甘琴瑜，陳玉峰

（1.新疆維吾爾自治區(qū)特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院，新疆 烏魯木齊 830011；2.新疆中泰化學(xué)阜康能源有限公司，新疆 阜康 831500）

0 引 言

射頻識(shí)別技術(shù)，是利用無(wú)線射頻方式在閱讀器和標(biāo)簽之間進(jìn)行非接觸雙向數(shù)據(jù)傳輸，達(dá)到目標(biāo)識(shí)別和數(shù)據(jù)交換目的的技術(shù)；也是利用射頻方式進(jìn)行非接觸雙向通信、交換數(shù)據(jù)，從而達(dá)到識(shí)別目的。RFID 技術(shù)具有精度高，適應(yīng)環(huán)境能力強(qiáng)，操作快捷，使用壽命長(zhǎng)，讀取距離大，標(biāo)簽數(shù)據(jù)可加密，存儲(chǔ)數(shù)據(jù)容量大等優(yōu)點(diǎn)。近些年來(lái)，射頻識(shí)別技術(shù)引入到智能交通、物流供應(yīng)鏈、物聯(lián)網(wǎng)、停車場(chǎng)管理等領(lǐng)域，成為新時(shí)期的先進(jìn)技術(shù)體現(xiàn)。智能交通物聯(lián)網(wǎng)是將傳感器技術(shù)、RFID技術(shù)、無(wú)線通信技術(shù)、數(shù)據(jù)處理技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、視頻檢測(cè)識(shí)別技術(shù)、GPS信息發(fā)布技術(shù)等綜合用于整個(gè)交通運(yùn)輸管理體系中，從而建立實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、高效的交通運(yùn)輸綜合管理和控制系統(tǒng)的資源網(wǎng)絡(luò)。

1 R FID 技術(shù)的組成及原理

射頻識(shí)別（Radio Frequency Identification,簡(jiǎn)稱RFID）技術(shù)，是利用射頻通信實(shí)現(xiàn)的非接觸式自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，其特點(diǎn)為非接觸式雙向通信，具有定位、長(zhǎng)期跟蹤管理、全天候信息采集等優(yōu)點(diǎn)，且受環(huán)境影響較少。RFID 技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)、通訊等技術(shù)相結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)全球范圍內(nèi)的物品跟蹤與信息共享。

1.1 電子標(biāo)簽

電子標(biāo)簽由耦合元件和芯片組成，每個(gè)標(biāo)簽具有唯一的電子編碼，附著在物體目標(biāo)對(duì)象上。電子標(biāo)簽內(nèi)的程序經(jīng)過(guò)設(shè)定后可進(jìn)行讀取和編寫。電子標(biāo)簽的信息還可加入相關(guān)人員的數(shù)據(jù)信息，可按需要對(duì)數(shù)據(jù)分類管理，并可根據(jù)不同情況制作新的卡，電子標(biāo)簽中的改寫內(nèi)容可以通過(guò)一定方法加密保護(hù)。電子標(biāo)簽中的芯片體積很小，可以印制在紙張、紡織品、塑料、木材、陶瓷、玻璃等材料上，厚度在0.35 mm 范圍內(nèi)。電子標(biāo)簽按供電方式分為無(wú)源標(biāo)簽、有源標(biāo)簽；按射頻識(shí)別系統(tǒng)工作頻率分為低頻標(biāo)簽（30～300 kHz）、高頻標(biāo)簽（3～30 MHz）、超高頻和微波標(biāo)簽（300 MHz～3 GHz）。

1.2 閱讀器

閱讀器（Reader）又稱應(yīng)答器、讀寫器、讀卡器等，它在射頻識(shí)別系統(tǒng)中起著關(guān)鍵作用。主要任務(wù)是：非接觸雙向與電子標(biāo)簽通信，接收反射回來(lái)的信號(hào)，同時(shí)接收控制指令的來(lái)源，屬于主機(jī)系統(tǒng)。射頻識(shí)別系統(tǒng)的工作頻率取決于閱讀器的工作頻率，識(shí)別的有效距離也取決于閱讀器的工作頻率。閱讀器的讀或讀/寫裝置是根據(jù)使用的不同型號(hào)、使用范圍以及結(jié)構(gòu)和技術(shù)的不同來(lái)選定的，它是信息處理中心和控制單元。

