射頻識(shí)別技術(shù)在車輛管理中的應(yīng)用

　　射頻識(shí)別技術(shù)在車輛管理中可廣泛應(yīng)用于汽車裝配流水線、公路收費(fèi)、停車場(chǎng)智能化管理、貨物無線跟蹤和識(shí)別、公共交通電子車票、汽車防盜等領(lǐng)域，本文對(duì)這些領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)敘述并列舉了國內(nèi)外的案例。此外，作者還對(duì)高速公路幾種收費(fèi)方式做了比較。

一、什么是射頻識(shí)別技術(shù)

　　射頻識(shí)別技術(shù)（RFID，即Radio Frequency Identification）是從20世紀(jì)80年代走向成熟的一項(xiàng)自動(dòng)識(shí)別技術(shù)。它利用射頻方式進(jìn)行非接觸式雙向通信交換數(shù)據(jù)以達(dá)到識(shí)別目的。和傳統(tǒng)的磁卡、IC卡相比，射頻卡最大的優(yōu)點(diǎn)就在于非接觸，因此完成識(shí)別工作時(shí)無須人工干預(yù)，適合于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自動(dòng)化且不易損壞，可識(shí)別高速運(yùn)動(dòng)物體并可同時(shí)識(shí)別多個(gè)射頻卡，操作快捷方便。射頻卡不怕油漬、灰塵污染等惡劣的環(huán)境，短距離的射頻卡可以在這樣的環(huán)境下替代條碼，用在工廠的流水線等場(chǎng)合跟蹤物體。長(zhǎng)距離的產(chǎn)品多用于交通上，距離可達(dá)幾十米，可用在自動(dòng)收費(fèi)或識(shí)別車輛身份等場(chǎng)合。
　　典型的射頻識(shí)別系統(tǒng)包括兩部分：它們是射頻卡、讀寫器。射頻卡的幾個(gè)主要模塊集成到一塊芯片中、完成與讀寫器通信，芯片上有內(nèi)存部分用來儲(chǔ)存識(shí)別號(hào)碼或其它數(shù)據(jù)：內(nèi)存容量從幾個(gè)比特到幾十千比特。芯片外圍僅需連接天線（和電池），可以作為人員的身份識(shí)別卡或貨物的標(biāo)識(shí)卡?？ǚ庋b可以有不同形式、倒如常見的信用卡的形式及小圓片的形式等。和條碼、磁卡、IC卡等同期或早期的識(shí)別技術(shù)相比，射頻卡具有非接觸,工作距離長(zhǎng),適于惡劣環(huán)境, 可識(shí)別運(yùn)動(dòng)目標(biāo)等優(yōu)點(diǎn)。在多數(shù)RFID系統(tǒng)中，讀寫器在一個(gè)區(qū)域內(nèi)發(fā)射能量形成電磁場(chǎng)、區(qū)域大小取決于工作頻率和天線尺寸。射頻卡經(jīng)過這個(gè)區(qū)域時(shí)檢測(cè)到讀寫器的信號(hào)就開始發(fā)送儲(chǔ)存的信息及數(shù)據(jù)。讀寫器發(fā)送的信號(hào)通常提供時(shí)鐘信號(hào)及射頻卡所需的足夠能量，其中的時(shí)鐘信號(hào)使數(shù)據(jù)同步，從而簡(jiǎn)化了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。讀寫器接收到卡的數(shù)據(jù)后、解碼并進(jìn)行錯(cuò)誤校驗(yàn)來決定數(shù)據(jù)的有效性、然后通過RS232,RS422,RS485或無線方式將數(shù)據(jù)傳送到計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。簡(jiǎn)單的RFID產(chǎn)品就是一種非接觸的IC卡、而復(fù)雜的RFID產(chǎn)品能和外部傳感器接口連接來測(cè)量、記錄不同的參數(shù)甚至與GPS系統(tǒng)連接來跟蹤物體。

二、在車輛生產(chǎn)與管理中的應(yīng)用

　　射頻識(shí)別技術(shù)被廣泛應(yīng)用于汽車生產(chǎn)，交通運(yùn)輸控制管理，汽車、火車等交通監(jiān)控，高速公路自動(dòng)收費(fèi)系統(tǒng)，停車場(chǎng)管理系統(tǒng)，物品管理，車輛防盜等方面。

