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          淺析 | RFID技術(shù)在ETC系統(tǒng)上的應(yīng)用

          更新時(shí)間:2020-06-08 09:11:08點(diǎn)擊次數(shù):30367次字號:T|T
          近日,不少車友表示在申辦ETC時(shí),同時(shí)也收到了當(dāng)?shù)叵嚓P(guān)部門微信公眾號的一些關(guān)于推廣有關(guān)RFID的文章,例如“佛山市公安局”的這篇推文,就明確廣東車主將告別紙質(zhì)保單、交強(qiáng)險(xiǎn)標(biāo)志,改為直接用電子保單。據(jù)了解,汽車電子識別系統(tǒng)就是運(yùn)用了RFID技術(shù)。本文將帶您了解一下什么是RFID和ETC,以及他們之間的區(qū)別和聯(lián)系。



                 近日,不少車友表示在申辦ETC時(shí),同時(shí)也收到了當(dāng)?shù)叵嚓P(guān)部門微信公眾號的一些關(guān)于推廣有關(guān)RFID的文章,例如“佛山市公安局”的這篇推文,就明確廣東車主將告別紙質(zhì)保單、交強(qiáng)險(xiǎn)標(biāo)志,改為直接用電子保單。據(jù)了解,汽車電子識別系統(tǒng)就是運(yùn)用了RFID技術(shù)。本文將帶您了解一下什么是RFID和ETC,以及他們之間的區(qū)別和聯(lián)系。




          電子不停車收費(fèi)系統(tǒng)


          ETC(Electronic Toll CollecTIon,電子不停車收費(fèi)系統(tǒng))是目前世界各國均在大力推崇的先進(jìn)的收費(fèi)方式。車主只需在車窗上安裝電子標(biāo)簽,車輛在經(jīng)過收費(fèi)站時(shí),通過收費(fèi)站點(diǎn)設(shè)置的讀寫器對經(jīng)過車輛的電子標(biāo)簽進(jìn)行讀寫識別,并自動(dòng)從預(yù)先綁定的射頻卡或銀行帳戶上扣除相應(yīng)費(fèi)用,無需車主停車和人工繳費(fèi)即可快速通過收費(fèi)站點(diǎn),真正實(shí)現(xiàn)一路暢通。


          ETC系統(tǒng)主要由車輛自動(dòng)識別系統(tǒng)、中心管理系統(tǒng)和其他輔助設(shè)施組成。其中,車輛自動(dòng)識別系統(tǒng)由OBU(On board unit,車載單元)、RSU(Road side unit,路邊單元)、環(huán)路感應(yīng)器等組成。OBU(即電子標(biāo)簽)儲存了車輛的相關(guān)信息,一般安裝在車輛的前擋風(fēng)玻璃上。


          RSU(即讀寫器)安裝在收費(fèi)站旁邊。環(huán)路感應(yīng)器安裝在車道地面下。中心管理系統(tǒng)存儲了大量已注冊車輛和車主的信息。當(dāng)車輛通過收費(fèi)站口時(shí),環(huán)路感應(yīng)器感知車輛,RSU發(fā)出詢問信號,OBU做出響應(yīng),并進(jìn)行雙向通信和數(shù)據(jù)交換,中心管理系統(tǒng)獲取車輛識別信息后進(jìn)行比較判斷,根據(jù)不同情況來控制管理系統(tǒng)產(chǎn)生不同的操作,從而實(shí)現(xiàn)對行駛車輛的自動(dòng)管理。


          ETC系統(tǒng)以專用DSRC(專用短程通信)方式通過遠(yuǎn)距離(10m~30m)、完善的加密通信機(jī)制(支持3DES、RSA算法)、非接觸方式(工作頻段支持915MHz、2.45GHz和5.8GHz)來交換ETC信息,實(shí)現(xiàn)車輛在快速移動(dòng)狀態(tài)下的自動(dòng)識別,從而實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)的自動(dòng)化管理。




          與以往的人工收費(fèi)系統(tǒng)相比較,現(xiàn)行的ETC系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn):


