CN102542807A - Rfid/vfid综合比对智能车辆管理***及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种RFID/VFID综合比对智能车辆管理***及方法，其***包括一个或多个车辆自动识别固定站、一个或多个车辆自动识别移动站、通信网络和管理中心，固定站和移动站分别通过通信网络与管理中心连接。固定站和移动站包括一个或多个RFID分***、一个或多个VFID分***、一个或多个智能控制器，RFID分***、VFID分***分别与智能控制器连接。VFID分***包括相连的补光灯、高清摄像机和嵌入在高清摄像机内的DSP模块。本发明解决了无车道线圈情况下车辆通过时的发现和触发启动，以及在多径干扰和克隆车牌情况下的综合比对和过滤等问题，这是本发明在抗干扰、防伪和节能方面所做贡献的关键。

Description

RFID/VFID综合比对智能车辆管理***及方法

技术领域

本发明涉及一种RFID/VFID综合比对智能车辆管理***及方法。

背景技术

随着世界经济全球化，国际大都会城市日益增多，城市人口和车辆随之膨胀。据***统计，2008年全世界50%的人口已经进入到城市，在中国，每年也有1500万的人进入城市，到2025年，中国会有近三分之二的人口居住在城市。以此同时，随着机动车数量的高速增长，车主违法、违章、逃费现象日益突出。据前两年统计，成都市机动车的数量已超过160万辆，由于缺乏有效的查验手段，有5%的车主欠缴养路费；据广州市调查测算，套牌克隆出租车达4000辆以上，正规出租车才16000辆，深圳市的普通运输车辆，***比例在15～30%左右，其逃费规模惊人。外地车辆和营运车辆上没安装或不装“标签”，而现有的车辆管理***无法自动识别，从而导致外地车辆和营运车辆的违章“逃逸”和“克隆”现象越来越多，成为了城市车辆管理的难题之一，它们直接影响车辆规费的收缴、交通秩序及安全的维护。现有的车辆管理***只适用于有车道线圈，在无车道线圈的情况下无法完成车辆通过的发现和触发启动；在有多径干扰和克隆车牌的情况下亦无法完成综合比对和过滤。

发明内容

本发明的目的即在于克服现有技术的不足，提供一种RFID/VFID综合比对智能车辆管理***及方法，提供了固定和移动两种方式查验车辆信息，通过固定站可固定查验某个地点的车辆信息，适用于“逃逸”和“克隆”现象发生较多的地区。通过移动站可灵活地查验车辆，移动查验车可随机地停在道路上，也可尾随需查验的可疑的车辆（特别是营运车辆）之后，适用范围较广。引入DSP模块，解决了在无车道线圈的情况下车辆通过时的发现和触发启动；采用智能控制器内设的综合比对过滤模块，并引入多径干扰过滤等软件，解决了在有多径干扰和克隆车牌的情况下的综合比对和过滤等问题，这是本发明在抗干扰、防伪和节能方面所做贡献的关键。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现：RFID/VFID综合比对智能车辆管理***，它包括一个或多个车辆自动识别固定站、一个或多个车辆自动识别移动站、通信网络和管理中心。固定站设于固定位置；移动站包括车载式、手提式。固定站和移动站分别通过通信网络与管理中心连接，管理中心内的服务器、硬盘录像机、打印机、显示屏、工作站群通过交换机互连。固定站和移动站包括一个或多个RFID分***、一个或多个VFID分***、一个或多个智能控制器。RFID分***、VFID分***分别与智能控制器连接；智能控制器分别与语音提示装置和LED显示装置连接。所述的RFID分***包括天线、RFID读写器；所述的VFID分***包括相连的补光灯、高清摄像机和嵌入在高清摄像机内的DSP模块，所述的DSP数字信号处理是英文Digital Signal Processing的缩写；所述的DSP模块与读写器连接。

所述的工作站群至少包括GIS工作站、管理工作站、卡管工作站和通信工作站。所述的通信网络包括公用通信网络、专用通信网和短程通信模块；所述的公用通信网络包括公用电话网PSTN、数字数据网DDN、宽带网GPRS或CDMA；所述的专用通信网络包括光纤网、微波通信。所述的智能控制器由工控机组成；所述的硬盘录像机与控制键盘连接。

