RFID干貨專欄概述

經(jīng)過20多年的努力發(fā)展，超高頻RFID技術(shù)已經(jīng)成為物聯(lián)網(wǎng)的核心技術(shù)之一，每年的出貨量達(dá)到了200億的級別。在這個過程中，中國逐步成為超高頻RFID標(biāo)簽產(chǎn)品的主要生產(chǎn)國，在國家對物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的大力支持下，行業(yè)應(yīng)用和整個生態(tài)的發(fā)展十分迅猛。然而，至今國內(nèi)還沒有一本全面介紹超高頻RFID技術(shù)的書籍。

為了填補這方面的空缺，甘泉老師花費數(shù)年之功，撰寫的新書《物聯(lián)網(wǎng)UHF RFID技術(shù)、產(chǎn)品及應(yīng)用》正式出版發(fā)布，本書對UHF RFID最新的技術(shù)、產(chǎn)品與市場應(yīng)用進(jìn)行了系統(tǒng)性的闡述，干貨滿滿！RFID世界網(wǎng)得到了甘泉老師獨家授權(quán)，在RFID世界網(wǎng)公眾號特設(shè)專欄，陸續(xù)發(fā)布本書內(nèi)容。

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8.5智能交通管理

超高頻RFID在智能交通管理的應(yīng)用包括路橋通行管理、車輛綠標(biāo)管理、電子車證管理、關(guān)口通行管理等。隨著國家部委的介入，電子車牌的推廣，上述的智能交通應(yīng)用都可以通過電子車牌實現(xiàn)。

8.5.1電子車牌

汽車電子標(biāo)識（electronic registration identification of the motor vehicle，簡稱ERI）也叫汽車電子身份證、汽車數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)信源、俗稱“電子車牌”，將車牌號碼等信息存儲在射頻標(biāo)簽中，能夠自動、非接觸、不停車地完成車輛的識別和監(jiān)控，是基于物聯(lián)網(wǎng)無源超高頻射頻識別在智慧交通領(lǐng)域的延伸。

01、背景

說起“汽車標(biāo)識”大部分人第一時間想到的是傳統(tǒng)的“物理車牌”，安裝在汽車的前端和后端，被用來標(biāo)識汽車身份的合法性。通常來說，對于車輛的管理，如單雙號限行等都是用車輛的物理車牌來進(jìn)行的。隨著車輛數(shù)量的增加和涉車應(yīng)用不斷擴展，很多時候無法用純?nèi)斯さ姆绞酵瓿扇寇囕v的管理。于是，視頻技術(shù)進(jìn)入智能交通該領(lǐng)域，逐漸形成了大部分城市車輛管理的主要方式，但仍然存在套牌，識別率等問題。

傳統(tǒng)的汽車電子標(biāo)識方法明顯不能滿足當(dāng)代交通管理部門對于車輛的管理需求，新的車輛準(zhǔn)確標(biāo)識的方法迫在眉睫，目前已有多重電子標(biāo)識系統(tǒng)，包括：

高速公路不停車收費ETC技術(shù)：此技術(shù)正在快速發(fā)展，作為高速公路快速通行的一種商用系統(tǒng)，目的在于快速交費快速通行。同時，ETC系統(tǒng)更多針對低速過閘，只有在時速低于60公里時，才能識別到。另外ETC為有源電子標(biāo)簽，需要電池供電，在車輛管理應(yīng)用方面和成本及生命周期等方面有一定限制。

超高頻RFID技術(shù)：國內(nèi)已經(jīng)有部分城市為了有效的識別車輛身份，開始在城市交通管理中逐步使用超高頻RFID標(biāo)簽。

北斗和GPS技術(shù)：北斗是中國自行研制的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，有些特殊車輛采用北斗技術(shù)進(jìn)行管理，但是該系統(tǒng)和GPS一樣，主要提供位置服務(wù)，應(yīng)用擴展方面存在限制。