          第一,交通更流暢。駕駛者可以不用停車并直接通過ETC系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)繳費(fèi),有效地提高了收費(fèi)站的車輛通行能力,避免了收費(fèi)站造成的交通堵塞,提高了公路利用率。


          第二,繳費(fèi)方便透明。駕駛者通過ETC系統(tǒng)繳費(fèi)意味著單位時(shí)間內(nèi)通過的車輛數(shù)量會(huì)更多,從而加快了繳費(fèi)速度,提高了繳費(fèi)效率。




          第三,節(jié)能環(huán)保。ETC系統(tǒng)減少了車輛在收費(fèi)站人工繳費(fèi)的等待時(shí)間,降低了油耗,減少了汽車怠速時(shí)的尾氣排放,從而達(dá)到了節(jié)約能源,保護(hù)環(huán)境的效果。


          ETC系統(tǒng)的成熟應(yīng)用,為今后的智能交通打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ),近期這項(xiàng)技術(shù)也被應(yīng)用于城市中心區(qū)域的高峰期擁堵收費(fèi)。


          RFID電子識別系統(tǒng)


          前言中,提到的電子保單指的是保險(xiǎn)公司向車險(xiǎn)消費(fèi)者簽發(fā)的以數(shù)據(jù)電文形式存在的證明車險(xiǎn)合同關(guān)系的電子文件,意味著在廣東省境內(nèi)無需再粘貼標(biāo)志,但出省時(shí),同樣需要提前到相關(guān)保險(xiǎn)公司打印紙質(zhì)保險(xiǎn)和交強(qiáng)險(xiǎn)標(biāo)志。各類證件的全面電子化已是大勢所趨。


          2019年7月17日公安部召開的新聞發(fā)布會(huì)上,公安部就明確將機(jī)動(dòng)車檢驗(yàn)標(biāo)志電子化正式列入公安部的工作計(jì)劃中。目前不按規(guī)定粘貼車輛檢驗(yàn)標(biāo)志,會(huì)受到《道路交通安全法》的處罰,而若要實(shí)現(xiàn)機(jī)動(dòng)車檢驗(yàn)標(biāo)志電子化的普及,那么《道路交通安全法》將要進(jìn)行修訂。修訂的目的很明顯,紙質(zhì)標(biāo)志成為歷史,汽車電子識別的年代將要到來;這個(gè)汽車電子識別系統(tǒng)就是RFID。




          RFID的普及符合汽車智能化、網(wǎng)聯(lián)化的趨勢,RFID本就是基于物聯(lián)網(wǎng)對智慧交通的延伸;道理類似于如今的人臉識別,人們不用掏出身份證,掃描一下人臉就能甄別出個(gè)人的身份信息。


          RFID與ETC如何區(qū)別


          不少人會(huì)把將ETC與RFID混為一談,雖然最近各地都在大力開展提升ETC安裝率的工作,但兩者有著許多本質(zhì)上的區(qū)別。為便于大家理解,以下為大家介紹一下ETC與RFID不同的地方。




          1、兩者的標(biāo)準(zhǔn)制定部門不同


          RFID其實(shí)并不是一件特別新生的事物,早在2017年全運(yùn)會(huì)期間,為了保證服務(wù)用車的快速通行,就已經(jīng)借助安裝RFID,即汽車電子標(biāo)識系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)服務(wù)用車的快速通行。RFID是一張含有射頻芯片的無源電子卡片,可安裝在汽車擋風(fēng)玻璃上,用于汽車身份的識別,相當(dāng)于汽車的電子身份證。RFID與ETC最大的區(qū)別就在于前者是由公安部牽頭,以車輛管控為目的的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范;后者是交通部為了實(shí)現(xiàn)高速公路不停車收費(fèi)為主要目的一種不停車電子收費(fèi)系統(tǒng),有著本質(zhì)的區(qū)別。


