CN102592458A - 基于无线射频识别的道路车流量检测方法与*** - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于无线射频识别的道路车流量检测方法，其特征在于：首先在每辆车上设置一无源车载RFID标签，其次提供一RFID标签阅读器设置于要检测的路段，当装有无源车载RFID标签的车辆进入阅读器的有效读取范围内时，所述RFID标签阅读器进行读取并统计，同时每隔时间T将统计得到的信息经无线网络传输给远程监控中心。本发明使用了无线射频识别技术，实现道路车流量的动态实时检测。无需对道路基础设施作任何改动，仅通过安装射频读卡器即可实现。射频标签还便于记录车辆的信息，在检测车流量的同时可以扩展实施智能化管理。

Description

基于无线射频识别的道路车流量检测方法与***

技术领域

本发明涉及一种道路车流量检测领域，尤其是一种基于无线射频识别的道路车流量检测方法与***。 

背景技术

随着城市的经济发展和社会活动日益繁忙，城市交通发生了前所未有的迅速增长，传统的道路交通设施已经不能适应现代社会的需要。当前，城市特别是大城市的交通问题极其严重，如果不能得到有效解决和根本治理，必将对经济的持续、快速、健康发展构成严重威胁。

智能交通*** (Intelligent Transportation System, ITS)是近年来国内外交通运输领域讨论及研究的最热点、最重要的课题之一，是将先进的信息技术、数据通讯技术、自动控制技术以及信息处理技术等有效地融合，并运用于整个交通管理***而建立起来的，具有信息化集成化智能化特征的，一种在大范围内全方位发挥作用的实时、准确、高效的运输综合智能控制和管理***。使道路、车辆和驾驶员之间建立起智能联系，借助***的智能，车辆可以在道路上安全、自由地行驶，靠智能化手段将车辆运行状态调整到最佳，实现人、车、路的和谐统一。研究表明，采用智能交通***可使城市道路的通行能力提高2至3倍，可使交通拥挤降低20%-80%，停车次数可以减少30%，行车时间减少13%-45%，油料消耗减少30%，废气排放减少26%，交通事故可以成倍地减少，有效提高交通运输效率，从而产生巨大的经济效益和社会效益。

对道路上的车流信息和车辆信息进行采集是智能交通***的一个重要方面，有必要建立一种有效的方法对交通信息进行采集和管理。车流量检测主要是通过各种传感设备对路面行驶车辆进行探测，实时动态地获取相关交通参数，以达到对道路各路段交通状况及异常事件的自动检测、监控、报警等目的。在车流量检测技术的发展过程中出现了空气管道检测技术、磁感应检测技术、波频检测技术和视频检测技术等多种交通检测技术。

空气管道检测是接触式的检测方法，在高速公路主线的检测点拉一条空心的塑料管道并作固定，一端封闭，另一端连接计数器，当车辆经过塑料管道时，车轮压到空气管道，管内空气被挤压而触动计数器进行计算车流量的方法。显然，该方法只能获取单一的车辆信息，且方法繁琐，寿命短。

专利ZL200710070705.0发明的基于巨磁阻磁敏技术探测车流量的无线传感器网络装置和实现方法。通过在巨磁阻传感器旁放偏置磁场，汽车经过时磁场变化引起传感器输出变化，利用传感器通过这个变化对经过的汽车进行判断，最终将所测得的车流量信息经射频发送至基站以进行控制或保存；申请号201110185951.7申请了一种基于三轴磁阻传感器的车辆/车流量检测方法，实现通过车辆的进入、干扰、离开等判断，确保检测精度高，抗干扰能力强，但需要校准或标定三轴磁阻传感器。

专利ZL200610149088.9用红外线矩阵检测车流量，虽然控制简单，但需要在道路的入口和出口安装红外线检测矩阵，且易受遮挡而导致***无法正常工作；专利ZL02136541.5发明的智能交通中车流量监控的雷达射频装置及测定方法，记录通过覆盖区域的车辆，利用软件计算出车流量和车速，并将其送入显示单元进行显示。流量每隔半分钟显示一次，车速通过雷达监控区实时显示。但在实际应用中会存在误判、安装复杂、不便于维护、车流信息量不足等问题。

申请号为200810037792.4的专利申请了基于视频识别技术的车流量检测方法及***，专利ZL200910066658.1的发明采用视频图像处理实时统计车流量，均能实时检测出车流交通量、平均速度、车流密度和车头时距，但需要获取参考背景图像，分析获取的当前帧图像来与参考背景图像做差分运算，考虑运动目标信息中可能存在的运动车辆阴影的影响等，存在***安装难度大，检测算法复杂和数据通信量大等问题。

