超高频RFID系统在车辆管理中的应用

摘 要：提出了一种基于超高频射频识别（RFID）技术的车辆管理应用方案，包括系统组成、设计思路、标签及读写器的选择等。该方案将RFID技术应用于车辆信息自动识别技术中，可解决传统车辆信息识别系统的不足，同时在满足了传统车辆识别功能的条件下，提高了车辆信息识别的有效性和准确性。大量测试结果表明，基于RFID技术的车辆管理系统各项技术指标达到设计要求，具有很高的稳定性与可靠性。

关键词：超高频；射频识别；车辆管理

1 引 言

随着我国城市化建设的快速发展，人民生活水平的不断提高，车辆数量和道路交通流量急剧增加，而道路的建设远赶不上车辆的增长，伴随而来是交通拥堵、车辆违章违法等现象的日益突出，传统的车辆管理系统已经面临巨大挑战。目前发展的射频识别（RFID）技术为这个问题的有效解决提供了理想的解决方案，同时也是以后车辆管理自动化的发展方向[1-7]。

而对公交公司而言，其停车场平时需要管理大量的公交车辆，同时车辆停放比较分散，出入频繁，车辆日常管理和安全监管难度较大。因此，需要采用高智能化的管理手段来实现停车库信息化管理的建设[8-10]。

在深入分析国内外成熟的基于RFID的智能停车场管理系统关键技术基础上，以某公交公司的车辆管理为典型应用背景，本文提出的一种基于超高频射频识别（RFID）技术的车辆管理应用方案。该方案可有效降低车辆信息查询复杂程度、车辆定位等问题。该系统采用自行研发的FR520读写器等关键设备，并通过立体停车库的大量测试结果证明方案合理可行，运行稳定可靠[11-15]。

2 射频识别技术

自动设备识别系统（Automatic Equipment Identification， AEI）是国际上正在努力开发并快速推广普及的技术。它适用于安全性要求较高的部门的车辆电子自动管理系统。该项技术的基本思想是通过采用一些先进的技术手段，实现人们对各类物体和设备在不同状态（高速移动、静止、恶劣环境）下的自动识别和管理，特别是采用超高频RFID技术的自动设备识别系统正日益广被使用。

RFID也称智能标签，是继个人电脑（PC）、互联网、无线通信之后的第四次信息技术革命。一个RFID系统通常由三部分组成：读写器、标签及相关的天线。读写器天线发射无线电信号给标签，标签通过自己的天线接收此信号，利用该信号得到的能量启动标签上的集成电路芯片工作。作为条形码的无线版本，智能标签技术具有条形码所不具备的防水、防磁、耐高温、使用寿命长、读取距离大、标签上数据可以加密等一系列优点，正在许多领域得到应用。

在图1所示的简单RFID系统中，现将阅读器（Reader）、天线（Antenna）和标签（Tag）的作用分别描述如下：

阅读器：读取（有时还可以写入）标签信息的设备，可设计为手持式或固定式；

标签：由耦合元件及芯片组成，每个标签具有唯一的电子编码，附着在车辆上标识目标对象，标签编写成车辆的编码唯一识别；

天线：在标签和读取器间传递射频信号。

图1 系统工作原理示意图

3 车辆管理系统设计

针对公交公司车辆管理背景，以其所属的一个典型的立体停车场为例，车辆管理系统设计过程中需要重点考虑的问题包括：

（1） 建设目标

为立体停车场管理人员提供实时监控车辆信息的平台、实现智能化车辆规范有序定位管理；还可以在管理立体车库的车辆进出，严密监视出入车辆，有效控制定位车辆的作息位置，保证系统运行稳定可靠。

