基于2.4G RFID技术的远距离车辆识别系统(EVI)

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基于2.4G RFID技术的远距离车辆识别系统(EVI)

一、RFID技术简介

射频识别技术RFID（Radio Frequency Identification Technology）是从八十年代起走向成熟的一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据。从概念上来讲，RFID 类似于条码扫描，对于条码技术而言，它是将已编码的条形码附着于目标物并使用专用的扫描读写器利用光电信号将信息由条形磁传送到扫描读写器；而RFID则使用专用的RFID读写器及专门的可附着于目标物的RFID单元，利用RF信号将信息由RFID单元传送至RFID读写器。

（1）、最基本的RFID系统组成：

读卡器(Reader)：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；
天线(Antenna)：在标签和读取器间传递射频信号,读卡器和天线有一体和分体。
标签(Tag)：由耦合元件及芯片组成，每个标签具有唯一的电子编码，附着在物体上标识目标对象；每个标签都有一个全球唯一的ID号码??UID，UID是在制作芯片时放在ROM中的，无法修改。用户数据区(DATA)是供用户存放数据的，可以进行读写、覆盖、增加的操作。读写器对标签的操作有三类：

识别(Identify):读取UID；
读取(Read):读取用户数据；
写入(Write):写入用户数据

（2）RFID系统的工作原理：

RFID系统在实际应用中，电子标签附着在待识别物体的表面，电子标签中保存有约定格式的电子数据。阅读器可无接触地读取并识别电子标签中所保存的电子数据，从而达到自动识别物体的目的。阅读器通过天线发送出一定频率的射频信号，当标签进入磁场时产生感应电流从而获得能量，发送出自身编码等信息，被读取器读取并解码后送至电脑主机进行有关处理。

（3）RFID系统的工作频率：

通常阅读器发送时所使用的频率被称为RFID系统的工作频率。常见的工作频率有低频125kHz、134.2kHz及13.56MHz等等。低频系统一般指其工作频率小于30MHz，典型的工作频率有：125KHz、225KHz、13.56M等，这些频点应用的射频识别系统一般都有相应的国际标准予以支持。其基本特点是电子标签的成本较低、标签内保存的数据量较少、阅读距离较短、电子标签外形多样（卡状、环状、钮扣状、笔状）、阅读天线方向性不强等。

高频系统一般指其工作频率大于400MHz， 典型的工作频段有：915MHz、2.45GHz、5.8GHz等。高频系统在这些频段上也有众多的国际标准予以支持。高频系统的基本特点是电子标签及阅读器成本均较高、标签内保存的数据量较大、阅读距离较远（可达几米至十几米）， 适应物体高速运动性能好，外形一般为卡状，阅读天线及电子标签天线均有较强的方向性。

（4）RFID标签类型

RFID标签分为被动标签(Passive tags)和主动标签(Active tags)两种。主动标签自身带有电池供电，读/写距离较远时体积较大，与被动标签相比成本更高，也称为有源标签， 一般具有较远的阅读距离，不足之处是电池不能长久使用，能量耗尽后需更换电池。

无源电子标签在接收到阅读器（读出装置）发出的微波信号后，将部分微波能量转化为直流电供自己工作，一般可做到免维护，成本很低并具有很长的使用寿命，比主动标签更小也更轻，读写距离则较近，也称为无源标签。相比有源系统，无源系统在阅读距离及适应物体运动速度方面略有限制。

按照存储的信息是否被改写，标签也被分为只读式标签（read only）和可读写标签（read and write） 只读式标签内的信息在集成电路生产时即将信息写入，以后不能修改，只能被专门设备读取；可读写标签将保存的信息写入其内部的存贮区，需要改写时也可以采用专门的编程或写入设备擦写。一般将信息写入电子标签所花费的时间远大于读取电子标签信息所花费的时间，写入所花费的时间为秒级，阅读花费的时间为毫秒级。

3、RFID技术特点及优势

RFID是一项易于操控，简单实用且特别适合用于自动化控制的灵活性应用技术，识别工作无须人工干预，它既可支持只读工作模式也可支持读写工作模式，且无需接触或瞄准；可自由工作在各种恶劣环境下：短距离射频产品不怕油渍、灰尘污染等恶劣的环境，可以替代条码，例如用在工厂的流水线上跟踪物体；长距射频产品多用于交通上，识别距离可达几十米，如自动收费或识别车辆身份等。其所具备的独特优越性是其它识别技术无法企及的。主要有以下几个方面：