RFID/VFID综合比对智能车辆管理***，它还包括电源模块，所述的电源模块与电源防雷器连接。

固定站配备了至少3种“标签”，包括安装在车辆挡风玻璃上、安装在车辆尾部金属车牌上的超高频（UHF：920.5～924.5MHz)、远距离（≧7m）“标签”，称为“车卡”；由司机随身携带的UHF“标签”，称为“司机卡”；在出租车的后挡风玻璃贴有高频（HF：13.65MHz)“标签”。固定站配置台式读写器和手持式读写器，用于读取“车卡”和“司机卡”的信息；手持式读写器除读取“车卡”和“司机卡”外，还可读高频（HF：13.65MHz)“标签”和司机行驶证上的条码信息。

移动站配备了至少两种“标签”：远距离“标签”和近距离 “标签”，其中，远距离 “标签”（“车卡”）采用超高频（915MHZ）RFID芯片、加密和防拆技术，价格较高；近距离 “标签”（“车标”）采用廉价的高频（13.56MHZ ）RFID芯片，两种“标签”均包括唯一的识别地址（ID）号，它们都不用电池供电，使用寿命长达10年以上，两种“标签”安装在被查验的车辆（含营运车辆）上。

RFID/VFID综合比对智能车辆管理方法，它包括以下步骤：

（1）       初始化：设定检测线圈的感应范围和灵敏度；

（2）       检测线圈识别：检测线圈感应范围内图像（或车道线圈磁场）的变化，判断是否有车辆通过；

（3）       启动触发：当有车辆通过检测线圈所在车道时，VFID分***启动补光灯闪光，同时启动高清摄像机抓拍车辆的图像信息，采集车辆图像信息；与此同时，RFID分***启动读写器向车辆“标签”发出询问信号，“标签”收到询问信号后，将“标签”的ID号调制在应答信号上，返回天线及读写器，读写器收到应答信号后解调出“标签”的ID号，从而得知车辆的车牌号及其相关信息；

（4）       自动识别：当收到检测线圈的感应信号时，自动启动VFID分***和RFID分***，进行识别，相应地获取车牌号和RFID数据；

（5）       综合比对：RFID和VFID分***将各自提取到的车辆车牌号信息同时传给智能控制器，可通过智能控制器内嵌的综合比对过滤模块及其软件进行综合比对，滤除邻道的多路径干扰信息；还可与下载在智能控制器的“黑名单”车辆信息进行对比；也可以通过短程通信模块和通信网络传输到车辆管理中心，与车辆管理中心数据库的信息进行比对；

（6）       发送：将综合比对后的车牌号信息打包上传至车辆管理中心；

（7）       接收、处理：车辆管理中心接收车牌号信息，当RFID和VFID两个分***采集到的车牌号信息一致，且该车辆无违章、欠费记录时，智能控制器发出通过信息；当两个分***采集到的车牌号信息不一致，或该车辆有违章记录，或有欠费记录时，智能控制器发出拦截信息，并通过短程通信模块和通信网络通知执法车，对该车进行拦截和查验处理。

所述的滤除多路径干扰信息包括以下步骤：实时收集RFID识别的号牌信息，判断是否有多个RFID识别到的车辆号牌信息，若有则将各车辆的RFID数据与检测线圈启动后识别到的车牌号进行比对，判断是否有相同的车辆“标签”的ID号，若有，则滤除与检测线圈启动后RFID分***和VFID分***识别到的车辆车牌号中，其“标签”ID号不同的车辆信息。

所述的检测线圈包括车道线圈、虚拟线圈中的任意一个或两个的组合，所述的车道线圈设于固定站，所述的虚拟线圈设于移动站。

本发明的有益效果是：

    （1）本发明提供一种RFID/VFID综合比对智能车辆管理***及方法，提供固定和移动两种方式查验车辆信息，通过固定站可固定查验某个地点的车辆信息，适用于“逃逸”和“克隆”现象发生较多的地区；通过移动站可灵活地查验车辆，移动查验车可随机地停在道路上，也可尾随需查验的可疑的车辆（特别是营运车辆）之后，适用范围较广；

