汽車數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)信源在道路公安交通管理

1 引 言

　　射頻識(shí)別(radio frequency identification，RFID)技術(shù)，是一種利用射頻通信方式實(shí)現(xiàn)的非接觸式自動(dòng)識(shí)別技術(shù)。它是利用無(wú)線射頻信號(hào)，通過(guò)閱讀器、天線和安裝在載體(車輛或設(shè)備或人員)上的電子標(biāo)簽¨ 來(lái)構(gòu)成RFID系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)載體的非接觸識(shí)別和數(shù)據(jù)信息交換。它具有體積小、容量大、壽命長(zhǎng)、可重復(fù)使用等特點(diǎn)。由于其具有能對(duì)高速移動(dòng)的物體進(jìn)行識(shí)別、多目標(biāo)識(shí)別和非接觸識(shí)別等特點(diǎn)，RFID技術(shù)顯示出巨大的發(fā)展?jié)摿εc應(yīng)用空間，被認(rèn)為是21世紀(jì)最有發(fā)展前途的信息技術(shù)之一。

2 用于汽車識(shí)別的數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)信源

　　它全稱為“汽車身份特征信息和管理基礎(chǔ)信息的數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)信源”，其具有“汽車電子身份證”功能，俗稱為“電子車牌” 。其實(shí)質(zhì)上為一種工作于UHF頻段，且具有多項(xiàng)應(yīng)用特性的無(wú)源陶基型汽車專用RFID電子標(biāo)簽。

2．1 現(xiàn)有的汽車標(biāo)準(zhǔn)信源

　　我國(guó)目前所運(yùn)行、使用的汽車上均裝配有法定的“標(biāo)準(zhǔn)信源”—— 這就是由公安交警部門發(fā)放、監(jiān)管的“汽車號(hào)牌”。它是目前提供給全社會(huì)識(shí)別汽車身份及獲取相關(guān)信息的唯一“標(biāo)準(zhǔn)信源”。這是一種為人們?cè)诔Ｒ?guī)氣候環(huán)境和運(yùn)行環(huán)境下，基于人工目識(shí)辨別車輛而創(chuàng)設(shè)的“汽車標(biāo)準(zhǔn)信源”。它創(chuàng)建于1893年的法國(guó)巴黎，它產(chǎn)生于工業(yè)文明時(shí)代的技術(shù)環(huán)境，且基本滿足了當(dāng)時(shí)的社會(huì)所需，發(fā)揮了“標(biāo)準(zhǔn)信源”的巨大作用。它內(nèi)含：車輛身份號(hào)(車牌號(hào))、車輛的最初級(jí)分類、車輛屬地信息等。不過(guò)它對(duì)于信息時(shí)代和信息社會(huì)的今天，則存在以下4大缺陷：①所存儲(chǔ)的信息量極少而單一；② 對(duì)識(shí)讀環(huán)境(包括人文環(huán)境、氣候環(huán)境、汽車運(yùn)行環(huán)境)的變化“適應(yīng)度”極低；③ 對(duì)現(xiàn)代信息識(shí)別手段的“響應(yīng)度”極低，如數(shù)字識(shí)別、射頻識(shí)別等機(jī)器識(shí)別手段；④載體簡(jiǎn)單，技術(shù)含量低，防偽手段差，容易仿制，改制，使其真假難辨。正是由于以上缺陷，使它成為當(dāng)前獲取汽車信息和路網(wǎng)運(yùn)行信息的技術(shù)瓶頸，已成為一個(gè)不能支持?jǐn)?shù)字化信息采集手段的“標(biāo)準(zhǔn)信源”。因而必須創(chuàng)設(shè)一種新型的“標(biāo)準(zhǔn)信源”，作為技術(shù)基礎(chǔ)來(lái)支持道路交通信息資源的開發(fā)和應(yīng)用。

2．2 汽車數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)信源的基本屬性及特點(diǎn)