读取方便快捷：数据的读取无需光源，甚至可以透过外包装来进行。有效识别距离更大，采用自带电池的主动标签时，有效识别距离可达到30米以上；

识别速度快：标签一进入磁场，解读器就可以即时读取其中的信息，而且能够同时处理多个标签，实现批量识别；

数据容量大：数据容量最大的二维条形码(PDF417)，最多也只能存储2725个数字；若包含字母，存储量则会更少；RFID标签则可以根据用户的需要扩充到数十K；

使用寿命长，应用范围广：其无线电通信方式，使其可以应用于粉尘、油污等高污染环境和放射性环境，而且其封闭式包装使得其寿命大大超过印刷的条形码；

标签数据可动态更改：利用编程器可以向写入数据，从而赋予RFID标签交互式便携数据文件的功能，而且写入时间相比打印条形码更少；

更好的安全性：不仅可以嵌入或附着在不同形状、类型的产品上，而且可以为标签数据的读写设置密码保护，从而具有更高的安全性；

动态实时通信：标签以与每秒50～100次的频率与解读器进行通信，所以只要RFID标签所附着的物体出现在解读器的有效识别范围内，就可以对其位置进行动态的追踪和监控。

二、RFID技术在物流领域的应用

RFID作为一种新兴的自动识别技术，由于具有远距离识别、可存储携带较多的信息、读取速度快、可应用范围广等优点，非常适合在智能交通和停车管理方面使用。目前RFID已经在交通领域开始逐步成功推广应用，并且取得了良好的社会和经济效益，其应用前景为业内人士一致看好。

在物流园区、港口、码头、海关等往来的车辆众多，并且车辆属于货运、船公司、船代公司、货代公司、港务局、集装箱场站等不同行业的不同单位，如果不采取统一的措施很难调度管理，给通关及货物的流转带来很大的困难。采用RFID技术来实现的电子车牌管理系统能有效的解决这一问题。

通过对往来的车辆统一管理登记、发放车载电子标签，并在关键的出入监控点安放RFID识读设备，可以使安装电子车牌的监管车辆在通过监控通道时，可以被识别系统准确及时的识别，以完成车辆数据采集的要求。同时将采集到的车辆信息提交管理系统，来完成车辆身份的确认、以及查询和统计，调度等功能。应用海关码头车辆自动核放系统可以有效提高车辆通行能力，实时统计监测车辆信息，防止误检、漏检，提高通关效率，同时可以阻止组织偷窃、打击走私等行为。

三、系统功能

远距离车辆识别系统负责完成车辆牌号采集，后台信息比对查询，数据统计的功能。使安装电子车牌的监管车辆在通过检查通道时，可以被识别系统准确及时的识别，以完成车辆数据采集的要求。系统可以通过连网检索车辆的有关信息，判别车辆种类，记录车辆进出卡口时间、核销状态等信息。该系统是一个检查、监控与管理的多功能综合系统，可实现车辆信息数字化、车辆识别自动化、车辆管理智能化。

* 系统可以通过无线方式读写电子车牌标签中的数据；

* 系统可以自动识别车辆的电子车牌号码和相关信息。

* 系统可以通过联网检索车辆的有关信息，记录车辆进出闸口时间、核销状态。

* 特殊情况下，系统能够提示人工干预功能，并记录操作人员、时间、车牌号。

四、系统组成

读卡器：主动向电子车牌发送微波调制信号；受到电子车牌的应答信息后，解调出相应的数据信息，传送给主控器。

电子车牌识别卡：电子标签 ,存储内部标识ID、车牌号码等信息，收到射频天线信号后将存储在卡内的数据信息对收到的询问信号进行调制。此调制信号（又称应答信号）通过电子车牌的微带天线再发送回射频天线。

控制器：控制和管理读卡器、道闸等设备，存储上位机的管理信息，对车辆信息进行分析，判断车辆权限，核实有效后对放行，并将分析结果与上位计算机传递，可以脱机或联机工作。

车辆检测器：检测车辆是否存在，是通道系统的重要检测设备。

智能道闸：接受控制器指令，开启放行车辆并且自动关闭阻止车辆进出。

条码吐票机：通道系统中对临时通行车辆发放通行票据的自助终端。

收费终端机:和条码吐票机配套使用的临时车辆的收费终端。

五、 系统流程

当车辆驶入/出通道读卡区时，读卡器以微波通讯的方式与车辆识别卡进行双向数据交换，从车辆识别卡上读取车辆的相关信息，车道控制器自动将通过时间、车辆的有关信息存入数据库中，车道控制电脑根据读到的数据进行判断如下：1、正常卡：当读到的车辆识别卡是合法的，拍照并自动开启道闸，车辆通过道闸后，道闸自动关闭；2、未授权卡：当读到的车卡或司机卡是未授权的，系统报警并抓拍保存图片，道闸不开启，转入人工干预。