摘要：介绍了RFID的基本原理和系统组成,对RFID技术在公路交通运输、高速公路自动收费及交通管理、货物跟踪管理及监控和铁路交通运输等方面的应用情况进行了详细的分析,总结了RFID 技术在我国应用过程中存在的标准、成本、安全等问题并指出了未来RFID技术的发展方向。
关键词：RFID 交通信息化 综述
随着信息技术飞速发展,各行各业信息化建设的步伐不断加快,交通行业信息化建设也处于不断发展之中。RFID技术是一种非接触的自动识别技术,是射频技术在识别领域的应用。RFID技术自问世起,各国都很重视此技术并对其进行深入研究,近年来已经有许多的成果,其应用领域在交通信息化建设中也得到不断的拓展。
1、什么是RFID技术
1.1 RFID技术的内涵
RFID,英文全称Radio Frequency Identification,又称射频识别技术、电子标签、无线射频识别,是一种非接触的自动识别技术,可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据,而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。RFID利用了电磁波空间耦合、传播进行通信,以达到自动识别被标识对象,获取对象信息的目的。工作原理是将识别标签装在被识别物体上,被标识物进入阅读器阅读范围时,标签和阅读器间通过天线传播射频信号进行通信,标签向阅读器发送自身信息(如ID号等),阅读器接收这些信息并进行解码,传输给后台计算机处理。
1.2 RFID系统组成
RFID系统的组成如下:
读写器(阅读器、读头):用来发送、接受和处理数据。应答器(电子标签、射频卡):放置在需要被识别的物体上,是数据的载体,由半导体芯片和天线组成。在射频标签中,有调制和解调模块。调制是把信号转换成适合在信道上传输的形式的一种过程。经过调制的波就可以发射出去,并且很好的传播了。解调是调制的逆过程,从接收到的已调波中提取低频的基带信号,用于后续的分析和计算。
读写器的核心电路包括:射频前端、发射通道(功率放大器、上混频器)、接收通道(低噪声放大器、下混频器)、振荡器LO、锁相环PLL、低通滤波器LPF、数模转换器(ADC、DAC)、基带信号。用于实现调制解调部分的一个很重要的模块就是混频器。对于接收机,就是把接收到的射频信号换成一个较低的频率。对于发射机,就是把要发射的信号换到一个较高的频率。
2、RFID技术在交通运输中的应用
在交通运输信息化建设中,目前所采用的智能交通管理系统是以现代信息技术为支撑的交通控制、车辆监管、运输指挥、客户服务系统。RFID技术是应用领域逐渐扩大的新技术。
在我国,RFID技术的应用已经逐步扩展到多个领域,但总体来说还是处在初级阶段。RFID在交通运输行业也逐步有所应用,其原理是对每辆运输车辆都要安装RFID电子标签,然后每车配发一张固定且唯一的“电子身份证”,内容包含车主、车号、车型等一系列资料,通过射频信号自动识别公路上行驶的安装了RFID电子标签的车辆并获取数据信息,实现对各类机动车、交通流量等方面实时监控与管理。
2.1 RFID在高速公路自动收费及交通管理中的应用
使用射频识别标签来代替各类“卡”,实现非现金结算,解决了现金交易不方便也不安全以及以往的各种“卡”容易损坏的问题。同时射频识别标签用起来很方便、快捷。还可以同时识别几张标签, 并行收费。射频识别技术应用在高速公路自动收费上,充分体现了非接触识别的优势。在机动车高速通过收费站的同时自动完成缴费,既解决了交通的瓶颈问题,避免了拥堵,又提高了收费效率。
2.2 RFID在货物跟踪管理及监控中的应用
射频识别技术为货物的跟踪管理及监控提供了方便、快捷、准确、自动化的技术手段。将射频识别技术应用到电子物品监视系统, 可以有效防止商品盗窃。将射频识别系统用于智能仓库货物管理, 可以有效地解决仓库里与货物流动相关的信息的管理,监控货物信息,实时地了解产品情况,自动识别货物,确定货物的位置。
