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基于RFID技术的车辆自动识别系统(AVI)

1．车载射频标签 

车载射频标签上有车辆信息、车辆状态以及车主信息等。这个射频标签在全国有惟一的识别号(ID)，且该识别号及它的信息都存储在公安部门的信息交换网络里，一般情况下处于静止戒备状态，直到车子被盗或者车主请求交通信息查询才启动。这个识别号能帮助警察识别、追踪被盗抢车辆。 

2．固定式基站AVI系统 

采用有源微波标签，识读距离能够达到10～20m。固定基站AVI系统一般用于海关、检查站以及交通要道收费站，检查、识别和记录通过的车辆，设备(如读写器、智能控制器、数据传输单元、电源等)安装在车道旁的机房内。 

当载有RFID标签的车辆通过车道时，系统读到标签中的识别号(ID)，叠加上通过时间和车道号，存入智能控制器的存储器里。数据传输单元将系统采集到的车辆数据信息通过通信网络(如DDN)传到公安以及交通部门的管理中心(或计算中心)，同时将管理中心的控制指令下达到AVI系统，决定对车辆的自动放行或进行拦截。 

3．移动式基站AVI系统 

在一些应用中，如公安刑侦、路政稽查、重要会议安全保卫，需要配备移动式的AVI系统，随时开动并停靠在指定的路旁(或会场入口)，对过往车辆进行突击检查和识别。它的设备配置与AVI系统固定基站类似，只是更简化。移动式AVI系统可安装在一辆改装的警车上。用手机通过移动通信网(GSM)，以发短消息的方式，与指挥中心保持通信联系或进行数据信息交换。如果需要报告移动式AVI系统的位置，车上也可配置GPS接收机，通过GSM发短消息的方法，向指挥中心传输移动站的地理位置。 

我国RFID技术的开发与应用

作者：屈平  来源：中安网

一、我国RFID应用概况及效益 

    近几年，随着RFID技术的推广应用，中国RFID的市场规模呈现出良好的发展态势。中国的RFID应用主要集中在中低频领域(工作频率小于30MHz)，在身份识别、安全门禁、电子购票、交通等领域得到了一定规模的应用。我国高频RFID(工作频率大于400MHz)应用有很多政府参与的痕迹，整体规模不大，其中最典型的应用案例就是铁道部的车辆调度系统(ATIS)、海关的自动验放系统和高速公路自动收费系统。 

    在全国铁路调度和统计系统中，已有55万辆车厢、机车安装了无源RFID标签；东北几省的高速公司已经开始尝试使用RFID进行联网收费；上海市质量技术监督局也已应用RFID对全市16万只液化石油气瓶、1万只剧毒化学品容器、10万箱烟花爆竹和4万辆出租车车载 计价器进行电子跟踪。铁道部、香港机场、广州、上海、四川政府、中国重汽卡车公司、杭州卷烟厂和昆明市烟草公司已率先采用RFID技术，并获得了实实在在的效益。 

    中国高频RFID应用规模较小，主要集中在政府部门的试点项目，但随着标签价格逐渐下降，行业应用环境的逐步完善，预计在2008年前后，物流、供应链管理将会成为RFID的重要发展领域，整个高频RFID市场将得到极大的推动。2010年前后，RFID开始在零售业中应用，中国RFID市场将会迎来爆炸式的增长。随着应用的逐步推广，高频系统在整个RFID市场规模中的比例将会不断扩大。 

    RFID除了数据快速、准确获得和采集以外，还有如下好处：一是把货物发运的过程和发票处理的过程结合起来，也就是把整个交货和支付或收账的过程自动匹配，给企业节省很多时间和成本；二是可以控制店内存货，可以和厂商协商，货到付款，减少存款积压的资金，降低财务费用；三是发挥其监控的功能，比如在零售业中，可以在确保进行技术检验时会万无一失，企业可以通过RFID监控其所委托的企业是否真的检验过;此外，在恶劣的环境中比如产品摔坏、灰尘多或是集装箱内部，条形码无法使用，而通过RFID技术可以监控资产是否及时返还公司，第三方采集的信息是否准确等等。 

    铁道部铁路车号自动识别系统(ATIS)是我国最早应用RFID的系统，也是应用RFID范围最广的系统。早在20世纪90年代中期，铁道部在中国铁路车号自动识别系统建设中，就最终确定RFID技术为解决“货车自动抄车号”的最佳方案。采用RFID技术以后，铁路车辆管理系统实现了统计的实时化、自动化，降低了管理成本。据相关报道，自动抄号后，货运物流每年的直接经济效益达到3亿多元。再如，中国重汽卡车公司全面启用的车辆智能电子标签把整车的产、供、销和售后服务贯穿成一体，从而实现整车物流信息化管理。采用这种全新的管理模式，不但能够彻底解决整车生产、库存管理和销售管理等方面存在的一些难题，而且还可以有效的克服售后服务、质量跟踪和索赔等方面存在难以掌握的现象。 

    二、我国RFID产业链构建情况 

    RFID整个产业链包括了标准制订、芯片设计与制造、天线设计与制造、芯片封装、读写设备开发与生产、系统集成和数据管理软件平台以及应用系统开发等7个方面。 

    在标准制定方面，国家标准委已经联合科技部、信息产业部以及上海标准化研究院等十四个部委，共同进行中国RFID标准的研究，并将形成《中国RFID发展技术白皮书》。现在，我国已经完成了对动物应用RFID标准草案的起草。在芯片设计与制造方面，目前已经有上海华虹、上海复旦微电子、上海贝岭等企业涉足，2004年8月，中国已经推出了超高频的芯片；在天线设计与制造方面，中国电子科技集团第五十研究所等专业院所正在专门对不同频段的天线进行研究；在读写设备方面，上海华申智能、深圳远望谷都在进行研发，已经开发出了900兆RFID超高频的读写器；在系统集成和数据管理软件平台方面，上海交通大学和AUTO-ID中国实验室已和SAP合作，正在进行电子标签中间件的开发；在应用系统开发方面，上海海鼎对RFID在商业流通领域的应用进行开发，上海通用卫星导航有限公司正在尝试将RFID运用于航空物流管理，上海国际港务正在进行RFID在集装箱管理中的应用测试。另外，北京维深电子、江苏瑞福和江苏盛科也参与其中。在RFID测试技术方面，科技部正在联合建设国家的电子标签测试，提供最新的RFID技术测试和应用测试，为行业应用提供示范和服务。 

