RFID干貨專欄概述

經過20多年的努力發(fā)展，超高頻RFID技術已經成為物聯網的核心技術之一，每年的出貨量達到了200億的級別。在這個過程中，中國逐步成為超高頻RFID標簽產品的主要生產國，在國家對物聯網發(fā)展的大力支持下，行業(yè)應用和整個生態(tài)的發(fā)展十分迅猛。然而，至今國內還沒有一本全面介紹超高頻RFID技術的書籍。

為了填補這方面的空缺，甘泉老師花費數年之功，撰寫的新書《物聯網UHF RFID技術、產品及應用》正式出版發(fā)布，本書對UHF RFID最新的技術、產品與市場應用進行了系統性的闡述，干貨滿滿！RFID世界網得到了甘泉老師獨家授權，在RFID世界網公眾號特設專欄，陸續(xù)發(fā)布本書內容。

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8.5智能交通管理

超高頻RFID在智能交通管理的應用包括路橋通行管理、車輛綠標管理、電子車證管理、關口通行管理等。隨著國家部委的介入，電子車牌的推廣，上述的智能交通應用都可以通過電子車牌實現。

8.5.1電子車牌

汽車電子標識（electronic registration identification of the motor vehicle，簡稱ERI）也叫汽車電子身份證、汽車數字化標準信源、俗稱“電子車牌”，將車牌號碼等信息存儲在射頻標簽中，能夠自動、非接觸、不停車地完成車輛的識別和監(jiān)控，是基于物聯網無源超高頻射頻識別在智慧交通領域的延伸。

01、背景

說起“汽車標識”大部分人第一時間想到的是傳統的“物理車牌”，安裝在汽車的前端和后端，被用來標識汽車身份的合法性。通常來說，對于車輛的管理，如單雙號限行等都是用車輛的物理車牌來進行的。隨著車輛數量的增加和涉車應用不斷擴展，很多時候無法用純人工的方式完成全部車輛的管理。于是，視頻技術進入智能交通該領域，逐漸形成了大部分城市車輛管理的主要方式，但仍然存在套牌，識別率等問題。

傳統的汽車電子標識方法明顯不能滿足當代交通管理部門對于車輛的管理需求，新的車輛準確標識的方法迫在眉睫，目前已有多重電子標識系統，包括：

高速公路不停車收費ETC技術：此技術正在快速發(fā)展，作為高速公路快速通行的一種商用系統，目的在于快速交費快速通行。同時，ETC系統更多針對低速過閘，只有在時速低于60公里時，才能識別到。另外ETC為有源電子標簽，需要電池供電，在車輛管理應用方面和成本及生命周期等方面有一定限制。

超高頻RFID技術：國內已經有部分城市為了有效的識別車輛身份，開始在城市交通管理中逐步使用超高頻RFID標簽。

北斗和GPS技術：北斗是中國自行研制的全球衛(wèi)星導航系統，有些特殊車輛采用北斗技術進行管理，但是該系統和GPS一樣，主要提供位置服務，應用擴展方面存在限制。

通過對上述的技術分析，基于國家對車輛進行規(guī)范管理的需求，最適合作為車輛電子標識的技術是超高頻RFID技術?；诔哳lRFID的汽車電子標識技術突破了原有交通信息采集技術的瓶頸，實現車輛交通信息的分類采集、精確化采集、海量采集，動態(tài)采集，抓住了智能交通應用系統采集源頭的關鍵問題，是構建智慧交通應用系統的基礎。汽車電子標識（電子車牌）標準征求意見稿于2014年底由國家公安部制定并予以推廣，并一直在行業(yè)內得到高度關注。汽車電子標識是用于全國車輛真實身份識別的一套高科技系統的統稱，由公安部交通管理局統一標準，統一推行，統一管理，與汽車車輛號牌并存，并且法律效力等同于車輛號牌。

汽車電子標識不僅具有電子車牌的作用，還具有多種用途，如圖8-25所示，汽車電子標識內部還包含了年檢信息、車輛身份信息、交強險信息、綠標信息、高速收費功能和錢包功能。

圖8-25汽車電子標識用途

02、主要功能

汽車電子標識是“電子車牌”，在汽車上安裝一個芯片，然后實現高速運動狀態(tài)下對車輛身份的識別、動態(tài)的監(jiān)測，附帶實現流量監(jiān)測，助推城市交通智能化管理。其主要功能和作用可分為四點。

