基于汽车电子标识的信号优先解决方案

基于汽车电子标识的信号优先
系统解决方案
、方案概述
1.1背景
2000年中国的城镇化率是36.2%，到2016 年底已经达到了57.4%，预计2020 年会达到60%。

在城镇化快速发展的背景下，也是经济快速发展的阶段，家庭拥有小汽车呈爆发式的增长。

据统计，1985 年，我国小汽车保有量321 万辆，现在超过300万的城市都有好几个了，2017 年全国的汽车保有量已经突破了2.17 亿辆。

小汽车进入家庭、进入城市以后，给交通带来方方面面的问题，其中一个非常重要的、非常主要的，也是一个反复讨论的非常头痛的问题——交通拥堵。

这里有一个高德统计的各个城市拥堵指数的排名，从这个数据可以体现出交通拥堵已成为各个大中小城市的通病。

这几张照片也体现了大城市拥堵的情况，机动车拥堵的问题，除了拥堵，还有交通事故、废气排放等等，造成了一系列不良的影响。

1.2系统介绍
基于汽车电子标识的交通信号优先解决方案通过汽车电子标识实现通行车辆实时监控，针对优先车辆的不同优先等级和路口各方向车辆运行状态，通过与信号控制系统联动实现绿灯延长、红灯早断、相位插入等信号优先通行控制策略。

从而达到优先车辆优先通行的目的，保障公交车、救护车、消防车、救援车等优先车辆具有信号通行优先权。

自主研发的信号优先控制系统，由汽车电子标识读写基站实现交通路口车辆运行动态感知，并通过优先车辆白名单车辆布控管理和交通智能分析系统识别不同类型、不同优先级别以及路口四个方向行驶的优先车辆状态，形成最优信号控制策略，实现信号控制多样化，智能化、动态化，可广泛用城市交通道路交叉口。

提高城市公共交通服务水平，节约路口通行时间，提升公共交通出行效率，解决城市交通拥堵问题。

、建设目标与内容
2.1建设目标
通过基于汽车电子标识的信号优先系统建设，实现以下目标：
（1）依托汽车电子标识技术的应用，对不同类型信号优先车辆提高在各类型气象条件下的识别准确率，同时保障数据的安全性和实时性。

（2）通过信号优先控制系统，针对不同类型、不同优先级别以及不同行进方向的优先车辆，向信号控制系统提出相应信号优先请求，实施绿灯延长、红灯早断、
相位插入等信号优先通行控制策略，从而达到优先车辆快速通行的目的，节约
优先车辆通过交通路口的时间，提升优先车辆通行效率。

（3）通过架设在优先车辆专用道上方的汽车电子标识读写设备监控专用道路通行车辆，为处罚占用优先车辆专用道提供执法依据，保障公交、救援专用道等优
先车辆专用车道的使用权。

（4）通过安装在交通路口信号灯杆上的LED电子显示屏发布优先车辆信息和实时交通信息，完善路面交通信息发布诱导等路面保障系统。

（5）建设优先车辆信息数据库为政府监管部门提供管理依据，同时在公交优先、救援车辆优先领域开展示范应用，优化信号控制模型，为今后的汽车电子标识
项目积累应用经验。

2.2建设内容
（1）汽车电子标识标签发行、安装和校验汽车电子标识标签发行首先由公安部交通科学管理研究所密钥管理中心对空汽车电子标识标签进行初始化密钥，然后由各级公安机关交通管理部门、各类授权的行业部门写入向汽车电子标识标签中写入各类存储信息，最后由当地交管部门统一发放。

汽车电子标识安装及校验，由当地交通管理部门或者车管所集中完成车辆汽车电子标识安装和校验。

若一次性安装车辆数量多可集中上门办理。

(2)固定式汽车电子标识采集基站建设
在通往交通路口的道路上架设L型立杆(或利用原有立杆) ，部署汽车电子标识单基/
双基采集基站。

单基基站包含汽车电子标识读写单元、汽车电子标识天线单元以及馈线单元。

双基基站包含高清抓拍摄像机、爆闪灯、汽车电子标识读写单元、汽车电子标识天线单元以及馈线单元。

能够实现假套牌识别、违规车辆占用专用车道抓拍。

(3)信号灯控制系统建设
(4)LED信息发布屏幕系统建设
(5)建设优先车辆数据库
(6)建设信号优先控制应用系统
2.3建设依据
方案需遵循的汽车电子标识及相关标准规范主要包括：
《机动车电子标识通用规范第1 部分：汽车》(GB/T 35789.1-2017 )
《机动车电子标识安全技术要求》 (GB/T 35788-2017 )
《机动车电子标识安装规范第1 部分：汽车》(GB/T 35790.1-2017 )
《机动车电子标识读写设备通用规范》 (GB/T 35786-2017)
《机动车电子标识读写设备安全技术要求》 (GB/T 35787-2017)
《机动车电子标识读写设备安装规范》 (GB/T 35785-2017)
《信息技术射频识别800/900MHz空中接口协议》(GB/T 29768-2013)
三、系统设计
3.1系统概述
本系统主要是将车辆优先控制规则通过网络发下发到路口信号优先生成控制器，结合路侧汽车电子标识读写器、信号机实现车辆优先通行的功能。