    国家信息安全高于一切，在RFID标准的制定过程中，应牢牢把握这个核心。RFID标准中涉及国家安全的核心问题是编码规则、传输协议、中央数据库等，我国必须警惕信息侵略，国家必须掌握电子标签领域发展的主动权。RFID的使用离不开中央数据库，谁掌握了产品信息的中央数据库和电子标签的注册登记和密码发放权，谁就获得了全部产品、产品身份、产品结构、物流及市场信息的拥有权。没有自主知识产权的RFID编码标准、芯片和核心技术，就不可能有真正的信息安全。 以采用EPCglobal为例，EPC系统的中央数据库在美国，且美国国防部是EPCglobal的强力支持者，如果我国使用EPCglobal的编码体系必然使我们物资有关信息被美国所掌控，这显然会对我国国民经济运行、信息安全甚至国防安全造成重大隐患。 

    我国已经规划的RFID的频段有50kHz-190kHz，高频波段是13.56MHz加减7kHz，还有是432MHz-434.79MHz，这些开放频段的所有指标都是参照我们国家微功率(短距离)无线电设备技术要求进行的。我国规划的另外一个频段就是900MHz、910MHz、910.1MHz这三个频点，已广泛应用于列车车辆识别，在这方面的使用非常成功。但是这些频点是2005年之前授权铁道部临时使用，到现在为止使用期已经到期，所以对新设备国家不再审批，也就不再重新核准。原因在于我们在使用的过程当中已经出现了对现有无线电业务的干扰。所以，国家正在考虑对这一段的频率规划做进一步技术上的考虑，不然对我国的公共移动通信的干扰的影响面是非常大的，这方面的频率规划我们也在做。但是，做完以后也是专门应用于列车车辆的识别，不会应用到其他场所。另外一个频段就是5.725GHz-5.850GHz，应用于不停车收费管理。也是我们国家专门规划的RFID频率。 

    目前进入RFID产业链的企业，有很多是原来从事条码行业的企业。这些企业无疑将会把在条码行业的成功经验移植进RFID电子标签领域。专家认为，虽然RFID发展前景很好，但RFID并不能完全取代传统条码技术。在相当一段时间内，RFID电子标签将和商品条码技术同时存在。 

    三、RFID在我国的应用案例 

    1. 铁路车号自动识别系统 
    铁路车号自动识别系统(ATIS)是我国最早应用RFID的系统，也是应用RFID范围最广的系统。深圳远望谷为铁道部开发的“ATIS”（铁路车号自动识别系统），可实时、准确无误地采集机车、车辆运行状态数据，如机车车次、车号、状态、位置、去向和到发时间等信息，实时追踪机车车辆。目前，深圳远望谷的铁路车号自动识别系统已遍及全国18个铁路局、7万多公里铁路线，包括拥有自备铁路线和自备车辆的大企业，也广泛使用车号自动识别系统进行车辆运输和调度管理。 

    车号自动识别系统能为机务折返段内部的运输调度管理和部门的管理自动提供连贯性的基础数据信息。因此，结合机务折返段的具体管理需求，在车号自动识别系统的基础上，可开发出各种应用功能，进行科学的数据统计、数据查询和数据分析，使该系统的应用效果得到充分的发挥，使得折返段的运输活动逐步走向协调统一，减少各种与折返段运输相关的辅助时间，从而提高机务折返段的管理效率，节约生产与运输成本。 

    XC型车号自动识别系统采用了微波射频技术、计算机技术和网络技术，能够将采集到的车号数据进行处理后通过计算机网络传送到运输管理信息中心。铁路车号自动识别系统由车载设备、地面设备、网络传输设备和数据处理系统(铁道部中央数据库、数据处理软件等)四部分组成。其中，ATIS的车载设备由机车电子标签、机车标签编程器、车辆标签组成。 

    ATIS可以为铁路运输带来的直接效益主要体现在三个方面：首先是准确的货车占用费清算，避免了货车占用费的流失，每年可为铁道部增收近3亿元；第二，配合“5T”系统，根据车次、车号、车辆的端位对运行车辆进行故障准确预报和跟踪。举例来说，单THDS（红外线轴温探测系统）一项，原来没有车次、车号信息，每年误扣、甩车数量高达1万辆（即1万列）以上，因此而打乱行车秩序造成的经济效益无法估量。 

    第三，系统信息为列车实时追踪和电子确保系统提供了实时、准确的基础数据，有利于铁路现场管理和车辆调度，提高了铁路运输效率。 

    过去，车号的抄录和汇总全靠口念、笔记、手抄的人工方式进行，错漏多、效率低，劳动强度大，由于漏抄车号造成了铁道部货车占用费的大量流失。此外，路用货车数量庞大，车辆分散于全国各地，铁道部每年都需要抽调大量人力、物力进行清查、盘点，耗时费力。 

