射频识别技术在智能交通监管信息采集中的设计与应用[1]

２００６１２
－４１－
一、引言
二、射频识别交通数据采集原理
三、射频识别系统硬件设计射频识别（ＲａｄｉｏＦｒｅｑｕｅｎｃｙＩｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ，ＲＦＩＤ），是一种利用射频信号自动识别目标对象并获取相关信息的技术。

射频识别起源于２０世纪８０年代，近年射频识别和应用得到了迅速发展，射频识别典型应用包括：物流领域、生产线自动化、交通运输领域、农牧渔业、医疗行业、制造业。

超高频射频识别，其具有读写速度快、识别距离远、能识别高速移动物体、数据存储量大、非接触识别以及可同时识别多个芯片等特点。

交通系统是一个复杂的综合性系统，单独从道路或车辆的角度来考虑，很难解决交通问题，必须把车辆和道路综合起来全盘考虑，交通信息的采集尤为重要，采用超高频射频识别技术实现交通数据的采集可以对交通情况进行实时、准确、高效的监管。

交通数据采集是指利用各种技术手段对整个交通领域所要求的动态和静态交通信息进行获取的过程。

由于静态信息是相对固定的，在一定的时期具有一定的稳定性，因此，全面、可靠地采集动态交通信息成为交通管理与决策的关键。

射频识别交通数据采集系统主要是由阅读器（ｒｅａｄｅｒ）和应答器（Ｔｒａｎｓｐｏｎｄｅｒ，也称为电子标签）
等组成，交通数据采集的工作原理如下：阅读器与应答器通过电磁波进行能量传递和数据通讯。

在系统工作过程中，读卡器首先通过天线发送加密数据载波信号到ＲＦＩＤ汽车标签，标签的发射天线工作区域被激活，同时将加密的载有目标识别码的高频加密载波信号采用某种调制方式经卡内高频发射模块发射出去，接收天线接收到射频卡发来的载波信号，经读卡器接收处理后，提取出目标识别码送至计算机，完成预设的系统功能和自动识别，从而实现交通的自动化管理。

本系统选用ＭＳＰ４３０单片机作为主控模块，与发射模块和接收模块、串口通信模块共同构成射频标签的读写系统，ＭＳＰ４３０负责对ＲＦＩＤ标签的读写控制，并与上位机通信，通过使用反碰撞技术可以识别感应多个标签，并且能够自动识别ＲＦＩＤ标签是否被重复处理。

系统工作原理如图１所示。

１、系统硬件构成
射频识别技术在智能
交通监管信息采集中的设计与应用
李彦林
董德发
（大庆石油学院电气信息工程学院，大庆，１６３３１８）
【摘
要】【关键词】在分析交通数据采集原理的基础上，提出了一种基于射频识别技术获取交通
监管信息的新方法，讨论了ＲＦＩＤ在交通信息采集方面的典型应用。

完成了射频识别读卡器的设计方案，整个系统以ＭＳＰ４３０微处理器为核心，包括发射、接收模块，通过串口与交通控制机通信。

重点给出了系统工作原理、电路原理图、软件工作流程。

该系统能够实时地检测交通信息，以便进行有效监管，可广泛的应用于智能交通系统中。

射频识别
交通信息采集单片机
读卡器
射频识别标签
控制器
存储器
ＲＦＩＤ数据采集终端
接
口
ＭＣＵ
（ｍｓｐ４３０ｆ２０１３）
发射模块
接收模块
Ｐｏｗｅｒ
Ｄａｔａ
ＲＳ２３２
图１信息采集原理图
设计与实现
－４２－
２００６１２
２、主控模块
３、发射模块发
４、接收模块
５、串口通信模块
主控模块选择ＴＩ公司的ＭＳＰ４３０，它是一款超低功耗高性能单片机，片内组合了不同功能模块，可以适应不同层次需求，开发时可降低开发者的大量工作。

ＭＳＰ４３０内置ＦＬＡＳＨ存储器、ＲＡＭ，采用１６位的精简指令集，集成１６个通用寄存器和常数发生器，极大提高了代码执行效率。

本设计选用ＭＳＰ４３０Ｆ２０１３，它内部有２ｋｂ的程序空间和１２８ｂ的数据存储空间，采用模拟串口方式与上位机通信。

射模块由射频调制／发射芯片以及功率放大芯片组成，原理如图２所示。

调制／发射芯片选用Ｍｏｔｏｒｏｌａ公司的ｍｃ３３４９３，它是锁相环调谐的ＵＨＦ频段调制／发射芯片，具有集成的ＶＣＯ、环路滤波器、输出功率可调。

此外还采用了前端功率放大芯片对输出的射频信号进行放大，提高系统的发射功率。

工作频率采用９１５ＭＨＺ。

接收部分功能如图３所示，射频接收／解调芯片选用ｍｏｔｏｒｏｌａ公司的ｍｃ３３５９３，它是一种由锁相环调谐的ＵＨＦ频段射频接收／解调芯片。

天线接收的反向调制信
号经过定向耦合器到接收通路，检波后的的信号通过差动放大、低通滤波、运算放大后，进行Ａ／Ｄ转换送至主控模块进行解码。

读写器进行读写时，读写器与应答器的距离不是固定不变的，如果读写器与应答器的距离较远则接收到的信号较弱，为提高系统的接收灵敏度，在天线与射频接收／解调器之间增加了由ＲＦ２１７３组成的放大电路，对接收到的信号进行放大。

