的物流管理、材料管理、服务性领域与工业自动化领域显示出强大的优势，有着光明的前景。而在中国，RFID系统发展相对缓慢，但是在交通运输行业已经显示出强大的应用效力，主要作用于铁路列车的车号识别、交通运输中集装箱的管理、高速公路关卡的收费、当下比较推广流行的门禁管理等方面。下面我们结合RFID的系统优势进行具体的应用分析论述。

1、铁路列车车号的识别应用分析

铁路上比较苦恼的是列车车号的识别，众多列车车厢，当遇到突发与危险情况时很难在短时间内确定出事列车车号，而RFID系统适用于所有的铁路机车与货车，通过在机车上安装电子性标签，并且在所有路段进、编组站点、中大型的货运站分界点进行地面识别设备的安装，通过车站信息中心枢纽的专门的计算机车站集中管理系统进行列车车号的掌握与分析，在各大铁路部门之间建立有效联系的铁路运输管理系统。对特定车号的车次进行分析与追踪，十分便捷。

2、集装箱的管理分析

RFID系统在集装箱的管理中也优势明显。首先，基于RFID系统的集装箱管理系统能够实现对集装箱运输过程中的物流追踪与定位，根据获取的物流信息进行实时跟踪记录。最大程度的避免集装箱在实际运输过程中可能出现的集装箱错箱、露箱失误。提高交通运输速度，提高集装箱运输的安全与可靠性能，在整体上提升我国集装箱运输服务的管理水平。还可以通过集装箱上的电子标签定位集装箱的固有信息，主要包括集装箱的型号、集装箱运输内容、集装箱的所有者、集装箱的尺寸等信息。通过RFID系统还可以实现集装箱错误信息的更改。如果集装箱货品类型，集装箱所有者、运单号码、集装箱运输路线发生错误时可以借助RFID系统进行自动的检索与数据清点，确保集装箱信息的准确无误，这些更正都可以通过系统固有的无线传输技术完成。检索与查找更加方便。

3、RFID系统支持的高速公路的自动收费管理

我国地域广阔，交通运输面临着极大的考验，而我国的交通运输管理中最关键的是高速公路的收费管理。RFID系统有效的解决了这一难题，这也成为RFID系统在交通运输行业中最为成功的应用。不仅提高了收费效率而且有效的避免了高速公路管理人员乱收费与贪污的现象。通过先进的非接触识别技术，车辆在高速路口完成正确的自动缴费，缴费效率提高的同时也解决了高速公路常见的拥堵现象，尤其是在节假日高速公路不收费的情况下，RFID系统的优势是十分明显的。这是如何实现的呢，RFID系统的射频卡安装在车辆的挡风玻璃之后，面对多车道的情况，可以采用人工收费与自动收费并存的收费方式，高速公路管理更加规范与科学，并体现出人性化的特点。

4、城市交通调度管理系统

城市交通调度管理是智能交通管理系统的核心组成部分。RFID技术则是交通调度管理系统中信息采集的有效手段。利用将RFID应用于公交车场管理系统，可以实现公交车进出站时信息自动采集，不用停车，这样公交调度系统能准确掌握公交停车场车辆进出的实时动态信息。通过对采集的数据进行分析，能更合理地安排车辆，从而实现公交车辆的智能化管理，提升城市形象。

RFID技术手段具有很高的经济性，与全球卫星定位系统（GPS）等技术相比具有安装方便、适应性强、成本低、车辆无需改造等特点。

5、智能停车场管理

智能车场体系能有效、精确、智能的对进出停车场的系统车辆和非系统车辆的数据信息进行辨认、收集、记录并按需求上传、处理，而且可经过相应人工干预进行弥补，避免非正常事件影响。当车辆驶入/出门禁天线通信区时，天线以微波通讯的方式与进行双向数据交换，从电子车卡上读取车辆的有关信息，在司机卡上读取司机的有关信息，主动辨认电子车卡和司机卡并判断车卡是不是有用和司机卡的合法性，车道操控电脑显现与该电子车卡和司机卡一一对应的车牌号码及驾驶员等材料信息；车道操控电脑主动将经过时刻、车辆和驾驶员的有关信息存入数据库中，车道操控电脑依据读到的数据进行判断完成通行和收费办理。

6、公共自行车管理

公共自行车体系由公共自行车、锁柱、网点管理、后台体系四大基础部分构成。每个使用公共自行车的人都要办理一张RFID卡，上面标有身份证等个人信息辨认记录，并且在租车、还车时都要在公共自行车专用车架装备的电脑锁柱上刷卡。后台体系中央管理中心能够监控到每个网点每一辆车的状况。自行车前旁边面装有车栓，与网点的锁柱衔接，内置RFID对自行车的身份进行仅有辨认。锁柱内还有读卡器和处理芯片，能够独立主动处理市民的租借事务。

北京、上海、武汉等多个大中城市正在逐步完善公共自行车系统，市民凭智能卡从租赁网点取车，到达目的地后在另一网点存放，由智能系统识别和保存，使公共自行车成为公交体系末端组成部分，缩短市民在乘坐公交车等前后步行距离，方便市民出行。

7、基于RFID的车辆识别系统

（1）总体方案

车辆出入识别系统是在每一个车辆上安装RFID识别卡，将电子识别标签作为车辆信息的载体，利用射频识别设备、车辆检测设备和PC机等硬件设备构建车辆信息采集系统，然后通过软件编程实现硬件设备的调用和通信，采集电子识别卡上的信息，实时记录车辆的出入信息，对过往车辆进行自动识别和信息采集，加强对车辆的出入管理。基于RFID的车辆识别系统主要由前端信息采集单元、车载信息单元（电子车卡和司机卡）、数据处理中心、用户终端应用系统、信息传输系统组成。