1. 汽車裝配流水線
　　
　　德國寶馬汽車公司在裝配流水線上應(yīng)用射頻卡以盡可能大量地生產(chǎn)用戶定制的汽車。寶馬汽車的生產(chǎn)是基于用戶提出的要求式樣而生產(chǎn)的：用戶可以從上萬種內(nèi)部和外部選項(xiàng)中選定自己所需車的顏色、引擎型號(hào)還有輪胎式樣等要求，這樣一來，汽車裝配流水線上就得裝配上百種式樣的寶馬汽車、如果沒有一個(gè)高度組織的、復(fù)雜的控制系統(tǒng)是很難完成這樣復(fù)雜的任務(wù)的。寶馬公司就在其裝配流水線上配有RFID系統(tǒng)，他們使用可重復(fù)使用的射頻卡，該射頻卡上可帶有詳細(xì)的汽車所需的所有要求，在每個(gè)工作點(diǎn)處都有讀寫器，這樣可以保證汽車在各個(gè)流水線位置處能毫不出錯(cuò)地完成裝配任務(wù)。

2. 公路收費(fèi)

　　射頻技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成為不停車收費(fèi)系統(tǒng)的主流識(shí)別技術(shù)。自動(dòng)車輛識(shí)別（AVI）是利用安裝在車內(nèi)的射頻卡（又稱電子標(biāo)簽）存貯車輛編號(hào)及相關(guān)信息，安裝在車道的射頻天線可與該無線電收發(fā)器通信，并對(duì)其存儲(chǔ)內(nèi)容進(jìn)行讀寫操作，從而識(shí)別出當(dāng)前通行車輛。自動(dòng)車輛識(shí)別主要指工作在微波5.8GHz頻段的短距離（8米～30米）通信技術(shù)。國際上在自動(dòng)車輛識(shí)別領(lǐng)域內(nèi)曾經(jīng)研究和使用過的頻率主要有三種：915MHz、2.45GHz、5.8GHz。從已經(jīng)建成的應(yīng)用系統(tǒng)來看，915MHz系統(tǒng)主要應(yīng)用于北美地區(qū)，尤其是集裝箱識(shí)別系統(tǒng)。并且，近八年以來，國際上（包括美國在內(nèi)）幾乎再?zèng)]有新的915MHz系統(tǒng)應(yīng)用于道路收費(fèi)系統(tǒng)。美國自身也在逐步地將應(yīng)用于智能交通領(lǐng)域內(nèi)的自動(dòng)車輛識(shí)別的標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)向5.8GHz～5.9GHz系統(tǒng)。
5.8GHz專用短程通信（DSRC）系統(tǒng)主要應(yīng)用于歐洲、亞洲及大洋洲地區(qū)。2.45GHz系統(tǒng)應(yīng)用相對(duì)較少，沒有形成主流。
　　由于智能交通系統(tǒng)概念與工程實(shí)施在近年來引起各個(gè)國家的普遍重視，不停車收費(fèi)作為其中重要的服務(wù)領(lǐng)域之一得到較大發(fā)展。我國的ITS服務(wù)共劃分為8個(gè)服務(wù)領(lǐng)域、43個(gè)子服務(wù)、138種服務(wù)功能，其中電子收費(fèi)共需提供6種服務(wù)功能。包括：路橋隧不停車自動(dòng)收費(fèi)服務(wù)、路橋隧停車自動(dòng)收費(fèi)服務(wù)、路側(cè)停車自動(dòng)收費(fèi)服務(wù)、停車場(chǎng)自動(dòng)收費(fèi)服務(wù)、公交電子自動(dòng)收費(fèi)服務(wù)、交通信息有償自動(dòng)收費(fèi)服務(wù)。公路不停車自動(dòng)收費(fèi)服務(wù)將主要依托短距離射頻識(shí)別技術(shù)實(shí)現(xiàn)，而公交電子自動(dòng)收費(fèi)等服務(wù)將主要依托射頻耦合IC卡技術(shù)實(shí)現(xiàn)。
　　在不停車收費(fèi)系統(tǒng)中，在車道上方或路側(cè)安裝有微波天線，天線連接到由天線控制器構(gòu)成的讀寫器上。讀寫器通過天線向電子標(biāo)簽發(fā)射信號(hào)，電子標(biāo)簽被激活開始進(jìn)行通訊。電子標(biāo)簽反饋回與具體車輛對(duì)應(yīng)的獨(dú)一無二的ID號(hào)碼，用于ETC收費(fèi)系統(tǒng)對(duì)車輛（顧客）進(jìn)行身份辨析。
　　現(xiàn)在，歐美許多高速公路自動(dòng)收費(fèi)口都使用這一技術(shù)。經(jīng)常往來于高速公路上的車輛事先就在車上安裝了射頻卡，當(dāng)它通過收費(fèi)站時(shí)，它不需要排隊(duì)等待交費(fèi)，而是直接通行，因?yàn)樵谠撌召M(fèi)口安裝有讀寫器，記錄了該車的通行時(shí)間和距離，公路費(fèi)自動(dòng)從用戶賬戶上扣除。