（2）本发明提供一种RFID/VFID综合比对智能车辆管理***及方法，采用高清晰、专用、智能型工业相机，分辨率高达200万像素，它具备智能成像和控制补光功能，能够在各种复杂环境（如雨雾、强逆光、弱光照、强光照等）下和夜间拍摄出清晰的图片，能让抓拍的每辆车生成一张图片，可选择在图像中叠加车辆通行信息（如时间、地点、车速、方向等）；

（3）本发明提供一种RFID/VFID综合比对智能车辆管理***及方法，将虚拟线圈、视频触发算法和号牌识别等软件集成在专用数据信号处理（DSP）模块中，并将集成后的DSP嵌入在高清摄像机中；将综合比对、多径干扰过滤等软件集成一个软件模块，嵌入在智能控制器中。引入了虚拟线圈和视频触发算法模块，解决了在无车道线圈的情况下车辆通过时的发现和触发启动；采用智能控制器内设的综合比对过滤模块，并引入多径干扰过滤等软件，解决了在有多径干扰和克隆车牌的情况下的综合比对和过滤等问题，这是本发明在抗干扰、防伪和节能方面所做贡献的关键。

附图说明

图1为本发明的***结构框图；

图2为本发明AVI固定站的组成结构示意图；

图3为本发明AVI固定站结构框图；

图4为本发明AVI移动站结构框图；

图5为本发明号牌、RFID对比过滤流程图；

图6为本发明虚拟线圈识别流程图；

图7为本发明号码牌识别流程图；

图8为本发明RFID识别流程图；

图9为本发明滤除多路径干扰信息流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的描述，但本发明的保护范围不局限于以下所述。

图1为本发明的***结构框图，如图1所示，RFID/VFID综合比对智能车辆管理***，它包括一个或多个车辆自动识别固定站、一个或多个车辆自动识别移动站、通信网络和管理中心。固定站设于固定位置；移动站包括车载式、手提式。固定站和移动站分别通过通信网络与管理中心连接，管理中心内的服务器、硬盘录像机、打印机、显示屏、工作站群通过交换机互连。所述的工作站群至少包括GIS工作站、管理工作站、卡管工作站和通信工作站；所述的通信网络包括公用通信网络、专用通信网和短程通信模块；所述的公用通信网络包括公用电话网PSTN、数字数据网DDN、宽带网GPRS或CDMA；所述的专用通信网络包括光纤网、微波通信。所述的智能控制器由工控机组成；所述的硬盘录像机与控制键盘连接。

图2为本发明AVI固定站的组成结构示意图，图3、图4分别为本发明AVI固定站、AVI移动站的结构框图，如图2、图3、图4所示，其中，固定站和移动站包括一个或多个RFID分***、一个或多个VFID分***、一个或多个智能控制器。RFID分***、VFID分***分别与智能控制器连接；智能控制器分别与语音提示装置和LED显示装置连接。如图3、图4所示，所述的RFID分***包括天线、RFID读写器；所述的VFID分***包括相连的补光灯、高清摄像机和嵌入在高清摄像机内的DSP模块，所述的DSP模块包括号牌识别模块、虚拟线圈和视频触发算法模块，在图3中，固定站VFID分***还包括车辆检测器及其车道线圈，DSP模块、车辆检测器分别与摄像机、读写器连接。

RFID/VFID综合比对智能车辆管理***，它还包括电源模块，所述的电源模块与电源防雷器连接。

固定站配备了至少3种“标签”，包括安装在车辆挡风玻璃上、安装在车辆尾部金属车牌上的超高频（UHF：920.5～924.5MHz)、远距离（≧7m）“标签”，称为“车卡”；由司机随身携带的UHF“标签”，称为“司机卡”；在出租车的后挡风玻璃贴有高频（HF：13.65MHz)“标签”。固定站配置台式读写器和手持式读写器，用于读取“车卡”和“司机卡”的信息；手持式读写器除读取“车卡”和“司机卡”外，还可读高频（HF：13.65MHz)“标签”和司机行驶证上的条码信息。

