一、RFID技術(shù)簡介

射頻識別技術(shù)RFID（Radio Frequency Identification Technology）是從八十年代起走向成熟的一種非接觸式的自動識別技術(shù)，它通過射頻信號自動識別目標(biāo)對象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)。從概念上來講，RFID 類似于條碼掃描，對于條碼技術(shù)而言，它是將已編碼的條形碼附著于目標(biāo)物并使用專用的掃描讀寫器利用光電信號將信息由條形磁傳送到掃描讀寫器；而RFID則使用專用的RFID讀寫器及專門的可附著于目標(biāo)物的RFID單元，利用RF信號將信息由RFID單元傳送至RFID讀寫器。RFID單元中載有關(guān)于目標(biāo)物的各類相關(guān)信息，如：該目標(biāo)物的名稱，目標(biāo)物運輸起始終止地點、中轉(zhuǎn)地點及目標(biāo)物經(jīng)過某一地的具體時間等，還可以載入諸如溫度等指標(biāo)。RFID單元，如標(biāo)簽、卡等可靈活附著于從車輛到載貨底盤的各類物品。

（1）、最基本的RFID系統(tǒng)組成：

閱讀器(Reader)：讀取(有時還可以寫入)標(biāo)簽信息的設(shè)備，可設(shè)計為手持式或固定式；

天線(Antenna)：在標(biāo)簽和讀取器間傳遞射頻信號。

電子標(biāo)簽中一般保存有約定格式的電子數(shù)據(jù)，在實際應(yīng)用中，電子標(biāo)簽附著在待識別物體的表面。讀器可無接觸地讀取并識別電子標(biāo)簽中所保存的電子數(shù)據(jù)，從而達(dá)到自動識別體的目的。通常閱讀器與電腦相連，所讀取的標(biāo)簽信息被傳送到電腦上進(jìn)行下一步處理。(在以上基本配置之外，還應(yīng)包括相應(yīng)的應(yīng)用軟件)

標(biāo)簽(Tag)：由耦合元件及芯片組成，每個標(biāo)簽具有唯一的電子編碼，附著在物體上標(biāo)識目標(biāo)對象；每個標(biāo)簽都有一個全球唯一的ID號碼——UID，UID是在制作芯片時放在ROM中的，無法修改。用戶數(shù)據(jù)區(qū)(DATA)是供用戶存放數(shù)據(jù)的，可以進(jìn)行讀寫、覆蓋、增加的操作。讀寫器對標(biāo)簽的操作有三類：

識別(Identify):讀取UID；

讀取(Read):讀取用戶數(shù)據(jù)；

寫入(Write):寫入用戶數(shù)據(jù)

（2）RFID系統(tǒng)的工作原理：

RFID系統(tǒng)在實際應(yīng)用中，電子標(biāo)簽附著在待識別物體的表面，電子標(biāo)簽中保存有約定格式的電子數(shù)據(jù)。閱讀器可無接觸地讀取并識別電子標(biāo)簽中所保存的電子數(shù)據(jù)，從而達(dá)到自動識別物體的目的。閱讀器通過天線發(fā)送出一定頻率的射頻信號，當(dāng)標(biāo)簽進(jìn)入磁場時產(chǎn)生感應(yīng)電流從而獲得能量，發(fā)送出自身編碼等信息，被讀取器讀取并解碼后送至電腦主機進(jìn)行有關(guān)處理。

（3）RFID系統(tǒng)的工作頻率：

通常閱讀器發(fā)送時所使用的頻率被稱為RFID系統(tǒng)的工作頻率。常見的工作頻率有低頻125kHz、134.2kHz及13.56MHz等等。低頻系統(tǒng)一般指其工作頻率小于30MHz，典型的工作頻率有：125KHz、225KHz、

