趙朔 俞沛淼 鄒常豐

（東北林業(yè)大學(xué)交通學(xué)院，黑龍 江哈爾濱 150000）

手持式電子車牌自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)的研究

趙朔 俞沛淼 鄒常豐

（東北林業(yè)大學(xué)交通學(xué)院，黑龍 江哈爾濱 150000）

隨著我國汽車行業(yè)迅速發(fā)展，機(jī)動(dòng)車的數(shù)量和規(guī)模大幅度增加，假牌、套牌現(xiàn)象屢見不鮮，車輛的稽查難度日益增加。本文主要論述運(yùn)用RFID技術(shù)在車輛稽查及識(shí)別方面的研究，通過手持式RFID讀卡器中嵌入的獨(dú)立解碼系統(tǒng)識(shí)別電子牌照反饋的密碼，實(shí)現(xiàn)不聯(lián)網(wǎng)的車輛信息自動(dòng)識(shí)別和管理。

RFID；電子車牌；手持式

隨著機(jī)動(dòng)車保有量大幅度增加，汽車已經(jīng)成為生活中最為普遍的代步方式，同時(shí)帶來的交通安全問題，為管理部門帶來了極大的壓力。當(dāng)下社會(huì)中假牌、套牌的現(xiàn)象愈演愈烈，傳統(tǒng)的車輛管理大多依靠人力，已經(jīng)不能應(yīng)對(duì)當(dāng)下社會(huì)交通存在的問題。利用新興技術(shù)，建造一個(gè)智能交通系統(tǒng)，維護(hù)人民的利益，就成為當(dāng)今交通部門工作的重中之重。RFID技術(shù)是一種新興的非接觸式識(shí)別技術(shù)，與傳統(tǒng)的圖片和攝像處理的車輛識(shí)別技術(shù)相比，基于RFID的電子車牌自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)精確性高、局限性小，可以實(shí)現(xiàn)快速、準(zhǔn)確地讀取車輛真實(shí)牌照信息，進(jìn)而辨別套牌、假牌車輛。

1 機(jī)動(dòng)車自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀

自20世紀(jì)80年代起，國內(nèi)外的科研人員就開始了對(duì)車輛識(shí)別的研究。在車牌識(shí)別的研究中，雖然使用了許多的技術(shù)方式，但受外界環(huán)境的變化、光線及灰塵的影響、季節(jié)環(huán)境的變化以及牌照本身被污染等因素的影響，車輛識(shí)別系統(tǒng)一直處于實(shí)驗(yàn)階段，不能用于實(shí)際；而且，很多技術(shù)手段都需要大量的運(yùn)算，不能較好地滿足現(xiàn)實(shí)要求。為了解決圖像質(zhì)量問題，目前采用紅外照明攝像或使用特定的傳感器來提升圖像的質(zhì)量。雖然提升了識(shí)別率，但是也造成系統(tǒng)的整體成本過大，應(yīng)用的領(lǐng)域較窄，不能普遍推廣［1］。我國的機(jī)動(dòng)車牌照與國外有較大的差異，所以我們只能參考國外的車輛識(shí)別系統(tǒng)，卻不能將這些技術(shù)應(yīng)用到我國的車輛識(shí)別當(dāng)中。我國在20世紀(jì)90年代初就開始了自己的車輛識(shí)別系統(tǒng)的研發(fā)。目前，比較成熟的產(chǎn)品有中科院自動(dòng)化研究所漢王公司的漢王眼，香港亞洲視覺科技有限公司的慧光車牌號(hào)碼識(shí)別系統(tǒng)等。北航的胡愛明等利用模板匹配技術(shù)開發(fā)了一種應(yīng)用于收費(fèi)站的車牌識(shí)別系統(tǒng)，其識(shí)別正確率能達(dá)到97%以上。華南理工大學(xué)的駱雪超、劉桂雄等提出了一種基于車牌特征信息的二值化方法，該系統(tǒng)對(duì)較好的車牌識(shí)別率能夠達(dá)到96%。清華大學(xué)的馮文毅等利用一種光電混合系統(tǒng)進(jìn)行車牌識(shí)別，系統(tǒng)能夠通過硬件來完成車牌識(shí)別的全過程［2］，但都只是停留在圖像識(shí)別的基礎(chǔ)上。通過RFID進(jìn)行車輛識(shí)別的技術(shù)還只是停留在實(shí)驗(yàn)階段。