移动站配备了至少两种“标签”：远距离“标签”和近距离 “标签”，其中，远距离 “标签”（“车卡”）采用超高频（915MHZ）RFID芯片、加密和防拆技术，价格较高；近距离 “标签”（“车标”）采用廉价的高频（13.56MHZ ）RFID芯片。两种“标签”均包括唯一的识别地址（ID）号，它们都不用电池供电，使用寿命长达10年以上，两种“标签”安装在被查验的车辆（含营运车辆）上。

如图5、图6、图7、图8所示，RFID/VFID综合比对智能车辆管理方法，它包括以下步骤：

（1）       初始化：设定检测线圈的感应范围和灵敏度；

（2）       检测线圈识别：检测线圈感应范围内图像（或车道线圈磁场）的变化，判断是否有车辆通过；

（3）       启动触发：当有车辆通过检测线圈所在车道时，VFID分***启动补光灯闪光，同时启动高清摄像机抓拍车辆的图像信息，采集车辆图像信息；与此同时，RFID分***启动读写器向车辆“标签”发出询问信号，“标签”收到询问信号后，将“标签”的ID号调制在应答信号上，返回天线及读写器，读写器收到应答信号后解调出“标签”的ID号，从而得知车辆的车牌号及其相关信息；

（4）       自动识别：当收到检测线圈的感应信号时，自动启动VFID分***和RFID分***，进行识别，相应地获取车牌号和RFID数据；

（5）       综合比对：RFID和VFID分***将各自提取到的车辆车牌号信息同时传给智能控制器，可通过智能控制器内嵌的综合比对过滤模块及其软件进行综合比对，滤除邻道的多路径干扰信息；还可与下载在智能控制器的“黑名单”车辆信息进行对比；也可以通过短程通信模块和通信网络传输到车辆管理中心，与车辆管理中心数据库的信息进行比对；

（6）       发送：将综合比对后的车牌号信息打包上传至车辆管理中心；

（7）       接收、处理：车辆管理中心接收车牌号信息，当RFID和VFID两个分***采集到的车牌号信息一致，且该车辆无违章、欠费记录时，智能控制器发出通过信息；当两个分***采集到的车牌号信息不一致，或该车辆有违章记录，或有欠费记录时，智能控制器发出拦截信息，并通过短程通信模块和通信网络通知执法车，对该车进行拦截和查验处理。

如图9所示，所述的滤除多路径干扰信息包括以下步骤：实时收集RFID识别的号牌信息，判断是否有多个RFID识别到的车辆号牌信息，若有则将各车辆的RFID数据与检测线圈启动后识别到的车牌号进行比对，判断是否有相同的车辆“标签”的ID号；若有，则滤除与检测线圈启动后RFID分***和VFID分***识别到的车辆车牌号中，其“标签”ID号不同的车辆信息。所述的检测线圈包括车道线圈、虚拟线圈中的任意一个或两个的组合，所述的车道线圈设于固定站，所述的虚拟线圈设于移动站。

本发明的工作原理及工作过程：

（1）RFID分***的工作原理：RFID分***的“标签”内存有识别地址（ID）号，该ID号全世界唯一，出厂前已被锁死，它是“标签”（也是被安装车辆）的唯一“身份证号”。“标签”安装在车辆后，写卡设备将“标签”的ID号与车辆的车牌号一同写入车辆管理中心的数据库中，建立该车辆与“标签”的唯一对应关系；RFID分***的天线工作于超高频频段880～960MHZ，其天线增益≥11dbi；RFID读写器在902～928MHZ范围内跳频，具有跳频抗干扰能力，其输出峰值功率≥1瓦，接收灵敏度优于-90dbmw；读写器从接收到的“应答”信号中解调出“标签”的ID号，送给智能控制器处理，并提取车辆的车牌号信息；

RFID分***的工作过程：当载有“标签”的车辆通过车道线圈或虚拟线圈所在车道，进入RFID分***的读写器及其天线的作用范围时，当固定站的车道线圈及车辆检测器，或移动站的虚拟线圈检测到车辆到达信息时，则启动读写器向“标签”发出“询问”信号；“标签”收到“询问”信号后，将“标签”的ID号调制在“应答”信号上，返回读写器；读写器收到“应答”信号，并解调出“标签”的ID号，从而得知车辆的车牌号及相关信息；

