基于RFSIM和RFID技術(shù)的智能交通系統(tǒng)

　　近年來，隨著汽車特別是私家車輛的快速增長，交通需求不斷增加，而城市交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和交通管理水平相對落后，這就導(dǎo)致了城市尤其是大中城市交通擁堵頻繁發(fā)生。近年國內(nèi)城市小汽車平均保有量正按照每年15%以上的速度遞增，未來可能更快。而道路平均年增加量僅為4%一5%，道路的增長遠(yuǎn)遠(yuǎn)趕不上汽車的增長，城市交通擁擠發(fā)生了前所未有的迅速增長。

　　單純的增加交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，擴(kuò)大道路面積，增大警力資源等措施都未能有效解決交通擁擠問題。因此必須引入新的技術(shù)，將手機(jī)SIM卡與RFID射頻技術(shù)相結(jié)合，建立一套以移動手機(jī)為載體，以SIM卡與RFID技術(shù)相結(jié)合為技術(shù)原理，能實時獲取動態(tài)交通信息并發(fā)布到車主手機(jī)的智能交通系統(tǒng)。

　　基于上述內(nèi)容，提出以RFSIM技術(shù)原理為基礎(chǔ)，著力建立一套智能化的交通信息采集、分析、實時顯示系統(tǒng)。該系統(tǒng)能有效緩解城市交通壓力，減少環(huán)境污染，降低交通事故發(fā)生率、節(jié)約能源、交通信息實時發(fā)布等，具有重要的理論價值和良好的應(yīng)用前景。

　　1. RFSIM技術(shù)

　　（1）RFSIM技術(shù)的基本原理

　　RFSIM是無線電頻率識別(RadioFrequencyIdentification)與手機(jī)SIM卡的簡稱，即射頻識別SIM卡。RFSIM技術(shù)最早應(yīng)用在手機(jī)支付系統(tǒng)中，目前手機(jī)支付系統(tǒng)中應(yīng)用的技術(shù)之一。RFSIM可安裝在手機(jī)上實現(xiàn)中遠(yuǎn)距離身份識別和近距離金融支付的目的。SIM卡是手機(jī)中安裝的(SubscriberIdentityModel客戶識別模塊)的縮寫，也稱為智能卡、用戶身份識別卡，數(shù)字移動電話必須裝上此卡方能使用。RFSIM通過在SIM卡中內(nèi)置RFID芯片，擴(kuò)展了傳統(tǒng)手機(jī)SIM卡的功能，是未來手機(jī)多用的基本載體。

　　RFSIM采用了無線射頻的通信方式，它將具有RF射頻功能的模塊鑲嵌在SIM卡多余卡基空間內(nèi)，使用2.4G的微波頻率進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，通過手機(jī)供電實現(xiàn)有源RFID卡。利用RFSIM技術(shù)可實現(xiàn)電子錢包、在線支付、身份識別、電子票據(jù)、電子證件、情景OTA等功能，實現(xiàn)內(nèi)部各種管理功能的統(tǒng)一，使管理更加規(guī)范、高效，其技術(shù)正被廣泛地使用到各政企單位、商業(yè)以及個人的日常生活與消費(fèi)支付中。其中RFID技術(shù)是自動設(shè)備(AEI)技術(shù)中最優(yōu)秀和應(yīng)用領(lǐng)域最廣泛的技術(shù)之一，它有著易于操控，簡單實用，抗干擾性強(qiáng)，識別率高，讀寫距離佳，安全性能高等優(yōu)點(diǎn)。RFID技術(shù)在車輛自動識別、不停車電子收費(fèi)等系統(tǒng)有著重要的應(yīng)用。

　　（2）國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀

　　RFID技術(shù)在國外發(fā)展迅速，且應(yīng)用很廣。瑞典的RFID技術(shù)的應(yīng)用大大地提高了城市的交通系統(tǒng)的發(fā)展。瑞典首都斯德哥爾摩交通擁擠非常嚴(yán)重，于是，瑞典當(dāng)局在2006年初宣布征收“道路堵塞稅”。在IBM公司的助力下，斯德哥爾摩在通往市中心的道路上設(shè)置了18個路邊控制站，通過使用RFID技術(shù)以及利用激光、照相機(jī)和先進(jìn)的自由車流路邊系統(tǒng)，自動識別進(jìn)入市中心的車輛，自動向在周一至周五(節(jié)假日除外)6：30到l8：30之間進(jìn)出市中心的注冊車輛收稅。通過收取“道路堵塞稅”減少了車流，交通擁堵降低了25％，交通排隊所需的時間下降50％，道路交通廢氣排放量減少了8％～14％，二氧化碳等溫室氣體排放量下降了40％。RFID技術(shù)在愛爾蘭自然環(huán)境方面也得到了成功的應(yīng)用。在愛爾蘭戈爾韋灣的“智慧灣”項目中，系統(tǒng)從裝在數(shù)百個浮標(biāo)上的感應(yīng)器獲取信息，并從漁民那里獲得短信，以了解水面漂浮的危險物體。信息被利用到各個渠道，包括避免漁船失事、向戈爾韋灣管理員發(fā)送漲水警告，以及幫助漁民把捕獲的魚直接賣給餐廳，讓他們可以獲得更高的利潤。

　　在國內(nèi)RFID的應(yīng)用也非常廣泛。目前，RFID技術(shù)及其應(yīng)用正處于迅速上升的時期，被業(yè)界公認(rèn)為是本世紀(jì)最具潛力的技術(shù)之一。RFID技術(shù)已廣泛應(yīng)用于車輛自動識別、不停車電子收費(fèi)系統(tǒng)、設(shè)備(物流)自動識別系統(tǒng)、門禁識別系統(tǒng)和商品防偽識別系統(tǒng)等。因而，應(yīng)用RFID技術(shù)實現(xiàn)實時交通信息獲取，在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)動態(tài)導(dǎo)航等服務(wù)，已具備較好的技術(shù)條件與市場條件。實踐證明在城市交通系統(tǒng)中運(yùn)用射頻技術(shù)，可以很好改善交通狀況，提高路面的管理效率，提高到道路的通行能力。