防偽：每張超高頻RFID標簽都有全球唯一TID號碼，而且不可修改，因此RFID技術具有無可比擬的防偽性能。除了TID號外，還有一部分數據區(qū)，若有需要是可以寫入一些數據信息的。可以把車輛號牌和車證信息加密寫入到這個區(qū)域，從這一點上說也具有很高的防偽特點。通過閱讀器對過往車輛的檢查，擁有假證或不合法車輛是很容易被識別出來的。

防借用：由于車輛號牌信息可以加密寫入到標簽中，調用系統數據庫內的信息資料，可以辨別出某一車輛是否有權使用這張車證（即電子標簽），從而可以防止車證借用的現象，做到證、車統一。

防盜用：如果某車證不慎遺失，可以通過上述手段從車證號碼和車證的統一性上判別某車輛是否有權使用該車證，而車主也可以掛失該車證。一旦某車輛使用掛失車證試圖出入時，就可以被識別出來。

防拆卸：每個電子標簽都附帶有防拆卸功能，安裝好以后，一旦進行拆卸，電子標簽將無法工作，從而避免了電子標簽被拆卸后重復使用或它用，確保了電子標簽與被識別車輛形成一一對應的關系，起到電子標簽真正的標記作用。

如下圖8-26（a）所示，為汽車電子標識的結構圖，陶瓷基板上帶有銀漿印刷的天線，標簽芯片連接在銀漿天線上。在陶瓷基板上有防拆保護，人為在陶瓷基板上切割出多個縫隙，當受到外力時，陶瓷基本會損壞，斷開銀漿天線與芯片的連接，引起標簽失效。此處的雙面膠為防拆專用雙面膠，其內部應力不平均，黏性很強，且具有較好的溫度特性，在不損壞標簽的前提下無法拆除。圖8-26（b）為汽車電子標識的尺寸圖。

（a）汽車電子標識的結構圖 （b）尺寸圖

圖8-26 電子車輛標識結構尺寸

如圖8-27（a）為汽車電子標識的正面照片，應安裝在汽車微波窗口位置。無微波窗口的，應安裝在車輛前擋風玻璃水平居中、垂直靠上位置，電子標識上邊沿距擋風玻璃邊沿不小于5cm。8-27（b）為汽車電子標識的背面照片。

（a）汽車電子標識的正面照片（b）汽車電子標識的背面照片

圖8-27汽車電子標識照片

根據規(guī)范要求，小型客車、中型客車及小型貨車電子標識上邊沿距離前擋風玻璃上邊沿不小于5cm，左邊沿距擋風玻璃垂直中軸線不大于10cm，一般位于后視鏡背部靠右位置，如圖8-28（a）所示；大型客車、中型貨車、大型貨車及低速載貨汽車，電子標識距擋風玻璃上邊沿不小于15cm、距擋風玻璃垂直中軸線不大于10cm。一般位于后視鏡下方靠右位置，如圖8-28（b）所示。

（a）小型客車、中型客車及小型貨車電子標識安裝位置

（b）大型客車、中型貨車、大型貨車及低速載貨汽車電子標識安裝位置

圖8-28汽車電子標識安裝要求

03、汽車電子標識標準

公安部與工信部正在積極推進汽車電子標識相關工作，2014年完成整個新編研發(fā)和國家標準編制工作，2015年開展示范應用，2016年完善配套應用和政策保障。國標委網站 2014-11-20征求《汽車電子標識通用技術條件》等6項國家標準（征求意見稿）意見的通知。征求意見稿中規(guī)定電子標識厚度2.5毫米，采用超高頻RFID技術，存儲容量不小于2048bits，共分為五個存儲區(qū)域，為芯片標識符區(qū)、編碼區(qū)、安全區(qū)、車輛注冊信息區(qū)和若干個用戶區(qū)，其中若干給用戶區(qū)尚未明確發(fā)布，為電子車牌的應用與運營層面增加了許多可能性。業(yè)內實力強大的研究所和企業(yè)也積極參與到標準的制定工作中，本標準由物聯網社會公共安全領域應用標準工作組提出，由中華人民共和國公安部歸口，由公安部交通管理科學研究所負責起草。

在標準起草過程中，標準起草單位組織多次前期調研、召開了多次會議，就標準涉及的主要問題進行論證，查閱了國內外相關資料，并赴重慶等地深入調研類似“電子車牌”應用情況和各地應用需求，結合國家《物聯網“十二五”發(fā)展規(guī)劃》等文件要求，對電子車牌相關技術進行了論證、分析，結合應用需求對汽車電子標識的功能、性能、環(huán)境適應性等內容進行梳理，同時多次召開標準草案專題研討會征求各方意見。