          2、應(yīng)用場景存在較大區(qū)別


          ETC對于大多數(shù)人而言并不陌生,最基本的功能就是高速公路可以實(shí)現(xiàn)不停車收費(fèi);隨著互聯(lián)網(wǎng) 企業(yè)的接入,如今ETC也具備了停車、洗車、加油等支付功能, 但其最核心的功能依然是高速公路不停車收費(fèi)。




          RFID汽車電子識別系統(tǒng)的應(yīng)用場景相比ETC而言如同手機(jī)相機(jī)與專業(yè)單反在應(yīng)用場景的區(qū)別;RFID汽車電子識別系統(tǒng)除了實(shí)現(xiàn)車輛管控外,還能充當(dāng)城市交通管理、環(huán)保限行、小額支付等應(yīng)用場景,諸如車險(xiǎn)、交強(qiáng)險(xiǎn)的電子化就是其中最基礎(chǔ)的部分。其實(shí)從上也能看出,RFID其實(shí)也能覆蓋ETC的功能,只是由于制定標(biāo)準(zhǔn)的部門不同,目前是獨(dú)立的兩套標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng),日后極有可能將會(huì)進(jìn)行整合。


          3、在安全等級、傳輸速率、識別率有質(zhì)的區(qū)別


          所謂能者多勞,功能相對單一的ETC普遍采用的加密算法為DES算法,DES是IBM公司開發(fā)的一套密碼算法,研發(fā)背景是在美國NSA的資助下開發(fā)的政府非機(jī)密的敏感信息安全保密算法;而RFID目前普遍采用自主研發(fā)具備自主知識產(chǎn)權(quán)的SM7加密算法,安全協(xié)議采用了專用安全機(jī)制來保護(hù)數(shù)據(jù)交換的安全,能實(shí)現(xiàn)“一次一密”的防復(fù)制機(jī)制和雙向認(rèn)證機(jī)制。就像車牌需要防套牌、貨幣需要防偽的道理一樣,當(dāng)RFID具備的功能越多、傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息越重要時(shí),其理所應(yīng)當(dāng)采用安全級別更高的加密算法。




          應(yīng)用案例

          如今,絕大多數(shù)的門禁系統(tǒng)(包括車庫門禁和樓宇門禁)仍然在使用高頻射頻卡進(jìn)行管理。目前車庫門禁系統(tǒng)和樓宇門禁系統(tǒng)在使用過程中存在如下一些問題。


          高頻射頻卡理論識別距離范圍僅為2.5cm~10cm(射頻卡與讀卡器之間距離)。受環(huán)境影響,實(shí)際識別距離比理論識別距離還要短。




          對于車庫門禁系統(tǒng)來講,停車道閘票箱設(shè)置的位置要求駕駛?cè)藛T在駕駛車輛時(shí),主駕駛室位置要與停車道閘票箱位置靠得相當(dāng)近,以便刷卡,從而增加了駕駛?cè)藛T的駕駛難度,特別是停車道閘票箱設(shè)置在一邊是平地、一邊有坡度的車庫入口處。一些駕駛?cè)藛T索性先刷卡,豎起停車閘桿,然后再到車庫發(fā)動(dòng)汽車,駛離車庫。此外,停車道閘票箱一般設(shè)置在車庫入口處,接近于露天環(huán)境,對雷雨天氣的防水防潮性能較差,從而增加了票箱內(nèi)電氣原件的故障發(fā)生率,造成停車道閘不能正常起落。


          對于樓宇門禁系統(tǒng)來講,射頻卡與讀卡器之間距離也要靠得相當(dāng)近,才能使門禁打開,特別是人員從雷雨天氣的室外進(jìn)入樓宇內(nèi)部時(shí),延長了人員等待通過樓宇門禁的時(shí)間。


          針對當(dāng)前門禁系統(tǒng)存在的一些問題,借鑒基于RFID技術(shù)的高速公路電子不停車收費(fèi)系統(tǒng)的成熟應(yīng)用經(jīng)驗(yàn),將ETC技術(shù)應(yīng)用到當(dāng)前門禁系統(tǒng)中(利用ETC系統(tǒng)中不停車功能模塊,取消ETC系統(tǒng)中收費(fèi)功能模塊),為提高門禁系統(tǒng)的智能化和高效化水平,提出以下解決方案。