（2）硬件系统

基于RFID的车辆识别系统的硬件包括电子标签、阅读器和天线组成。电子标签内记载所标识车辆在管理部门登记在册的合法信息，通过系统软件可以对每个标签进行授权，以鉴别该车辆是否有权通过此门。本系统选用的汽车电子识别标签尺寸同普通IC卡一样，主要由纸质面层、以聚脂薄膜为基片的印刷电路层和纸质背层三部分粘合组成。智能读写器主要安装在大门出入口、车辆经过需要监控的交通路口，负责驱动天线发射信号或接收天线返回的信号，分析处理放置在车辆上的电子标签数据，同时将这些数据传送到系统的PC服务器中，通过系统软件对进出的车辆做出迅速的识别和记录。射频天线用来发射无线信号激活电子标签，同时接收电子车证反馈的无线射频信号，并将这些信号传送给读写器。系统选用TDJ系列定向天线，能够保证发射天线的极化方向始终与电子标签接收天线的极化方向一致，全面接收能量。

（3）软件系统

基于RFID的车辆识别系统由系统设置模块、通讯模块、卡信息管理操作、车辆出入数据监控模块组成，各模块采用SQL作为数据库。系统设置模块包括登录密码设置、管理员密码设置、通讯端口设置、车型设置、单位设置和退出系统等功能。通讯功能模块完成控制指令的发送和实时数据接收，是车辆识别管理系统能实时正常工作的核心。通讯功能模块包括停止监控、监控器对表、发送黑名单（禁止通行）和删除黑名单等功能。卡信息管理模块可以进行注册卡发卡、修改信息、报失卡、取消报失、旧卡换新和读卡信息等操作，系统操作人员在发卡时经由通信适配器读取在RFID读卡器上的卡片信息；每张卡通过卡号与车辆信息建立数据关联，发卡的时候将射频卡的卡号和车辆即车主进行绑定，并保存在计算机的数据库里面。车辆出入数据监控模块对射频信号进行自动采集，实时监控出入的车辆状态。当持卡车辆进出系统大门设置的识别区域时，其随身携带的射频卡被应用系统快速识别，数据采集系统自动采集电子车牌内数据，进入系统数据库查询并判断该车辆是否为合法车辆，决定是否让其通行。

三、RFID技术在交通领域的发展前景

1、RFID电子车牌。将RFID技术应用于电子车牌，可以在电子车牌内记录详细的车辆信息，各路面探测系统通过对电子车牌进行远距离读取，实现车辆识别监控管理等功能。

2、智能信号灯控制。通过安装在路口的RFID阅读器可以探测并计算出某两个红绿灯区间的车辆数目，从而智能地计算红灯或绿灯的分配时间。如果一个道路走向上的车辆足够多，该走向上的交通信号灯将自动变味绿灯，而另一个道路走向上将变为红灯。RFID技术运用于智能信号灯控制可以有效的缓解城市的交通拥堵。

3、进入控制。通过装在路口的RFID阅读器，并辅以其他自动控制系统，可以不让特定类型的车辆、或有违章记录的车辆进入某区域或某路段，达到进入控制的目的。

4、智能停车场管理。不仅可以对停车场、小区车辆门禁自动收费监控管理，还具有停车场、小区泊位查询管理功能。

5、特殊车辆的监控。对危险车辆、校车、公车、出租车、公共自行车进行统一管理。如将RFID技术运用于危货运输车辆的监管，时刻查询车辆行驶路线，避免车辆进入人流车流密度大，交通事故多发路段，对车辆技术状态实时监控。

6、配合无线传感器网络形成车联网。RFID配合无线传感器网络（WSN）可以克服RFID抗干扰能力差、搜集数据依靠阅读器的缺点，形成WSID网络，实现车车、车路通信和定位等功能。

7、交通统计。运用RFID技术进行交通统计，克服现有统计制度统计数据精度不高，类别单一的缺点，为交通管理部门提供各种车辆、船舶的精确交通流数据，实现交通监管信息化、智能化，另外还可以为交通规划提供基础数据。

结束语

我们不难发现RFID系统在交通运输业中的作用越来越被凸显，作用越来越重要，即使RFID系统在实际使用的过程中也暴露出部分问题，但是从其总体发展趋势来看，其应用将更加广泛，涉及到各个领域，其管理、记录与监控功能将在新技术的支撑下实现性能的更加优化，功能更加完善，设计更加人性，在各行各业中发挥其技术上的优势，推动我国各项产业的稳定发展。

参考文献

[1]孔俊.利用RFID技术提升物联网的规模效应[J].移动Labs网站,2010，（03）.

[2]栾文利.无线射频识别（RFID）技术的应用分析[J].黑龙江科技信息，2012，（17）.

[3]张欢欢，金琳，黄平平，聂道全，陈焰.基于RFID检测技术的交通信号灯实时控制系统的研究与设计[J].中国水运（下半月刊），2010，（11）.

[4]赵泰洋，郭成安，金明录.一种基于RFID原理的交通信息获取系统与车辆定位方法[J].电子与信息学报，2010，（11）.

[5]林晓辉,曹成涛,张宇欢,邱建喜.车辆自动识别系统在城市年票征收管理中的应用研究[J].交通信息与安全，2010，（01）.