2 RFID技術(shù)與電子牌照

射頻識(shí)別技術(shù)已經(jīng)有幾十年的發(fā)展歷史，但是真正運(yùn)用到實(shí)際生活中也不過是近幾年的事情。隨著電子技術(shù)的興起，RFID技術(shù)已經(jīng)漸漸開始用于日常生活的各個(gè)方面。在交通管理中的應(yīng)用是最早的，在該領(lǐng)域應(yīng)用也最為成熟。如現(xiàn)在高速公路的不停車收費(fèi)（ETC）、停車場的非接觸式IC卡等，它通過使用RFID接收器與電子標(biāo)簽的近場通訊，完成信息的讀取與識(shí)別，從而達(dá)到辨別車輛信息與收費(fèi)的目標(biāo)。目前，國內(nèi)現(xiàn)行的RFID自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)主要由三部分構(gòu)成：RFID讀卡器、電子標(biāo)簽及系統(tǒng)基站［3］。

電子牌照實(shí)質(zhì)就是搭載機(jī)動(dòng)車輛真實(shí)信息的電子標(biāo)簽，將其嵌入機(jī)動(dòng)車內(nèi)，使機(jī)動(dòng)車具有反饋電子信息從而達(dá)到自動(dòng)識(shí)別的目的。電子車牌的設(shè)計(jì)需要考慮以下幾個(gè)方面。首先，我國機(jī)動(dòng)車牌照的設(shè)計(jì)遵循GA36-2007機(jī)動(dòng)車號(hào)牌標(biāo)準(zhǔn)，電子牌照的設(shè)計(jì)也應(yīng)遵循如上標(biāo)準(zhǔn)；其次，目前的車輛牌照是由鋁板與反光膜相結(jié)合的制成，由于鋁對(duì)于電子信號(hào)存在一定的屏蔽作用，為了保證電子牌照的識(shí)別精度和識(shí)別速度，必須解決信號(hào)的干擾問題。那么，如何在保證識(shí)別精度的前提下，將電子牌照合理地嵌入機(jī)動(dòng)車牌就是設(shè)計(jì)時(shí)需要解決的首要難題。本文提供了一種思路，可以將電子牌照安裝于車牌的背面，為了減小電子信號(hào)的衰減，電子標(biāo)簽可以設(shè)計(jì)為異形狀，車牌的四周安裝饋電點(diǎn)，電子標(biāo)簽的天線沿饋電點(diǎn)彎折到牌照的正面，如圖1所示。這樣不僅可以避免電子牌照被盜取拆卸，而且解決了電子信號(hào)的屏蔽問題，大大提升了識(shí)別的準(zhǔn)確性和可行性。

圖1 電子標(biāo)簽嵌入示意圖

3 現(xiàn)行RFID識(shí)別系統(tǒng)及其改進(jìn)

目前的RFID讀卡器可以識(shí)別信息的范圍通常在8～10m，采用的模式為在檢測路口兩側(cè)架設(shè)搭載RFID讀卡器、傳輸天線、主機(jī)、供電與網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊的檢測支架，同時(shí)RFID識(shí)別系統(tǒng)采用自上而下的識(shí)別方式。這種識(shí)別方式有利于避免相鄰車輛信息的混淆，覆蓋率高。信息數(shù)據(jù)庫則設(shè)置在交通管理部門計(jì)算機(jī)中，當(dāng)機(jī)動(dòng)車輛駛?cè)氡O(jiān)測區(qū)域后，RFID讀卡器發(fā)出監(jiān)測信號(hào)，電子標(biāo)簽接收信號(hào)后產(chǎn)生感應(yīng)電流進(jìn)行信息的反饋，并與RFID讀卡器建立信息聯(lián)系，RFID讀卡器將接收到的信息通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到管理部門的數(shù)據(jù)庫進(jìn)行對(duì)比，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛信息的讀取、識(shí)別［4］。

