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浅析 | RFID技术在ETC系统上的应用
浏览次数:42674 发布时间:2020-06-08


近日,不少车友表示在申办ETC时,同时也收到了当地相关部门微信公众号的一些关于推广有关RFID的文章,例如“佛山市公安局”的这篇推文,就明确广东车主将告别纸质保单、交强险标志,改为直接用电子保单。据了解,汽车电子识别系统就是运用了RFID技术。本文将带您了解一下什么是RFID和ETC,以及他们之间的区别和联系。




电子不停车收费系统


ETC(Electronic Toll CollecTIon,电子不停车收费系统)是目前世界各国均在大力推崇的先进的收费方式。车主只需在车窗上安装电子标签,车辆在经过收费站时,通过收费站点设置的读写器对经过车辆的电子标签进行读写识别,并自动从预先绑定的射频卡或银行帐户上扣除相应费用,无需车主停车和人工缴费即可快速通过收费站点,真正实现一路畅通。


ETC系统主要由车辆自动识别系统、中心管理系统和其他辅助设施组成。其中,车辆自动识别系统由OBU(On board unit,车载单元)、RSU(Road side unit,路边单元)、环路感应器等组成。OBU(即电子标签)储存了车辆的相关信息,一般安装在车辆的前挡风玻璃上。


RSU(即读写器)安装在收费站旁边。环路感应器安装在车道地面下。中心管理系统存储了大量已注册车辆和车主的信息。当车辆通过收费站口时,环路感应器感知车辆,RSU发出询问信号,OBU做出响应,并进行双向通信和数据交换,中心管理系统获取车辆识别信息后进行比较判断,根据不同情况来控制管理系统产生不同的操作,从而实现对行驶车辆的自动管理。


ETC系统以专用DSRC(专用短程通信)方式通过远距离(10m~30m)、完善的加密通信机制(支持3DES、RSA算法)、非接触方式(工作频段支持915MHz、2.45GHz和5.8GHz)来交换ETC信息,实现车辆在快速移动状态下的自动识别,从而实现对目标的自动化管理。




与以往的人工收费系统相比较,现行的ETC系统具有以下优点:


第一,交通更流畅。驾驶者可以不用停车并直接通过ETC系统进行自动缴费,有效地提高了收费站的车辆通行能力,避免了收费站造成的交通堵塞,提高了公路利用率。


第二,缴费方便透明。驾驶者通过ETC系统缴费意味着单位时间内通过的车辆数量会更多,从而加快了缴费速度,提高了缴费效率。


第三,节能环保。ETC系统减少了车辆在收费站人工缴费的等待时间,降低了油耗,减少了汽车怠速时的尾气排放,从而达到了节约能源,保护环境的效果。


ETC系统的成熟应用,为今后的智能交通打下了坚实的基础,近期这项技术也被应用于城市中心区域的高峰期拥堵收费。


RFID电子识别系统


前言中,提到的电子保单指的是保险公司向车险消费者签发的以数据电文形式存在的证明车险合同关系的电子文件,意味着在广东省境内无需再粘贴标志,但出省时,同样需要提前到相关保险公司打印纸质保险和交强险标志。各类证件的全面电子化已是大势所趋。


2019年7月17日公安部召开的新闻发布会上,公安部就明确将机动车检验标志电子化正式列入公安部的工作计划中。目前不按规定粘贴车辆检验标志,会受到《道路交通安全法》的处罚,而若要实现机动车检验标志电子化的普及,那么《道路交通安全法》将要进行修订。修订的目的很明显,纸质标志成为历史,汽车电子识别的年代将要到来;这个汽车电子识别系统就是RFID。


RFID的普及符合汽车智能化、网联化的趋势,RFID本就是基于物联网对智慧交通的延伸;道理类似于如今的人脸识别,人们不用掏出身份证,扫描一下人脸就能甄别出个人的身份信息。




RFID与ETC如何区别


不少人会把将ETC与RFID混为一谈,虽然最近各地都在大力开展提升ETC安装率的工作,但两者有着许多本质上的区别。为便于大家理解,以下为大家介绍一下ETC与RFID不同的地方。


1、两者的标准制定部门不同


RFID其实并不是一件特别新生的事物,早在2017年全运会期间,为了保证服务用车的快速通行,就已经借助安装RFID,即汽车电子标识系统实现服务用车的快速通行。RFID是一张含有射频芯片的无源电子卡片,可安装在汽车挡风玻璃上,用于汽车身份的识别,相当于汽车的电子身份证。RFID与ETC最大的区别就在于前者是由公安部牵头,以车辆管控为目的的标准规范;后者是交通部为了实现高速公路不停车收费为主要目的一种不停车电子收费系统,有着本质的区别。


2、应用场景存在较大区别


ETC对于大多数人而言并不陌生,最基本的功能就是高速公路可以实现不停车收费;随着互联网 企业的接入,如今ETC也具备了停车、洗车、加油等支付功能, 但其最核心的功能依然是高速公路不停车收费