通過對上述的技術(shù)分析，基于國家對車輛進(jìn)行規(guī)范管理的需求，最適合作為車輛電子標(biāo)識的技術(shù)是超高頻RFID技術(shù)?；诔哳lRFID的汽車電子標(biāo)識技術(shù)突破了原有交通信息采集技術(shù)的瓶頸，實現(xiàn)車輛交通信息的分類采集、精確化采集、海量采集，動態(tài)采集，抓住了智能交通應(yīng)用系統(tǒng)采集源頭的關(guān)鍵問題，是構(gòu)建智慧交通應(yīng)用系統(tǒng)的基礎(chǔ)。汽車電子標(biāo)識（電子車牌）標(biāo)準(zhǔn)征求意見稿于2014年底由國家公安部制定并予以推廣，并一直在行業(yè)內(nèi)得到高度關(guān)注。汽車電子標(biāo)識是用于全國車輛真實身份識別的一套高科技系統(tǒng)的統(tǒng)稱，由公安部交通管理局統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，統(tǒng)一推行，統(tǒng)一管理，與汽車車輛號牌并存，并且法律效力等同于車輛號牌。

汽車電子標(biāo)識不僅具有電子車牌的作用，還具有多種用途，如圖8-25所示，汽車電子標(biāo)識內(nèi)部還包含了年檢信息、車輛身份信息、交強險信息、綠標(biāo)信息、高速收費功能和錢包功能。

圖8-25汽車電子標(biāo)識用途

02、主要功能

汽車電子標(biāo)識是“電子車牌”，在汽車上安裝一個芯片，然后實現(xiàn)高速運動狀態(tài)下對車輛身份的識別、動態(tài)的監(jiān)測，附帶實現(xiàn)流量監(jiān)測，助推城市交通智能化管理。其主要功能和作用可分為四點。

防偽：每張超高頻RFID標(biāo)簽都有全球唯一TID號碼，而且不可修改，因此RFID技術(shù)具有無可比擬的防偽性能。除了TID號外，還有一部分?jǐn)?shù)據(jù)區(qū)，若有需要是可以寫入一些數(shù)據(jù)信息的。可以把車輛號牌和車證信息加密寫入到這個區(qū)域，從這一點上說也具有很高的防偽特點。通過閱讀器對過往車輛的檢查，擁有假證或不合法車輛是很容易被識別出來的。

防借用：由于車輛號牌信息可以加密寫入到標(biāo)簽中，調(diào)用系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫內(nèi)的信息資料，可以辨別出某一車輛是否有權(quán)使用這張車證（即電子標(biāo)簽），從而可以防止車證借用的現(xiàn)象，做到證、車統(tǒng)一。

防盜用：如果某車證不慎遺失，可以通過上述手段從車證號碼和車證的統(tǒng)一性上判別某車輛是否有權(quán)使用該車證，而車主也可以掛失該車證。一旦某車輛使用掛失車證試圖出入時，就可以被識別出來。

防拆卸：每個電子標(biāo)簽都附帶有防拆卸功能，安裝好以后，一旦進(jìn)行拆卸，電子標(biāo)簽將無法工作，從而避免了電子標(biāo)簽被拆卸后重復(fù)使用或它用，確保了電子標(biāo)簽與被識別車輛形成一一對應(yīng)的關(guān)系，起到電子標(biāo)簽真正的標(biāo)記作用。

如下圖8-26（a）所示，為汽車電子標(biāo)識的結(jié)構(gòu)圖，陶瓷基板上帶有銀漿印刷的天線，標(biāo)簽芯片連接在銀漿天線上。在陶瓷基板上有防拆保護(hù)，人為在陶瓷基板上切割出多個縫隙，當(dāng)受到外力時，陶瓷基本會損壞，斷開銀漿天線與芯片的連接，引起標(biāo)簽失效。此處的雙面膠為防拆專用雙面膠，其內(nèi)部應(yīng)力不平均，黏性很強，且具有較好的溫度特性，在不損壞標(biāo)簽的前提下無法拆除。圖8-26（b）為汽車電子標(biāo)識的尺寸圖。

