1 引言

　　從上世紀(jì)90年代開始，中國(guó)進(jìn)入了高速公路建設(shè)決速發(fā)展的時(shí)期。至去年底，我國(guó)高速公路已突破3萬(wàn)km，總里程位居世界第二。根據(jù)交通部規(guī)劃，到2020年將達(dá)到7萬(wàn)km。然而，我國(guó)的高速公路行車管理水平卻依然停留在以人為主的管理模式上，缺乏智能化的交通管理。因此提高高速公路的交通管理水平，改善高速公路行車環(huán)境和提升行車安全水平，是一件刻不容緩的大事。射頻識(shí)別(Ratio Frequency Identification)技術(shù)(簡(jiǎn)稱RFID技術(shù))作為一種自動(dòng)識(shí)別技術(shù)應(yīng)用到高速公路管理中，可以實(shí)現(xiàn)行車管理的高效化和智能化，并且能大幅度降低高速公路的交通事故發(fā)生率，提高行車安全水平。

2 RFID技術(shù)及其應(yīng)用

　　2．1 RFID 技術(shù)介紹

　　RFID技術(shù)是一種利用射頻通信實(shí)現(xiàn)的非接觸式自動(dòng)識(shí)別技術(shù)。RFID標(biāo)簽具有體積小、容量大、壽命長(zhǎng)、可重復(fù)使用等特點(diǎn)，可支持快速讀寫、非可視識(shí)別、移動(dòng)識(shí)別、多目標(biāo)識(shí)別、定位及長(zhǎng)期跟蹤管理等功能。從上世紀(jì)9O年代開始，RFID技術(shù)得到了快速發(fā)展，發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)已經(jīng)將其應(yīng)用到了很多領(lǐng)域，并積極推動(dòng)相關(guān)技術(shù)與應(yīng)用標(biāo)；隹的國(guó)際化。如今RFID的應(yīng)用已相當(dāng)廣泛，主要包括：人員出入門禁監(jiān)控、管制；可回收資產(chǎn)管理；物流運(yùn)輸?shù)呢浳锕芾?；不停車收費(fèi)；公交智能卡等。按照能量供給方式的不同，RFID標(biāo)簽可以分為有源、無(wú)源和半有源三種；按照工作頻率的不同，RFID標(biāo)簽可以分為低頻(LF)、高頻(HF)、超高頻(UHF)和微波頻率(MW )四種。其中UHF標(biāo)簽具有可遠(yuǎn)距離識(shí)別和低成本的優(yōu)勢(shì)，可以實(shí)現(xiàn)規(guī)模量產(chǎn)，用于智能交通管理 。

　　2．2 RFID的體系架構(gòu)

　　RFID應(yīng)用技術(shù)體系包括RFID標(biāo)簽和讀寫器兩個(gè)部分，并且可以結(jié)合計(jì)算機(jī)系統(tǒng)快速處理相關(guān)的信息，從而組成完整的RFID應(yīng)用體系。RFID標(biāo)簽是將幾個(gè)主要模塊集成到芯片中完成與讀寫器的通信。芯片的內(nèi)存存儲(chǔ)了各種信息， 比如車牌號(hào)、車輛型號(hào)、車主姓名等，芯片外圍需要天線和電源，可以設(shè)置識(shí)別碼和身份驗(yàn)證標(biāo)志等。讀寫器又稱作收發(fā)器，由發(fā)射單元、接收單元、信號(hào)處理控制單元和電源組成 。

3 高速公路管理中RFID的應(yīng)用

　　3．1 高速公路RFID管理系統(tǒng)模

　　應(yīng)用到高速公路的RFtD系統(tǒng)主要包括三個(gè)部分：車載標(biāo)簽、讀卡器、計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)。車載標(biāo)簽安裝在每輛機(jī)動(dòng)車上，標(biāo)簽上記錄車輛信息、車牌號(hào)碼、車主信息；讀卡器設(shè)置在高速公路出入口和路段上，用以保證車輛進(jìn)出高速公路和行駛過(guò)程中對(duì)車輛的識(shí)別監(jiān)控；計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)設(shè)置在高速公路管理中心，是整個(gè)系統(tǒng)的核心，如圖1所示。