RFID汽车电子识别系统的应用场景相比ETC而言如同手机相机与专业单反在应用场景的区别;RFID汽车电子识别系统除了实现车辆管控外,还能充当城市交通管理、环保限行、小额支付等应用场景,诸如车险、交强险的电子化就是其中最基础的部分。其实从上也能看出,RFID其实也能覆盖ETC的功能,只是由于制定标准的部门不同,目前是独立的两套标准系统,日后极有可能将会进行整合。


3、在安全等级、传输速率、识别率有质的区别


所谓能者多劳,功能相对单一的ETC普遍采用的加密算法为DES算法,DES是IBM公司开发的一套密码算法,研发背景是在美国NSA的资助下开发的政府非机密的敏感信息安全保密算法;而RFID目前普遍采用自主研发具备自主知识产权的SM7加密算法,安全协议采用了专用安全机制来保护数据交换的安全,能实现“一次一密”的防复制机制和双向认证机制。就像车牌需要防套牌、货币需要防伪的道理一样,当RFID具备的功能越多、传输的数据信息越重要时,其理所应当采用安全级别更高的加密算法。



应用案例


如今,绝大多数的门禁系统(包括车库门禁和楼宇门禁)仍然在使用高频射频卡进行管理。目前车库门禁系统和楼宇门禁系统在使用过程中存在如下一些问题。


高频射频卡理论识别距离范围仅为2.5cm~10cm(射频卡与读卡器之间距离)。受环境影响,实际识别距离比理论识别距离还要短。


对于车库门禁系统来讲,停车道闸票箱设置的位置要求驾驶人员在驾驶车辆时,主驾驶室位置要与停车道闸票箱位置靠得相当近,以便刷卡,从而增加了驾驶人员的驾驶难度,特别是停车道闸票箱设置在一边是平地、一边有坡度的车库入口处。一些驾驶人员索性先刷卡,竖起停车闸杆,然后再到车库发动汽车,驶离车库。此外,停车道闸票箱一般设置在车库入口处,接近于露天环境,对雷雨天气的防水防潮性能较差,从而增加了票箱内电气原件的故障发生率,造成停车道闸不能正常起落。


对于楼宇门禁系统来讲,射频卡与读卡器之间距离也要靠得相当近,才能使门禁打开,特别是人员从雷雨天气的室外进入楼宇内部时,延长了人员等待通过楼宇门禁的时间。


针对当前门禁系统存在的一些问题,借鉴基于RFID技术的高速公路电子不停车收费系统的成熟应用经验,将ETC技术应用到当前门禁系统中(利用ETC系统中不停车功能模块,取消ETC系统中收费功能模块),为提高门禁系统的智能化和高效化水平,提出以下解决方案。


(1)停用车库门禁系统中目前使用的高频射频卡(工作频段:13.56MHz,识别距离范围:2.5cm~10cm),启用微波射频卡(工作频段:5.8GHz,识别距离范围:10m~30m)。微波读写器的三组天线成“品”字形分别安装在车库出入口墙顶和墙两侧,以充分采集车辆的微波射频卡的相关信息。


2)取消ETC系统中的收费功能模块,增加视频图像识别和语音报警模块。当车辆经过预先埋设的地感线圈时,ETC系统中的车辆自动识别(包括无线射频识别和车牌图像识别)系统对该车辆进行自动识别。如果该车辆被识别为本车库已登记车辆时,停车闸杆自动竖起并放行;如果该车辆被识别为本车库未登记车辆时,中心管理系统及时报警并记录日志,提醒安保人员及时到场处理。


3)停用楼宇门禁系统中使用的高频射频卡,启用ETC系统中的微波射频卡。微波读写器设置在楼宇门禁入口处,以采集微波射频卡的相关信息。利用红外感应触发替换ETC系统中的地感线圈触发。当有人员经过时,红外感应触发微波读写器,对携带微波射频卡人员进行自动识别。如果确认是本楼宇已登记人员信息,则楼宇门禁会提前自动开启。


4)针对临时车辆和临时人员的进出,可以通过管理员发放临时微波射频卡的方式解决。


结束语


RFID技术作为一种新兴的自动识别技术。特别是微波射频技术,因其所具备无屏障读取和远距离穿透、快速扫描、高储存量、体积小、安全保密性好等优势而备受各界瞩目,从众多的自动识别技术中脱颖而出,在各领域应用非常广泛,在我国拥有巨大的发展潜力。借鉴高速公路电子不停车收费系统的成熟应用经验,用微波射频技术替代当前门禁系统中广泛使用的高频射频技术,同时将ETC技术应用到上述门禁系统中,以提高门禁系统的智能化和高效化水平。




ETC技术在门禁系统中具有广阔的应用前景,比如在智能化停车场管理方面正逐步得到推广应用。但是,对于楼宇内部距离非常接近的多个门禁,由于红外感应范围的重叠,会同时触发多个微波读写器,导致对这些门禁均有权限的工作人员可以同时打开多个门禁的问题,需要进一步研究并加以解决。



资料来源:CNJACKY、凤凰新闻、搜狐新闻、微信信息、网络信息

《被称为汽车电子身份证的RFID,到底是什么玩意?》——爱兵车团

《一文读懂ETC和RFID技术》——CNJACKY

未注明图片源于:网络

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