RFID閱讀器又稱讀出裝置，可讀取并識(shí)別電子標(biāo)簽中保存的電子數(shù)據(jù)，達(dá)到自動(dòng)識(shí)別物體的目的。閱讀器與電子標(biāo)簽之間的通信是在無(wú)接觸方式下，利用交變磁場(chǎng)或電磁場(chǎng)的空間耦合、射頻信號(hào)調(diào)制與解調(diào)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的。閱讀器除了提供與電子標(biāo)簽進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐緩酵?，還利用特定的算法對(duì)信號(hào)進(jìn)行狀態(tài)控制、奇偶校驗(yàn)、更正信息等。閱讀器根據(jù)使用的結(jié)構(gòu)和技術(shù)不同可以是讀或讀/寫裝置，閱讀器可以是手持式或固定式。當(dāng)前，閱讀器成本較高，大多只在單一頻率點(diǎn)工作。隨著技術(shù)的發(fā)展，閱讀器朝著小型化、便攜式、嵌入式、模塊化方向發(fā)展，成本將更低廉，并支持多個(gè)頻率點(diǎn)，尚能自動(dòng)識(shí)別不同頻率的標(biāo)簽信息。

1.3 天線

天線是RFID系統(tǒng)不可或缺的部件，它將電流信號(hào)轉(zhuǎn)變成電磁波信號(hào)發(fā)射出去，也將從電子標(biāo)簽反射過(guò)來(lái)的電磁波信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏餍盘?hào)發(fā)送給閱讀器。RFID系統(tǒng)中，能激活電子標(biāo)簽的能量必須由閱讀器經(jīng)過(guò)天線發(fā)射，才能形成電磁場(chǎng)，當(dāng)電子標(biāo)簽進(jìn)入電磁場(chǎng)范圍就能被識(shí)別，所以閱讀器的可讀區(qū)域，就是天線形成的電磁場(chǎng)的覆蓋范圍。天線的作用是在標(biāo)簽和讀寫器之間傳遞射頻信號(hào)。為使天線正常工作，它的尺寸必須與傳播波的波長(zhǎng)一致，天線可以是無(wú)源器件，也可是有源器件。實(shí)際應(yīng)用中，天線的形狀和相對(duì)位置也會(huì)影響到數(shù)據(jù)發(fā)射和接收，需由專業(yè)人員對(duì)天線進(jìn)行設(shè)計(jì)和安裝。

1.4 R FID 工作原理

RFID 的工作原理可概述為：當(dāng)裝有RFID 電子標(biāo)簽的機(jī)動(dòng)車駛?cè)隦FID閱讀器所發(fā)射的頻域范圍內(nèi)，由RFID 閱讀器發(fā)出的發(fā)射信號(hào)經(jīng)過(guò)天線發(fā)送給定頻率并加密的射頻信號(hào)給電子標(biāo)簽，電子標(biāo)簽的相應(yīng)工作單元被接收到的能量喚醒或激活，則將電子標(biāo)簽內(nèi)的帶有加密的信息通過(guò)內(nèi)部調(diào)制調(diào)節(jié)成相應(yīng)射頻的信號(hào)發(fā)射出去，從而將電子標(biāo)簽本身攜帶的信息傳送到RFID 閱讀器，閱讀器接收數(shù)據(jù)并解碼，又將提取出可用的識(shí)別碼再傳送到后臺(tái)進(jìn)行處理工作，完成預(yù)先設(shè)定的功能；針對(duì)不同功能設(shè)定的應(yīng)用系統(tǒng)軟件做出響應(yīng)處理和控制，最后應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)閱讀器發(fā)出相應(yīng)的響應(yīng)指令，再由閱讀器接收到的響應(yīng)指令來(lái)對(duì)電子標(biāo)簽做出不同的讀寫指令操作。一套典型RFID 系統(tǒng)主要由電子標(biāo)簽、閱讀器、RFID 中間件、應(yīng)用系統(tǒng)軟件組成，一般情況下可將應(yīng)用軟件和中間件合稱為應(yīng)用系統(tǒng)，見(jiàn)圖1。