    2.海关车辆自动核放系统 

    海关是境内与境外日益连接的桥梁和纽带，为国家肩负着安全和防走私稽查的重任，海关闸口车辆日通行量大，容易造成闸口瞬间堵塞，为关口的管理带来了不必要的麻烦。远望谷公司推出的海关车辆自动核放系统利用射频识别技术对通行车辆进行自动识别，能有效地提高闸口通行效率并对各种过关车辆进行追踪管理。系统包括汽车电子标识读写系统、图像工作站、监控计算机、车道控制设备。当车辆或集装箱车进入通道， 被入口感应圈检测到时，将激活读写器，读写器在7-10米的距离和0.5 秒内读取汽车挡风玻璃上的电子标签，对车辆的合法身份进行有效性检验。车外读写设备一般与车辆信息管理系统连网工作， 可通过车辆信息管理系统实时地交换信息。必要时可发出指令，禁止该车通行。车外读写设备也可以不联网脱机工作，读取车辆电子标签信息，并利用存在机内的黑名单进行对比，采取必要的措施。当离开监测区，出口感应圈检测到车辆时， 清除电子车辆显示器（选件）上的内容，关闭自动栏杆（选件），将出入车辆数据提交到信息管理系统。 

    四、RFID应用中存在的问题 

    政府、企业在采用RFID技术的同时也存在一定不足和隐忧。如铁道部车号自动识别系统目前还是封闭的，无法和其它系统相连接。如果系统开放，将有利于推动整个物流行业的信息化和标准化，有利于RFID技术得到更有效地应用，有利于物流与信息的有效整合。 

    由于工作在低频和受张贴物的材质的限制，在遇到一些磨损、水封或者磁化等干扰问题时，识别效果很容易受到影响，甚至当批量的产品同时经过API识别装置时，也很有可能出现丢读、错读的情况。广州、上海、四川虽然给生猪及猪肉刻上了电子标签，但对于市民来讲，价格和电子标签阅读的方面都存在一定问题。 

    香港机场管理局也由于成本过高和读取率较低，导致RFID计划并未获得航空公司的普遍支持，测试成功尚需时日，正式运营更是遥遥无期。香港机场管理局对RFID技术有着巨大的业务需求：随着香港国际机场的客运量不断增加，正在使用中的行李输送系统，其负荷量已接近饱和。要确保机场最终处理能力每年达到8700万人次(即每天24万人次)的目标，有必要采取RFID技术代替。香港机场管理局RFID计划原打算在2005年初推出。但由于未得到航空公司的普遍支持而“搁浅”。香港机场管理局认为，造成这一结果的原因一方面在于现阶段使用的卷标成本太贵，香港机场管理局现时在处理行李运送的条形码卷标，每个售价仅为15至25美分，但使用RFID的成本较前者高数倍以上，所以很难说服航空公司合作采用RFID技术。另一方面在于香港机场管理局正在测试中的系统，卷标成功读取率只有85%，效果并不理想。这在一定程度上阻碍了航空公司与之合作的积极性，香港机场管理局相关负责人表示，只有读取率达到百分之九十七以上方能为航空公司接受。 
     
    这些问题是RFID在推广过程中不得不面对的问题，连世界上最大的零售商美国沃尔玛集团也并没有很好的调和这种矛盾，最终导致RFID应用计划放缓，而国内的零售大腕物美集团对RFID技术也是喊得多做得少，没有真正应用起来。  

电子标签RFID引领集装箱物流的未来

作者：姜洋   来源：中国计算机报

包起帆：“电子标签决定了集装箱物流的发展方向。”  

　　在谈到现代物流时，全国道德模范、上海市委委员、上海国际港务(集团)股份有限公司副总裁包起帆认为，俗称电子标签的无线射频识别技术(RFID)决定了集装箱物流的发展方向。  

　　挑战传统物流模式  

　　目前在运输过程中，集装箱是通过它的惟一标识——箱号被识别的，集装箱交接同样也是以箱号为准。在其运输中信息传递还依赖于传统的方式，对集装箱的识别和监控基本上还处于人工、半人工状态，在很大程度上数据不准确或不实时。而采用图像识别方式进行监管则需要用4~5台摄像头同时拍摄，成本较高且识别率仅在80%左右，在雨雾天气中识别率还要低。  

　　“因此，现代集装箱物流迫切需要一种能够实时记录箱、货物、流信息，记录开关箱时间、地理位置信息的智能化电子标签，从而提升集装箱物流的整体水平。”包起帆说，“我们希望通过运用电子标签能够实现集装箱物流信息的实时传递。这些信息包括箱的信息、货物信息、运输信息等；另外还有集装箱的安全信息，比如说开关箱的时间、开关箱时箱所处的位置等。”  

　　事实上，上海国际港早在几年之前就开始了研究。2005年12月3日，由包起帆领头的国家“863”重点科研项目集装箱电子标签应用示范系统及标准课题组开展了“两港一航”(上海港龙吴公司码头至烟台港)工业性试验。中国第一条装有电子标签的集装箱航线“浙海325”轮从烟台正式起航，在上海港至烟台港这条航线上完全实现了集装箱运输环节的自动识别和实时信息交换。截至2006年1月19日，“两港一航”示范线箱量累计完成5294TEU(标准集装箱)。  

　　应用推广尚待时日  

　　显然，RFID技术和现代信息技术的结合将是集装箱运输行业的一个发展契机，集装箱电子标签的全面应用将对整个物流行业产生巨大而深远的影响。  

　　基于此，2006年下半年，交通部科教司专门立项，上海国际港联合美国Savannah港就不同频段(868MHz和2.4GHz)开展合作，以进一步推广集装箱电子标签应用。据包起帆介绍，目前上海国际港即将开通的国际示范航线的形式主要包括两个部分：一是港到港，二是门到门，即从工厂产品装箱到上海港，再到美国的港口、仓库和销售点。新一代智能集装箱电子标签能够记录与集装箱物流相关的所有信息，并可在互联网上查询。  

　　然而，集装箱电子标签有着非常典型的行业特征，作业环境复杂、技术难度大，提出的各项指标都远不同于RFID在其他领域的应用。“集装箱电子标签的应用只能在一个巨大的、涉及范围十分广泛的物流信息网络环境下才能形成，其发展必然要有一个过程。”包起帆最后表示。

