基于RFID技术的车证自动识别系统

0 引言

很多单位对经常出入院区的车辆管理采取纸质车证的方式。这种方式的优点是车证制作简单，但其缺点显而易见：车证易于仿制，车辆出入情况无法实时记录到数据库系统中。高速路ETC系统采用有源RFID技术来解决不停车收费的问题。北京市机动绿色环保标志升级为采用RFID技术的“电子标签”,解决了每年需要更换的问题，并杜绝标签互相借用、复制等不法行为。

有源RFID芯片存在使用寿命短、成本高、安全性低等问题，限制了其使用的范围。

1 RFID射频识别技术原理

RFID(Radio Frequency Identification,无线射频身份识别)利用无线电波的方式传递信息，以达到识别、读取、计算、写入等目的。

1.1 RFID系统组成

RFID系统组成由RFID标签(俗称电子标签)、读写器、应用软件三部分组成。其工作原理是读写器发射特定频率的无线电波给电子标签，用以驱动电子标签电路将内部的数据送出，此时读卡器便依序接收解读数据，送给应用程序做相应的处理，如图1所示。电子标签保存约定格式的电子数据，在实际应用中，电子标签附着在待识别物体表面，读写器又称读卡器，可无接触地读取并识别电子标签中所保存的电子数据，从而达到自动识别物体的目的。

1.2 RFID的分类

RFID 按应用频率的不同分为低频(LF)、高频(HF)、超高频(UHF)、微波(MW)，相对应的代表性频率分别为：低频135 kHz以下、高频13.56 MHz、超高频860~960 MHz、微波2.4 GHz,5.8 GHz.RFID 按照能源的供给方式分为无源RFID、有源RFID,以及半有源RFID.无源RFID读写距离近，价格低;有源RFID可以提供更远的读写距离，需要电池供电，成本要更高一些，适用于远距离读写的应用场合。

1.3 RFID技术用于车辆识别的特点和优势

将RFID 技术应用于车辆自动识别，在国外已经比较成熟，主要就是由于RFID技术具有的特点比较适用于车辆自动识别。

(1)防伪。每张RFID标签都有全球惟一ID号码，而且是不可修改的，因此RFID技术具有无可比拟的防伪性能。RFID标签中，除了ID号外，还有一部分DATA区，若有需要是可以写入一些数据信息的。可以把车辆号牌和车证信息加密写入到这个区域，从这一点上说也具有很高的防伪特点。通过读写器对过往车辆的检查，拥有假证或不合法车辆是很容易被识别出来的。

(2)防借用。由于车辆号牌信息可以加密写入到标签中，以及调用系统数据库内的信息资料，可以辨别出某一车辆是否有权使用这张车证(即电子标签)，从而可以防止车证借用的现象，做到证、车统一或证、车、驾驶员三统一。

(3)防盗用。如果某车证不慎遗失，不仅仅可以通过上述手段从车证号码和车证的统一性上判别某车辆是否有权使用该车证，还可以通过失主挂失的方法使该车证失效，一旦某车辆使用挂失车证试图出入时，就可以被识别出来。

(4)防拆卸。每个电子标签都附带有防拆卸功能，安装好以后，一旦进行拆卸，电子标签将无法工作，从而避免了电子标签被拆卸后重复使用或它用，确保了电子标签与被识别车辆形成一一对应的关系，起到电子标签真正的标记作用。

1.4 在用车辆自动识别系统分析

国外应用RFID 技术比较成熟，发达国家对不停车收费系统研究的相对独立性，欧、美、日等发达国家间的系统存在较大差异，尚未形成统一的标准，系统间相互不兼容。目前我国引进的系统也是五花八门、标准不一，有关技术参数各不相同。而且，由于部门利益的驱动，使引进系统的各部门都极力推销自己引进的系统。

目前，车辆自动识别系统采用了不同频段的RFID技术，包括5.8 GHz,2.45 GHz和915 MHz三种。电子标签有源的2.45 GHz 和无源的915 MHz两大阵营竞争比较激烈，915 MHz无源标签现在能轻松识别8 m以上，技术比较成熟，卡片薄，携带方便，卡片成本低，可以与其他系统集成联用;使用寿命长方向性强且成本优势非常明显、可维护性好、容易被用户接受，有利于市场的推广。感应区域相对可控，卡片用卡座插在挡风玻璃合适位置，完全能满足不停车通行，车膜等会减弱读卡距离但不影响正常识别通行。2.45 GHz有源标签安全性低，可随时复制;寿命短，2~3年要更换电池或换新卡，总体成本比915 MHz高，尤其是标签成本，方向性差容易受到外界干扰，可靠性低，虽然读卡距离比915 MHz要远。2 防伪车证系统2.1 系统组成

该系统包括两个子系统：发卡子系统和车辆识别子系统。

发卡子系统：完成对电子标签初始化及加密，车辆身份的授权、销毁、记录。

车辆识别管理子系统：完成对车辆识别并采集信息，包括识别出正确的授权卡、识别黑名单卡、采集识别记录。

本系统使用的电子标签工作于915 MHz,选用美国ThingMagic 读卡器和ALEN H3 芯片电子标签，该标签为无源标签，成本较有源标签大大降低。

2.2 系统流程

系统流程如图2所示。

2.3 系统功能

发卡子系统：完成对电子标签的授权、注销、采集授权记录。

2.3.1 完成对电子标签的授权

完成对电子标签的授权流程如图3所示。

2.3.2 完成对车辆身份注销

如车证丢失或被盗，应立即通知发卡处，由发卡处注销此电子标签，此过程和对电子标签授权流程一样，只需将原始数据设置为系统认为是非法的数据，比如都设置为0.

识别管理子系统：完成对车辆电子标签的识别并采集信息，包括识别出正确的授权卡、识别黑名单卡、采集识别记录等。

识别管理子系统流程如图4所示。

2.4 测试结果

经现场测试，读卡器最大功率时读卡距离在4~5 m,测试车速为40 km/h,识别率在99.99%.基本实现了系统功能，因不与道闸联动，不存在反应时间不足的问题。

3 结论

系统上线四个月以来运行正常，达到了设计要求，满足了使用功能。无源电子标签比较适合我院的实际应用，将该标签黏贴在纸质车证表面，既兼顾到了现有模式又增加了防伪功能，改变了单纯依靠纸质车证的局面，车辆管理水平提高到了一个新的层次。成本较有源电子标签大大降低，可以大面积推广到所有纸质车证，采用易毁标签，撕毁即损坏。