（2）VFID分***的工作原理及工作过程：当车辆通过车道线圈或虚拟线圈所在车道时，当固定站的车道线圈及车辆检测器，或移动站的虚拟线圈检测到车辆通过信息时，则启动补光灯闪光；同时启动高清摄像机抓拍车辆的图像信息。VFID分***通过高清摄像机采集车辆的图像信息，移动站将采集到的信息送入嵌入高清摄像机内的DSP模块；固定站将采集到的信息送入嵌入高清摄像机内的号牌识别模块，经DSP模块或号牌识别模块及其相应的软件进行处理，从图像信息中提取车辆的车牌号信息；

（3）RFID/VFID综合比对过滤模块的工作原理及工作过程：RFID分***和VFID分***分别提取的车辆车牌号信息，同时传给智能控制器及其嵌入其中的综合比对过滤模块，进行综合比对，滤除邻道干扰信息；RFID分***和VFID分***采集到的号牌信息还可与下载在智能控制器的“黑名单”车辆信息进行对比；也可以通过短程通信模块和通信网网络，将车牌号信息和图像信息传到车辆管理中心，与其数据库的信息进行比对；    

(4) 语言提示和LED显示模块的工作原理及工作过程：车辆上安装“标签”的ID号唯一对应车辆的车牌号及车辆的相关信息，包括车牌号、车型、车身颜色、车主姓名、违章记录、缴费记录等等。两个分***采集到的车牌号信息一致，且该车辆无违章、欠费记录时，智能控制器发出“通过”信息，语音提示模块发出“请放行”音响提示；LED显示模块显示“放行”绿色信号；当两个分***采集到的车牌号信息不一致，或该车辆有违章记录，或有欠费记录时，智能控制器发出“拦截”信息，语音提示模块发出“拦截”告警音响提示，LED显示模块显示“拦截”红色闪烁信号；并通过短程通信模块和通信网络通知执法车，对该车进行拦截和查验处理；

（5）车辆图像采集及视频触发抓拍模块的工作原理及工作过程：安装在移动查验车辆上随车辆移动的移动站无固定的位置，不可能在道路上随处安置车道线圈，本发明采用成熟的视频触发算法，它是基于虚拟线圈的方式，即在DSP模块中嵌入有基于视频触发算法、类似于车道线圈功能的区域，通过计算该区域内的灰度（或颜色）的变化而判断是否有车辆进入到区域中，当发现有车辆时启动触发，这种触发方式能做到触发时车辆位置比较准确，同时，由于其触发的信息来源是车辆本身，而非车牌，因此对于不悬挂车牌的车辆同样能完成有效触发抓拍。将虚拟线圈、视频触发算法和号牌识别等软件集成在专用数据信号处理（DSP）模块中，嵌入在高清摄像机中；

（6）智能控制器的工作原理及工作过程：将综合比对、多径干扰过滤等软件集成一个软件模块，嵌入在智能控制器中，智能控制器通过内嵌的综合比对过滤模块完成RFID分***和VFID分***采集的车辆号牌信息的综合比对，以及多径效应造成的干扰信号的过滤，过滤的参考信息是VFID分***提取的号牌信息，若该信息与其不符，就会被滤除。

RFID分***和VFID分***在技术上各有优缺点，采用RFID分***，其识别率高达99.95%，但是它必须在车辆上安装“标签”；采用VFID分***，不需在车辆上安装“标签”，但是它的实际识别率只能达到80～90%，甚至更低。

外地或违章违法车辆未装（或不装）“标签”，仅仅依靠RFID分***已无法采集到车辆相关信息。在这种情况下，通过VFID分***采集车辆的图像信息，并提取车辆号牌信息；通过RFID/VFID综合比对过滤模块，自动识别本地车辆和外地车辆的号牌及其真伪。

本发明将RFID和VFID两种技术综合应用，发挥它们各自的优点，不论车辆上是否安装“标签”，都能查验出该车辆的真伪，有效地打击违章和“克隆”逃逸行为。值得一提的是，虽然VFID分***的实际识别率比RFID分***低，可是被它抓拍并识别到的违章和“克隆”逃逸车辆信息的公布和处理，对“克隆”和和逃逸行为是一种很大的威慑和抑制，使城市车辆管理如虎添翼。