瑞典钢铁厂采用有源RFID管理铁轨车

作者：RFID世界网　贺琳  来源：RFID世界网

为了加强生产过程中的管理，瑞典Swedish Steel现采用RFID系统监控钢板的运输。今年四月，钢铁制造商Swedish Steel开始在400辆轨道车上安装有源RFID标签。这些轨道车将钢板从Luleå 或Oxelösund的制造厂运送到Borlänge，全路程大概长为900公里。利用RFID可以帮助Swedish Steel识别车辆的位置，确保铁轨车装载钢板的准确性。

Swedish Steel采用瑞典系统集成商和技术提供商Adage Solutions专门定制的有源RFID标签和读写器。400辆装运车将在本月完成全部贴标，系统软件集成将于9月开始。

每辆轨道车安装两个标签 - 一个是位于车辆的前右侧，另一个则位于后左侧 - 这样不管车的行驶方向，阅读器都可以读取标签。标签编有唯一一个ID号和所在车辆的车号。

运输过程中系统共有7次读取点 - 两个在Luleå ，两个在Oxelösund，另外三个在Borlänge。当轨道车在Luleå 或Oxelösund装载上钢板，安装在站点的阅读器读取标签，记录标签的ID号和车辆号，储存在数据库里；数据库里标签的ID号和车号分别与所装载钢板折描述相对应。当铁轨车离开站点，阅读器的记录车辆的离开。在Borl?nge工厂里，两条独立的铁轨上的两台阅读器记录车辆的到达。在接收站的阅读器记录车辆的卸载时间。

RFID技术在交通信息搜集之个案分析(组图)

作者：文//交通部运输研究所．黄运贵、黄新熏、张芳旭、陈国岳  来源：RFID世界网

文//交通部运输研究所．黄运贵、黄新熏、张芳旭、陈国岳
中华电信研究所．郑伯顺、陈荣义、王景弘、李肇浩、吴坤荣、董圣龙、涂元光

RFID技术应用于道路交通运输上可以搜集诸如车辆流量、平均车速、占有率、车辆种类、车辆停止侦测及转向比等重要交通信息外，另外对于门禁管制、隧道监控、火车管理、交通号志优先权、乘客信息系统、公车站管理与火车定位等其它交通应用上效益更加显著。

现今国内外使用RFID在交通信息的搜集应用上才刚在萌芽阶段，是一个全新的极具挑战性的议题。实际运用的案例尚未十分普遍，但是在其它交通运用市场尤其是在例如停车场的车辆、港口车辆及货物的门禁管制上却日趋热络，而火车的管控与公车客运等运输上也从欧美等国涵盖到亚洲各国，从长途运输衍生至短程运输，从货物逐渐演进到车辆等交通运用方面，意谓着应用层面逐渐越来越广，技术层面越来越深的趋势。以下将针对RFID电子卷标搜集信息及其它应用实例个案进行说明分析。

表1 RFID技术在交通信息搜集之个案汇整、比较与分析

德国柏林交通信息搜集计划

德国柏林市议会在1999年为了建立一个新的交管中心，进行了一个交通信息搜集计划（Traffic Data Collection for Central Traffic Monitoring）[1]。此计划在进入柏林之主要道路Adlergestell（三线道）选定三处测试点，每一测试点之每一车道皆安装RFID读取器，藉以搜集通过车辆数、两测试点之平均车速及确认车辆类别。

此测试计划使用Traffic Supervision Systems (TSS)公司之被动式RFID系统，系统架构为在车辆底盘安装电子卷标，路面底下安装天线，读取距离为1.2米，可读取之车辆速度为0～180 Km/hr，请参考图1之系统架构图。此系统之特点为路面底下所安装天线除了可以读取电子卷标外，也具备金属侦测功能（类似Loop Detector功能）。
 

 
图1柏林交通信息搜集计划RFID架构图执行构想

因此，此系统所能搜集之交通信息参数，不管是否有安装电子卷标都可以侦测到车辆进入天线时间及车辆离开天线时间，藉由这些参数系统可以算出车辆总数及车辆于测试点之车速。至于有安装电子卷标之车辆，则可以额外取得此车辆之Car ID（电子卷标 ID）与Car ID对应之时间，系统可藉此算出两测试点之平均车速及相关衍生应用。例如若得知车辆为救护车、消防车或公共汽车，则可事先控制车辆正准备通过路口红绿灯，让此车辆优先通行。

英国爱丁堡市公共汽车优先通行系统

英国爱丁堡市使用RFID公共汽车优先通行系统减少交通拥堵和加速交通营运，参考图2。系统采用德仪公司开发的TIRIS[2]车卡的公共汽车优先通行系统，自动为公共汽车提供绿灯，减少了交通拥堵，鼓励了公共交通的使用。
 

 
图2 英国爱丁堡市公共汽车优先通行系统

在第一阶段，爱丁堡市议会在通往城市西部的57条道路上安装了TIRIS系统。市议会车队的800辆车内所安装的车卡将控制红绿灯的变化，在一些英国最繁忙的道路交叉口让公共交通车辆优先通行。最近的阶段旨在将该系统作为爱丁堡绿色工程的一部分进行扩展，有望将公共汽车的行程时间缩短10%。该系统目前正扩展到三条以上的市内A级公路，控制着23个新增的道路交叉口。该公车优先通行系统将单个的TIRIS车卡贴贴在每辆公车上。当公车透过道路上的线圈时，路旁的读写器将车辆识别讯息发送到交通灯控制系统，并根据车辆的优先级变换红绿灯。

系统可为公共汽车和其它大众运输车辆以及紧急车辆如警车，救护车，消防车等提供绿灯。目前许多其它城市正在对此项技术展开研究，希望能透过该技术来加速公共交通的营运，鼓励公共交通的使用。

中国上海市公共汽车到、离站之信息管理

公共汽车是中国大陆民众最主要的便利交通运输工具，光是上海就超过200路以上的公共汽车行驶在不同的方向与车站，而公共汽车进站与离站与民众候车的拥挤情形可见一斑，尤其是上下班尖峰时段更是如此。