高頻系統(tǒng)一般指其工作頻率大于400MHz， 典型的工作頻段有：915MHz、2.45GHz、5.8GHz等。高頻系統(tǒng)在這些頻段上也有眾多的國際標(biāo)準(zhǔn)予以支持。高頻系統(tǒng)的基本特點是電子標(biāo)簽及閱讀器成本均較高、標(biāo)簽內(nèi)保存的數(shù)據(jù)量較大、閱讀距離較遠(yuǎn)（可達(dá)幾米至十幾米）， 適應(yīng)物體高速運動性能好，外形一般為卡狀，閱讀天線及電子標(biāo)簽天線均有較強的方向性。

（4）RFID標(biāo)簽類型

RFID標(biāo)簽分為被動標(biāo)簽(Passive tags)和主動標(biāo)簽(Active tags)兩種。主動標(biāo)簽自身帶有電池供電，讀/寫距離較遠(yuǎn)時體積較大，與被動標(biāo)簽相比成本更高，也稱為有源標(biāo)簽， 一般具有較遠(yuǎn)的閱讀距離，不足之處是電池不能長久使用，能量耗盡后需更換電池。

無源電子標(biāo)簽在接收到閱讀器（讀出裝置）發(fā)出的微波信號后，將部分微波能量轉(zhuǎn)化為直流電供自己工作，一般可做到免維護(hù)，成本很低并具有很長的使用壽命，比主動標(biāo)簽更小也更輕，讀寫距離則較近，也稱為無源標(biāo)簽。相比有源系統(tǒng)，無源系統(tǒng)在閱讀距離及適應(yīng)物體運動速度方面略有限制。

按照存儲的信息是否被改寫，標(biāo)簽也被分為只讀式標(biāo)簽（read only）和可讀寫標(biāo)簽（read and write） 只讀式標(biāo)簽內(nèi)的信息在集成電路生產(chǎn)時即將信息寫入，以后不能修改，只能被專門設(shè)備讀取；可讀寫標(biāo)簽將保存的信息寫入其內(nèi)部的存貯區(qū)，需要改寫時也可以采用專門的編程或?qū)懭朐O(shè)備擦寫。一般將信息寫入電子標(biāo)簽所花費的時間遠(yuǎn)大于讀取電子標(biāo)簽信息所花費的時間，寫入所花費的時間為秒級，閱讀花費的時間為毫秒級。

3、RFID技術(shù)特點及優(yōu)勢

RFID是一項易于操控，簡單實用且特別適合用于自動化控制的靈活性應(yīng)用技術(shù)，識別工作無須人工干預(yù)，它既可支持只讀工作模式也可支持讀寫工作模式，且無需接觸或瞄準(zhǔn)；可自由工作在各種惡劣環(huán)境下：短距離射頻產(chǎn)品不怕油漬、灰塵污染等惡劣的環(huán)境，可以替代條碼，例如用在工廠的流水線上跟蹤物體；長距射頻產(chǎn)品多用于交通上，識別距離可達(dá)幾十米，如自動收費或識別車輛身份等。其所具備的獨特優(yōu)越性是其它識別技術(shù)無法企及的。主要有以下幾個方面：

讀取方便快捷：數(shù)據(jù)的讀取無需光源，甚至可以透過外包裝來進(jìn)行。有效識別距離更大，采用自帶電池的主動標(biāo)簽時，有效識別距離可達(dá)到以上；

識別速度快：標(biāo)簽一進(jìn)入磁場，解讀器就可以即時讀取其中的信息，而且能夠同時處理多個標(biāo)簽，實現(xiàn)批量識別；

數(shù)據(jù)容量大：數(shù)據(jù)容量最大的二維條形碼(PDF417)，最多也只能存儲2725個數(shù)字；若包含字母，存儲量則會更少；RFID標(biāo)簽則可以根據(jù)用戶的需要擴充到數(shù)十K；

使用壽命長，應(yīng)用范圍廣：其無線電通信方式，使其可以應(yīng)用于粉塵、油污等高污染環(huán)境和放射性環(huán)境，而且其封閉式包裝使得其壽命大大超過印刷的條形碼；