然而，現(xiàn)行的RFID識(shí)別系統(tǒng)對(duì)于網(wǎng)絡(luò)的依賴性太強(qiáng)，在網(wǎng)絡(luò)信號(hào)較弱的地區(qū)，當(dāng)RFID讀卡器接收到電子標(biāo)簽的反饋后，依賴于網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)碾娮油ㄓ嵑茈y實(shí)現(xiàn)，導(dǎo)致接收的電子信息與數(shù)據(jù)庫無法建立連接，大大限制了RFID識(shí)別系統(tǒng)的可行性，局限性較大。要解決RFID識(shí)別系統(tǒng)的局限性，可以做以下改進(jìn)。

將RFID讀卡器中嵌入一套安全度極高的加密算法，在電子標(biāo)簽里寫入相對(duì)應(yīng)的特殊加密信息，在RFID讀卡器接收到電子標(biāo)簽的加密信息后可以自行解碼，將得到的解碼信息與實(shí)際車輛所懸掛的車輛牌照進(jìn)行對(duì)比，從而達(dá)到稽查假牌、套牌的目標(biāo)。這樣不僅解決了偏遠(yuǎn)地區(qū)RFID自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)對(duì)于網(wǎng)絡(luò)的依賴問題，還為RFID識(shí)別系統(tǒng)的手持提供了理論基礎(chǔ)，大大提高了車輛稽查的機(jī)動(dòng)性，交通管理部門的執(zhí)勤人員可以通過手持RFID自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)進(jìn)行全地域不聯(lián)網(wǎng)稽查，將原來的網(wǎng)絡(luò)信息傳輸并與終端數(shù)據(jù)庫連接改為RFID讀卡器與電子標(biāo)簽單獨(dú)的信息反饋系統(tǒng)。

4 基于手持RFID的車輛自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)

電子標(biāo)簽中應(yīng)有經(jīng)過獨(dú)立加密算法加密的車輛牌照號(hào)碼、車型、發(fā)動(dòng)機(jī)編號(hào)、底盤編號(hào)、車主信息等。利用安全度極高的加密算法保證系統(tǒng)的可靠性，使電子標(biāo)簽信息無法改寫和模仿，只有交通管理部門的授權(quán)才能對(duì)電子標(biāo)簽進(jìn)行寫入和改寫。

手持RFID自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)在不同網(wǎng)絡(luò)條件下獨(dú)立對(duì)電子標(biāo)簽反饋的信息進(jìn)行解碼。當(dāng)被檢測車輛駛過檢測區(qū)域時(shí)，可以進(jìn)行快速的不聯(lián)網(wǎng)信息讀取、識(shí)別，并將得到的信息與實(shí)際車輛信息進(jìn)行對(duì)比，如電子信息與實(shí)際車輛的信息不一致，則可以認(rèn)定為套牌車輛，執(zhí)勤人員可依法對(duì)車輛進(jìn)行查處；當(dāng)車輛經(jīng)過手持RFID讀卡器后并沒有與讀卡器建立信息連接則可認(rèn)定為假牌車輛；當(dāng)電子標(biāo)簽的加密信息解碼翻譯后與實(shí)際車輛信息相一致則可認(rèn)定為合法車輛。具體流程如圖2所示。

5 手持式電子牌照的優(yōu)勢

手持式RFID自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)是利用RFID技術(shù)對(duì)車輛信息進(jìn)行辨別的新興技術(shù)。電子牌照實(shí)質(zhì)上就是一個(gè)無源電子標(biāo)簽，其中寫入了經(jīng)過特殊加密算法加密的車輛牌照等信息，其信息只能由搭載了加密算法的手持RFID讀卡器反算翻譯，本系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)。

①局限性小，適用范圍廣。相對(duì)于傳統(tǒng)的RFID自動(dòng)識(shí)別體系，手持式RFID自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)對(duì)于網(wǎng)絡(luò)條件的依賴性小，可在網(wǎng)絡(luò)狀況不佳的地區(qū)獨(dú)立地讀取識(shí)別電子牌照信息，極大地提高了車輛稽查的機(jī)動(dòng)性和適應(yīng)性。

②識(shí)別精確度高。通過超高頻RFID讀卡器，電子標(biāo)簽的識(shí)別距離通常在10m以上，并且讀卡器的識(shí)別具有方向性，避免了相鄰車輛電子標(biāo)簽的干擾，識(shí)別時(shí)機(jī)動(dòng)車的速度可以達(dá)到80km/h，在市區(qū)路口可以實(shí)現(xiàn)車輛的不減速監(jiān)察。

