張圣仟 楊小天 遲耀丹

(吉林建筑工程學(xué)院電氣與電子信息工程學(xué)院，長春 130118)

0 引言

隨著經(jīng)濟和科技突飛猛進的發(fā)展，智能交通也有了迅速的發(fā)展，車輛管理的技術(shù)也日益漸成熟．例如，高速公路不停車收費系統(tǒng)(ETC)、美國的AUTOSCOPE系統(tǒng)等等［1－2］．結(jié)合這些系統(tǒng)的優(yōu)缺點，這里引用了RFID技術(shù)來實現(xiàn)更強大的車輛管理系統(tǒng)［3］．在RFID技術(shù)中，通過選取標(biāo)簽對每個車輛進行定位、跟蹤，并通過標(biāo)簽與讀寫器通信的技術(shù)，進行車輛信息檢查，既能合理有效地指揮交通，又能對存在安全隱患的車輛進行排查，對減少交通事故的發(fā)生起到了重要作用［4］．

1 RFID在車輛信息識別中的應(yīng)用

為更好的進行交通管理，識別車輛信息基本包括:車牌、出廠年限、報廢年限、發(fā)動機型號、車輛型號和司機資料等相關(guān)信息［5－6］．

在每一輛汽車出廠時汽車的頂部或車尾部隱蔽安裝電子標(biāo)簽(有源)，有源電子標(biāo)簽的電源由汽車本身動力系統(tǒng)發(fā)電得到，或者在不影響美觀的情況下，安裝簡易光伏發(fā)電板，供給有源電子標(biāo)簽的電能，為使交警巡邏時能更方便地檢查道路上行駛的車輛，讀寫器安裝在交警車上，通過和交警車的車載電腦連接，在交警車巡邏時能對附近的車輛進行檢查，了解各個車輛是否是套牌車，是否達到報廢年限，以及司機資料等一些存在交通安全隱患的因素［7］．示意圖如圖1所示．

圖1 違法車輛跟蹤示意圖

2 硬件設(shè)計

2．1 標(biāo)簽的設(shè)計

標(biāo)簽分別由整流器和限壓電路、上電復(fù)位電路、數(shù)據(jù)分割器、移位寄存器和邏輯單元組成．

(1)整流器．整流器是每個遠程供電系統(tǒng)中的關(guān)鍵模塊(如圖2所示)．整流器的等效電路模型在恒定輸出直流電壓下實現(xiàn)了對提供給定直流輸出電流所需功耗的預(yù)測．另外，該等效電路模型還提供了整流器輸入、輸出阻抗．

圖2 整流器等效電路

當(dāng)輸入電容Ci被電感補償時，輸入電壓幅度vin為:

其中，PAV為天線所獲得的有用功率;RS是天線阻抗的實部．

從公式(1)可以看出，若要提高vin，就要增加天線阻抗的實部RS，并同時保持RS=Ri，即功率相匹配，這樣可以提高整流器的性能．

整流器的整體效率定義為:

其轉(zhuǎn)換效率為:

(2)上電復(fù)位．上電復(fù)位電路是由晶體管交叉耦合對和或非門所組成的．當(dāng)電路上電時，一個支路(T1，T3或者T2，T4)將比另一個支路先起動．或非門比較了兩對管子的柵極信號，從而分析并保證了邏輯單元上的上電復(fù)位．而電容C實現(xiàn)了對A點的緩慢充電，從而在電源電壓上升沿與上電復(fù)位之間產(chǎn)生延時．

(3)檢波器、數(shù)據(jù)分割器和解碼器．信號Venv和Vref分別為包絡(luò)信號以及所接受到的射頻信號整流后的均值．信號Venv可以為標(biāo)簽提供時鐘，Vref可以在解碼過程中實現(xiàn)電壓的比較(如圖3所示)．

圖3 檢波器、數(shù)據(jù)分割器和解碼器電路

(4)IF振蕩器及移位寄存器．如圖4所示，震蕩器可以作為單穩(wěn)態(tài)或穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路進行工作．①單穩(wěn)態(tài)行為:當(dāng)上電復(fù)位電路上電復(fù)位后，IF_enable處于邏輯“0”狀態(tài)，電容C上的電壓VC=0．當(dāng)IF_enable上升到V+，T13關(guān)斷，T12和T11開啟，IF下降至V－．由于電流Ip從T 2中流出，VC從V－上升到T 6的閾值電壓．此時，T 6開啟，T 10開始導(dǎo)通，IF上升到V+．同時，T 1關(guān)斷，T 4開啟，In從電容C泄放電荷，所以，VC下降到0;②穩(wěn)態(tài)行為:開始狀態(tài)除IF_enable保持高電平外其他與單穩(wěn)態(tài)行為相同．VC并未下降到0，而是下降到T 2的閾值電壓．此時，T 1和T 2導(dǎo)通，IF變?yōu)榈碗娖剑瑫r，T 1開啟，VC上升，這個周期將一直持續(xù)到IF_enable下降到V－才結(jié)束停止［8］．

移位寄存器是用于保存來自解碼器所接收到的信息位．

圖4 IF振蕩器電路

圖5 閱讀器

2．2 閱讀器

閱讀器也是RFID系統(tǒng)的重要部分，它負責(zé)完成讀寫的范圍并為標(biāo)簽提供功率以及組織管理通信．在射頻器件滿足一定的通信協(xié)議下，壓控振蕩器(VCO)產(chǎn)生射頻信號，一部分射頻信號經(jīng)放大后，通過天線發(fā)射，為了實現(xiàn)閱讀器到標(biāo)簽的通信，這里采用開關(guān)作為脈沖調(diào)制器;另一部分射頻信號用于變頻，由單個標(biāo)簽反響散射的返回信號．

如圖5所示，架構(gòu)采用了兩個天線，即一個用于正向信道，另一個用于反向信道．

3 結(jié)語

本文對射頻識別技術(shù)在車輛信息自動識別中的應(yīng)用作了介紹，通過在車輛上增加電子標(biāo)簽來實現(xiàn)對車輛信息的讀取，可以更好地實現(xiàn)車輛的定位與跟蹤，對提高有效交通的管理提供了可能．同時，本文在如何實現(xiàn)交通的智能化管理方面做了初步探討．

［1］ 遲峰．黑龍江省高速公路ETC車道布設(shè)的研究［J］．辦公自動化雜志，2011(19):10－11．

［2］ 杜雅娟．RFID技術(shù)在高速公路ETC混合車道收費系統(tǒng)中的應(yīng)用［J］．合作經(jīng)濟與科技，2011(42):122－123．

［3］ 寧煥生．RFID重大工程與國家物理網(wǎng)［M］．北京:機械工業(yè)出版社，2010:4－11．

［4］ 劉化君，劉傳清，胡修林．物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)［M］．北京:電子工業(yè)出版社，2010:42－55．

［5］ 畢松濤．論RFID技術(shù)在交通信息化地應(yīng)用［J］．現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè)，2011(6):253－255．

［6］ 朱晟億．RFID技術(shù)在交通信息采集處理中的應(yīng)用［J］．中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2011(2):52－53．

［7］ 王民川．RFID防偽技術(shù)在車牌防偽中的應(yīng)用［J］．科技論壇，2011(9):291－292．

［8］ Jari－Pascal Curty Michel Declercq、Catherine Dehollain Norbert Joehl．無源超高頻 RFID 系統(tǒng)設(shè)計與優(yōu)化［M］．北京:科學(xué)出版社，2008．:55－105．