標(biāo)簽數(shù)據(jù)可動態(tài)更改：利用編程器可以向?qū)懭霐?shù)據(jù)，從而賦予RFID標(biāo)簽交互式便攜數(shù)據(jù)文件的功能，而且寫入時間相比打印條形碼更少；

更好的安全性：不僅可以嵌入或附著在不同形狀、類型的產(chǎn)品上，而且可以為標(biāo)簽數(shù)據(jù)的讀寫設(shè)置密碼保護(hù)，從而具有更高的安全性；

動態(tài)實時通信：標(biāo)簽以與每秒50～100次的頻率與解讀器進(jìn)行通信，所以只要RFID標(biāo)簽所附著的物體出現(xiàn)在解讀器的有效識別范圍內(nèi)，就可以對其位置進(jìn)行動態(tài)的追蹤和監(jiān)控。

二、             RFID技術(shù)在智能交通領(lǐng)域的應(yīng)用

當(dāng)今隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，城市化進(jìn)程加速，人口迅速向城市遷移聚集。人口、車輛數(shù)量不斷的增長，但是有限的可用土地以及經(jīng)濟要素的制約卻使得城市道路擴建增容有限，因此不可避免的帶來一系列的交通問題。當(dāng)今世界各地的大中城市無不存在著交通問題的困擾。交通擁堵使得人們每天將大量寶貴的時間消耗在路上、車中，同時也導(dǎo)致商業(yè)車輛在交通運輸中延誤，增加了運輸成本。交通事故率也不斷上升，每年都會帶來巨大的人員傷亡和經(jīng)濟損失。據(jù)美國有關(guān)部門預(yù)測，到2020年，美國因交通事故造成的經(jīng)濟損失每年將會超過1500億美元，而日本東京目前因交通擁堵每年造成的經(jīng)濟損失為1230億美元。為解決日益嚴(yán)重的交通問題，各國政府采取各種措施，如對汽車課以重稅限制汽車的數(shù)量，實施交通管制等來加強管理。但是在做過各種嘗試，花費了巨大的管理成本后，交通狀況依然難有根本改觀。

人們逐漸認(rèn)識到交通系統(tǒng)是一個復(fù)雜的綜合性系統(tǒng)，單獨從道路或車輛的角度來考慮，都將很難解決交通問題，必須把車輛和道路綜合起來，考慮如何在有限的道路資源條件下，提高道路資源的利用率，這才是解決問題的關(guān)鍵。同時自上世紀(jì)后期以來信息技術(shù)的迅猛發(fā)展和廣泛應(yīng)用也給以上的解決思路提供了有效的技術(shù)手段支持。在這樣的背景下，智能交通的概念應(yīng)用而生，成為研究應(yīng)用的熱點。

所謂的智能交通系統(tǒng)是指將先進(jìn)的信息技術(shù)、電子通訊技術(shù)、自動控制技術(shù)、計算機技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等有機地運用于整個交通運輸管理體系而建立起的一種實時、準(zhǔn)確、高效的交通運輸綜合管理和控制系統(tǒng)。它是由若干子系統(tǒng)所組成的，通過系統(tǒng)集成將道路、駕駛員和車輛有機地結(jié)合在一起，加強三者之間的聯(lián)系。借助于系統(tǒng)的智能技術(shù)將各種交通方式的信息及道路狀況進(jìn)行登記、收集、分析，并通過遠(yuǎn)程通訊和信息技術(shù)，將這些信息實時提供給需要的人們，以增強行車安全，減少行車時間，并指導(dǎo)行車路線。同時管理人員通過采集車輛、駕駛員和道路的實時信息來提高其管理效率，以達(dá)到充分利用交通資源的目的。