（a）汽車電子標(biāo)識的結(jié)構(gòu)圖 （b）尺寸圖

圖8-26 電子車輛標(biāo)識結(jié)構(gòu)尺寸

如圖8-27（a）為汽車電子標(biāo)識的正面照片，應(yīng)安裝在汽車微波窗口位置。無微波窗口的，應(yīng)安裝在車輛前擋風(fēng)玻璃水平居中、垂直靠上位置，電子標(biāo)識上邊沿距擋風(fēng)玻璃邊沿不小于5cm。8-27（b）為汽車電子標(biāo)識的背面照片。

（a）汽車電子標(biāo)識的正面照片（b）汽車電子標(biāo)識的背面照片

圖8-27汽車電子標(biāo)識照片

根據(jù)規(guī)范要求，小型客車、中型客車及小型貨車電子標(biāo)識上邊沿距離前擋風(fēng)玻璃上邊沿不小于5cm，左邊沿距擋風(fēng)玻璃垂直中軸線不大于10cm，一般位于后視鏡背部靠右位置，如圖8-28（a）所示；大型客車、中型貨車、大型貨車及低速載貨汽車，電子標(biāo)識距擋風(fēng)玻璃上邊沿不小于15cm、距擋風(fēng)玻璃垂直中軸線不大于10cm。一般位于后視鏡下方靠右位置，如圖8-28（b）所示。

（a）小型客車、中型客車及小型貨車電子標(biāo)識安裝位置

（b）大型客車、中型貨車、大型貨車及低速載貨汽車電子標(biāo)識安裝位置

圖8-28汽車電子標(biāo)識安裝要求

03、汽車電子標(biāo)識標(biāo)準(zhǔn)

公安部與工信部正在積極推進(jìn)汽車電子標(biāo)識相關(guān)工作，2014年完成整個新編研發(fā)和國家標(biāo)準(zhǔn)編制工作，2015年開展示范應(yīng)用，2016年完善配套應(yīng)用和政策保障。國標(biāo)委網(wǎng)站 2014-11-20征求《汽車電子標(biāo)識通用技術(shù)條件》等6項國家標(biāo)準(zhǔn)（征求意見稿）意見的通知。征求意見稿中規(guī)定電子標(biāo)識厚度2.5毫米，采用超高頻RFID技術(shù)，存儲容量不小于2048bits，共分為五個存儲區(qū)域，為芯片標(biāo)識符區(qū)、編碼區(qū)、安全區(qū)、車輛注冊信息區(qū)和若干個用戶區(qū)，其中若干給用戶區(qū)尚未明確發(fā)布，為電子車牌的應(yīng)用與運營層面增加了許多可能性。業(yè)內(nèi)實力強大的研究所和企業(yè)也積極參與到標(biāo)準(zhǔn)的制定工作中，本標(biāo)準(zhǔn)由物聯(lián)網(wǎng)社會公共安全領(lǐng)域應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)工作組提出，由中華人民共和國公安部歸口，由公安部交通管理科學(xué)研究所負(fù)責(zé)起草。

在標(biāo)準(zhǔn)起草過程中，標(biāo)準(zhǔn)起草單位組織多次前期調(diào)研、召開了多次會議，就標(biāo)準(zhǔn)涉及的主要問題進(jìn)行論證，查閱了國內(nèi)外相關(guān)資料，并赴重慶等地深入調(diào)研類似“電子車牌”應(yīng)用情況和各地應(yīng)用需求，結(jié)合國家《物聯(lián)網(wǎng)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》等文件要求，對電子車牌相關(guān)技術(shù)進(jìn)行了論證、分析，結(jié)合應(yīng)用需求對汽車電子標(biāo)識的功能、性能、環(huán)境適應(yīng)性等內(nèi)容進(jìn)行梳理，同時多次召開標(biāo)準(zhǔn)草案專題研討會征求各方意見。

