电子车牌识别子系统

1、口岸国际集装箱车辆电子车牌识别系统项目 技术方案 目 录1射频识别技术原理 . 3 1.1 概念 . 3 1.2 分类 . 3 1.3 电子车牌 . 52. rfid 在集装箱运输管理中的应用 . 6 2.1 系统组成 . 6 2.2 系统特点 . 123. 设备选型. 12 3.1 挡风玻璃标签 . 12 3.2 金属标签 . 16 3.3 临时标签 . 18 3.4 室外读写设备 . 18 3.5 天线 . 19 3.6 手持读写器 . 21 3.7 发卡设备 . 22 3.8 车辆检测器 . 22 3.9 设备箱 . 234. 电子车牌系统测试 . 23 4.1 测试内容 . 23 4.

2、2 检测报告格式 . 24 电子车牌识别系统技术方案1射频识别技术原理 1.1 概念 射频识别技术 英文为 radio frequency identification，简称为 rfid是目前国际上发展很快的一项新技术，是一种通过向射频兼容的集成电路发射电磁波实现数据存储和恢复的一种手段。尽管目前出现了不同应用的各种器件及系统，如电子车牌、物流标签等，但它们的原理是一样的，即通过无线电技术手段，实现人们对各类物体或设备（人员、物品）在不同状态（移动、静止或恶劣环境）下的自动识别和管理。 射频识别系统一般由两个基本部分组成：电子标签和读写器。 电子标签（tag）：保存有约定格式的?侗鹞锾宓谋晔缎

3、孕畔吹缱?数据，实际应用时，将电子标签附着在待识别物体的表面。 阅读器（reader）：又称读写器，与电子标签进行信息交换的无线电收 发设备，用于读取电子标签中所储存的数据信息的。在某些情况下，读 写器也负责完成将约定的识别信息写入电子标签中的功能。阅读器通过 非接触的方式读取并识别电子标签中所保存的电子数据，从而达到自动 识别物体的目的，进一步通过计算机及计算机网络实现对物体识别信息 的采集、处理及远程传送等管理功能 1.2 分类 1.2.1 按频率分 射频识别系统的工作频段一般选择在 ism（工科医）频段，按其采用的工作频率的高低可分为低频系统和高频系统。典型的低频系统工作频率有 13.5

4、6mhz、225khz 等，典型的高频系统工作频率有 915mhz、2.45ghz 和 5.8ghz。一般情况下，低频系统具有成本低、阅读距离近（典型识读距离小于 20cm）以及电子标签数据容量小、不适合高速识别的特点；高频或称为微波射频识别系统的特点 、标签则体现在阅读距离远（识读距离为 1m 10m，典型阅读距离为 3m 7m）存贮信息量较大、适合高速移动物体（如车辆）的识别。相比较而言，高频系统的电子标签及读写器的成本也较高。此外，电子标签是否需要电池支持才能工作也是区分不同射频识别系统的一个重要标志。 1.2.2 按电子标签分（一）按电源方式 根据电子标签内是否装有电池为其供电，可将其

5、分为有源系统和无源 系统两大类； 、有源电子标签（1） 有源电子标签上包含无线电收发器和电源，它的优点是有效作用距离 远，但价格贵。 、无源电子标签（2） 无源电子标签反射从阅读器送来的信号，并在反射信号上调制了标签中 存储的信息. 无源电子标签具有很好的实用性，因为人们不必关心其工作电池是否 有足够的电能，电池耗尽时，如何更换电池等问题。无源电子标签工作时 所需的电源取自照射到其上的射频能量场。而在平常电子标签未被读写器 发出的电磁场照射时，则处于寂静状态。无源射频识别系统的阅读距离一 般与系统采用的工作频率、阅读器发射的功率、天线的增益及方向性能因 素有关。 毕竟，考虑到一方面电子标签被读