读写器采用ＲＳ２３２接口与交通控制器进行通信，传送采集到的交通信息，交通控制器根据采集到的车流
信息随时调整交通信号，同时将采集到的交通信息上传到信息中心作进一步的处理，电平转换芯片采用ＭＡＸ２３２。

射频识别读卡器部分的工作流程如图所示。

系统上电初始化后，等待上位机的允许读卡命令，当接收到上位机的指令后，进入到循环读卡处理，开始采集交通车辆数据信息。

首先，读写器发送命令给标签，接收到命令的标签产生应答，如果有多个标签应答产生冲突，则进行防冲突处理。

正确识别标签后，将采集到的数据传给上位机，进入下一次的采集，直道接到上位机的停止命
令，停止采集数据。

与传统的交通数据采集方式相比较，ＲＦＩＤ能够获得持续不断的数据，并且能直接反映实际交通流，利用ＲＦＩＤ可以实现车辆的实时跟踪，将采集的交通数据通过网络传输到交通控制中心，通过控制中心汇总分析后，在各个路段向司机报告交通情况，并利用电子地图实时显示交通情况从而缓解交通。

通过实时跟踪，还可以自动查处违章车辆，记录违章等情况。

这项技术的应用使得在不影响交通流的情况下实时采集交通数据成为可能，将极大促进交通状况的改善。

无
四、系统软件设计
五、结束语
４ｍｏｄｅ１４ｄａｔａｃｌｋ１ｄａｔａ２ｂａｎｄ３ｇｎｄ４
ｘｔａｌ１
５ｘｔａｌ２
６
ｇｎｄｒｆ
１１ｃｆｓｋ
８ｒｅｘｔ７ｖｃｃ９
ｒｆｏｕｔ１０
ｅｎａｂｌｅ１３
ｖｃｃ
１２Ｘ５
ｍｃ３３４９３
ｖｃｃ
１ｎｃ２ｒｆｉｎ３ｇｎｄ４
ｇｎｄ９
ｒｆｏｕｔ１０ｒｆｏｕｔ
１１
ｇｎｄ１２ｇｎｄ１３ｒｆｏｕｔ１５
ｇｎｄ１６ｇｎｄ
５ｇｎｄ６ｇｎｄ７
ｐｃ
８
ｒｆｏｕｔ
１４Ｘ６ＲＦ２１３２
１
２３Ｊ２ＷＳＰ４３０
ＲＦＯＵＴＹ３
１４．２９７ＭＨＺ
Ｃ１４１０ＰＦＣ１８
１００ｐＦＣ１３２．２ＰＦＣ３５
４．３ｐＦ
Ｃ２２１２ｐＦＣ２１３ｐＦ
Ｌ８６．８ｎＨＬ７
３．３ｎＨＣ１６１００ｐＦＣ１９１００Ｐｆ
Ｃ２３１ｎＦＣ３０１ｎＦＶＣＣ
ＶＰＣ
Ｃ２０２２ｎＦＣ１５
１００ｐＦＲ１１２Ｋ
Ｒ２
１８ＫＬ１
１．８ｎＨＣ１７
１００ＰＦＶＣＣ
图２发射模块原理图
ＶＣ
１ＶＣ２
ＧＮＤ５ＧＮＤ６
ＶＣＣ３ＲＦ４ＤＭＤ１ＲＥＳ１ＭＩ１ＭＯ１ＶＣＣ
１
ＳＣ１Ｘ
ＭＣ３３
ＶＣ
Ａ
２
ＲＦ３ＧＮ４ｒｆ１ｒｆ
１ｒｆ
１Ｘ
ＲＦ２
Ｃ２
１ｎＲ１１８Ｌ１
１０Ｃ３１ｎＣ７３３Ｃ８１０ＶＣ
Ｃ７３３Ｃ３１ｎＣ９
１０ＶＡ
Ｃ７
３３Ｃ７３３Ｃ３１ｎＣ９
１０ＶＡ
Ｃ７３３Ｃ３１ｎＣ９１０Ｃ９
３．３ＶＣ
Ｃ９
９ｐ
Ｃ９
１４Ｃ９６．２Ｃ７
ＣＡＣ３３．３Ｃ２１ｎＣ３
１２０Ｒ１５Ｃ８
１０Ｃ８１００Ｒ１
４７
Ｒ
８０
Ｃ８１ｎ
Ｃ８
６８Ｙ
１４．２９Ｃ９
１０Ｃ８１０Ｃ８
１０Ｃ８１００Ｃ８１００ＶＣ
Ｃ９１００Ｃ８３３
Ｌ１Ｌ８．８Ｃ７
３３Ｃ２
１ｎＶＣＣ３３．３ＳＣ
ＭＯＭＩＲＥＳ图４采集数据流程图
系统初始化
发送请求防冲突处理选择标签
读标签
停止
操作成功
否？
返回数据
Ｎ
ＹＮ判断是否有标签进
入射频场？
ＹＮ
上电复位Ｙ判断读射频标签／停止命令标志位
Ｎ
Ｙ
验证通过？
（下转第４９页）
设计与实现
２００６１２
－４９－
工作，全天候全实时捕捉和记录办公区、生产区、福利区、仓储区、四车间、五车间的人员、财物和生产过程等视频信息。