系统主要实现的功能：对优先点位的统一管理、配置等功能、对优先车辆信息的管理操作、对优先通行规则策略的设定配置、对优先车辆通行信息数据的汇总、整理、分析、统计功能
车辆信号优先控制
系统
优先车辆
路侧汽车电子标识读
写设备
信号优先生产控制器信号控制器
LED信息发布屏幕信号灯
3.2系统架构
车辆信号优先控制系统分为：优先点位管理、车辆信息管理、规则管理、通
行记录管理、统计查询模块。

系统架构图如下：
车辆信号优先控制系统
提供车辆信息
六合一平台
统一阅读器
采集
（URCC）
汽车电子标识
读写单元
采集
点数
据
优先点位控制车辆信息管理提供地图信
GIS系统
规则管理通行记录管理
网络传输
交通信号灯
LED信息发布屏幕信号优先生产控制器信号控制机
优先
通行
信息
发布
优先
通行
记录
优先车辆
信息
汽车电子标识
天线单元
规则
配置
信息
统一认证鉴权
系统
统计
查询
操作权鉴
网络传输
3.3前端系统组成
系统前端由路侧汽车电子标识读写基站、汽车电子标识天线、优先信号生成
控制器、交通信号灯、信号控制机和户外LED电子显示屏等设备组成。

3.3.1汽车电子标识
汽车电子标识标签是一种的高性能无源超高频RFID 电子标签，由存储芯片和陶瓷基板组成。

存储了经过加密的车辆信息，一般可以包括车辆的基础档案信息：发牌代号、车牌号码、号牌种类、使用性质、车辆类型、检验有效期、强制报废期、功率、排量、核定载客/ 总质量、车身颜色，同时支持扩展其他车辆信息。

汽车电子标识作为车辆的电子车牌还可以兼容环保标志卡、年检卡、保险卡、路桥年次票卡、小额钱包、出入管理卡、道路通行卡等功能。

汽车电子标识标签具有识读准确、防伪安全性高、防拆卸、环境普适性强、安装方便快捷、使用寿命长等特点
3.3.2汽车电子标识采集基站
汽车电子标识路面采集基站是专为室外环境设计的高性能无源超高频RFID 电子标签读写器，支持公安部制定的汽车电子标识相关标准。

汽车电子标识固定式采集基站包含汽车电子标识固定式读写单元、电子标识固定式读写单元天线单元和馈线单元结合工作，完成对车载汽车电子标识标签内数据的读写操作。

汽车电子标识固定式读写基站具备如下特点：
符合公安部《机动车电子标识读写设备通用规范》GB/T35786-2017 的技术要
求，并符合《信息技术射频识别800/900MHz空中接口协议》(GB/T 29768-
2013)要求；
可以通过系统远程升级支持新的协议标准；
提供100/1000M以太网、RS232、RS485、4G、Wifi 等接口方式，组网灵
活；
高速运动识别，实现标签移动识别速度可达200km/h；
高接收灵敏度，有效识别率高达99.5%；支持国密加密算法，系统综合安全性
强；在室外无需任何防雨、防尘设施，防护等级达到IP65；系统可靠性高，平
均无故障工作时间50000 小时以上。

3.3.3优先信号生成控制器
优先信号生成控制器安装在信号机机箱中通过网络链路接收下发的控制指令，按照合理的逻辑判断生成车辆优先信号，和信号系统的信号机交互，向信号系统请求信号优先控制，完成车辆信号优先的需求。

速度：10/100Mbps；
接口标准：RJ45 8 针；
支持协议：IP 、TCP、UDP、ICMP、DCHP等；
工作温度：- 40~85° C
工作电压：DC 5~18V。

3.4系统支撑中间件
3.4.1 统一阅读器采集控制 ( URCC)
统一阅读器采集控制系统( URC)C 提供多协议融合、全网统一接入的、面向应用的、高可用的RFID业务数据采集、过滤、分组和分享功能。

