射频识别技术及应用在车联网项目实践中的成果

射频识别（RFID）是一种自动识别技术。它利用射频方式进行非接触式双向通信，以达到识别目的。和传统的磁卡、IC（integrated circuit，集成电路）卡相比，射频卡最大的优点就在于非接触，因此完成识别工作时不需要人工干预，适用于实现系统的自动化且不易损坏。RFID可识别高速运动物体并可同时识别多个射频卡，操作快捷方便。

射频卡不怕油渍、灰尘污染等恶劣的环境，用于交通的多为长距离的射频卡，识别距离可达几十米，通过与网络通信技术相结合可用在自动收费或识别车辆身份等场合。

RFID作为物联网最基本的关键技术，首先被广泛研究，并进入车联网领域。2008年3月，国家发展和改革委员会在启动的信息运用试点工作中将无线射频识别技术应用列为重点，并且发出了《国家发展和改革委员会办公厅关于组织开展信息化试点工作的通知》，提到“选择有条件的行业开展自主创新RFID技术的应用试点工程建设，培育我国RFID产业，有效发挥信息化在交通运输、物品流通领域的节能、降耗作用，提高国民经济运行质量和效率”。目前，国内多个省市已经应用RFID技术，建立高速公路ETC标识站，实现车辆自动识别和自动缴费功能。此外，RFID技术还被广泛应用于交通运输控制管理、停车场管理、车辆防盗和驾驶员身份识别等。

1.工作原理

射频识别系统的基本工作原理是：读写器加电工作后发出定向查询的射频信号，当应答器（电子标签）进入读写器的有效查询范围内时，可将自身存储的电子信息发送给读写器；读写器接收应答器发出的应答信号并处理后，才能获得应答器所存储的电子信息。应答器中所存储的电子信息代表了待识别物体的标识信息，应答器用于对待识别物体进行身份认证。这样，射频识别系统实现了非接触物体的识别目的，应答器与读写器之间的数据传输是通过空气介质以无线电波的形式进行的。射频识别系统工作原理如图3-19所示。

图3-19 射频识别系统工作原理图

2.系统组成

基于射频识别技术的车辆信息识别监测系统一般由车辆射频信息卡、车辆信息采集器和监控中心管理系统三部分组成。

（1）车辆射频信息卡是一种有源或无源的远距离射频卡，由车辆管理部门一车一卡统一发放。无论机动车辆处于何种状态，射频信息卡均会自动应答采集器指令，便于公安干警或其他执法人员随时随地对该车辆进行检测，改变停车检查的现状。

（2）车辆信息采集器分为手持采集器和固定采集器。采集器带有射频卡信息无线收发器、报警器、显示器和GPRS通信模块等功能部件，可通过GPRS通信模块向监控中心实时上报或下载机动车辆信息。手持采集器内存储有丢失和可疑车辆信息，并可下载更新。执法人员可用手持采集器或随车采集器对车辆进行检查。采集器在车前方0～25 m范围内激发车辆射频信息卡，机动车辆信息立即显示在屏幕上，发现可疑车辆自动报警，交警可对照采集到的车辆信息，确认车辆的合法性。车辆射频信息卡可与汽车防盗器连接，实现盗抢车辆自动报警。在城市道路出口或随机设立的临时检测卡口安装固定采集器，可对车辆进行快速检查。采集器通过对比已下载存储的嫌疑车辆信息库，快速发现可疑车辆并自动报警。在城市道路交叉口安装固定采集器，可以快速监测道口交通状况，如各时段交通流量、方向、车辆类型，并可与电子警察配合，准确无误地查处违章车辆；将多个路口采集的信息综合整理，可分析一定时段、一定区域内的车流量分布，以及跟踪追查肇事逃逸车辆的运动轨迹，可为刑侦工作提供侦破线索及依据。

（3）监控中心管理系统用于监控和管理道路交通，为道路、车辆和驾驶员之间提供通信联系。监控中心管理系统将对道路系统中的交通状况、交通事故、气象状况与交通环境进行实时监控，并根据收集到的信息进行交通控制，如控制信号灯、发布诱导信息、管制道路、处理事故与救援等。图3-20所示为远距离RFID和视频采集路面监控系统。