管理人员足不出户即可随时通过监控网络了解到车间生产等情况。

视频监控系统还具有事件回放功能，一旦发生意外情况，可以查找原因及责任人，为日后对某些事件的处理提供了方便条件及重要依据。

视频监控对职工进出工厂、偷拿烟支等行为起到了一定的约束力，对犯罪分子有一种威慑作用，使其不敢轻易作案，有效保障了国有财产的安全。

企业一旦发生了入侵、盗窃等活动，视频监控系统能及时发现，并自动记录下现场活动以及犯罪嫌疑人的犯罪过程，帮助公安机关及时破案，节省了大量人力和物力。

视频监控系统能对入侵者做到快速反应，使保卫人员能够及时发现和抓获罪犯，对犯罪分子有强大的威慑作用。

视频监控系统又能及时发现事故的隐患，预防破坏，减少事故发生，因此，视频监控是企业内部保卫工作中很重要的预防手段。

保卫工作看似简单，但很繁琐、艰巨、责任重大。

视频监控系统的高度智能化，进一步把保卫人员从枯燥无味的工作中解脱出来，在提高安全性的同时，减轻了工作强度。

其独特的网络功能，结合可视化编程技术，良好的操作界面，提高操作员的操作兴趣，更加有利于人机配合监视，提高安全性。

厂安全保卫处坚持“人防、物防、技防相结合”的原则，不断完善各种安全保卫工作制度，落实人防、物防措施。

尤其是运用视频监控的技防措施后，对犯罪分子有强大的威慑作用，避免了发生内盗案件和各种治安、刑事案件，极大地提高了企业内部的安全防范质量，确保了企业平安，维护了社会稳定。

视频监控是企业现代化管理及安全防范的重要手段，是企业信息化建设的重要内容，也是传统管理和安全防范手段的延伸。

２、证据记录
３、预防破坏
４、减轻保卫强度
五、视频监控系统的效果
【参考文献】
［１］ＲＮＳＳ配置程序说明书，北京捷诺视讯数码科技有限公司
［２］ＤＳ－８００９ＨＳ型网络硬盘录像机使用说明书，杭州海康威视数字技术有限公司
图３硬盘录像机控制台图４系统登陆界面
图５９路视频图像图６视频回放
（上接第页）
４２线射频识别交通监管技术将成为实时交通信息采集未来发展趋势。

【参考文献】
［１］陈大才．射频识别技术［Ｍ］．北京：电子工业出版社，２００１．
［２］ＭｏｔｏｒｏｌａＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒＴｅｃｈｎｉｃａｌＭＣ３３４９３ＴｅｃｈｎｉｃａｌＤａｔａ［Ｓ］．ＵＳＡ：Ｍｏｔｏｒｏｌａ，ｉｎｃ．２００２
［３］ＭｏｔｏｒｏｌａＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒＴｅｃｈｎｉｃａｌＭＣ３３５９３
ＴｅｃｈｎｉｃａｌＤａｔａ［Ｓ］．ＵＳＡ：Ｍｏｔｏｒｏｌａ，ｉｎｃ．２００２
［４］储浩，杨晓光．交通移动采集技术及其使用性分析．ＩＴＳ通讯，２００６，３
［５］张益强，郑铭，张其善．远距离无源射频识别技术．遥测遥控，２００４，７．
［６］张晓鹏，朱云龙．超高频射频识别系统读写器设计．电子器件，２００５Ｖｏｌ．２８Ｎｏ．３
［７］陈邦媛．射频通信电路［Ｍ］．北京：清华大学出版社，２００３．
开发与应用。