6、取的距离应尽量远，而且读写器发 出的功率（射频能量场）不可能很大，所以要求无源电子标签工作时的能 量消耗（电源）应尽可能地小。这就决定了无源电子标签信息的读取一般 均采用负载反射调制工作方式，即电子标签天线的等效负载阻抗受标签储 存数据的调制而变化，使反射回读写器的回波信号携带有电子标签所储存 的识别信息。（二）按数据存储方式 电子标签按存储的形式可分为两类： 可读可写型：它的数据可以动态地改变。 只读型：它的存储器在出厂时编程而不可改变。（三）其它 另外，从电子标签内保存的信息注入的方式可将其为分集成电路固化 式、现场有线改写式和现场无线改写式三大类；根据读取电子标签数据的 技术实现手段，可

7、将其分为广播发射式、倍频式和反射调制式三大类。 1.3 电子车牌 将车辆牌照等信息存入电子标签，电子标签即可作为电子车牌使用。 电子车牌内储存的信息由专用的读写器向其中写入车牌信息；车子车牌内 储存的信息也由专用的读写器在车辆进出通道内读取。2. rfid 在集装箱运输管理中的应用 2.1 系统组成 射频识别技术rfid在海关车辆出入控制中的应用即构成海关电子车牌识别系统。 海关出入车辆一般均为货柜卡车，出入关口时均需对车辆进行识别登记。采用 rfid 实现对出入海关监管场所的车辆进行识别登记时，可将出入车辆的车牌信息写入电子标签，将电子标签贴附在车辆挡风玻璃上充当电子车牌。当附加了电子车牌的

8、车辆通过电子标签读写器控制的车道时，电子标签读写器自动以非接触、远距离读取方式获得通过车辆的电子车牌信息?苫袢某蹬菩畔墒迪侄酝ü盗咀鞒鍪欠穹判幸约白远羌堑拇怼?图 1 为实现车辆出入控制的一个简单示意图。 图1 车辆出入控制示意图 由此可见，利用 rfid 可实现不停车、非接触、远距离（读写器天线与电子标签的识读距离不小于 5 米）地对通过车辆进行自动识别登记，并为每一个注册车辆建立通关档案的功能。 海关电子车牌子系统的业务需求为：（1）自动识别海关监管车辆的车牌号码；（2）与海关后台业务信息管理系统联网，经二次开发后从业务信息管理系统数 据库中自动检索该车辆是否经海关注册登记，判别

9、承运海关监管货物车辆 的合法性，核销进出境车辆。 由上分析可见，采用电子车牌（即射频识别电子标签）方案，完全可实现海关对其监管车辆的自动识别，即实现对海关出入车辆的自动管理功能。 如图 2 所示，电子车牌系统由电子车牌、读写器、天线、智能控制器、电磁感应线圈、车辆检测器等组成。 挡风玻璃标签 车架标签 天线1 天线2 电磁感应线圈 车辆检测器 智能控制器 读写器 交换机 手持读写器 应用计算机 图2 集装箱车辆电子车牌应用系统组成图 天线1 读写器 车辆监测器 嵌入式计算机 天线2 感应线圈 图3 设备现场布置示意图 系统工作原理：电子车牌系统在智能控制器的软件控制下进行工作。工作流程如下：

10、开始 设备初始化 读车辆检测器 接收应用计算机返回数据 n 是否有车到 达？ y 对写入数据加密 打开读写器天线 将数据写入挡风玻璃标签中 读标签id 关闭读写器天线 读车辆检测器 n 车辆是否离 开？ y 读标签中数据 对数据解密 数据送应用计算机 电子车牌系统工作流程（1）电子车牌 即电子标签，用来存储内部标识 id、车牌号码、车架牌号、车辆自重 等信息；电子车牌内有 128 个字节的存储空间，可擦写，具备扩充信息的 能力。 本系统中设置了 3 种电子标签，分别为挡风玻璃标签、临时标签和车 架标签，如图 4、图 5。 挡风玻璃 标签 图4 挡风玻璃标签位置示意图 金属 标签 金属 标签 图