RFID作為一種新興的自動識別技術(shù)，由于具有遠(yuǎn)距離識別、可存儲攜帶較多的信息、讀取速度快、可應(yīng)用范圍廣等優(yōu)點，非常適合在智能交通和停車管理方面使用。目前RFID已經(jīng)在交通領(lǐng)域開始逐步成功推廣應(yīng)用，并且取得了良好的社會和經(jīng)濟效益，其應(yīng)用前景為業(yè)內(nèi)人士一致看好。在智能交通領(lǐng)域，RFID主要應(yīng)用在以下方面：

（1）、電子不停車收費（ETC）

電子不停車收費系統(tǒng)（Electronic Toll Collection，簡稱ETC）是一種用于公路、大橋和隧道的電子自動收費系統(tǒng)。它應(yīng)用RFID 技術(shù)，通過路側(cè)天線與車載電子標(biāo)簽之間的專用短程通訊，在不需要司機停車和其他收費人員采取任何操作的情況下，自動完成收費處理全過程。不停車收費涉及交通基礎(chǔ)設(shè)施投資的回收，又是緩解收費站交通堵塞的有效手段，而且在使用中收費卡的用量又很大，因此各個國家都優(yōu)先投入不停車收費系統(tǒng)應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)，并且積極推廣，目前在歐美應(yīng)用已經(jīng)比較成熟，普遍，我國也已經(jīng)在廣東、四川等地的高速公路上投入應(yīng)用。通過應(yīng)用不停車收費系統(tǒng)可以提高通過效率，防止收費站交通“瓶頸”的發(fā)生，同時通過RFID技術(shù)實現(xiàn)無人為干預(yù)的收費，有效地遏制了偷逃過路費，收費人員玩忽職守、循私作弊等行為，同時降低收費站的管理成本，更快地收回基礎(chǔ)設(shè)施的投資。

（2）海關(guān)碼頭電子車牌系統(tǒng)(EVI) ：

數(shù)量巨大的貨物在港口碼頭及海關(guān)的裝卸、進(jìn)出港、通關(guān)，相當(dāng)大的部分是用車輛作為運輸?shù)氖侄?。因此在港口碼頭及海關(guān)往來的車輛眾多，且可能屬于海關(guān)、船公司、船代公司、貨代公司、港務(wù)局、集裝箱場站等不同行業(yè)的不同單位，如果不采取統(tǒng)一的措施很難調(diào)度管理，給通關(guān)及貨物的流轉(zhuǎn)帶來很大的困難。采用RFID技術(shù)來實現(xiàn)的電子車牌管理系統(tǒng)能有效的解決這一問題。

該系統(tǒng)通過對往來的車輛統(tǒng)一管理登記、發(fā)放車載電子標(biāo)簽，并在關(guān)鍵的出入監(jiān)控點安放RFID識讀設(shè)備，可以使安裝電子車牌的監(jiān)管車輛在通過監(jiān)控通道時，可以被識別系統(tǒng)準(zhǔn)確及時的識別，以完成車輛數(shù)據(jù)采集的要求。同時采用無線通訊等信息技術(shù)將采集到的車輛信息提交管理系統(tǒng)，來完成車輛身份的確認(rèn)、以及查詢和統(tǒng)計，調(diào)度等功能。通過應(yīng)用海關(guān)碼頭電子車牌系統(tǒng)可以有效提高海關(guān)車輛通行能力，實時統(tǒng)計監(jiān)測車輛信息，防止誤檢、漏檢，提高通關(guān)效率，同時可以阻止組織偷竊、打擊走私等行為。

（3）、城市交通調(diào)度管理系統(tǒng)（TMS）：

車輛調(diào)度管理系統(tǒng)是智能交通系統(tǒng)的核心組成部分，采用先進(jìn)的信息通訊技術(shù)，收集道路交通的動態(tài)、靜態(tài)信息，并進(jìn)行實時地分析，并根據(jù)分析結(jié)果安排車輛的行駛路線，出行時間，以達(dá)到充分利用有限的交通資源，提高車輛的使用效率，同時也可以了解車輛運行情況，加強車輛的管理。