隔离了底层阅读器协议细节，大大提升了上层应用的抽象层次，使得上层应用得以专注于业务，降低了上层应用的开发难度。

除此之外还提供了阅读器规则优化能力，提升阅读器的工作效率。

URCC为一个分布式系统，支持平滑扩容，不受单节点计算资源的限制，无单点故障，支持故障转移。

URCC对用户提供Web操作界面，支持最新版本的浏览器。

对用户来说操作分布式URCC和操作单机应用是一样的。

3.4.2 统一阅读器维护系统 （ URMS ）
统一阅读器维护系统 （ URM ）S 是针对超高频读写器、 汽车电子标识采集设备 进行批量管理的远程维护系统。

提供全网 RFID 阅读器统一的、远程的维护功能， 主要包括配置管理、版本管理、告警管理、日志管理。

主要通过以下 2个方面帮 助运营方： 全网的设备配置和版本升级可以大大提供操作效率， 解约时间成本和 经济成本；告警功能可以通过预警和及时通知的方式有效降低因设备故障造成的 经济成本和舆论压力。

系统主控 （SM1） 系统主控 （SM2） 系统主控 （SMn ） 主题管理 （TM1） 主题管理 （TM2） 主题管理 （TMn ） 设备管理 （RM1）
设备管理 （RM2）
设备管理 （RMn ）
关系数据库
管理界面 （GUI2） 管理界面 （GUIn ） 管理界面 （GUI1）
3.4.3 智能交通事件平台 ( ITEP)
智能交通事件数据平台( ITEP)提供了接入、清洗、分级持久化和分享包含过车数据和停车数据在内的多种交通事件数据功能。

插件式设计的平台可以轻松接入多种数据源和扩展多种基于交通事件的分析计算服务，例如OD、假套牌识别、断面流量、平均旅行时间、区间速度等。

3.5 应用系统功能
路侧汽车电子标识读写基站准确识别优先车辆“身份”信息后，路口信 号控制机及控制中心信号控制系统实时判断优先车辆的运行线路、 路口转向、 抵达时间等信息，通过动态延长绿灯通行时间或缩短红灯等待时间等方式， 为优先车辆通行提供信号优先控制。

同时，交通信号控制机实时将优先车辆 号牌、信号优先状态信息推送至信号灯杆上 LED 电子显示屏， 向社会公众直 观宣传和倡导公交优先、 文明礼让理念。

通过网络链路接收下发的控制指令， 按照合理的逻辑判断生成车辆优先信号汽车电子标识发行系统， 本系统依赖 该系统获取汽车电子标识发行数据。

3.5.1 车辆优先点位管理功能
1、本系统对优先点位具有唯一标识 ID 、位置、方向信息的设定功能。

2、本系统对远端的车辆优先生成控制器需要进行鉴权操作。

3、本系统对优先点位具有进行增加、查询、修改、删除操作功能。

4、本系统对优先点位具有车辆信息推送、查询、同步操作功能。

5、本系统对优先点位具有规则信息的推送、查询、同步操作功能。

6、本系统对优先点位具有推送多规则操作功能。

7、本系统对优先点位具有可显示 LED 信息的配置功能。

管理界面
数据计算
服务
数据转发
服务 节点1
系统管理 数据查询 服务 数据存储 服务 数据预处理
数据模型转换
数据适配
数据清洗管理界面 数据计算 服务 数据转发 服务 节点3 系统管理 数据查询 服务 数据存储 服务
数据预处理 布式应用程序
协调服务
数据模型转换 数据适配 数据计算
系统 数据存储 系统
密钥管理
系统 负载均衡 系统
数据清洗
负载均衡
系统
3.5.2 优先车辆信息管理功能
1、本系统支持车辆基础信息的录入、导入、查询、修改、删除功能。

其中车辆基础
信息为汽车电子标识中的车辆属性，其中车辆属性包括汽车电子标识ID、车牌
号、车辆使用性质、车辆类型、车辆号牌种类。

2、本系统支持车辆运行信息的录入、导入、查询、修改、删除功能。

其中车辆运行
信息包括车辆行驶路线、车辆行驶方向。

3、本系统支持按照使用性质、车辆类型、号牌种类对车辆信息的查询功能。

3.5.3优先通行规则管理功能
1、本系统具有实现对优先规则的新增、查询、修改、删除功能。

2、本系统具有按照车辆使用性质进行车辆识别的规则配置，并且包含可配置信息：
信号灯延时时间、优先级（高、中、低）、规则运行时间、是否补偿（补偿周
期、补偿时间）的功能。

3、本系统具有按照车辆类型进行车辆识别的规则配置，并且包含可配置信息：信号
灯延时时间、优先级（高、中、低）、规则运行时间、是否补偿（补偿周期、补偿时间）的功能。

4、本系统具有按照车辆号牌种类进行车辆识别的规则配置，并且包含可配置信息：
信号灯延时时间、优先级（高、中、低）、规则运行时间、是否补偿（补偿周
期、补偿时间）的功能。

5、本系统具有按照白名单（可增加车辆信息）进行车辆识别的规则配置，并且包含
可配置信息：信号灯延时时间、优先级（高、中、低）、规则运行时间、是否补偿（补偿周期、补偿时间）的功能。