11、5 金属标签位置示意图（2）无线射频天线 用来发射无线信号激活电子车牌，同时接收电子车牌反馈的无线射频信 号，并将这些信号传送给读写器；电子车牌系统中采用的天线方向性强，作 用距离较远，排除相邻车辆通道天线信号的相互干扰。天线对除本身工作轴 向正方向以外的其它方向电磁辐射不显著（甚至达不到手机的电磁辐射强 ，对附近操作人员安全。 度）（3）读写器 负责驱动天线发射信号或接收天线接收到的信号，分析处理其中包含的 电子车牌数据，同时将这些数据传送到 pc 中。电子车牌读写器作为一个外 部设备，使用网络协议或串口与 pc 机相连，增加了它的位置灵活性和可靠 性。4 智能控制器 本次招标仅仅是电子车牌

12、设备和检测设备，而电子车牌设备与计算机结 合才能构成一个完整的系统，电子车牌读写器只有在计算机的控制下才能工 作，故本方案配置了一台智能控制器，作为电子车牌读写器与应用计算机之 间的桥梁。智能控制器是一台嵌入式的计算机，具有 lan、com、i/o 等接 口，其主要作用为： 通过 i/o 检测车辆检测器的状态； 通过串口控制读写器打开、关闭天线，控制读写器读写电子车牌的 id 号 及数据； 对写入、读出的数据进行加密、解密； 通过 lan 向应用计算机传输读出的电子车牌 id 号及数据，接收要写入 的数据。（5）车辆监测器 车辆监测器可以有多种方式，如电磁感应线圈、红外对射、微波、超声 波、视

13、频检测、应力检测等，每种方式都有优缺点，相比而言，感应线圈检 测方法具有寿命长、不受天气影响、抗干扰能力强、工作稳定可靠、应用广 等特点，故本系统中选用感应线圈检测器作为触发装置。（6）手持读写器 手持读写器可随时随地对电子车牌进行读写，用于临时或现场检查的读 写工?鳎奖恪殖侄列雌魍ü谟胗没眉扑慊惺萁换弧?2.2 系统特点1 安装简便 电子车牌标签采用一次性成型封装，本身不可拆。通过使用玻璃胶粘贴在集装箱车辆前风挡玻璃的中上方和车体中央，一旦固定则不可拆卸（保证一车两牌，不可冒名顶替）。天线可以室外安装，天线与读写器可以采用通信用低损耗同轴电缆，读写器与计算机有多种连接方式，包括串行

14、通讯口，rj45 网络接口。2 作用距离远 识读距离可达 7 米，最远超过 10 米；由于方向性好，相邻通道不产生相互干扰。3 抗干扰能力强 采用光谱跳频工作模式，具备超强的抗干扰能力；4 读写速率快 从单个标签上识读 8 个字节耗时不超过 12ms，在单个标签上写入 1 个字节耗时不超过 25ms；5 工作稳定可靠 产品均采用工业标准设计，室外部分对雨雪和高低温等自然环境适应性强；3. 设备选型3.1 挡风玻璃标签 电子标签由芯片、微带天线及介质材料组成，根据介质材料的不同，挡风玻璃标签可以是纸质标签、陶瓷标签、塑料标签、玻璃标签等。目前，使用比较广泛的主要是纸质标签和陶瓷标签。下面是 2