很久以来，不过，这些公共汽车车站的管理都是以人工方式进行，例如从流量管理信息的收集，交通问题询问的分类和统计分析报告与车辆派遣，不仅费时和费力，也总有错误发生。以交通客运业者的立场而言，总希望能使用比较少的公车数量提供旅客满意的服务，同时让旅客感觉到运输的流畅有效率并可实时预测得知公车信息甚至连机场接驳公车讯息都可提供服务的。

自从上海市的公车总站使用长距离的RFID系统[3]，前面的问题得到一个很好的解决方案。在车站的进站与出站安装RFID读取器，所有的公车也配置一个专属识别码的RFID电子卷标，而这些识别码是储存在主机数据库中。只要公车一进站RFID读取器就会自动读取公车上电子卷标的专属识别码并且启动号志灯为绿灯，同时讯息自动传回主机。

主机自动记录并显示在屏幕上并显示公车辆即将到达与即将启程的名称、位置及时间在大型LED显示看板上，让乘客知道什么时候公共汽车将离开以利乘客搭乘，就像在机场一样的舒适便利。如此，RFID管理方式在秒内处理了以前人工错综复杂与周期性公车与司机繁杂的统计的问题，使每辆公共汽车的未来的工作能容易被计划管制甚至可有效减少的派遣，而相似的装置也逐渐在中国大陆受到重视而建置。

图3 上海市公共汽车到、离站之信息管理

美国Florida高速公路汽车旅程时间之量测

美国佛罗里达高速公路开始利用电子收费之RFID 电子卷标（E-Pass and SunPass）[4]，进行汽车旅程时间之量测。为了增进交通管理及信息获得，Expressway Authority (OOCEA)正在发展以RFID为基础之交通监控系统。此系统将利用路侧的RFID读取器，从已安装E-Pass或SunPass大约一百万辆车中，去搜集其中电子卷标之讯号。此系统之电子卷标安装于车上之挡风玻璃上，使用的是Transcore生产的915MHz Amtech电子卷标。当车辆通过装在路侧之读取器通讯区域时，系统将可追踪个别车辆通过不同路侧读取器之时间，进而可以提供平均旅程时间信息给大众参考。

英国车辆电子车牌计划

英国新的e-Plates计划将把主动式RFID电子卷标嵌入车牌中，用以实时确认车辆身份。此系统将有能力可靠地确认任何一辆汽车，无论何时何地、静止或移动及任何天候下（先前使用影像车牌辨识方法，容易受大雨、浓雾及污损车牌影响）。每一电子车牌含有唯一且加密之ID数字，读取器可以在时速320公里及100公尺远条件下，同时读取多个电子车牌之ID。固定式读取器及可携式读取器将组成读取器网络（reader network），当任一车辆之唯一ID被读取后，系统将可实时与后端数据库内与此车辆之相关数据做比对。此电子车牌计划未来藉由车辆身份之确认进行一系列之加值应用，例如门禁管制、电子付费、车辆追踪及交通信息管理。
汉城垃圾车门禁管制

门禁管制可应用的场所如公众和私人停车场、出租车等待区、车队集中地、货柜码头、飞机场、仓库、垃圾场、军事基地、限制进入街道及工厂。传统人工门禁管制不仅浪费使用人力，也限制交通流量，如果进一步需要车辆的登记时，人工门禁管制的花费和错误率会有较高的倾向。随着RFID自动化门禁管制的自动车辆识别过程可以增加效率与流量，更可解省人事成本并且避免登记错误的事件发生。

南韩首都汉城有1千2百万居民，每天约有1万部垃圾车行驶在10个不同乡镇，庞大的垃圾管理与收费着实是个头疼的问题。过去是利用打洞卡插入垃圾场闸门的卡片阅读机进行管理与收费，常因读取不良效果有限，而且每年因为操作不当约须5％到10％的打洞卡损坏率，所以是耗时又费钱。

目前已经有12个网关安装采用RFID，将RFID 电子卷标安装在垃圾车的挡风玻璃上，而其唯一的识别码已经登录在后端数据库里，当垃圾车到达垃圾场的闸门时，闸门的RFID读取机自动快速读取该车唯一的识别码而无须停车，透过RS485将数据传至后端数据库进行处理统计计费，精准便捷又快速。而且场内并结合地磅秤重，若有超重就立即可精准那部垃圾车（有RFID唯一的识别码）告警出来，符合重量规定则给予绿灯通行。

 
图4 汉城垃圾车门禁管制

丹麦Oestbanen铁路平交道号志灯控制与车速侦测

丹麦Oestbanen在火车铁轨的平交道安装RFID来监控火车在平交道安全的前进，有效地省去传统必须沿着轨道随时利用无线电询答方式监控昂贵的成本花费。传统上当火车接近铁路平交道时驾驶利用无线电警告号志室变换灯号，号志室回复一确认消息给火车驾驶，如果火车得不到确认消息，潜在的危险或故障就可能发生启动错误警报。

启用RFID系统后没有任何人工操作的干扰，在火车平交道附近自动切换灯号开关系统也随时监控火车位置，是一可靠并且减少成本的有效的解决办法。在离平交道1000到1500公尺处枕木设置两个RFID 电子卷标，当火车通过时安装在火车下面的RFID 读取器读取RFID电子卷标识别码自动透过无线通讯与控制室指示控制火车前进的方向与开启相关的平交道，而经过平交道后一个相当于最大火车长度的位置读取枕木上的RFID电子卷标便自动关闭灯号。而火车自动收取控制室之确认讯息，若未收到表示一个潜在的故障发生，便告警司机启动火车上喇叭声响信号警告在十字路口的人们和/或开始火车的自动的减速。而且可以利用两个Tag相隔距离除以时间得到当时火车行驶的速度。
 