　　該系統(tǒng)的工作原理是：當(dāng)安裝有RFID標(biāo)簽的車輛經(jīng)過(guò)讀卡器附近時(shí)，讀卡器發(fā)出的射頻信號(hào)感應(yīng)到車載標(biāo)簽同時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電流，車載標(biāo)簽將標(biāo)簽記錄的信息通過(guò)標(biāo)簽內(nèi)置的天線發(fā)送出去，讀卡器接受到該信息并將信息傳輸?shù)接?jì)算機(jī)處理中心進(jìn)行處理；計(jì)算機(jī)系統(tǒng)根據(jù)信息的動(dòng)態(tài)捕捉，從而針對(duì)不同車輛的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行分別處理，并把處理結(jié)果發(fā)送到管理前臺(tái)。

　　3．2 高速公路RFID管理系統(tǒng)應(yīng)用

　　目前國(guó)內(nèi)有部分地區(qū)采取人工計(jì)時(shí)的方法來(lái)判定某個(gè)行駛區(qū)間內(nèi)機(jī)動(dòng)車是否超速，但并未應(yīng)用智能交通系統(tǒng)。因此采用高速公路RFID管理系統(tǒng)后，可以有效降低車輛的超速行駛比例，同時(shí)利用不停車收費(fèi)提升高速公路的通行效率。RFID管理系統(tǒng)運(yùn)行實(shí)例如下。

　　當(dāng)車輛C1進(jìn)入高速公路時(shí)，在匝道入口處的讀卡器可以讀取車輛C₁的RFID標(biāo)簽中的車牌號(hào)碼N 以及車輛進(jìn)入時(shí)間t₀等信息。假設(shè)完整的高速公路長(zhǎng)度為S，高速公路最高限速為V_h，每隔距離h設(shè)置有RFID讀卡器，距離h與高速公路實(shí)際出入口相關(guān)，由于國(guó)內(nèi)高速公路車速限制為120km／h，所以檢測(cè)以半小時(shí)為間隔，即路段讀卡器設(shè)置應(yīng)以50km～60km 為宜，如圖2所示。

　　車輛在經(jīng)過(guò)讀卡器n_i時(shí)，讀卡器獲取到車輛瞬時(shí)通過(guò)的時(shí)間t_i并將車輛信息發(fā)送到計(jì)算機(jī)處理中心。計(jì)算機(jī)可以讀取到設(shè)置讀卡器n_i的位置距離車輛進(jìn)入高速公路匝道位置為S_i，計(jì)算機(jī)通過(guò)計(jì)算公式(1)：

　　得到車輛的區(qū)間行駛速度為V_i，并比較V_i與V_h之間的大小，假如Vi高于V_h，則判定車輛在行駛S距離過(guò)程中有超速行為，并記錄車輛C₁的超速行為。

　　當(dāng)車輛駛出高速公路時(shí)，出口處讀卡器獲取車輛全程運(yùn)行時(shí)間T，并計(jì)算全程行駛速度V即公式(2)：

　　計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)獲得信息后，運(yùn)算比較V與 V_h的大小，假如V>1.2V_h ，則說(shuō)明車輛嚴(yán)重超速，計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)記錄并處理車輛違章行為；如 V_h< h<1.2h ，則判定車輛在部分路段有超速行為，并結(jié)合路段記錄來(lái)判定車輛的超速發(fā)生在哪部分路段，在車輛離開高速公路時(shí)，給予駕駛員警告信息。

4 結(jié)論

　　通過(guò)RFID高速公路管理系統(tǒng)的應(yīng)用介紹，可以清楚地看到RFID技術(shù)能夠很好地應(yīng)用于高速公路行車管理當(dāng)中。特別是針對(duì)目前比較嚴(yán)重的高速公路超速行駛問(wèn)題，RFID技術(shù)能夠從車輛進(jìn)入高速公路開始進(jìn)行全程速度監(jiān)控，能夠全面而有效地監(jiān)測(cè)車輛行駛速度，從而大大降低車輛超速行為的發(fā)生幾率，進(jìn)一步提升高速公路的行車安全。