圖2 基于手持RFID的車輛自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)工作流程

③安全性高。電子標(biāo)簽與RFID手持讀卡器內(nèi)部均有特殊的加密算法保護(hù)，沒有特殊的解碼器無法對(duì)電子標(biāo)簽內(nèi)的信息進(jìn)行改寫來進(jìn)行電子牌照的套牌，保證了電子牌照的安全性和唯一性。

④便于攜帶。由于本套自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)不用于數(shù)據(jù)庫進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)交換數(shù)據(jù)，為RFID讀卡器的手持創(chuàng)造了條件，成本相對(duì)于傳統(tǒng)系統(tǒng)較低，操作簡單易行，極大地提高了管理部門監(jiān)管的工作效率。

⑤適應(yīng)性強(qiáng)。電子標(biāo)簽嵌入車輛牌照中，可適應(yīng)絕大多數(shù)極端環(huán)境，便于自動(dòng)識(shí)別技術(shù)的普及。

⑥成本較低，利于推廣。由于省去了數(shù)據(jù)基站的建立及維護(hù)費(fèi)用，整個(gè)自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)的成本大大降低，利于推行。

RFID識(shí)別技術(shù)是一種新興的無線識(shí)別技術(shù)，具有電子元件信息存儲(chǔ)量大、費(fèi)用低、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，能夠極大地提高交通管理部門的監(jiān)管效率，適應(yīng)日益緊張的交通現(xiàn)狀，有效辨別套牌、假牌車輛，打擊交通行業(yè)愈演愈烈的違法犯罪行為，適用于交通行業(yè)的監(jiān)督稽查工作，為智能交通的推廣提供技術(shù)支持。

6 結(jié)語

手持式RFID自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)為全地域電子牌照識(shí)別提供了理論基礎(chǔ)，但在加密算法的研究及硬件的安全性方面還需要進(jìn)行技術(shù)突破。隨著研究不斷深入，手持式RFID自動(dòng)稽查系統(tǒng)將成為新一代智能交通的代表，為交通行業(yè)的監(jiān)管提供更多的幫助。目前，RFID手持式機(jī)動(dòng)車自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)還只是處于理論階段，至于是否可以正式應(yīng)用還需要研究人員共同努力。

［1］百度文庫.車牌識(shí)別系統(tǒng)的研究背景意義及國內(nèi)外研究現(xiàn)狀［EB/OL］.［2017-06-01］.http://wenku.baidu.com/link?url= xHKaYmAWLBFEtDR6JPpB0uDTNsVeX8H5fZUwrnW3Ioe2P0JK1MLMgGPa2N7HJnljpUyHkmoSi5QHFdx2-z8kK80EEnxK2D_RgYoX6ZJK-W.

［2］李志強(qiáng)，李永斌.車牌識(shí)別技術(shù)的發(fā)展及研究現(xiàn)狀［J］.科技信息，2012（5）：110-125.

［3］盛振武，王洪義，翟成景.電子車牌自動(dòng)識(shí)別技術(shù)研究［J］.硅谷，2013（14）：79-80.

［4］邊吉榮，曾建華.基于RFID的車輛不停車稽查系統(tǒng)設(shè)計(jì)［J］.寧夏工程技術(shù)，2010（4）：340-342.

Study on Handheld Electronic Plate Recognition System

Zhao ShuoYu PeimiaoZou Changfeng
（Traffic Institute,Northeast Forestry University，Harbin Heilongjiang 150000）

With the rapid development of automobile industry in China,a substantial increase in the number of motor vehicles and scale,the false card deck,phenomenon common occurrences,vehicle inspection difficulty increasing. This paper mainly discussed the use of RFID technology in vehicle inspection and recognition research,through hand-held RFID reader embedded in the independence of electronic license feedback decoding system identification password,implementation is not connected to the vehicle information automatic identification and management.

RFID；electronic plate；handheld

TP391.41

A

1003-5168（2017）08-0047-03

2017-07-03

校級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目（201610225210）。

趙朔（1996-）,男，本科，研究方向：交通工程；俞沛淼（1994-），男，本科，研究方向：交通工程。

鄒常豐（1969-），男，博士，副教授，研究方向：交通工程。