各种车流量检测技术存在的问题可归结为：使用寿命短、传感器安装难度大、可维修性低、检测算法复杂、通信量大、检测信息不准确。而采用基于无线射频识别的检测技术来实时统计车流量，既快捷又准确。对于交通管理部门了解城市各路段拥堵情况，及时作出疏通引流方案，提供了确切的参数；也为交通管理者进行城市交通管理和智能化红绿灯优化设计提供了的参考依据。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于无线射频识别的道路车流量检测方法与***，克服现有道路车流量检测技术存在的不足，具有实现容易、管理方便、造价低廉等优点。

本发明的方法采用以下方案实现：一种基于无线射频识别的道路车流量检测方法，其特征在于：首先在每辆车上设置一无源车载RFID标签，其次提供一RFID标签阅读器设置于要检测的路段，当装有无源车载RFID标签的车辆进入阅读器的有效读取范围内时，所述RFID标签阅读器进行读取并统计，同时每隔时间T将统计得到的信息经无线网络传输给远程监控中心。

在本发明一实施例中，所述的远程监控中心能根据用户设备类型或查询要求向用户发布信息，也能将信息发布到固定的显示设备上。

在本发明一实施例中，所述的显示设备包括道路上的可变信息板。

在本发明一实施例中，所述RFID标签阅读的工作流程包括如下步骤：

步骤401：阅读器连续发射射频信号，给无源车载RFID标签提供能量，有效读取范围内的车载RFID标签被激活并作出响应；

步骤402：判断是否接收到车载RFID标签的应答信号，如果接收到则进行步骤403；否则，返回到步骤401；

步骤403：判断是否在阅读器的有效读取范围内存在多个无源车载RFID标签，如果存在多个无源车载RFID标签；否则，表示在有效读取范围内只有一个无源车载RFID标签，进行步骤405；

步骤404：调用多标签防冲突算法对所有的无源车载RFID标签进行读取，结束后进行步骤406；

步骤405：进行对单一车载RFID标签读取的过程；

步骤406：对采集到的车载RFID标签信息进行处理和统计，去除冗余信息，减少网络通信流量；同时判断是否到达预定的单位检测时间T，如果是，则进行到步骤407；否则，返回到步骤401继续进行车流量的检测；

步骤407：重置定时时间T；

步骤408：发送统计数据到远程监控中心，并返回到步骤401。

在本发明一实施例中，所述的RFID标签阅读器为定向读取。

本发明的***采用以下方案实现：一种基于无线射频识别的道路车流量检测***，其特征在于：包括设于汽车上的无源车载RFID标签、设于要检测路段的RFID标签阅读器和远程监控中心；所述RFID标签阅读器在T时间内检测、统计有效识别范围内标签信息，通过无线网络与所述远程监控中心进行通信。

在本发明一实施例中，所述的远程监控中心能根据用户设备类型或查询要求向用户发布信息，也能将信息发布到固定的显示设备上。

在本发明一实施例中，所述阅读器包括微处理器、无线网络通信模块、配置接口模块、RFID收发模块、射频前端模块和天线，无线网络通信模块、配置接口模块和RFID收发模块分别与微处理器相连，天线和RFID收发模块分别与射频前端模块相连。

在本发明一实施例中，所述的天线为定向天线。

在本发明一实施例中，所述阅读器工作时，连续向外发送射频信号，如果判断出在其有效读取范围内存在多个RFID标签，则调用多标签防冲突算法，一一读取每个无源车载RFID标签。

本发明的有益效果是：使用了无线射频识别技术，实现道路车流量的动态实时检测。无需对道路基础设施作任何改动，仅通过安装射频读卡器即可实现。射频标签还便于记录车辆的信息，在检测车流量的同时可以扩展实施智能化管理。

附图说明

图1是本发明的***结构图；

图2是本发明的阅读器的结构框图；

图3是根据本发明的方法在***各组成部分之间进行的通信流程图；

图4是本发明的阅读器的工作流程图；

图5是本发明的阅读器的射频功能的实施例电路图。 

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。

本实施例提供一种基于无线射频识别的道路车流量检测方法，该方法首先在每辆车上设置一无源车载RFID标签，其次提供一RFID标签阅读器设置于要检测的路段，当装有无源车载RFID标签的车辆进入阅读器的有效读取范围内时，所述RFID标签阅读器进行读取并统计，同时每隔时间T将统计得到的信息经无线网络传输给远程监控中心。