                  (1)停用車庫門禁系統(tǒng)中目前使用的高頻射頻卡(工作頻段:13.56MHz,識別距離范圍:2.5cm~10cm),啟用微波射頻卡(工作頻段:5.8GHz,識別距離范圍:10m~30m)。微波讀寫器的三組天線成“品”字形分別安裝在車庫出入口墻頂和墻兩側(cè),以充分采集車輛的微波射頻卡的相關(guān)信息。


                 (2)取消ETC系統(tǒng)中的收費(fèi)功能模塊,增加視頻圖像識別和語音報(bào)警模塊。當(dāng)車輛經(jīng)過預(yù)先埋設(shè)的地感線圈時(shí),ETC系統(tǒng)中的車輛自動(dòng)識別(包括無線射頻識別和車牌圖像識別)系統(tǒng)對該車輛進(jìn)行自動(dòng)識別。如果該車輛被識別為本車庫已登記車輛時(shí),停車閘桿自動(dòng)豎起并放行;如果該車輛被識別為本車庫未登記車輛時(shí),中心管理系統(tǒng)及時(shí)報(bào)警并記錄日志,提醒安保人員及時(shí)到場處理。




          3)停用樓宇門禁系統(tǒng)中使用的高頻射頻卡,啟用ETC系統(tǒng)中的微波射頻卡。微波讀寫器設(shè)置在樓宇門禁入口處,以采集微波射頻卡的相關(guān)信息。利用紅外感應(yīng)觸發(fā)替換ETC系統(tǒng)中的地感線圈觸發(fā)。當(dāng)有人員經(jīng)過時(shí),紅外感應(yīng)觸發(fā)微波讀寫器,對攜帶微波射頻卡人員進(jìn)行自動(dòng)識別。如果確認(rèn)是本樓宇已登記人員信息,則樓宇門禁會(huì)提前自動(dòng)開啟。


          4)針對臨時(shí)車輛和臨時(shí)人員的進(jìn)出,可以通過管理員發(fā)放臨時(shí)微波射頻卡的方式解決。


          結(jié)束語


          RFID技術(shù)作為一種新興的自動(dòng)識別技術(shù)。特別是微波射頻技術(shù),因其所具備無屏障讀取和遠(yuǎn)距離穿透、快速掃描、高儲存量、體積小、安全保密性好等優(yōu)勢而備受各界矚目,從眾多的自動(dòng)識別技術(shù)中脫穎而出,在各領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛,在我國擁有巨大的發(fā)展?jié)摿?。借鑒高速公路電子不停車收費(fèi)系統(tǒng)的成熟應(yīng)用經(jīng)驗(yàn),用微波射頻技術(shù)替代當(dāng)前門禁系統(tǒng)中廣泛使用的高頻射頻技術(shù),同時(shí)將ETC技術(shù)應(yīng)用到上述門禁系統(tǒng)中,以提高門禁系統(tǒng)的智能化和高效化水平。




          ETC技術(shù)在門禁系統(tǒng)中具有廣闊的應(yīng)用前景,比如在智能化停車場管理方面正逐步得到推廣應(yīng)用。但是,對于樓宇內(nèi)部距離非常接近的多個(gè)門禁,由于紅外感應(yīng)范圍的重疊,會(huì)同時(shí)觸發(fā)多個(gè)微波讀寫器,導(dǎo)致對這些門禁均有權(quán)限的工作人員可以同時(shí)打開多個(gè)門禁的問題,需要進(jìn)一步研究并加以解決。


          資料來源:CNJACKY、鳳凰新聞、搜狐新聞、微信信息、網(wǎng)絡(luò)信息

          《被稱為汽車電子身份證的RFID,到底是什么玩意?》——愛兵車團(tuán)

          《一文讀懂ETC和RFID技術(shù)》——CNJACKY

          未注明圖片源于:網(wǎng)絡(luò)

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