2014年11月，該標(biāo)準(zhǔn)的制定工作基本完成，征求意見稿上報國家標(biāo)準(zhǔn)委并向社會公示。2015年開展示范應(yīng)用，標(biāo)準(zhǔn)正式推廣并實施。

汽車電子標(biāo)識中的6項國家標(biāo)準(zhǔn)為：

1-1《汽車電子標(biāo)識通用技術(shù)條件》，主要規(guī)定了汽車電子標(biāo)識通用技術(shù)要求，適用于基于超高頻無線射頻識別的汽車電子標(biāo)識的生產(chǎn)、測試和應(yīng)用。

2-1《汽車電子標(biāo)識安全技術(shù)要求》，主要規(guī)定了汽車電子標(biāo)識安全技術(shù)要求，適用于基于超高頻無線射頻識別的汽車電子標(biāo)識的生產(chǎn)、測試和應(yīng)用。

3-1《汽車電子標(biāo)識安裝規(guī)范》，主要規(guī)定了汽車電子標(biāo)識在汽車前擋風(fēng)玻璃上的安裝方式、安裝位置、安裝條件、安裝步驟等要求，適用于汽車電子標(biāo)識的安裝和測試。

4-1《汽車電子標(biāo)識讀寫設(shè)備通用技術(shù)條件》，主要規(guī)定了汽車電子標(biāo)識讀寫設(shè)備通用技術(shù)要求，適用于汽車電子標(biāo)識讀寫設(shè)備的設(shè)計、生產(chǎn)和檢驗（除特別說明外，本標(biāo)準(zhǔn)條款僅適用于固定式讀寫設(shè)備）。

5-1《汽車電子標(biāo)識讀寫設(shè)備安全技術(shù)要求》，主要規(guī)定了汽車電子標(biāo)識讀寫設(shè)備安全技術(shù)要求，適用于汽車電子標(biāo)識讀寫設(shè)備及后臺應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計、測試及應(yīng)用。

6-1《汽車電子標(biāo)識讀寫設(shè)備安裝規(guī)范》，主要規(guī)定了汽車電子標(biāo)識讀寫設(shè)備安裝要求，適用于固定式讀寫設(shè)備的安裝。

04、電子標(biāo)識的作用

開展汽車電子標(biāo)識技術(shù)的應(yīng)用是為了實現(xiàn)我國在道路交通領(lǐng)域管理模式上的根本改變，同時也能夠充分滿足公安部針對道路交通監(jiān)控系統(tǒng)的綜合管理效能而提出的“實時監(jiān)視，聯(lián)網(wǎng)布控，自動報警，快速響應(yīng)，科學(xué)高效，信息共享”的24字要求，公安部門因得到智能交通系統(tǒng)技術(shù)的有力支持而真正實現(xiàn)數(shù)字化、智能化的交通管理，從而為“科技強警”注人新的生機和活力。

汽車電子標(biāo)識作為公安部門對車輛信息電子采集的一個基本信息載體，通過設(shè)置在車道上的讀寫基站可以實現(xiàn)全天候地自動提取經(jīng)過車輛屬性信息、位置信息以及狀態(tài)信息等，從根本上消除了道路交通管理在時間和空間上的“盲點”，全面擴大了交通管理的監(jiān)控時段和監(jiān)控范圍。并且，因此產(chǎn)生的大數(shù)據(jù)就可以充分提高城市交通管理的力度，也提高了交通參與者遵紀(jì)守法的意識。其主要作用有：交通違法（違章）行為的識別、假牌/套牌車輛識別、不合法上路車輛的識別、車輛行駛軌跡跟蹤、動態(tài)交通信息采集、闖紅燈記錄、對向車道或單行線逆行識別、超速車輛檢測、限行車輛管理、限號/牌管理、違停識別、公交專用車道識別與公交優(yōu)先、城市核心區(qū)擁堵費自由流收取、道路交通分布及交通規(guī)劃預(yù)案、交通誘導(dǎo)、動態(tài)交通信息發(fā)布等。