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图3-20 远距离RFID和视频采集路面监控系统

3.相关标准

目前RFID技术存在三个标准体系：ISO标准体系、EPC（electronic product code，产品电子代码）Global标准体系和Ubiquitous ID（UID）标准体系。ISO/IEC 18000、EPC Global、日本UID三个空中接口协议正在完善中。

1）ISO标准体系

国际标准化组织（ISO）和其他国际标准化机构，如国际电工委员会（IEC）、国际电信联盟（International Telecommunications Union，ITU）等，是RFID国际标准的主要制定机构。大部分RFID标准都是由ISO（或与IEC联合组成）的技术委员会（technical committee，TC）或分技术委员会（sub-committee，SC）制定的。ISO标准体系主要分为技术标准（如射频识别技术、IC卡标准等）、数据内容与编码标准（如编码格式、语法标准等）、性能与一致性标准（如测试规范等）和应用标准（如船运标签、产品包装标准等）四大类。

2）EPC Global标准体系

EPC Global标准体系主要由EPC编码、EPC标签及读写器、EPC中间件、ONS（object name service，对象名解析服务）服务器和EPCIS（electronic product code information service，电子产品代码信息服务）服务器等部分构成。EPC Global是由美国统一代码委员会（uniform code council，UCC）和国际物品编码协会（EAN）于2003年9月共同成立的非营利性组织，旗下有沃尔玛集团、英国Tesco等100多家欧美的零售流通企业，同时有IBM、微软、飞利浦和Auto-ID Labs等公司提供技术研究支持。与ISO通用性RFID标准相比，EPC Global标准体系是面向物流供应链领域的，可以看作一个应用标准。EPC Global的目标是解决供应链的透明性和追踪性。透明性和追踪性是指供应链各环节中所有合作伙伴都能够了解单件物品的相关信息，如位置、生产日期等信息。为此，EPC Global制定了EPC编码标准。它可以对所有物品提供单件唯一标识。EPC Global还制定了空中接口协议、读写器协议等。这些协议与ISO标准体系类似，在空中接口协议方面，EPC Global的策略尽量与ISO兼容，如CiGen2 UHF RFID标准递交ISO成为ISO 18000-6C标准。

3）Ubiquitous ID标准体系

Ubiquitous ID标准体系主要由泛在识别码（ucode）信息系统服务器、泛在通信器和ucode解析服务器等构成。ucode是赋予现实世界中任何物理对象的唯一的识别码。Ubiquitous ID中心由日本政府的经济产业省牵头，主要由日本厂商组成，目前有300多家日本电子厂商、信息企业和印刷公司等参与。该识别中心实际上就是日本有关电子标签的标准化组织。

这三个标准相互之间并不兼容，主要差别在通信方式、防冲突协议和数据格式这三个方面，在技术上差距其实并不大。

我国的RFID标准正在起步，在物流网与电子标签标准的制定方面，我国与相关国际机构处于同一起点。但是在国内RFID标准的制定方面，一直存在多组织重复运作的问题，正是由于这个原因，已经开始多年的国内RFID标准至今没有大的突破。2007年4月，信息产业部《关于发布800/900 MHz频段射频识别（RFID）技术应用试行规定的通知》出台，划定840—845 MHz和920—925 MHz为800/900 MHz频段RFID技术的具体使用频率。此举被视为在RFID国家标准制定过程中的一大步。然而，这并不能完全改变我国RFID国家标准体系尚未建立的事实，我国RFID产业的发展仍然急需既有自主知识产权，又与国际标准接轨的RFID标准体系来保驾护航。我国必须坚持标准原创的战略并注意吸收融合现有技术标准的优势，只有多部委配合协调，并充分调动政府、产业和非政府组织等多方力量，统筹部署，才能形成国家标准化战略，从而保证在未来的市场竞争环境中，在全球市场上占据优势。