　　標(biāo)準(zhǔn)信源需具備以下特性：① 必須是汽車“電子身份證”；② 信源內(nèi)存信息是數(shù)字化的，并真實(shí)可靠、可信、盡可能標(biāo)準(zhǔn)化；③ 用跳頻方式工作在UHF頻段，與汽車使用壽命等效(10年)，且在使用壽命期內(nèi)完全免維護(hù)；④ 一經(jīng)裝配后與汽車即形成唯一的對(duì)應(yīng)關(guān)系；⑤ 能確保在汽車高速(180krn／)的行駛狀態(tài)下滿足基站設(shè)備對(duì)汽車身份信息進(jìn)行采集的需求，識(shí)別率不低于99．95％ ；⑥ 能完全支持基站設(shè)備對(duì)其采集和回寫的要求；⑦ 在使用壽命期內(nèi)能完全支持基站對(duì)其進(jìn)行每天不低于1O0次的采集和回寫的需求；⑧ 能確保在汽車所能使用的全部氣候條件下實(shí)現(xiàn)全部設(shè)計(jì)功能；⑨ 能在基站定向通信的環(huán)境下，0～8m或0～15m的距離內(nèi)實(shí)現(xiàn)對(duì)基站通信的全面響應(yīng)。

　　只有具備上述9種特性，才能使“汽車數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)信源”在行政和社會(huì)管理領(lǐng)域內(nèi)的作用表現(xiàn)為“支持電子車牌管理體制”的基礎(chǔ)技術(shù)平臺(tái)，也就是一個(gè)“電子車牌”。在商業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)的作用則表現(xiàn)為“汽車道路交通涉車信息采集”的前端信息平臺(tái)。

3 用于汽車識(shí)別的數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)信源系統(tǒng)在道路交通領(lǐng)域中涉及的關(guān)鍵技術(shù)

3．1 車卡和雙芯雙界面司機(jī)卡的研制及識(shí)別

　　汽車數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)信源的定義是“工作于UHF頻段，且具有多項(xiàng)應(yīng)用特性的無(wú)源陶基型汽車專用RFID電子標(biāo)簽”，此標(biāo)簽與汽車擋風(fēng)玻璃“固聯(lián)一體” ，是緊貼擋風(fēng)玻璃安裝的。而駕駛員用的司機(jī)卡，則是一個(gè)在駕駛狀態(tài)下才臨時(shí)安置于車輛擋風(fēng)玻璃上的電子標(biāo)簽，為了攜帶方便和防止損壞，應(yīng)采用類似“銀行卡”或“身份證”的PVC，PET等材質(zhì)制作，為了功能擴(kuò)展和廣泛兼容，司機(jī)卡還應(yīng)考慮加入HF頻段(13．56MHz)工作的芯片及微帶天線，以形成“異頻異構(gòu)的RFID電子標(biāo)簽”，其在擋風(fēng)玻璃上的安裝方式是“抽取式”安裝，上述兩種標(biāo)簽在基材電氣特性、配裝方式、微波工作介質(zhì)層上完全不同，但是要互不干擾地工作于同一微波視場(chǎng)，并被等效識(shí)別，這是“在車、駕各種運(yùn)行狀態(tài)下，特別是暢行條件下的身份自動(dòng)識(shí)別認(rèn)證和對(duì)車、駕對(duì)應(yīng)關(guān)系的判定認(rèn)證”的難點(diǎn)和關(guān)鍵。

3．2 不同車型擋風(fēng)玻璃上卡的安裝技術(shù)

　　現(xiàn)行市場(chǎng)上國(guó)家批準(zhǔn)銷售的車輛共有上百個(gè)品牌幾百種不同的型號(hào)，其擋風(fēng)玻璃的傾角從2l。～93。不等，擋風(fēng)玻璃上沿高度距離地面從1～3m 以上不等，除此之外，還有貼裝了含金屬保護(hù)膜的車輛、擋風(fēng)玻璃含金屬夾層的車輛、車頂上帶金屬雨蓬的車輛，以及個(gè)別非常規(guī)的異型車輛。因此必須探索、研究不同車型上的裝卡位置和方法，使所有安裝“汽車數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)信源”的車都能順利被基站所識(shí)別。

3．3 車卡和司機(jī)卡的自動(dòng)識(shí)別與認(rèn)證

　　由于車卡和司機(jī)卡對(duì)應(yīng)的是“車、駕”這兩大管理對(duì)象的身份，因此必須設(shè)計(jì)一種進(jìn)行“車、駕授權(quán)配對(duì)使用”機(jī)制、權(quán)限的認(rèn)證管理以及設(shè)計(jì)出基站對(duì)車駕的配對(duì)關(guān)系進(jìn)行實(shí)時(shí)認(rèn)證的技術(shù)。只有具備了這一技術(shù)手段，才能對(duì)“車和駕”這兩大管理對(duì)象做到“看得準(zhǔn)、認(rèn)得清、分得開、管得住”。

3．4 各種型譜基站研發(fā)