本发明的主要性能：

（1）RFID分***对“标签”的识别距离超过10米，最远可达24米以上；

（2）RFID分***允许载有“标签”的车辆的车速达到60km/小时；

（3）RFID分***对“标签”的识别率超过99.95%；

（4）VFID分***对国画号牌的正确识别率超过90%。

Claims (6)

1.RFID/VFID综合比对智能车辆管理***，其特征在于：它包括一个或多个车辆自动识别固定站、一个或多个车辆自动识别移动站、通信网络和管理中心，固定站设于固定位置，移动站包括车载式、手提式，固定站和移动站分别通过通信网络与管理中心连接，管理中心内的服务器、硬盘录像机、打印机、显示屏、工作站群通过交换机互连，固定站和移动站包括一个或多个RFID分***、一个或多个VFID分***、一个或多个智能控制器，RFID分***、VFID分***分别与智能控制器连接，智能控制器分别与语音提示装置和LED显示装置连接，所述的RFID分***包括天线、RFID读写器，所述的VFID分***包括相连的补光灯、高清摄像机和嵌入在高清摄像机内的DSP模块。

2.根据权利要求1所述的RFID/VFID综合比对智能车辆管理***，其特征在于：所述的工作站群至少包括GIS工作站、管理工作站、卡管工作站和通信工作站。

3.根据权利要求1所述的RFID/VFID综合比对智能车辆管理***，其特征在于：所述的通信网络包括公用通信网络、专用通信网和短程通信模块，所述的公用通信网络包括公用电话网PSTN、数字数据网DDN、宽带网GPRS或CDMA，所述的专用通信网络包括光纤网、微波通信。

4.RFID/VFID综合比对智能车辆管理方法，其特征在于：它包括以下步骤：

（1）       初始化：设定检测线圈的感应范围和灵敏度；

（2）       检测线圈识别：检测线圈感应范围内图像变化，判断是否有车辆通过；

（3）       启动触发：当有车辆通过检测线圈所在车道时，VFID分***启动补光灯闪光，同时启动高清摄像机抓拍车辆的图像信息，采集车辆图像信息；与此同时，RFID分***启动读写器向车辆“标签”发出询问信号，“标签”收到询问信号后，将“标签”的ID号调制在应答信号上，返回天线及读写器，读写器收到应答信号后解调出“标签”的ID号，从而得知车辆的车牌号及其相关信息；

（4）       自动识别：当收到检测线圈的感应信号时，自动启动VFID分***和RFID分***，进行识别，相应地获取车牌号和RFID数据；

（5）       综合比对：RFID和VFID分***将各自提取到的车辆车牌号信息同时传给智能控制器，可通过智能控制器内嵌的综合比对过滤模块及其软件进行综合比对，滤除邻道的多路径干扰信息；还可与下载在智能控制器内的“黑名单”车辆信息进行对比；也可以通过短程通信模块和通信网络传输到车辆管理中心，与车辆管理中心数据库的信息进行比对；

（6）       发送：将综合比对后的车牌号信息打包上传至车辆管理中心；

（7）       接收、处理：车辆管理中心接收车牌号信息，当RFID和VFID两个分***采集到的车牌号信息一致，且该车辆无违章、欠费记录时，智能控制器发出通过信息；当两个分***采集到的车牌号信息不一致，或该车辆有违章记录，或有欠费记录时，智能控制器发出拦截信息，并通过短程通信模块和通信网络通知执法车，对该车进行拦截和查验处理。

5.根据权利要求4所述的RFID/VFID综合比对智能车辆管理方法，其特征在于：所述的滤除多路径干扰信息包括以下步骤：实时收集RFID识别到的号牌信息，判断是否有多个RFID识别到的车辆号牌信息，若有则将各车辆的RFID数据与检测线圈启动后识别到的车牌号进行比对，判断是否有相同的车辆“标签”的ID号，若有，则滤除与检测线圈启动后RFID分***和VFID分***识别到的车辆车牌号中，其“标签”ID号不同的车辆信息。

6.根据权利要求4或5所述的RFID/VFID综合比对智能车辆管理方法，其特征在于：所述的检测线圈包括设于固定站的车道线圈、设于移动站的虚拟线圈中的任意一个或两个的组合。

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