15、种标签的比较：（1）安全性 纸质标签通过一般的粘贴方法贴在车辆挡风玻璃上，其粘贴方法及技术不具备防拆动功能，且纸标签与车辆挡风玻璃不能紧密结合成一体，因此纸标签不能保证标签与车之间形成一一对应关系，即会发生标签移位（甲车上的标签会出现在乙车或其他车辆上）的现象。因此，纸质标签的防拆功能不强，安全性较差，容易被不法分子钻空子，造成国家、企业财产和税收的损失。 陶瓷标签通过特殊硅胶粘贴在车辆挡风玻璃上，其粘贴方法及技术真正具备防拆动功能；且陶瓷、特殊硅胶、玻璃三者的主要成份都是硅酸钙，三者能紧密结合成一体，物理粘结性极佳，因此陶瓷标签能保证标签与车之间形成一一对应关系，不会出现标签移位的现象，安全

16、性很高。 我公司自行研发的陶瓷标签在基片成形泥胚阶段时就加入了“破碎记忆线”，通过超高温（1800 度）烧制成陶瓷后破碎记忆线被固化在基片里。当已粘贴在车辆上的这种标签被拆动时，陶瓷基片沿破碎记忆线自动破碎，整个标签就回毁损无法再次利用，从而达到防拆动的效果。（2）介质电气性能 在各类射频介质中，由于陶瓷的介电常数较高、介质损耗小、电容温差小，陶瓷在射频领域上表现出与众不同的突出优点，陶瓷是射频介质的首选。（3） 环境适应性 陶瓷标签抗潮湿、盐雾、灰尘、油污、化学腐蚀、日晒等恶劣环境的能力要远远高于纸质标签。（4）生命周期 1）陶瓷标签的生命周期远大于纸质标签 ，其作为芯片的载体及保护体 由于

17、纸质自身的原因（环境适应力差） 就是一个非常脆弱的个体，容易造成纸标签上芯片性能的衰减，导致标签 生命周期大大缩短；而陶瓷自身质性的原因（环境适应力优），其作为芯片 的载体及保护体就是一个非常坚实的个体，因此陶瓷标签的生命周期很长。 2）陶瓷标签的使用寿命远大于纸质标签 应用于车辆上标签无法避免日晒这个因素，纸质材料自身不良好的散热 能力及自身佩带的胶剂不具备抗高温的能力，容易造成标签从车辆挡风玻 璃上自然脱落，因此，纸质标签的寿命一般比其生命周期短；而陶瓷及硅 橡胶自身都具有非常优良的散热抗高温能力及相同的主要成份，从而使陶 瓷标签与车辆挡风玻璃紧密的结合成一体，因此，陶瓷标签的寿命与其自

18、身生命周期相差不大。（5）微带天线的性能 我公司开发的陶瓷标签的微带天线是通过高温（800 度）烧结的方式， 将微带电路的银浆烧制在陶瓷基片上，此方法使银浆渗入到陶瓷内部的细 孔中，从而银浆与陶瓷基板紧密结合成一体。因此这类陶瓷标签电路射频 阻抗非常稳定，从而保证了标签在使用过程中微波电气指标的稳定性。 其它陶瓷标签的微带电路是通过低温，将微带电路的银浆印制在陶瓷 基片上，此方法只是使银浆附在陶瓷表面。因此这类陶瓷标签生成的微带 天线结构疏松，其射频阻抗就非常不稳定，这类陶瓷标签在使用过程中， 标签识别将会出现时好时坏不稳定的现象，从而影响信息采集的稳定性和 可靠性。 从以上性能比较来看，陶瓷标签由于其要求高、生产工艺复杂，导致 价格较高，但具有防拆性能好、导电性能好、环境适应性好、寿命长等优 点，性价比高，故我公司选择陶瓷标签，且可根据客户需求，印上客户的 商标或标志。主要性能指标：（1）通信 工作频率：902928mhz； 典型工作范围：09.6m； 读写性能： 写距离约为读距离的 70，通过使用多标签访问命令， 可以对众多标签当中符合用户指定条件的多组标签进行 选择、读取和、或写入。 极化方向：线性，水平； 防碰撞协议：2 进制，树型防碰撞算法；（2）软件特性 ：字节解析存储器寻址； 存储器（eeprom） 字节