圖1 RFID 工作原理及組成圖

2 R FID 在智能交通物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用

RFID技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)中的關(guān)鍵技術(shù)之一，也是物聯(lián)網(wǎng)感知層的基礎(chǔ)，起底層信息的采集作用；而信息采集可為后續(xù)的處理及信息服務(wù)提供依據(jù)。RFID 技術(shù)的特點(diǎn)主要有：非接觸式雙向通信，具有定位、長(zhǎng)期跟蹤管理、可全天候信息采集等優(yōu)點(diǎn)，且受環(huán)境影響較少，因此，RFID 技術(shù)在智能交通物聯(lián)網(wǎng)中具有較好應(yīng)用前景。

RFID 最早應(yīng)用是在二戰(zhàn)期間被美國(guó)用于識(shí)別判斷聯(lián)軍與敵方的戰(zhàn)機(jī)。后來(lái)因其具有容易識(shí)別、內(nèi)容不能竄改等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于物流行業(yè)中。目前交通領(lǐng)域，RFID主要用于公交車射頻卡、不停車收費(fèi)、門禁系統(tǒng)管理、停車場(chǎng)管理、智能交通信號(hào)控制、公交車或特殊車輛的定位及電子站牌、交通流量檢測(cè)、交通路徑誘導(dǎo)、電子車牌等[1]。根據(jù)交通RFID 的可行性[2]可知，該技術(shù)用于智能交通系統(tǒng)中的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)采集交通基本信息具有一定優(yōu)勢(shì)。

RFID技術(shù)是近幾年來(lái)發(fā)展較快的技術(shù)，與以往的視頻識(shí)別技術(shù)、地埋線圈、微波雷達(dá)等交通信息采集技術(shù)相比，RFID技術(shù)更具有優(yōu)勢(shì)。它可將車牌號(hào)通過(guò)電子車牌的形式與RFID電子標(biāo)簽[3]的ID號(hào)相聯(lián)系，存入到電子標(biāo)簽內(nèi)；安置在路網(wǎng)中的RFID檢測(cè)設(shè)備（閱讀器），可對(duì)通過(guò)該路段裝有電子標(biāo)簽的車輛進(jìn)行車輛身份信息、位置信息[4]以及其他交通信息（如車輛數(shù)、車輛位置、經(jīng)過(guò)時(shí)間、速度等)的采集，并可實(shí)現(xiàn)違章自動(dòng)處罰收費(fèi)、自動(dòng)查處違章車輛、記錄違章信息等功能[5]?，F(xiàn)時(shí)典型的工作頻率有:125 kHz、133 kHz、27.12 kHz、433 kHz、13.56 mHz、902～928 MHz，2.45 GHz、5.8 GHz等。具體參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 R FID 系統(tǒng)不同頻率應(yīng)用于交通的各領(lǐng)域

3 結(jié)束語(yǔ)

RFID技術(shù)用于智能交通物聯(lián)網(wǎng)中，既能充分發(fā)揮RFID技術(shù)擁有的特點(diǎn)，也能實(shí)現(xiàn)智能交通的實(shí)時(shí)信息溝通、實(shí)現(xiàn)資源共享、物與物相連，達(dá)到物聯(lián)網(wǎng)的目的。

[1] 王興文，黃礎(chǔ)章.RFID 技術(shù)在智能交通中的大規(guī)模應(yīng)用模式分析[J].解決方案，2009(1)：20-24.

[2] 但雨芳，馬慶祿.RFID，GPS 和GIS 技術(shù)集成在交通智能監(jiān)管系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究，2009，26（12）：4628-4634.

[3] 張麗珍，李欣.基于RFID技術(shù)的實(shí)時(shí)交通信息采集處理技術(shù)[J].交通標(biāo)準(zhǔn)化，2007（12）：44-47.

[4] 趙泰洋，郭成安，金明錄.一種基于RFID原理的交通信息獲取系統(tǒng)與車輛定位方法[J].電子與信息學(xué)報(bào)，2010，32(11)：2612-2617.

[5] 肖維，徐任婷，陸林軍.基于RFID 的智能化城市公共交通系統(tǒng)信息采集與發(fā)布系統(tǒng)[J].道路交通與安全，2006，6(9)：25-28.