 
图5 丹麦Oestbanen铁路平交道控制
 
Source：Traffic Supervision Systems

图6 铁路平交道RFID设置

裕隆汽车应用RFID之实例

裕隆汽车认为RFID系统能在制造以及汽车服务的流程之中提升整体服务品质。车辆从制造时便配置了专属的RFID芯片，在厂内密布的读取网络下，便能随时掌握车辆的制造进度，而RFID内存的内存亦能储存制造过程之中所有的信息，方便制造管理使用。而随后的销售、配送流程，亦能在绵密的读取网络之下，为管理者提供最实时的监控管理。目前实际应用于裕隆三义场的车身、油漆、车装工厂等生产管理应用。

另外裕隆汽车在台中的裕唐保修厂，利用RFID技术进行车辆维修测试。将RFID卷标贴在汽车引擎盖下，RFID就像是每辆汽车的身分证，当汽车从进入裕隆的保修中心的接待区开始，RFID的读取器就会感应到该辆车子的相关维修资料，例如汽车上次何时来维修，出了什么问题，或是现在应该要在做什么维修服务等信息，甚至还可记录车主喜欢喝饮料，增加服务品。保修场导入RFID后，让汽车从接待区、待修区、维修区、验检区、修车区至待交区的过程，车主可以透过屏幕得知车子已经维修到哪一区，省去掉以往不必要的等待时间，同时也让维修过程透明化。要将RFID用于保修中心的每一个环节不能出错，且必须要不断的测试，才能确保RFID标签读取率，像是将RFID卷标贴在汽车下方引擎，就是不断反复测试后才得知，甚至安装RFID的读取器，也是特别将地板翻新，并且特制具有凹槽，怕压坏RFID装置的特制地板。

参考文献
[1] http://www.compprof-rtp.com/tss-tag/（Traffic Supervisions Systems公司网站）
[2] http://www.ti.com/tiris/（德仪TIRIS产品网站）
[3] http://www.tagmaster.com（主动式2.45GHz RFID产品网站）
[4] http://www.transcore.com（主、被动RFID产品网站）

RFID技术在智能交通中的大规模应用模式分析

作者：王兴文 黄础章  来源：香港大学电子商业科技研究所

智能交通是将先进的传感器技术、通讯技术、数据处理技术、网络技术、自动控制技术、信息发布技术等有机地运用于整个交通运输管理体系而建立起的一种实时的、准确的、高效的交通运输综合管理和控制系统[1][3]。智能交通通过改善交通运输基础设施，提高交通信息服务水平，来改善交通运作环境，提高交通服务质量，进而提高人民生活水平。

RFID(Radio Frequency Identification，无线射频识别)技术，最初作为二战时期用于敌我飞机识别的技术，最近几年在物流与供应链管理领域重新焕发了新机，得到了极大的重视与长足的发展[12]。在交通运输领域，RFID技术也在公交卡[7][9]、不停车收费[8]、停车场管理、车辆类型及流量信息采集、高速公路车辆速度计算等方面取得了应用成效[6]。为了系统地分析RFID在智能交通中的应用前景以及应用模式，本文首先从“面向服务”的思想，来系统地划分智能交通中不同主体在面向不同服务对象时所需要提供的服务内容，进而分析怎样去大规模地应用RFID技术去实现这些服务内容。最后，针对RFID作为一门数据采集技术，在与其他数据采集技术（比如：GPS），以及数据处理分析平台（比如GIS）的比较与融合方面作出简单地探讨。

1. RFID技术及其在交通领域的应用情况

RFID技术是通过无线电波的方式，把存储在RFID标签（Tag）中的唯一标识码传送给RFID阅读器（Reader）。当标签贴在被标识物体上时，就可以对被标识物体实现远距离的、非直接接触的识别。基于无线电波传输周期以及传输通道的特性，同时也就可以实现多目标、大批量、快速的识别。

其次，公共交通工具提供者对乘客所应提供的服务内容可归纳如表二所示。

以上划分主要是针对大范围的公路交通以及城市内的公共交通两大类来划分的。这两类也是目前智能交通所要解决的两大主要方面。针对其他一些小范围的、局部的应用，比如：停车场、机场、集装箱码头、垃圾处理场等，都可以按服务提供者与服务消费者的方式去划分服务内容，并且由服务提供者根据被服务者的需求去确定是否提供相应的服务。在下面，我们将根据RFID的技术特点以及适用性，来分析RFID在智能交通中大规模应用的模式。

3. RFID技术在智能交通中大规模应用的可行性与应用模式

近几年RFID技术的热潮是来自于AutoID实验室对建立物流与供应链领域的“物联网（Internet of Things）”的设想[12]。其基本想法就是基于Internet的互联互通性，通过电子产品代码（Electronic Product Code，简称EPC）把供应链的物质网络（Network of Atoms）同Internet的比特网络(Network of Bits)融合起来，形成一个统一的“物联网（Internet of Things）”。形象而言就是在每个物品贴上标签RFID标签，每个标签都赋予一个唯一的EPC码。当货物沿供应链的流动时，（比如：生产工厂→ 中心仓库 → 区域配送中心 → 零售店 → 货架→ 顾客），通过装在相关位置的RFID阅读器，可以快速地完成对产品的识别、盘点、数量统计、自动补货、防伪检查等，以达到提高物流速度、降低库存水平、提高资金周转率等。该想法得到众多国际零售巨头，比如：Walmart, Target, Metro,的响应与支持，同时也得到了包括美国国防部（Department Of Defense, 简称DOD）的支持，从而掀起一股RFID的热潮。

然而在实现上，RFID在物流与供应链管理方面的进展并不如预计那么顺利。比如Walmart已经推迟了它在2005年实现全球前100大供应商全面采用RFID技术的强制性要求。其中几个主要的因素有1）.全球标准的不统一。特别是数据格式以及受政府管制的UHF频段，美国、欧洲、以及亚太的一些国家和地区都有不同的标准。中国也正在制订自己的标准[5]。但是为了实现在全球化的供应链上都能识别采用RFID标识的物体，标准的统一非常重要。2）.成本高，投资主体不明确。其成本主要在将要海量使用的RFID标签上面。由于供应链上涉及众多商业主体，包括产品生产商、物流服务提供商、运输商、仓库管理、海关、机场或码头、分销商等，很难用一种商业模式把他们的投资与利益平衡起来，让某方或让大家共同来投资。3）.技术的成熟性还不够。目前被动式标签中的数据存储时间还有限，标签读取的成功率也受很多环境因素制约。4）.其他因素，包括隐私、安全等问题。