RFID技術(shù)可以作為交通調(diào)度系統(tǒng)信息采集的有效手段，在交通調(diào)度管理系統(tǒng)中得以應(yīng)用。比如利用將RFID應(yīng)用于公交車場管理系統(tǒng)，可以實現(xiàn)公交車進(jìn)出站，信息自動、準(zhǔn)確、遠(yuǎn)距離、不停車采集，使公交調(diào)度系統(tǒng)準(zhǔn)確掌握公交停車場公交車進(jìn)出的實時動態(tài)信息。通過實施該系統(tǒng)可有效提高公交車的管理水平，對采集的數(shù)據(jù)利用計算機進(jìn)行研究分析，可以掌握車輛運用規(guī)律，杜絕車輛管理中存在的漏洞，實現(xiàn)公交車輛的智能化管理，提升城市形象。同時采用RFID作為技術(shù)手段具有很高的經(jīng)濟性，與全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）等技術(shù)相比具有安裝方便、適應(yīng)性強、成本低，車輛無需改造等特點。同時一些地區(qū)和城市也開始將RFID應(yīng)用于垃圾運輸車輛、危險品運輸車輛等特殊服務(wù)車輛的調(diào)度和管理。通過在車上安放電子標(biāo)簽，在特定路段的監(jiān)控點放置識讀設(shè)備來監(jiān)控車輛是否按照規(guī)定的路線行駛、在有泄漏等情況出現(xiàn)時及時發(fā)現(xiàn)事故車輛。

（4）、電子注冊管理（EVR）：

車輛的注冊登記以及牌照管理一直以來都是交通管理部門的管理重點也是難點所在，黑車、假牌照等問題始終都沒有得到根除。但是新技術(shù)也許會變得簡單，采用RFID技術(shù)實現(xiàn)車輛電子注冊管理系統(tǒng)就是有效解決這一問題的方法之一。車輛注冊登記后加載RFID電子車牌，由于每個標(biāo)簽都有一個全球唯一的ID號碼——UID，UID是在制作芯片時放在ROM中的，無法修改，所以可以實現(xiàn)防偽功能。同時標(biāo)簽可以被遠(yuǎn)距離識別，無需停車及認(rèn)為干預(yù)就可以監(jiān)查，因此可以規(guī)范車輛管理手段，加強對車輛的監(jiān)查力度，實現(xiàn)車輛年檢的智能化管理，加強對非法車輛的打擊力度?，F(xiàn)在該系統(tǒng)已經(jīng)在軍車等方面得到應(yīng)用，取得了良好的社會和經(jīng)濟效益。

（5）、基于RFID的車輛智能稱重系統(tǒng)

通過將稱重系統(tǒng)和遠(yuǎn)距離RFID自動識別技術(shù)結(jié)合可以實現(xiàn)基于車輛的智能稱重系統(tǒng)。該系統(tǒng)在原有稱重管理系統(tǒng)上附加了采用遠(yuǎn)距離RFID自動識別實現(xiàn)的對稱重車輛的自動識別功能，并將自動采集到的稱重車輛信息合并到稱重管理系統(tǒng)中。應(yīng)用智能稱重管理系統(tǒng)可提高稱重效率，減少車輛在待檢處的停留等待，同時通過車號自動識別和精確計量可有效地防止了人為舞弊給帶來的經(jīng)濟損失。此外，系統(tǒng)實施后還大大降低了工作人員的勞動強度和人工稱重的失誤率。因此基于RFID的車輛智能稱重系統(tǒng)實現(xiàn)了識別、計量、監(jiān)控的完美結(jié)合。該系統(tǒng)可以靈活應(yīng)用到交通運輸?shù)暮芏喾矫妫缭诟咚俾房谧詣臃Q重以治理超載，在碼頭等物資集散地可以加快車輛計重速度，減少擁堵等，具有巨大的應(yīng)用價值。