交通違法（違章）行為的識別：在特定情況下，公安部門往往需要對于某些特定車輛在某特定區(qū)域內(nèi)運行狀態(tài)全過程進(jìn)行記錄及回溯?；陔娮榆嚺萍夹g(shù)的交通管理系統(tǒng)通過前端讀寫基站對車載電子標(biāo)簽的識讀以及后臺信息系統(tǒng)對于數(shù)據(jù)的有效管理，提供即時一站式查詢服務(wù)，并支持查看歷史過車記錄的詳細(xì)信息，以及查詢結(jié)果的數(shù)據(jù)分析功能。

假牌/套牌車輛識別：電子車牌系統(tǒng)與傳統(tǒng)的卡口及電子警察系統(tǒng)結(jié)合是實現(xiàn)識別假套牌車輛最有效途徑。當(dāng)載有電子車牌標(biāo)簽的任意車輛經(jīng)過時，讀寫基站采集分析該電子車牌標(biāo)簽信息，同時具有車牌識別功能的攝像機抓拍該車車牌號碼圖像并識別，與電子標(biāo)簽內(nèi)的信息交叉比對，鑒別是否為假牌/套牌車輛。

不合法上路車輛的識別：電子車牌提供了車輛強制性的標(biāo)準(zhǔn)信號源，如同汽車的“二代身份證”，能夠作為清查此類違法車輛的唯一快速有效途徑。

車輛行駛軌跡跟蹤：車輛通過各個電子車牌讀寫基站時，系統(tǒng)可以記錄下車輛行駛的路徑點信息，可以跟蹤該車輛行駛軌跡，并且可以將車輛行駛軌跡映射在GIS動態(tài)地圖上。

動態(tài)交通信息采集：基于電子車牌系統(tǒng)的車輛識別準(zhǔn)確性高，不易受環(huán)境的影響，可準(zhǔn)確、全面地獲取車輛的狀態(tài)信息以及路網(wǎng)交通狀況。

闖紅燈記錄：可解決現(xiàn)有闖紅燈攝像裝置圖片模糊、識別成功率不高等問題。

對向車道或單行線逆行識別：利用電子車牌系統(tǒng)可以實現(xiàn)對向車道越線或單行線逆行的現(xiàn)象的抓捕。

超速車輛檢測（區(qū)間測速）：與攝像頭區(qū)間測試原理相似，通過記錄一條路兩個閱讀器識別點之間的時間差計算同行平均速度。

限號/牌管理：電子車牌極易實現(xiàn)對所有的車輛的限號管理，對限號違章車輛進(jìn)行實時監(jiān)控。

限行車輛管理：黃標(biāo)車和無標(biāo)車雖只占城市機動車總量的10%-15%，但排放的污染物卻達(dá)機動車排污總量的50%。利用電子車牌技術(shù)建立的區(qū)域限行系統(tǒng)，可以實現(xiàn)機動車信息系統(tǒng)、環(huán)保監(jiān)管系統(tǒng)和道路通行系統(tǒng)的三者聯(lián)網(wǎng)，從而實現(xiàn)車輛身份識別判斷的唯一性，提高限行管理的準(zhǔn)確性和高效性。

違停識別：利用手持閱讀器的拍照功能可以進(jìn)行本地存證，或由視頻聯(lián)動技術(shù)可以實現(xiàn)遠(yuǎn)程視頻圖像的取證。

公交專用車道識別與公交優(yōu)先：基于電子車牌系統(tǒng)的公交優(yōu)先信號燈管理可以準(zhǔn)確判斷來車身份，使綠燈在公交到達(dá)路口或到達(dá)路口后等候不長時間內(nèi)開啟，從而保證公交車的優(yōu)先通行。又最小程度減輕對其他車輛的影響。