所述的远程监控中心能根据用户设备类型或查询要求向用户发布信息，也能将信息发布到固定的显示设备上。所述的显示设备包括道路上的可变信息板。

请参照图1，图1是本发明的***结构图。图中***有五个组成部分，分别为：车载RFID标签101、阅读器102、无线传输网络103、远程监控中心104和用户105。其中，设于要检测路段的RFID标签阅读器在T时间内检测、统计有效识别范围内的设于汽车上的无源车载RFID标签，通过无线网络与所述远程监控中心进行通信。

图2是本发明实施例的阅读器的结构框图。如图2所示，该阅读器包括微处理器201、无线网络通信模块202、配置接口模块203、RFID收发模块204、射频前端模块205和天线206。无线网络通信模块202、配置接口模块203和RFID收发模块204分别与微处理器201相连，天线206和RFID收发模块204分别与射频前端模块相连205，为了保证检测精度，本实施例中所述的天线采用定向天线。

图3是根据本发明的方法在***各组成部分之间进行的通信流程图。为了便于描述，只考虑阅读器与一个车载RFID标签的通信（当在阅读器的有效读取范围内同时存在多个车载RFID标签时，将采取多标签防冲突算法，见对图4的分析说明）。如图3所示，在步骤301，阅读器通过天线定向发射未调制的射频信号，为车载RFID标签提供能量。

当装有车载RFID标签的车辆进入阅读器的有效读取范围内时，接收阅读器发射的射频信号并转化为标签工作电源，车载RFID标签被激活并作出响应，即进入步骤302。

在步骤303，阅读器接收到车载RFID标签的响应后，将读取命令调制成射频信号。

在步骤304，车载RFID标签将标签信息发至阅读器。

在步骤305，阅读器将采集并统计得到的信息每隔时间T向远程监控中心传输，其中T的大小主要根据不同的时段和不同路段车流情况进行设置。

当用户需要查询某路段的车流量信息，则进入步骤306。

在步骤307，远程监控中心可能是根据用户设备类型或查询要求向用户发布信息，也可能是将信息发布到固定的现实设备上，如道路上的可变信息板。

图4是本发明实施例的阅读器的工作流程图。如图4所示，阅读器上电后进入开始状态，即步骤401。

在步骤402，阅读器的处理单元对各个模块和寄存器进行初始化，并设置定时时间T作为单位检测时间（T的大小设置见图3的步骤305说明）。

在步骤403，为了给无源车载RFID标签提供能量，阅读器连续发射射频信号。

在步骤404，判断是否接收到车载RFID标签的应答信号，如果步骤404的判断结果为“是”，则处理过程进行到步骤405；否则，返回到步骤403。

在步骤405，判断是否在阅读器的有效读取范围内存在多个车载RFID标签，如果步骤405的判断结果为“是”，则处理过程进行到步骤406；否则，表示在有效读取范围内只有一个车载RFID标签，处理过程进行到步骤407。

在步骤406，调用多标签防冲突算法。具体地讲，是调用时隙ALOHA多标签防冲突算法，选取该算法的原因是阅读器与无源车载RFID标签之间的通信必须是半双工的方式。而其他的防冲突算法，如时序法，需要在RFID标签上有后备电源。在步骤406包括了对所有车载RFID标签的读取过程，结束后进行到步骤408。