　　由于應(yīng)用環(huán)境的多樣化、復(fù)雜化以及不同的應(yīng)用功能需求，在充分考慮到各種可能的應(yīng)用環(huán)境和服務(wù)方式下，通過(guò)二次開發(fā)、設(shè)計(jì)、集成出型譜系列的基站 。本系統(tǒng)結(jié)合道路公安交通管理的各種需求，研發(fā)了像標(biāo)準(zhǔn)信源初裝檢驗(yàn)基站、信源和卡發(fā)行基站、信息采集基站、監(jiān)控管理基站、與用戶對(duì)話基站、超速監(jiān)控專用基站、便攜式和車載移動(dòng)式基站等型譜基站。

3．5 電子車牌內(nèi)存資源規(guī)劃

　　以“電子車牌”功能為基礎(chǔ)的面向社會(huì)化服務(wù)的“汽車數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)信源系統(tǒng)”的資源規(guī)劃、調(diào)度管理 及信息服務(wù)技術(shù)的研究，就是對(duì)其芯片內(nèi)存字段資源的分配規(guī)劃、字段定義、內(nèi)存數(shù)據(jù)調(diào)度規(guī)劃及定義內(nèi)存信息服務(wù)范圍和服務(wù)方式進(jìn)行研究，使其能為公安、保險(xiǎn)、交通運(yùn)輸、環(huán)保和城建管理等多個(gè)行業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用提供服務(wù)，以致于充分挖掘“汽車數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)信源”在“資源型應(yīng)用” 方面的“核心價(jià)值”和突破電子車牌局限于“工具型應(yīng)用”的單一層面。

3．6 “汽車數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)信源”信息安全和用戶隱私權(quán)防護(hù)技術(shù)

　　RFID標(biāo)簽采用的是信息交互技術(shù)，其攜帶的“汽車數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)信源”卡內(nèi)的用戶隱私可能被識(shí)別和被非法跟蹤¨ ，因此需要研發(fā)對(duì)汽車數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)信源的內(nèi)存應(yīng)用分區(qū)“讀寫”的數(shù)據(jù)進(jìn)行認(rèn)證及加密的技術(shù) 。由于在開放環(huán)境下使用的“電子標(biāo)簽”容易遭到同類讀寫設(shè)備的攻擊，致使“標(biāo)簽”內(nèi)數(shù)據(jù)全部丟失，因此需研發(fā)空中快速恢復(fù)原始數(shù)據(jù)的技術(shù)，同時(shí)要研發(fā)國(guó)家機(jī)密事權(quán)車的涉密防護(hù)技術(shù)，以便使裝有“標(biāo)準(zhǔn)信源”的國(guó)家機(jī)密事權(quán)車，既能以其真實(shí)身份活動(dòng)于機(jī)密事權(quán)環(huán)境中，又能以其法的“偽身份”活動(dòng)于公共環(huán)境中。

4 汽車數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)信源系統(tǒng)在道路公安交通管理的應(yīng)用

　　我國(guó)創(chuàng)設(shè)“汽車數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)信源”，也就從根本上突破了“汽車道路交通信息資源”開發(fā)的技術(shù)瓶頸。下面僅介紹汽車數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)信源系統(tǒng)在區(qū)域性路網(wǎng)交通流信息查詢及動(dòng)態(tài)調(diào)度(精確到車種和車型)以及超速違章車的全路段監(jiān)控和配合“電子警察”系統(tǒng)辨別查證違章司機(jī)等道路公安交通管理方面的部分應(yīng)用。

4．1 區(qū)域性路網(wǎng)交通流信息查詢及動(dòng)態(tài)調(diào)度(精確到車種和車型)

　　信息采集網(wǎng)絡(luò)是由策略性分布在陸地交通系統(tǒng)中的重要交通監(jiān)測(cè)部位的信息采集基站點(diǎn)構(gòu)成的監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)。每個(gè)信息采集點(diǎn)安裝一個(gè)由工控機(jī)集成研發(fā)的信息采集基站。它能對(duì)經(jīng)過(guò)該地點(diǎn)的車輛所配裝的電子車牌進(jìn)行識(shí)別，并可由分布在不同地點(diǎn)的識(shí)別裝置構(gòu)成數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)采集點(diǎn)的分布達(dá)到一定的密度時(shí)，采集網(wǎng)絡(luò)就可以有效地覆蓋一定區(qū)域內(nèi)的交通道路。它可為動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)調(diào)度和車輛擁堵提供好的技術(shù)支撐。路網(wǎng)交通流信息查詢功能的實(shí)現(xiàn)如圖1所示。