2.3 RFID在公路交通运输中的应用
建立采用RFID技术的自动车牌号识别系统,可以随时掌握机动车在公路上的运行情况,不仅能够实现对行驶车辆的自动跟踪管理,还大大减少了发生事故的可能性。当机动车通过监测点时,自动触发车牌号识别系统启动,读取安装在机动车上的射频识别标签内的信息,并将信息传送到监管数据中心。应用射频识别技术还可以大大提高数据采集的速度和准确度。例如在大城市的立体公交枢纽就可以应用该技术。在公交枢纽站进口和出口的位置悬挂安装一种专门的采集器,用于读取RFID标签内的信息,同时在公交车内的挡风玻璃上贴上RFID标签。在公交枢纽的调度室中将读取的这些信息翻译成含有发车时间、进站时间、行驶时间、车号、班次、线路等内容的信息,调度室中的工作人员把这些信息与原有的行车计划比较,即可对车辆进行调控,通过公交车停车场内的LED显示屏再将发车信息提供给公交车司机,极大地提高了公交车统一调度的效率。
2.4 RFID在铁路交通运输中的应用
将RFID标签嵌入在每节车厢中,内部记录有不同的车号信息,在铁路上各监测点安装磁性感应器,当车辆压过这些磁性感应器时,扫描系统开始启动,并将读取的数据传送到铁路调度室中。实现对车辆的快速调度和高效管理。
3、RFID技术在我国面临的一些问题
虽然无线射频技术在国内各行业有着一定的应用,但其推广过程中也存在着诸多制约因素,这些问题如果不解决, 将会严重地影响其使用和推广。无线射频技术在我国面临的问题主要有:
3.1 标准问题
标准问题一直是制约RFID技术广泛应用的原因,国际上RFID的标准现在还未统一,从编码体系来看,日本是UID标准,美国是EPC标准,中国是NPC标准。从频率占用的波段来看,各国无线电频率被占用的范围都不一样,难于统一。RFID技术对于800M以上的超高频率领域的应用还处在摸索阶段。因此RFID标准问题未解决,对其在应用领域的推广将会产生很大影响。
3.2 成本问题
目前,我国大多数中小型企业物流系统,其出入库、仓储、运输、管理等整个流程都比较简单,信息化程度也不高,投资RFID并不一定能够给它们带来真正的效益,反而可能会增加成本。因此,鉴于中国国情,中小企业如何利用RFID技术来降低成本而获得更大的利润反而是研究者要思考和解决的问题。
3.3 安全问题
RFID标签具有强大追踪能力,这势必会对公众的隐私造成很大的威胁。标签ID不仅仅能在远程被任意扫描,并且标签还可以自动响应阅读器可以不加区分地传输信息,这样就造成了任何持有阅读器的人都可以追踪并且了解他人携带的物品。如果安全不能保证,人们担心射频识别系统会被人所用,无论是个人信息还是企业的商业机密,都有可能被人盗窃。当前射频识别感应器中的惟一标识符容易被人复制。因此安全问题将始终制约着RFID技术的进一步推广。
3.4 技术突破问题
根据某些机构的调查,如果只贴一个射频识别标签,只有78%正确判读。即使贴上双重卷标,射频识别卷标牌仍无法百分百判读正确。除此之外,射频识别标签与读取机都具有方向性,射频识别讯号还很容易被物体所阻断,这些技术问题都是RFID技术未来发展的一大挑战。
4、RFID技术在交通信息化建设中的展望
当前,RFID技术应用范围仍然很小,具有很大的发展空间。交通行业信息化建设始终要以方便群众的便捷服务为本,因此,无线射频技术的应用必须充分挖掘现代信息技术的优势,在各交通领域中均能提供方便、快捷、准确、安全的信息服务,实现高效运作和管理。要积极搭建无线射频技术资源平台,不断加强RFID关键技术的研发和应用,创造和完善信息共享平台,提高交通行业信息化建设的服务水平和质量。相信在不久的将来,RFID技术必将为我国交通信息化建设带来一场新技术的革命。
参考文献
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