3. 停車場(chǎng)智能化管理

　　停車場(chǎng)管理系統(tǒng)采用射頻讀卡技術(shù)，用戶持特定的感應(yīng)卡進(jìn)出停車場(chǎng)，使用感應(yīng)卡讀卡器來分辨停車場(chǎng)的用戶，停車場(chǎng)收費(fèi)，月租卡的發(fā)售及臨時(shí)卡的授權(quán)均由收費(fèi)電腦完成，可自動(dòng)調(diào)用每一車輛的進(jìn)場(chǎng)時(shí)存入的數(shù)據(jù)及出場(chǎng)時(shí)存入的數(shù)據(jù)，并自動(dòng)計(jì)算出收費(fèi)金額。實(shí)現(xiàn)真正的智能化管理。而且系統(tǒng)用視窗操作，中文菜單顯示，使用者能輕易掌握可用此系統(tǒng)的操作。駕駛員無需停車，系統(tǒng)自動(dòng)識(shí)別車輛，完成放行（禁止）、紀(jì)錄等管理功能。節(jié)約進(jìn)出場(chǎng)的時(shí)間、提高工作效率，杜絕管理費(fèi)的流失。

4. 貨物無線跟蹤和識(shí)別

　　現(xiàn)在更多的零擔(dān)貨運(yùn)公司使用地面網(wǎng)絡(luò)提高揀貨和運(yùn)輸操作的效率。例如，Old Dominion貨運(yùn)公司安裝了Symbol技術(shù)公司提供的約7500臺(tái)手持設(shè)備。每天Old Dominion的司機(jī)到達(dá)崗位時(shí)，他們將當(dāng)天行車路線下載到手持設(shè)備上，在運(yùn)輸中每一站他們用這種手持設(shè)備掃描裝載的或卸載的貨物，并將此信息傳回調(diào)度中心。在中心的跟蹤系統(tǒng)實(shí)時(shí)對(duì)送貨情況進(jìn)行更新，發(fā)貨處的工作人員即可得知哪些貨物將到，隨即可以提前對(duì)發(fā)貨進(jìn)行計(jì)劃。隨著這套業(yè)務(wù)流程逐漸成熟，Old Dominion能非常清晰得到裝載貨物情況并可能進(jìn)行直達(dá)運(yùn)輸。對(duì)當(dāng)天拿到的客戶取貨要求，現(xiàn)在通常可以很快挑選最合適的司機(jī)和卡車去提貨，這些信息傳遞已經(jīng)無需電話通知。

　　使用無線技術(shù)可以通過消除電話和紙上業(yè)務(wù)聯(lián)系提高生產(chǎn)效率。在Old Dominion，以前每到一個(gè)站點(diǎn)司機(jī)們都通過填寫工作卡片來記錄進(jìn)出時(shí)間以及行車?yán)锍虜?shù)，如果碰到退貨或回收情況，他們需要填寫更多的單證?，F(xiàn)在這些都通過手持設(shè)備來操作，Old Dominion統(tǒng)計(jì)在一個(gè)服務(wù)中心取貨和送貨工作量提高了10%，在使用無線技術(shù)后的第一個(gè)季度整體生產(chǎn)率提高了3.5%。另外一個(gè)顯著的提高在于取貨送貨時(shí)的單證核對(duì)上。司機(jī)可以更快的清點(diǎn)所卸貨物，并更快核對(duì)是否符合訂單要求，客戶可以立即簽收并將確認(rèn)立即傳回中心，這樣企業(yè)可以隨即向客戶收取服務(wù)費(fèi)用，與使用無線技術(shù)之前相比收款周期縮短了三到五天，財(cái)務(wù)收益因而非常顯著。

　　在Old Dominion，最新使用的無線技術(shù)是Symbol生產(chǎn)的手持設(shè)備。兩年前Old Dominion還在所有的牽引車、拖車、手推車等設(shè)備上安裝了無線射頻識(shí)別(RFID)標(biāo)簽，在場(chǎng)區(qū)和站門安裝了無線天線，所有車輛經(jīng)過這些地點(diǎn)時(shí)自動(dòng)被記錄，貨車所載貨物也自動(dòng)被清點(diǎn)，數(shù)量、到達(dá)時(shí)間等數(shù)據(jù)傳回計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)ERP或其它管理系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)更新。貨物到達(dá)場(chǎng)區(qū)內(nèi)后，帶有無線裝置的引導(dǎo)人員到拖車的準(zhǔn)確位置，利用站臺(tái)的局部無線網(wǎng)絡(luò)跟蹤指揮清點(diǎn)過的貨物進(jìn)行裝載或卸載，并指揮站臺(tái)工作人員。