在步骤407，进行对单一车载RFID标签读取的过程。

在步骤408，对采集到的车载RFID标签信息进行处理和统计，去除冗余信息，减少网络通信流量。

在步骤409，判断是否到达预定的单位检测时间，如果步骤409的判断结果为“是”，则处理过程进行到步骤410；否则，返回到步骤403继续进行车流量的检测。

在步骤410，重置定时时间T。

在步骤411，启动无线网络收发模块。

在步骤412，发送统计数据到远程监控中心，并返回到步骤403。

图5是本发明的阅读器的射频功能的实施例电路图。如图5所示，U1为微处理器LPC2114，U2为无线射频芯片AS3992，U3和U4均为平衡不平衡转换器ADTL2-18，U5为低噪声放大器SGL-0363Z，U6为功率放大器PF01411，U7为定向耦合器XC0900A-20，E为天线。微处理器U1的引脚16、12、8、4、48、44、40、36、32、19、21分别连接无线射频芯片U2的引脚41、42、43、44、45、46、47、48、39、50、40；无线射频芯片U2的引脚7、9分别连接平衡不平衡转换器U3的引脚6、4；无线射频芯片U2的引脚32、33分别连接平衡不平衡转换器U4的引脚1、2；平衡不平衡转换器U3的引脚3接地，引脚2、5均为空引脚，引脚1接电容C3的一端；平衡不平衡转换器U4的引脚6接地，引脚2、5均为空引脚，引脚4接电容C4的一端；低噪声放大器U5的引脚2、3、5分别接地，引脚1接电容C2的一端，引脚6接电源VCC，引脚4接电阻R1的一端；电阻R1的另一端和电容C3的另一端相连；电感L分别连接电容C2的另一端和地；电容C1分别连接C2和定向耦合器U7的引脚3；功率放大器U6的4个引脚G均接地，引脚2接电源Vapc, 引脚1接电容C4的另一端，引脚3接电源VCC, 引脚4接定向耦合器U7的引脚1；定向耦合器U7的引脚4接电阻R3的一端，引脚2接电阻R2的一端；电阻R3的另一端接天线E；电阻R2的另一端接地；电源VCC和Vapc分别外部直流电源和电源分压电路提供。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。 

Claims (10)

1.一种基于无线射频识别的道路车流量检测方法，其特征在于：首先在每辆车上设置一无源车载RFID标签，其次提供一RFID标签阅读器设置于要检测的路段，当装有无源车载RFID标签的车辆进入阅读器的有效读取范围内时，所述RFID标签阅读器进行读取并统计，同时每隔时间T将统计得到的信息经无线网络传输给远程监控中心。

2.根据权利要求1所述的基于无线射频识别的道路车流量检测方法，其特征在于：所述的远程监控中心能根据用户设备类型或查询要求向用户发布信息，也能将信息发布到固定的显示设备上。

3.根据权利要求2所述的基于无线射频识别的道路车流量检测方法，其特征在于：所述的显示设备包括道路上的可变信息板。

4.根据权利要求1所述的基于无线射频识别的道路车流量检测方法，其特征在于：所述RFID标签阅读的工作流程包括如下步骤：

步骤401：阅读器连续发射射频信号，给无源车载RFID标签提供能量，有效读取范围内的车载RFID标签被激活并作出响应；

步骤402：判断是否接收到车载RFID标签的应答信号，如果接收到则进行步骤403；否则，返回到步骤401；

步骤403：判断是否在阅读器的有效读取范围内存在多个无源车载RFID标签，如果存在多个无源车载RFID标签；否则，表示在有效读取范围内只有一个无源车载RFID标签，进行步骤405；

步骤404：调用多标签防冲突算法对所有的无源车载RFID标签进行读取，结束后进行步骤406；

步骤405：进行对单一车载RFID标签读取的过程；

步骤406：对采集到的车载RFID标签信息进行处理和统计，去除冗余信息，减少网络通信流量；同时判断是否到达预定的单位检测时间T，如果是，则进行到步骤407；否则，返回到步骤401继续进行车流量的检测；

步骤407：重置定时时间T；

步骤408：发送统计数据到远程监控中心，并返回到步骤401。

5.根据权利要求1所述的基于无线射频识别的道路车流量检测方法，其特征在于：所述的RFID标签阅读器为定向读取。

6.一种基于无线射频识别的道路车流量检测***，其特征在于：包括设于汽车上的无源车载RFID标签、设于要检测路段的RFID标签阅读器和远程监控中心；所述RFID标签阅读器在T时间内检测、统计有效识别范围内标签信息，通过无线网络与所述远程监控中心进行通信。

7.根据权利要求6所述的基于无线射频识别的道路车流量检测***，其特征在于：所述的远程监控中心能根据用户设备类型或查询要求向用户发布信息，也能将信息发布到固定的显示设备上。

8.根据权利要求6所述的基于无线射频识别的道路车流量检测***，其特征在于：所述阅读器包括微处理器、无线网络通信模块、配置接口模块、RFID收发模块、射频前端模块和天线，无线网络通信模块、配置接口模块和RFID收发模块分别与微处理器相连，天线和RFID收发模块分别与射频前端模块相连。

9.根据权利要求8所述的基于无线射频识别的道路车流量检测***，其特征在于：所述的天线为定向天线。

10.根据权利要求6所述的基于无线射频识别的道路车流量检测***，其特征在于：所述阅读器工作时，连续向外发送射频信号，如果判断出在其有效读取范围内存在多个RFID标签，则调用多标签防冲突算法，一一读取每个无源车载RFID标签。

Images