然而，把RFID技术应用来针对局部区域的交通智能化而形成的“车联网（Internet of Vehicles）”具有更高的可行性。1）.针对标准不统一的问题，在局部（全国、或全省、或全市）采用RFID，可以不用考虑国际化标准的统一问题。2）.投资主题明确。无论是交通基础设施的提供者还是公共交通服务提供者，在有需求提高服务水平的时候，他们就可以考虑进行投资。目前很多高速公路或隧道的不停车收费系统，都是投资主体（或者叫服务提供者）为了提高服务质量而进行的技术改造。3）.技术具有更高的成熟性。针对智能交通的应用中所采用的主动式、超高频标签，其读写距离远、安全性好、数据存储时间更有保障。虽然主动式标签的成本比被动式贵很多，但是针对车辆这种昂贵的物品，主动式标签的成本占的比例非常小。4）.由于采用主动式标签，在安全性、保密性、隐私问题处理都有很成熟的技术。

为了达到有效的监控管理与信息服务，在实现上需要大规模地在所有道路上安装RFID阅读器，在所有车辆上安装RFID标签。在实施方案上，一些学者也对局部区域内的RFID技术的实现进行了探讨[2][4]。针对RFID设备的安装，我们设计在道路交叉口安装红绿灯的支架上进行安装，如图2所示。RFID阅读器可以安装在支架的立柱上。RFID阅读器的天线可以安装在支架的横梁上面，可以紧靠在交通信号灯的下方。一般一个RFID阅读器可以连接多条天线，并且阅读器可以从逻辑上区分某个RFID标签是被哪条天线所读到。因此，一个阅读器连同多条天线可以满足对每条行车线上的车辆流动情况进行监控。其天线覆盖区域为锥型区域。为了不至于在两条相邻行车线之间造成探测盲区，其锥型区域除了覆盖正下方的行车线外，也应覆盖部分相邻行车线的区域。比如说，每条天线覆盖相邻行车线25%的范围，则两个相邻天线就有50%的重叠区。这样可以保证不至于出现探测盲点，也不至于出现重复检测。除了道路交叉路口，在其他道路出口或空旷的高速公路上，也可以按照适当的密度在每条行车线上装上RFID系统，到达按一定的密度收集车辆的运行信息。 交通信号灯RIFD阅读器天线RIFD阅读器RIFD阅读器天线覆盖区域

总之，RFID阅读器或其天线可以象交通信号灯一样地普遍，用来收集行驶在道路上的车辆的动态信息，到达监控的目的以及增值服务的目的。当大规模的道路以及车辆都采用RFID技术后，结合其他数据通讯技术、数据处理系统、信息发布系统等，可以实现如下的针对交通工具智能化服务：

• 相对位置定位。可以确定车辆进入了哪个区间。其定位的精度取决于RFID阅读器安装的密度。
  


•  路线导航。根据事先选定的路线，在抵达某关键路口的前一个路口，通过适当的信息发布机制，可以告诉车辆应准备在某条行车道行驶或某个出口驶出。
  


• 智能信号灯控制。通过安装在路口的RFID阅读器可以探测并计算出某两个红绿灯区间的车辆数目，从而智能地计算红灯或绿灯的分配时间。同时，通过对公交车辆的类别的识别，可以实现公交优先的交通信号控制。
  


• 城市中心区域交通流量控制。对进入城市中心区的车辆，通过安装的路口的RFID阅读器，自动计算出行驶长度。从而可以对进入中心区的车辆按行驶长度不停车地进行收费，以降低城市中心区的交通压力。
  


• 不停车收费。该功能已经在很多高速公路上实现。
  


•  进入控制。通过装在路口的RFID阅读器，并辅以其他自动控制系统，可以不让特定类型的车辆、或有违章记录的车辆进入某区域或某路段。
  


• 实时速度指标。可以通过计算两阅读器区间的车辆通过时间，进而实时统计出车辆的平均行驶速度。并且可以给出通告，让其他车辆可以知道该路段的顺畅程度，从而选择是否行驶该路段。
  


• 超速警告。根据两阅读器区间的车辆通过时间，计算出该车辆行驶是否超速。如果超速，通过适当的信息发布机制，对该车辆进行通告或警告。
  


• 自动违章记录与惩罚。针对在某区间违章的车辆，在区间出口处，识别到该车辆后，可以自动进行违章的记录与惩罚。其费用还可以从自动缴费渠道扣除。
  


• 实时流量统计。根据两阅读器区间的车辆通过数量，可以实时进行某路段的车辆流量统计。如果流量超过某范围，还可以进行相应的警告信息发布以及进入限制。
  


• 逆行警告。根据车辆在通过两阅读器区间的时间先后次序，可以判断该车是否是在逆行。如果有逆行，则通过适当的信息发布机制，向该车辆发出警告信息。
  


• 故障通告。如果某路段因为意外情况或者例行道路维护，需要暂时关闭，则可以在该路段之前的路口，对经过该路口的车辆进行通告，告诉某路段已经封闭，不可进入。
  
  以上是针对交通工具通过RFID可以实现的智能服务。针对公共交通工具的乘客的智能服务包括：


•  车辆位置分布。可以通过装在公交站台的显示设备，显示出某路线的所有车辆的目前位置分布。
  


• 下班到达时间通告。可以通过装在公交站台的显示设备，显示出某路线的下班车辆的大约到达时间。
  


• 拥挤程度通告。可以通过装在公交站台的显示设备，通告下班即将到达的车辆中已有乘客数量或拥挤程度指标。乘客可以结合其他车辆的位置，选择是否继续等待。
  


• 公交一卡通。通过装在车辆上的RFID阅读器，可以实现公交费用的电子支付，减少钱币的直接支付与找零。该应用已经在很多车辆上实现。更进一步，如果在车辆下车处也装上RFID阅读器，可以实现按行程距离收费、实时乘客人数统计、以及前面提到的拥挤程度通告等。
  