3.5.4优先车辆通行记录
能够记录优先车辆通行信息，将优先通行记录进行采集和持久化等相关功能。

3.5.5优先通行记录管理以及统计展示功能
1、本系统具有按优先点位接收车辆优先通行数据，数据包括通行车辆的信息、优先
通行的时间信息、优先通行的规则信息。

2、本系统具有将优先点位的上传数据进行持久化存储的功能。

3、本系统具有对优先点位通行车辆按照发生时间、通行时间等参数对数据进行统计
分析的功能。

4、本系统具有对所有点位整体汇总优先通行信息按照发生时间、通行等参数对数据
进行统计分析的功能。

5、本系统具有对车辆优先信息进行可视化地图显示功能。

四、实施部署
4.1电子标识建设原则
双基电子标识采集基站部署选址原则汽车电子标识采集基站部署在进出城市或市内区域的主干道路汽车电子标识采集基站部署在城市主要道路交通卡口汽车电子标识采集基站部署在所管控车辆必经线路沿线的道路汽车电子标识采集基站部署在车辆出
发地和目的地的出入口汽车电子标识采集基站预先利旧，如交通卡口、桥梁采集
点
双基电子标识断面的实施原则如下：
路面采集点的工程部署，主要涉及到阅读器和天线的安装。

在工程部署中，除了满足电源线网线走线、防雷、防水、接地等工程施工规范外，主要的安装参数包括：天线的架设角度、天线的安装位置、以及天线的安装高度。

天线的安装角度，一般需要满足天线的法线与水平线夹角30°，如图所示
天线
阅读器
30°
天线的安装位置：原则上天线位于每条车道横向中心的位置；
设备的安装高度：一般在5.5m-6.5m 左右，这个是根据已有的安装条件确定。

在选取的双基识别断面上，基站天线、电子标识读写器、抱杆机箱的安
装施工原则与单基识别相同；在每个双基识别断面上，对应安装一台智能控制前
端。

由于智能控制前
端是室内型设备，所以需要安装在抱杆机箱中；每个智能控制前端配套一根电源
线、一根网线，电源线、网线长度根据实际工勘结果确定。

4.2双基电子标识采集设备的安装调试
机动车电子标识读写器和基站天线的安装应符合《机动车电子标识读写设备安装规范》(GB/T 35785-2017)。

安装示意图如下所示：
安装要点：
读写器和天线应安装牢固；
在馈线长度允许的情况下，读写器应安装在立杆上；馈线长度不允许时，读写器尽量安装在靠近立杆的横杆位置上；
天线的安装位置尽可能在识别车道中心线正上方；天线法线水平投影
与行车方向夹角小于30o；保证智能控制前端与读写器和电子警察控
制器网络通信正常。

4.3汽车电子标识系统与信号优先系统的对接
软件系统对接需要从公安交通六合一平台接收车辆信息数据从GIS 系统获取地图信息本系统需要与优先信号生成控制器交互进行规制下发和优先通行记录接收信号机设备对接。

信号系统集成对接兼容国内主流信号机或信号机控制系统，能够进行通讯。

五、解决方案实施示例
5.1示例概述
基于汽车电子标识信号优先监控系统建设需要根据采集项目整体建设目标、设备具体安装部署方案、软件系统的功能需求和项目维护需求确定项目总体建设费用。

汽车电子标识中间件根据需求进行裁剪，汽车电子标识应用管理系统根据用户需求定制开发。

5.2建设内容与周期
根据项目需求和建设内容估算，项目建设周期6~9 个月。

第一阶段，考察与施工准备
项目正式开始前，需要有2 周左右的时间对具体实施环境和场地进行考察并做施工前期准备工作。

同时根据项目需求订购设备，并进行相关验收测试。

软件系统进行前期调研，收集需求，撰写开发计划。

第二阶段，基建施工与应用管理系统软件开发
根据前期勘察结果，进行前期汽车电子标识基础构建施工，如立杆基础、龙门架架设、网络和电力线缆安装调试。

一般施工周期为1 个月（根据工程量调整）。

同时按照开发计划，进行软件系统的开发工作。

一般开发周期为3~6 个月（根据需求工作量调整）。

如果需要进行机房工程，还需进行机房基础设施，特别是网络和电力设备建设。

第三阶段，设备安装调试，标签安装校验在安装立杆、龙门架上安装汽车电子采集设备和视频图像采集设备等前端采集设备和工控机等前端处理设备，一般施工周期为2 个月（根据工程量调整）。

汽车电子标识标签的发放、安装与校验，一般周期为3~6 个月（根据工程量调整）。

第四阶段，系统整体调试与上线试运行汽车电子硬件系统安装完成以及软件系统开发
完成后，进行软硬件系统联调一般周期一周。

联调完成后，系统就可以上线试运行工作，一般周期3 个月。