　　2.基于RFSIM技術(shù)的智能交通系統(tǒng)

　　（1）系統(tǒng)組成與架構(gòu)

　　將RFID技術(shù)應(yīng)用于城市交通管理系統(tǒng)中，組成一個智能化的交通管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要包括：RFSIM卡與手機(jī)、中遠(yuǎn)距離RFID讀卡器、智能電子警察、通信網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫處理平臺、中央管理系統(tǒng)服務(wù)器等系統(tǒng)。其基本構(gòu)成是：RFSIM卡的身份標(biāo)示是全球唯一的，每個車主的手機(jī)卡都采用內(nèi)嵌RFID芯片的SIM卡，在數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)中將該卡的身份標(biāo)示號與對應(yīng)的車牌號進(jìn)行關(guān)聯(lián)綁定，形成電子車牌；在城市交通路口的每個行車方向安裝一套遠(yuǎn)距離RFID讀卡器和智能電子警察，對每一個讀卡器進(jìn)行編號；讀卡器、智能電子警察以及交通信號燈控制器通過以太網(wǎng)控制器連接到遠(yuǎn)程的中央管理系統(tǒng)服務(wù)器；服務(wù)器以數(shù)據(jù)庫優(yōu)化布置，實現(xiàn)對城市道路上行駛車輛信息的實時定點(diǎn)采集，將RFID讀寫器獲得的定點(diǎn)瞬時速度、時間、車型、車牌、流量，通過數(shù)據(jù)檢驗、匹配和融合算法，轉(zhuǎn)換為信息采集單元所在路段的區(qū)間平均速度、交通流量、行程時問。然后運(yùn)用運(yùn)籌學(xué)、短時交通流預(yù)測模型、跟馳模型等方法，實現(xiàn)對城市交通路網(wǎng)狀況的分析和預(yù)測，利用路網(wǎng)狀態(tài)判別技術(shù)，實現(xiàn)出行動態(tài)路線引導(dǎo)及行程時間估計。最后，路網(wǎng)信息可以通過手機(jī)屏幕顯示出來或者利用STK包短信實現(xiàn)語音提示，方便司機(jī)把握全路段的交通信息，實現(xiàn)安全快捷的出行。

　　（2）系統(tǒng)的工作原理

　　基于RFSIM卡手機(jī)通信系統(tǒng)可實現(xiàn)中遠(yuǎn)距離無線通信的功能，其可代替安裝在車輛上的RFID載體．基于RFSIM卡手機(jī)通信系統(tǒng)所依據(jù)的技術(shù)原理有：

　　RF模塊使用2.4G頻率實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，采用ISO14443標(biāo)準(zhǔn)；

　　RF模塊加載到普通的GSMSIM卡上，SIM通信功能不變；

　　支持UMTS/CDMAUIMandPHSPIM標(biāo)準(zhǔn)；

　　兼容現(xiàn)有的GSM/UMTS；

　　RF—SIM與RFID閱讀器之間的數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)的RFID卡與Reader原理一致；

　　RF14443在藍(lán)牙頻譜范圍內(nèi)使用，不需要取得牌照允許；

　　SIM/UIM/USIM/PIM一在標(biāo)準(zhǔn)移動電話中使用，目的是用于儲存用戶信息、身份認(rèn)證及為SMS提供儲存空間；

　　Sim工具套裝一一系列用于指揮SIM卡與外部互動的指令，也就叫STK工具包；

　　RFSIM與手機(jī)之間通過STK工具軟件，通過STK工具包獲得實時路網(wǎng)信息，通過屏幕和鍵盤控制路網(wǎng)信息在手機(jī)上的實現(xiàn)(信息實時提醒與展示功能)；

　　RFSIM卡通過手機(jī)供電，實現(xiàn)RFID中長距離讀卡問題。

　　運(yùn)用射頻技術(shù)，通過安裝在每個交通路口的讀卡器，可以實時讀出通過每個交通路口的每個行車方向的車流量，結(jié)合控制中心的數(shù)據(jù)庫平臺，可以確定通過每個交通路口的車輛信息；根據(jù)交通道路上的車流量，可對某些街道的交通信號燈延時實施最優(yōu)控制，從而達(dá)到最優(yōu)控制的目的；通過讀取信息車輛通過讀卡器的時刻，通過簡單計算可以得到各個路段所需的運(yùn)行時間，進(jìn)而進(jìn)行交通運(yùn)行狀態(tài)的分析；利用基于數(shù)字圖像處理技術(shù)的智能電子警察系統(tǒng)，可以自動識別交通路口的違章車輛，結(jié)合RFID技術(shù)讀出的ID號，可以確定具體的違章車輛及車主的相關(guān)信息；統(tǒng)計各交通路口的車輛參數(shù)及型號，從而對整個城市的交通狀況進(jìn)行統(tǒng)計分析，以對將來的城市交通建設(shè)與規(guī)劃提供依據(jù)。

　　同時，RFSIM卡支持手機(jī)支付交易等功能。車輛在經(jīng)過高速公路收費(fèi)站ETC車道上的微波天線之間的專用短程通訊，利用手機(jī)支付系統(tǒng)與銀行進(jìn)行后臺結(jié)算處理，從而達(dá)到車輛通過路橋收費(fèi)站不需停車就能繳納費(fèi)用的目的，大大提高了收費(fèi)路口的通行能力和收費(fèi)效率。

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