基于RFID技術(shù)與SIM卡結合的智能交通系統方案

　　近年來(lái)，隨著(zhù)汽車(chē)特別是私家車(chē)輛的快速增長(cháng)，交通需求不斷增加，而城市交通基礎設施建設和交通管理水平相對落后，這就導致了城市尤其是大中城市交通擁堵頻繁發(fā)生。近年國內城市小汽車(chē)平均保有量正按照每年15%以上的速度遞增，未來(lái)可能更快。而道路平均年增加量?jì)H為4%一5%，道路的增長(cháng)遠遠趕不上汽車(chē)的增長(cháng)，城市交通擁擠發(fā)生了前所未有的迅速增長(cháng)。

　　單純的增加交通基礎設施建設，擴大道路面積，增大警力資源等措施都未能有效解決交通擁擠問(wèn)題。因此必須引入新的技術(shù)，將手機SIM卡與RFID射頻技術(shù)相結合，建立一套以移動(dòng)手機為載體，以SIM卡與RFID技術(shù)相結合為技術(shù)原理，能實(shí)時(shí)獲取動(dòng)態(tài)交通信息并發(fā)布到車(chē)主手機的智能交通系統。

　　基于上述內容，提出以RFSIM技術(shù)原理為基礎，著(zhù)力建立一套智能化的交通信息采集、分析、實(shí)時(shí)顯示系統。該系統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、節約能源、交通信息實(shí)時(shí)發(fā)布等，具有重要的理論價(jià)值和良好的應用前景。

　　1.RFSIM技術(shù)

　　(1)RFSIM技術(shù)的基本原理

　　RFSIM是無(wú)線(xiàn)電頻率識別(RadioFrequencyIdentification)與手機SIM卡的簡(jiǎn)稱(chēng)，即射頻識別SIM卡。RFSIM技術(shù)最早應用在手機支付系統中，目前手機支付系統中應用的技術(shù)之一。RFSIM可安裝在手機上實(shí)現中遠距離身份識別和近距離金融支付的目的。SIM卡是手機中安裝的(SubscriberIdentityModel客戶(hù)識別模塊)的縮寫(xiě)，也稱(chēng)為智能卡、用戶(hù)身份識別卡，數字移動(dòng)電話(huà)必須裝上此卡方能使用。RFSIM通過(guò)在SIM卡中內置RFID芯片，擴展了傳統手機SIM卡的功能，是未來(lái)手機多用的基本載體。

　　RFSIM采用了無(wú)線(xiàn)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，使用2.4G的微波頻率進(jìn)行數據通信，通過(guò)手機供電實(shí)現有源RFID卡。利用RFSIM技術(shù)可實(shí)現電子錢(qián)包、在線(xiàn)支付、身份識別、電子票據、電子證件、情景OTA等功能，實(shí)現內部各種管理功能的統一，使管理更加規范、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(gè)人的日常生活與消費支付中。其中RFID技術(shù)是自動(dòng)設備(AEI)技術(shù)中最優(yōu)秀和應用領(lǐng)域最廣泛的技術(shù)之一，它有著(zhù)易于操控，簡(jiǎn)單實(shí)用，抗干擾性強，識別率高，讀寫(xiě)距離佳，安全性能高等優(yōu)點(diǎn)。RFID技術(shù)在車(chē)輛自動(dòng)識別、不停車(chē)電子收費等系統有著(zhù)重要的應用。

　　(2)國內外發(fā)展現狀

　　RFID技術(shù)在國外發(fā)展迅速，且應用很廣。瑞典的RFID技術(shù)的應用大大地提高了城市的交通系統的發(fā)展。瑞典首都斯德哥爾摩交通擁擠非常嚴重，于是，瑞典當局在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置了18個(gè)路邊控制站，通過(guò)使用RFID技術(shù)以及利用激光、照相機和先進(jìn)的自由車(chē)流路邊系統，自動(dòng)識別進(jìn)入市中心的車(chē)輛，自動(dòng)向在周一至周五(節假日除外)6：30到l8：30之間進(jìn)出市中心的注冊車(chē)輛收稅。通過(guò)收取“道路堵塞稅”減少了車(chē)流，交通擁堵降低了25%，交通排隊所需的時(shí)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(ài)爾蘭自然環(huán)境方面也得到了成功的應用。在愛(ài)爾蘭戈爾韋灣的“智慧灣”項目中，系統從裝在數百個(gè)浮標上的感應器獲取信息，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(gè)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(yú)直接賣(mài)給餐廳，讓他們可以獲得更高的利潤。

　　在國內RFID的應用也非常廣泛。目前，RFID技術(shù)及其應用正處于迅速上升的時(shí)期，被業(yè)界公認為是本世紀最具潛力的技術(shù)之一。RFID技術(shù)已廣泛應用于車(chē)輛自動(dòng)識別、不停車(chē)電子收費系統、設備(物流)自動(dòng)識別系統、門(mén)禁識別系統和商品防偽識別系統等。因而，應用RFID技術(shù)實(shí)現實(shí)時(shí)交通信息獲取，在此基礎上實(shí)現動(dòng)態(tài)導航等服務(wù)，已具備較好的技術(shù)條件與市場(chǎng)條件。實(shí)踐證明在城市交通系統中運用射頻技術(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