城市核心區(qū)擁堵費自由流收取：電子車牌能夠自動準(zhǔn)確識別到進(jìn)入擁堵區(qū)域的車輛，并通過與電子車牌關(guān)聯(lián)的銀行賬戶中自動扣除費用，實現(xiàn)車輛的自由流擁堵收費，緩解局部交通狀況。

道路交通擁堵分析與預(yù)警：根據(jù)從電子車牌系統(tǒng)獲得的整個路網(wǎng)的交通流參數(shù)，可以對整個路網(wǎng)的交通運行狀態(tài)進(jìn)行分析和評估，提前判斷出可能出現(xiàn)交通擁堵的區(qū)域，然后采取一定的控制措施或者進(jìn)行交通誘導(dǎo)，消除可能出現(xiàn)的擁堵情況。

道路交通分布及交通規(guī)劃預(yù)案：車輛安裝汽車電子標(biāo)簽后，通過分布在全市的讀寫基站，就可以收集到全市所有車輛在不同時段的動態(tài)行駛信息，可精確掌握全市各道路上的車流量和車輛運行的規(guī)律性。

交通誘導(dǎo)：根據(jù)電子車牌系統(tǒng)上傳的路況數(shù)據(jù)，分析當(dāng)前交通流狀況，并經(jīng)優(yōu)化計算為車輛提供最佳的行駛路線，為駕駛?cè)藛T安全快速行車提供良好的服務(wù)。

動態(tài)交通信息發(fā)布：在電子標(biāo)簽系統(tǒng)采集交通信息的前提下，結(jié)合先進(jìn)的通信、電子、多媒體和計算機網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)，為出行者提供道路交通系統(tǒng)、公共交通系統(tǒng)及其它與出行有關(guān)的重要信息，以達(dá)到提高交通系統(tǒng)整體運行效率的目的。

05、技術(shù)指標(biāo)和實現(xiàn)

安裝了電子車牌的車輛在經(jīng)過卡口、重要路口、或是安裝有路側(cè)單元的地方時，讀卡器發(fā)射的超高頻電磁波被電子車牌接收后，將其轉(zhuǎn)換為電能，啟動芯片工作，芯片驗證讀卡器身份等信息之后，將所要求的信息發(fā)回給讀卡器，最后讀卡器將這些信息發(fā)回指揮中心?，F(xiàn)在的國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定車輛行駛速度在120km/h以下能夠達(dá)到99.95%的準(zhǔn)確讀取率，而實際測試，車輛在240km/h的時速時，讀卡器都能準(zhǔn)確讀取到電子車牌的數(shù)據(jù)。

（1）測試系統(tǒng)

系統(tǒng)測試環(huán)境如圖8-29所示，其中天線按規(guī)定要求安裝在龍門架上，天線距離地面垂直高度5.5米高，讀寫單元輸出功率為30dBm。測試內(nèi)容為車輛靜態(tài)情況下識別，水平距離超過15米；車輛靜態(tài)情況下加密讀取識別，水平距離超過12米；車輛靜態(tài)情況下加密寫識別，水平距離超過8米；車輛120km/h的行駛速度從龍門架前方20米至龍門架正下方區(qū)域通過，保證穩(wěn)定識別。

圖8-29汽車電子標(biāo)識測試示意圖

（2）硬件要求

電子標(biāo)簽芯片：

符合國標(biāo)GB/T 29768-2013標(biāo)準(zhǔn)；

帶有國密SM7算法；

具有符合電子車牌標(biāo)準(zhǔn)的配置存儲區(qū)，存儲區(qū)大于2K；

具有足夠的靈敏度，<-18dBm。

閱讀器：

符合國標(biāo)GB/T 29768-2013標(biāo)準(zhǔn)；

可以配置P-SAM卡槽，可以與加密模塊進(jìn)行通訊，如圖8-30所示為閱讀器的基本結(jié)構(gòu)圖；

具有較高的靈敏度，<-70dBm。

圖8-30讀寫設(shè)備基本結(jié)構(gòu)圖