2014年11月，該標準的制定工作基本完成，征求意見稿上報國家標準委并向社會公示。2015年開展示范應用，標準正式推廣并實施。

汽車電子標識中的6項國家標準為：

1-1《汽車電子標識通用技術條件》，主要規(guī)定了汽車電子標識通用技術要求，適用于基于超高頻無線射頻識別的汽車電子標識的生產、測試和應用。

2-1《汽車電子標識安全技術要求》，主要規(guī)定了汽車電子標識安全技術要求，適用于基于超高頻無線射頻識別的汽車電子標識的生產、測試和應用。

3-1《汽車電子標識安裝規(guī)范》，主要規(guī)定了汽車電子標識在汽車前擋風玻璃上的安裝方式、安裝位置、安裝條件、安裝步驟等要求，適用于汽車電子標識的安裝和測試。

4-1《汽車電子標識讀寫設備通用技術條件》，主要規(guī)定了汽車電子標識讀寫設備通用技術要求，適用于汽車電子標識讀寫設備的設計、生產和檢驗（除特別說明外，本標準條款僅適用于固定式讀寫設備）。

5-1《汽車電子標識讀寫設備安全技術要求》，主要規(guī)定了汽車電子標識讀寫設備安全技術要求，適用于汽車電子標識讀寫設備及后臺應用系統的設計、測試及應用。

6-1《汽車電子標識讀寫設備安裝規(guī)范》，主要規(guī)定了汽車電子標識讀寫設備安裝要求，適用于固定式讀寫設備的安裝。

04、電子標識的作用

開展汽車電子標識技術的應用是為了實現我國在道路交通領域管理模式上的根本改變，同時也能夠充分滿足公安部針對道路交通監(jiān)控系統的綜合管理效能而提出的“實時監(jiān)視，聯網布控，自動報警，快速響應，科學高效，信息共享”的24字要求，公安部門因得到智能交通系統技術的有力支持而真正實現數字化、智能化的交通管理，從而為“科技強警”注人新的生機和活力。

汽車電子標識作為公安部門對車輛信息電子采集的一個基本信息載體，通過設置在車道上的讀寫基站可以實現全天候地自動提取經過車輛屬性信息、位置信息以及狀態(tài)信息等，從根本上消除了道路交通管理在時間和空間上的“盲點”，全面擴大了交通管理的監(jiān)控時段和監(jiān)控范圍。并且，因此產生的大數據就可以充分提高城市交通管理的力度，也提高了交通參與者遵紀守法的意識。其主要作用有：交通違法（違章）行為的識別、假牌/套牌車輛識別、不合法上路車輛的識別、車輛行駛軌跡跟蹤、動態(tài)交通信息采集、闖紅燈記錄、對向車道或單行線逆行識別、超速車輛檢測、限行車輛管理、限號/牌管理、違停識別、公交專用車道識別與公交優(yōu)先、城市核心區(qū)擁堵費自由流收取、道路交通分布及交通規(guī)劃預案、交通誘導、動態(tài)交通信息發(fā)布等。

交通違法（違章）行為的識別：在特定情況下，公安部門往往需要對于某些特定車輛在某特定區(qū)域內運行狀態(tài)全過程進行記錄及回溯。基于電子車牌技術的交通管理系統通過前端讀寫基站對車載電子標簽的識讀以及后臺信息系統對于數據的有效管理，提供即時一站式查詢服務，并支持查看歷史過車記錄的詳細信息，以及查詢結果的數據分析功能。

假牌/套牌車輛識別：電子車牌系統與傳統的卡口及電子警察系統結合是實現識別假套牌車輛最有效途徑。當載有電子車牌標簽的任意車輛經過時，讀寫基站采集分析該電子車牌標簽信息，同時具有車牌識別功能的攝像機抓拍該車車牌號碼圖像并識別，與電子標簽內的信息交叉比對，鑒別是否為假牌/套牌車輛。

不合法上路車輛的識別：電子車牌提供了車輛強制性的標準信號源，如同汽車的“二代身份證”，能夠作為清查此類違法車輛的唯一快速有效途徑。

車輛行駛軌跡跟蹤：車輛通過各個電子車牌讀寫基站時，系統可以記錄下車輛行駛的路徑點信息，可以跟蹤該車輛行駛軌跡，并且可以將車輛行駛軌跡映射在GIS動態(tài)地圖上。