三、應(yīng)用RFID實現(xiàn)的停車管理

城市經(jīng)濟和汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，城市汽車尤其是私家車的數(shù)量激增，龐大的車流進(jìn)入城市家庭。但是由于停車場及停車設(shè)施建設(shè)滯后等原因，停車難、停車管理難的問題也隨之而來，尤其是在一些高檔社區(qū)、企業(yè)、政府機構(gòu)矛盾更是日益突出，停車管理漏洞百出，車主與物業(yè)等停車管理方糾紛不斷。采用無線射頻識別RFID技術(shù)結(jié)合圖像數(shù)字處理、自動控制的智能停車場管理系統(tǒng)可以有效解決上述停車管理問題。

系統(tǒng)特點

智能稱車場系統(tǒng)能有效、準(zhǔn)確、智能的對進(jìn)出停車場的系統(tǒng)車輛（裝有電子車牌的車輛）和非系統(tǒng)車輛（未裝有電子車牌的車輛）的數(shù)據(jù)信息識別、采集、記錄并按需上傳，處理，并在必要時可以通過相應(yīng)的人工干預(yù)進(jìn)行補充，以避免非正常事件（非系統(tǒng)車進(jìn)出時）的影響，確保門禁系統(tǒng)有高效的車輛智能放行能力，此外通過正確設(shè)計、安裝，僅需用同一個頻點就可以在許多車道上同時完成車輛不停車通行而互不干擾。

RFID應(yīng)用于停車管理主要有以下關(guān)鍵技術(shù)：車載電子標(biāo)簽；車道微波天線；收費車道控制器；專用短程通信DSRC

系統(tǒng)工作流程：

當(dāng)該車輛駛?cè)?span style="font-family:宋體">/出門禁天線通信區(qū)時，天線以微波通訊的方式與電子識別卡進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)交換，從電子車卡上讀取車輛的相關(guān)信息，在司機卡上讀取司機的相關(guān)信息，自動識別電子車卡和司機卡并判斷車卡是否有效和司機卡的合法性，車道控制電腦顯示與該電子車卡和司機卡一一對應(yīng)的車牌號碼及駕駛員等資料信息；車道控制電腦自動將通過時間、車輛和駕駛員的有關(guān)信息存入數(shù)據(jù)庫中，車道控制電腦根據(jù)讀到的數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷如下：1、正?？ǎ寒?dāng)讀到的車牌號和司機卡都是合法的，活動門自動打開，車輛離開線圈1后，活動門自動關(guān)閉；2、未授權(quán)卡：當(dāng)讀到的車卡或司機卡是未授權(quán)的，系統(tǒng)報警并抓拍保存圖片，活動門閘不開啟；3、無卡車：當(dāng)車輛觸發(fā)線圈2時，系統(tǒng)沒有讀到車卡和司機卡時，系統(tǒng)判定為無卡車，系統(tǒng)報警并抓拍保存圖片，活動門不開啟；4、非法卡：非本單位卡片，雖被讀卡器讀出數(shù)據(jù)，但不是本單位，系統(tǒng)報警并抓拍保存圖片，活動門不開啟。

應(yīng)用該系統(tǒng)可以實現(xiàn)車輛自動識別和信息化管理，提高車輛的通行效率和安全性，并統(tǒng)計車輛出入數(shù)據(jù)，方便管理人員進(jìn)行調(diào)度，減輕管理人員的勞動強度，并且有效防止收費漏洞。停車場智能管理系統(tǒng)將是智能大廈或智能住宅小區(qū)正常運營的必要條件，對小區(qū)的現(xiàn)代化文明建設(shè)，穩(wěn)定地控制、管理車輛進(jìn)出，公正嚴(yán)格地進(jìn)行收費，保證寄存車輛的安全等，發(fā)揮了很大的作用。未來的停車場將更加大型化、復(fù)雜化、智能化，系統(tǒng)管理也將更開放、更靈活，將停車場管理系統(tǒng)納入樓宇自動化系統(tǒng)，形成一個計算機管理信息系統(tǒng)，使小區(qū)的綜合管理得到全面的提高。