5. 公共交通電子車票

　　射頻識(shí)別系統(tǒng)，特別是非接觸IC卡應(yīng)用潛力最大的領(lǐng)域之一就是公共交通領(lǐng)域。使用非接觸式IC卡作為電子車票，具有使用方便、可以縮短交易時(shí)間，降低運(yùn)營(yíng)成本等優(yōu)勢(shì)。韓國漢城在1996年就采用了這一系統(tǒng)。目前，北京的公交車如719、749路等公交車也都加裝了電子車票收費(fèi)系統(tǒng)，將很快投入運(yùn)營(yíng)。

6. 汽車防盜

　　這是RFID較新的應(yīng)用。由于已經(jīng)開發(fā)了足夠小的射頻卡、能夠封裝到汽車鑰匙當(dāng)中含有特定碼字的射頻卡，在汽車上裝有讀寫器。當(dāng)鑰匙插入到點(diǎn)火器中時(shí)，讀寫器能夠辨別鑰匙的身份。如果讀寫器接收不到射頻卡發(fā)送來的，特定信號(hào)、汽車的引擎將不會(huì)發(fā)動(dòng)。用這種電子驗(yàn)證的方法、汽車的中央計(jì)算機(jī)也就能容易的防止短路點(diǎn)火。目前歐洲的豐田汽車、福特汽車和Mitsubishi汽車公司、韓國汽車制造商Hyundai等在它的歐洲車型中也應(yīng)用射頻卡在歐洲和美國出售的汽車中用于防盜。目前全世界已經(jīng)有大約數(shù)百萬輛汽車裝有該防盜系統(tǒng)。
　　一種汽車防盜系統(tǒng)。司機(jī)自己帶有一射頻卡，其發(fā)射范圍是在司機(jī)座椅45-55厘米以內(nèi)。讀寫器安裝在座椅的背部。當(dāng)讀寫器讀取到有效的ID號(hào)時(shí)，系統(tǒng)發(fā)出三身嗚叫，然后汽車引擎才能啟動(dòng)。該防盜系統(tǒng)還有另一強(qiáng)大功能。倘若司機(jī)離開汽車并且車門敞開引擎也沒有關(guān)閉的話，這時(shí)讀寫器就需要讀取另一有效ID號(hào)，假如司機(jī)將該射頻卡帶離汽車，這樣讀寫器不能讀到有效ID號(hào)、則引擎會(huì)自動(dòng)關(guān)閉同時(shí)會(huì)觸發(fā)報(bào)警裝置。同樣這種射頻卡也可用于家庭和辦公室的防盜。
　　射頻卡可應(yīng)用于尋找丟失的汽車。在城市的各主要街道路線處埋設(shè)RFID的天線系統(tǒng)，只要車輛帶有射頻卡，則在路過任何天線讀寫器時(shí)、該汽車的ID號(hào)和當(dāng)時(shí)時(shí)間都將會(huì)被自動(dòng)記錄，并被返回到城市交通管理中心的計(jì)算機(jī)中，除了城市街道埋設(shè)天線外，警察還開動(dòng)若干輛帶有讀寫器的流動(dòng)巡邏車，更加方便地監(jiān)測(cè)車輛的行蹤。如果車輛被盜，就將很方便快捷地被找回，在巴西的圣保羅市已經(jīng)使用這樣的系統(tǒng)。

三、高速公路幾種收費(fèi)方式的比較

　　目前在我國，封閉式的高速公路越來越多，如京津唐高速公路等。這些公路設(shè)有多個(gè)路口，每個(gè)路口均有收費(fèi)站，高速公路上的汽車按照入口和出口的不同來交費(fèi)。目前國際和國內(nèi)有多種技術(shù)用于該種公路的收費(fèi)。主要有：IC卡或磁卡收費(fèi)方式、條碼收費(fèi)方式、射頻識(shí)別技術(shù)等。應(yīng)該說條碼、磁卡、IC卡、射頻卡等識(shí)別技術(shù)都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)。