（2） 丰富的功能

具有自动识别、智能控制、车辆定位管理、报警提示、信息记录、数据通信、查询、统计、分析等功能；同时具备扩展方便，升级容易等特性。

（3） 运行稳定可靠

具有冗余容错性能；系统处理速度快，可靠性高，稳定性好，错漏率低，并具有数据备份、数据恢复能力。

（4） 车辆实时定位管理

对于立体车库内车辆进行数字化管理；通过自动识别车牌卡信息，可以对车辆进出时间进行跟踪，同时定位车辆停放及作息位置的信息。

4 车辆管理系统方案

（1） 系统分部网络结构

图2所示的智能车辆管理系统是以后台管理系统和前端控制系统通过专用网络传输设备组成的管理系统，网络通信协议采用TCP/IP协议。而前端控制系统内的通道识别系统则采用10/100M以太网组成的一个小的局域网系统，进行识别和外设控制管理。

图2 系统分布网络结构

（2） 立体车库平面结构

图3所示为该立体车库的读写系统覆盖效果图。系统软件可以控制读写器的四根天线的轮询读取车辆标签时间顺序，根据每个天线能管理定位对应停车区域的车辆，能把实时的公交停车位置区域上报到公交公司的调度室，方便管理人员对车辆管理与停放位置的查询定位。

（3） 车辆管理平台组成

后台管理平台包括：管理计算机、发卡读写器、读写器、读写器专用天线及电缆。其中上层应用软件及其数据库系统安装并存储在管理计算机上。

5 固定式阅读器选型

图4所示是一种能满足本文系统需求的四通道远距离超高频RFID固定式阅读器产品HIK-FR520，支持DRM工作模式，具有良好的防冲突和抗干扰性能，识别率高，功能强，可靠性高，可扩展性好等特点。

该产品可广泛应用于智能交通、服装盘存、智能仓储等领域，能够实现现代化的物流管理，海关智能通关、城市车辆自动识别、智能停车场、高速公路不停车收费应用等集成系统。其主要特点包括：

兼容EPC C1 Gen2/ISO 18000-6C；

PowerPC架构CPU MPC8308，128 MB RAM；

具有载波消除功能，抗干扰能力更强；

支持EPC密集型读取模式（DRM）；

远距离读取，RF输出功率达到32.5 dBm；

支持4路天线接口；

支持640 Kb/s标签数据读取速率；

配置以及参数设定灵活，提供最大化标签阅读量和最佳工作性能；

智能交通及车辆管理

大规模RFID系统应用

图3 读写系统覆盖效果图图 4 超高频固定式读写器

HIK-FR520的主要性能指标如表1所列。

6 车辆管理系统的特点

公交立体停车管理智能是运用超高频自动识别技术，利用现代计算机技术和自动控制技术等多领域技术，综合实现车辆自动识别和定位管理。本文提出的超高频RFID车辆管理系统具有以下主要特点：

整个系统具有远距离快速识别、智能控制、高可靠性、高保密性、易操作、易扩展等特点；

建立安全可靠的注册车辆档案，通过高新技术加强车辆监管防盗功能；

提供一个对进出车辆自动识别、智能管理的先进、可靠、适用的数字化平台，使公交公司对所有公交车辆出行、位置进行实时动态管理的能力得到质的提高；

能有效、准确的对进出停车库的车辆（装有车辆电子号牌的车辆）的数据信息识别、采集、记录、跟踪；

实时数据可以通过网络及时传送到后台管理系统，使管理人员在办公室内就可以及时了解公交车辆的停车在立体车库位置的情况。

7 结 语

基于射频识别的智能车辆管理系统是一种高效、快捷及科学的车辆管理手段。本文提出的超高频车辆管理系统应用于停车场车辆管理中，具有效率高、准确性好、安全性高的优点。该系统易于操作维护，自动化程度高，大大减轻管理者的劳动量。该方案的主要创新点在于为立体停车场管理人员提供实时监控并识别车辆信息的平台、实现车辆的智能化规范有序定位管理，系统功能丰富，运行稳定可靠，具有广阔的市场应用前景。

参 考 文 献

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