　　(1)系統組成與架構

　　將RFID技術(shù)應用于城市交通管理系統中，組成一個(gè)智能化的交通管理系統，該系統主要包括：RFSIM卡與手機、中遠距離RFID讀卡器、智能電子警察、通信網(wǎng)絡(luò )、數據庫處理平臺、中央管理系統服務(wù)器等系統。其基本構成是：RFSIM卡的身份標示是全球唯一的，每個(gè)車(chē)主的手機卡都采用內嵌RFID芯片的SIM卡，在數據庫管理系統中將該卡的身份標示號與對應的車(chē)牌號進(jìn)行關(guān)聯(lián)綁定，形成電子車(chē)牌;在城市交通路口的每個(gè)行車(chē)方向安裝一套遠距離RFID讀卡器和智能電子警察，對每一個(gè)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(guò)以太網(wǎng)控制器連接到遠程的中央管理系統服務(wù)器;服務(wù)器以數據庫優(yōu)化布置，實(shí)現對城市道路上行駛車(chē)輛信息的實(shí)時(shí)定點(diǎn)采集，將RFID讀寫(xiě)器獲得的定點(diǎn)瞬時(shí)速度、時(shí)間、車(chē)型、車(chē)牌、流量，通過(guò)數據檢驗、匹配和融合算法，轉換為信息采集單元所在路段的區間平均速度、交通流量、行程時(shí)問(wèn)。然后運用運籌學(xué)、短時(shí)交通流預測模型、跟馳模型等方法，實(shí)現對城市交通路網(wǎng)狀況的分析和預測，利用路網(wǎng)狀態(tài)判別技術(shù)，實(shí)現出行動(dòng)態(tài)路線(xiàn)引導及行程時(shí)間估計。最后，路網(wǎng)信息可以通過(guò)手機屏幕顯示出來(lái)或者利用STK包短信實(shí)現語(yǔ)音提示，方便司機把握全路段的交通信息，實(shí)現安全快捷的出行。

　　(2)系統的工作原理

　　基于RFSIM卡手機通信系統可實(shí)現中遠距離無(wú)線(xiàn)通信的功能，其可代替安裝在車(chē)輛上的RFID載體.基于RFSIM卡手機通信系統所依據的技術(shù)原理有：

　　RF模塊使用2.4G頻率實(shí)現數據交換，采用ISO14443標準;
　　RF模塊加載到普通的GSMSIM卡上，SIM通信功能不變;
　　支持UMTS/CDMAUIMandPHSPIM標準;
　　兼容現有的GSM/UMTS;
　　RF—SIM與RFID閱讀器之間的數據與標準的RFID卡與Reader原理一致;
　　RF14443在藍牙頻譜范圍內使用，不需要取得牌照允許;
　　SIM/UIM/USIM/PIM一在標準移動(dòng)電話(huà)中使用，目的是用于儲存用戶(hù)信息、身份認證及為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(dòng)的指令，也就叫STK工具包;
　　RFSIM與手機之間通過(guò)STK工具軟件，通過(guò)STK工具包獲得實(shí)時(shí)路網(wǎng)信息，通過(guò)屏幕和鍵盤(pán)控制路網(wǎng)信息在手機上的實(shí)現(信息實(shí)時(shí)提醒與展示功能);
　　RFSIM卡通過(guò)手機供電，實(shí)現RFID中長(cháng)距離讀卡問(wèn)題。

　　運用射頻技術(shù)，通過(guò)安裝在每個(gè)交通路口的讀卡器，可以實(shí)時(shí)讀出通過(guò)每個(gè)交通路口的每個(gè)行車(chē)方向的車(chē)流量，結合控制中心的數據庫平臺，可以確定通過(guò)每個(gè)交通路口的車(chē)輛信息;根據交通道路上的車(chē)流量，可對某些街道的交通信號燈延時(shí)實(shí)施最優(yōu)控制，從而達到最優(yōu)控制的目的;通過(guò)讀取信息車(chē)輛通過(guò)讀卡器的時(shí)刻，通過(guò)簡(jiǎn)單計算可以得到各個(gè)路段所需的運行時(shí)間，進(jìn)而進(jìn)行交通運行狀態(tài)的分析;利用基于數字圖像處理技術(shù)的智能電子警察系統，可以自動(dòng)識別交通路口的違章車(chē)輛，結合RFID技術(shù)讀出的ID號，可以確定具體的違章車(chē)輛及車(chē)主的相關(guān)信息;統計各交通路口的車(chē)輛參數及型號，從而對整個(gè)城市的交通狀況進(jìn)行統計分析，以對將來(lái)的城市交通建設與規劃提供依據。

　　同時(shí)，RFSIM卡支持手機支付交易等功能。車(chē)輛在經(jīng)過(guò)高速公路收費站ETC車(chē)道上的微波天線(xiàn)之間的專(zhuān)用短程通訊，利用手機支付系統與銀行進(jìn)行后臺結算處理，從而達到車(chē)輛通過(guò)路橋收費站不需停車(chē)就能繳納費用的目的，大大提高了收費路口的通行能力和收費效率。