1. IC卡/磁卡收費(fèi)方式

　　IC卡和磁卡的工作原理基本一致，只是存儲(chǔ)介質(zhì)以及讀卡器的價(jià)錢有所區(qū)別。所以我們主要討論IC卡的應(yīng)用。目前在我國，有一些IC卡和磁卡的公司一直在考慮將IC卡或磁卡用于高速公路收費(fèi)系統(tǒng)上，但效果不是很好。IC卡是一種代幣，采用IC卡可以不用在收費(fèi)處找錢，為公路收費(fèi)人員和過往汽車節(jié)省了時(shí)間和力氣，因此是一種比較方便的解決方案。IC卡讀卡機(jī)/磁卡讀卡機(jī)在價(jià)錢上不是太貴。
　　在實(shí)際操作過程中，由于IC卡需要預(yù)先購買，因此對(duì)于外地路過車輛，此種方法是不實(shí)用的，而高速公路上外地路過車輛的比率是很高的。因此IC卡實(shí)際購買者很少，該系統(tǒng)就失去了其應(yīng)有的作用。而且IC卡的壽命很短，一般只有一年左右，如IC卡放在口袋或丟在車內(nèi)，IC卡更容易折損。有些高速公路收費(fèi)系統(tǒng)曾經(jīng)考慮采用IC卡回收方式，即在每一個(gè)入口發(fā)給入境車輛一張IC卡，卡上寫入入境時(shí)間、入口地點(diǎn)等重要信息，到出口處用讀卡器讀取卡中內(nèi)容。但這樣運(yùn)行成本太高，而且如果遇到收費(fèi)處停電，那么IC卡由于缺乏明示信息，因此收費(fèi)工作無法正常進(jìn)行。

2. 條碼收費(fèi)方式

　　在高速公路入口處打印一個(gè)二維條碼PDF417在票上，其中還包括一些明示信息，在出口處掃描二維條碼，計(jì)算機(jī)自動(dòng)結(jié)帳并進(jìn)入計(jì)算機(jī)中，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)收費(fèi)管理。實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)管理，收費(fèi)全部自動(dòng)化，有效防止貪污舞弊行為。 成本低廉，可以打印在一般的紙上（或者已經(jīng)印刷好的票上），同IC卡比較，成本很低，具有實(shí)際使用價(jià)值。由于PDF417具有很強(qiáng)的糾錯(cuò)能力，因此即使票據(jù)污損或者殘破，也可以使丟失數(shù)據(jù)獲得100%的恢復(fù)。因?yàn)闂l碼打印時(shí)，同時(shí)打印了明示信息，因此在收費(fèi)站突然斷電的情況下，收費(fèi)工作依然可以正常進(jìn)行，因此比IC卡具有更強(qiáng)的優(yōu)越性。
　　采用條碼收費(fèi)，過往車輛依舊要停車找錢，但對(duì)于公路局來說，采用了條碼管理，因此可以有效地防止部分工作人員的貪污舞弊行為。

3. 采用射頻識(shí)別技術(shù)的收費(fèi)方式

　　采用射頻識(shí)別技術(shù)和電子收費(fèi)相配合的自動(dòng)車輛識(shí)別技術(shù)。在高速公路收費(fèi)處安裝一個(gè)基站，在每一輛汽車上安裝一個(gè)RFID讀/寫卡（射頻卡）。當(dāng)汽車駛過收費(fèi)站時(shí)，基站與射頻卡進(jìn)行無線通訊，并根據(jù)車輛通過的次數(shù)自動(dòng)更改射頻卡中的款數(shù)。可以實(shí)現(xiàn)真正的自動(dòng)收費(fèi)，司機(jī)不用進(jìn)行現(xiàn)金交換，因此節(jié)省人力、物力?？梢杂行У胤乐共糠止ぷ魅藛T的貪污舞弊行為。在中國交通擁堵的今天，RF射頻識(shí)別技術(shù)將是最終的發(fā)展趨勢(shì)。
　　但一個(gè)普通的射頻基站價(jià)錢在20萬元左右，而一張普通的射頻讀/寫卡為400元左右，成本非常高，這是射頻識(shí)別技術(shù)之所以在中國普及很難的原因。RF射頻識(shí)別技術(shù)一般適用于開放式的收費(fèi)公路，即汽車經(jīng)過收費(fèi)處只根據(jù)車型大小收費(fèi)，不根據(jù)入口和出口的不同收費(fèi)。而對(duì)于封閉式的收費(fèi)公路，由于不同入口和出口，收費(fèi)不一樣，因此采用射頻識(shí)別技術(shù)就沒有辦法實(shí)現(xiàn)，因此具有一定的局限性。