• 下站到达地点通告。通过装在车内的显示设备，可以让车上的乘客知道下站的到达地点，以及整个行程所经过的站名。目前该服务通过司机手动控制已经可以实现。如果采用RFID，可以更智能化、更准确地实现下站到达站名的通告。
  


• 交通状况信息转告。通过装在车内的显示设备，可以转告从交通基础设施提供者所收到的交通状况信息，比如，实时速度指标，实时流量指标，故障通告等。
  


• 动态时间估算。结合从交通基础设施提供者所的交通状况信息，可以进行余下路线行驶时间的估算，并定期通知给车上的乘客。
  
  以上方面都是结合实际情况归纳总结出来的。这些功能的实现，能满足交通工具以及乘客对交通信息的需求，促进交通的智能化

4. 与其他相关技术的比较与融合

在实现“车联网”的技术中，RFID只是一门个体识别、定位、导航等用途的工具。其需要有相关的数据通讯、数据处理、信息发布、智能控制等技术的配合。 在实时定位与导航方面，GPS技术已经得到了充分的利用。与RFID技术相比，GPS所获取的定位信息有更高的精度。但是在适用性上，GPS系统需要昂贵的设备去存储基础GIS数据，以及进行复杂的计算。而采用RFID技术，只需要一个RFID标签，再配合其他通讯设备及信息发布设备，就可以进行粗略位置的定位以及导航。具有成本低，安装方便，车辆无需改造等特点。但是该两种技术并非相互排斥的。GPS可以应用于比较空旷的地方，以及对定位精度要求很高的情况下。RFID可以应用于城市交通网络或者高速公路网络等监控性强的地方。在数据的融合与处理上，一些作者对GIS在智能交通中的数据模型[10]以及数据融合[11]都作了深入的探讨。GIS作为一个空间数据处理平台，在将来可以融合RFID所获取的实时交通信息，从而提供针对流量、速度、位置、状态方面的信息。

5. 总结

随着RFID技术在最近几年的蓬勃发展，在智能交通领域，RFID也有了很多的应用。本文为了系统地分析RFID技术在智能交通中的应用空间以及应用模式，首先从“面向服务”的思想来系统地划分智能交通所需要提供的服务。分别归纳了交通基础设施提供者应该向其服务对象—交通工具—所提供的服务，以及公共交通工具提供者应该向其服务对象—乘客—所提供的服务。这些服务可以采用基于RFID的“车联网”来实现，比如：针对交通工具的相对位置定位，路线导航，智能信号灯控制，实时速度指标，超速警告，自动违章记录与惩罚，实时流量统计，逆行警告，故障通告等，以及针对乘客的车辆位置分布，下班到达时间通告，拥挤程度通告，下站到达地点通告，动态时间估算等。这些服务的实现都得建立在大规模地使用RFID技术之上。理想的状况就是道路上的RFID阅读器象交通信号灯一样普遍，每个车辆上都装有一个RFID标签。

本文从宏观的角度阐述了“车联网”可以实现的交通智能化方式，并没有从具体的技术实现细节上进一步探讨，希望能够达到抛砖引玉的作用，推动RFID技术在智能交通领域的应用。

6. 参考文献
1).王笑京（2001），“智能运输系统体系框架研究”，交通与计算机，2001年第4期第19卷， pp.4-6。
2).许昆、苏一、马春晓（2005），“RFID在城市智能公共交通系统中的应用”，电脑学习，2005年2月第1期，pp.4-5。
3).王笑京、沈鸿飞、汪林（2006），“中国智能交通系统发展战略研究”，交通运输系统工程与信息，Vol.6， No.4，pp.9-12。
4).李刚，曾锐利，林凌（2006），“基于射频识别技术的智能交通系统”，信息与控制，Vol.35， No.5, pp.28-31。
5).白皮书（2006），中国RFID技术政策白皮书，中华人民共和国科学技术部等15部委。
6).黄运贵,黄新熏，等（2006），“RFID技术在交通信息搜集之个案分析”， http://www.chinarfid.com.cn/rfidyyjc/200701240940126.htm
7).徐智伟，天极（2006），“城市一卡通的发展及其在全球主要观光城市的应用”，金卡工程，2006 Vol.10 No.8，pp.22-23。
8).吕洪燕, 曾广业, 倪卓敏 (2006), “射频识别技术在高速公路不停车收费系统的应用”, 公路，2006年7月，第7期，pp.264-266。
9).王大鹏,杨庆坤,王伟,高立新(2006), “基于单片机和射频技术的北京市公交‘一卡通’系统解决方案”, 交通运输系统工程与信息, Vol.2, No. 2, pp33-37。
10). 李清泉,左小清,谢智颖 （2004），“GIS-T 线性数据模型研究现状与趋势”，地理与地理信息科学，Vol.20，No.3， pp.31-35。
11). 尹建忠, 李清泉, 宋莺, 贺奋琴（2006），“车辆监控系统中GIS，GPS，GSM 关键技术的探讨”，工程勘测，2006年7期，pp51-54。
12). AutoID Center (2001), “AutoID and the EPC network”, http://www.epcglobalinc.org/
13). Thomas Erl (2005), Service-Oriented Architecture: Concepts, Technology, and Design, Prentice Hall, ISBN 0131858580.

本文章发表在“第一届中国交通地理信息系统（GIS-T）技术研讨会（2007年6月24-25日，武汉大学交通研究中心）”上。由作者提供，在此发布；如要转载，请征得作者的同意。作者的联系方式为 xwwang@eti.hku.hk   ecwong@eti.hku.hk