動態(tài)交通信息采集：基于電子車牌系統的車輛識別準確性高，不易受環(huán)境的影響，可準確、全面地獲取車輛的狀態(tài)信息以及路網交通狀況。

闖紅燈記錄：可解決現有闖紅燈攝像裝置圖片模糊、識別成功率不高等問題。

對向車道或單行線逆行識別：利用電子車牌系統可以實現對向車道越線或單行線逆行的現象的抓捕。

超速車輛檢測（區(qū)間測速）：與攝像頭區(qū)間測試原理相似，通過記錄一條路兩個閱讀器識別點之間的時間差計算同行平均速度。

限號/牌管理：電子車牌極易實現對所有的車輛的限號管理，對限號違章車輛進行實時監(jiān)控。

限行車輛管理：黃標車和無標車雖只占城市機動車總量的10%-15%，但排放的污染物卻達機動車排污總量的50%。利用電子車牌技術建立的區(qū)域限行系統，可以實現機動車信息系統、環(huán)保監(jiān)管系統和道路通行系統的三者聯網，從而實現車輛身份識別判斷的唯一性，提高限行管理的準確性和高效性。

違停識別：利用手持閱讀器的拍照功能可以進行本地存證，或由視頻聯動技術可以實現遠程視頻圖像的取證。

公交專用車道識別與公交優(yōu)先：基于電子車牌系統的公交優(yōu)先信號燈管理可以準確判斷來車身份，使綠燈在公交到達路口或到達路口后等候不長時間內開啟，從而保證公交車的優(yōu)先通行。又最小程度減輕對其他車輛的影響。

城市核心區(qū)擁堵費自由流收?。弘娮榆嚺颇軌蜃詣訙蚀_識別到進入擁堵區(qū)域的車輛，并通過與電子車牌關聯的銀行賬戶中自動扣除費用，實現車輛的自由流擁堵收費，緩解局部交通狀況。

道路交通擁堵分析與預警：根據從電子車牌系統獲得的整個路網的交通流參數，可以對整個路網的交通運行狀態(tài)進行分析和評估，提前判斷出可能出現交通擁堵的區(qū)域，然后采取一定的控制措施或者進行交通誘導，消除可能出現的擁堵情況。

道路交通分布及交通規(guī)劃預案：車輛安裝汽車電子標簽后，通過分布在全市的讀寫基站，就可以收集到全市所有車輛在不同時段的動態(tài)行駛信息，可精確掌握全市各道路上的車流量和車輛運行的規(guī)律性。

交通誘導：根據電子車牌系統上傳的路況數據，分析當前交通流狀況，并經優(yōu)化計算為車輛提供最佳的行駛路線，為駕駛人員安全快速行車提供良好的服務。

動態(tài)交通信息發(fā)布：在電子標簽系統采集交通信息的前提下，結合先進的通信、電子、多媒體和計算機網絡等技術，為出行者提供道路交通系統、公共交通系統及其它與出行有關的重要信息，以達到提高交通系統整體運行效率的目的。

05、技術指標和實現

安裝了電子車牌的車輛在經過卡口、重要路口、或是安裝有路側單元的地方時，讀卡器發(fā)射的超高頻電磁波被電子車牌接收后，將其轉換為電能，啟動芯片工作，芯片驗證讀卡器身份等信息之后，將所要求的信息發(fā)回給讀卡器，最后讀卡器將這些信息發(fā)回指揮中心。現在的國家標準規(guī)定車輛行駛速度在120km/h以下能夠達到99.95%的準確讀取率，而實際測試，車輛在240km/h的時速時，讀卡器都能準確讀取到電子車牌的數據。

（1）測試系統

系統測試環(huán)境如圖8-29所示，其中天線按規(guī)定要求安裝在龍門架上，天線距離地面垂直高度5.5米高，讀寫單元輸出功率為30dBm。測試內容為車輛靜態(tài)情況下識別，水平距離超過15米；車輛靜態(tài)情況下加密讀取識別，水平距離超過12米；車輛靜態(tài)情況下加密寫識別，水平距離超過8米；車輛120km/h的行駛速度從龍門架前方20米至龍門架正下方區(qū)域通過，保證穩(wěn)定識別。

圖8-29汽車電子標識測試示意圖

（2）硬件要求

電子標簽芯片：

符合國標GB/T 29768-2013標準；

帶有國密SM7算法；

具有符合電子車牌標準的配置存儲區(qū)，存儲區(qū)大于2K；

具有足夠的靈敏度，<-18dBm。

閱讀器：

符合國標GB/T 29768-2013標準；

可以配置P-SAM卡槽，可以與加密模塊進行通訊，如圖8-30所示為閱讀器的基本結構圖；

具有較高的靈敏度，<-70dBm。

圖8-30讀寫設備基本結構圖