专利名称：Rfid/vfid综合比对智能车辆管理系统及方法
技术领域：
本发明涉及一种RFID/VFID综合比对智能车辆管理系统及方法。
背景技术：
随着世界经济全球化，国际大都会城市日益增多，城市人口和车辆随之膨胀。据联合国统计，2008年全世界50%的人口已经进入到城市，在中国，每年也有1500万的人进入城市，到2025年，中国会有近三分之二的人口居住在城市。以此同时，随着机动车数量的高速增长，车主违法、违章、逃费现象日益突出。据前两年统计，成都市机动车的数量已超过160 万辆，由于缺乏有效的查验手段，有5%的车主欠缴养路费；据广州市调查测算，套牌克隆出租车达4000辆以上，正规出租车才16000辆，深圳市的普通运输车辆，套牌车比例在15 30%左右，其逃费规模惊人。外地车辆和营运车辆上没安装或不装“标签”，而现有的车辆管理系统无法自动识别，从而导致外地车辆和营运车辆的违章“逃逸”和“克隆”现象越来越多，成为了城市车辆管理的难题之一，它们直接影响车辆规费的收缴、交通秩序及安全的维护。现有的车辆管理系统只适用于有车道线圈，在无车道线圈的情况下无法完成车辆通过的发现和触发启动；在有多径干扰和克隆车牌的情况下亦无法完成综合比对和过滤。
发明内容
本发明的目的即在于克服现有技术的不足，提供一种RFID/VFID综合比对智能车辆管理系统及方法，提供了固定和移动两种方式查验车辆信息，通过固定站可固定查验某个地点的车辆信息，适用于“逃逸”和“克隆”现象发生较多的地区。通过移动站可灵活地查验车辆，移动查验车可随机地停在道路上，也可尾随需查验的可疑的车辆(特别是营运车辆)之后，适用范围较广。引入DSP模块，解决了在无车道线圈的情况下车辆通过时的发现和触发启动；采用智能控制器内设的综合比对过滤模块，并引入多径干扰过滤等软件，解决了在有多径干扰和克隆车牌的情况下的综合比对和过滤等问题，这是本发明在抗干扰、防伪和节能方面所做贡献的关键。本发明的目的是通过以下技术方案来实现RFID/VFID综合比对智能车辆管理系统，它包括一个或多个车辆自动识别固定站、一个或多个车辆自动识别移动站、通信网络和管理中心。固定站设于固定位置；移动站包括车载式、手提式。固定站和移动站分别通过通信网络与管理中心连接，管理中心内的服务器、硬盘录像机、打印机、显示屏、工作站群通过交换机互连。固定站和移动站包括一个或多个RFID分系统、一个或多个VFID分系统、一个或多个智能控制器。RFID分系统、VFID分系统分别与智能控制器连接；智能控制器分别与语音提示装置和LED显示装置连接。所述的RFID分系统包括天线、RFID读写器；所述的 VFID分系统包括相连的补光灯、高清摄像机和嵌入在高清摄像机内的DSP模块，所述的DSP 数字信号处理是英文Digital Signal Processing的缩写；所述的DSP模块与读写器连接。所述的工作站群至少包括GIS工作站、管理工作站、卡管工作站和通信工作站。所述的通信网络包括公用通信网络、专用通信网和短程通信模块；所述的公用通信网络包括公用电话网PSTN、数字数据网DDN、宽带网GPRS或CDMA ；所述的专用通信网络包括光纤网、 微波通信。所述的智能控制器由工控机组成；所述的硬盘录像机与控制键盘连接。RFID/VFID综合比对智能车辆管理系统，它还包括电源模块，所述的电源模块与电源防雷器连接。固定站配备了至少3种“标签”，包括安装在车辆挡风玻璃上、安装在车辆尾部金属车牌上的超高频(UHF 920. 5 924. 5MHz)、远距离(尝7m)“标签”，称为“车卡”；由司机随身携带的UHF “标签”，称为“司机卡”；在出租车的后挡风玻璃贴有高频(HF :13. 65MHz) “标签”。固定站配置台式读写器和手持式读写器，用于读取“车卡”和“司机卡”的信息；手持式读写器除读取“车卡”和“司机卡”外，还可读高频(HF 13. 65MHz) “标签”和司机行驶证上的条码信息。移动站配备了至少两种“标签”远距离“标签”和近距离“标签”，其中，远距离 “标签”(“车卡”)采用超高频(915MHZ) RFID芯片、加密和防拆技术，价格较高；近距离“标签”(“车标”)采用廉价的高频(13. 56MHZ )RFID芯片，两种“标签”均包括唯一的识别地址 (ID)号，它们都不用电池供电，使用寿命长达10年以上，两种“标签”安装在被查验的车辆 (含营运车辆)上。RFID/VFID综合比对智能车辆管理方法，它包括以下步骤
(1)初始化设定检测线圈的感应范围和灵敏度；
(2)检测线圈识别检测线圈感应范围内图像(或车道线圈磁场)的变化，判断是否有车辆通过；
(3)启动触发当有车辆通过检测线圈所在车道时，VFID分系统启动补光灯闪光，同时启动高清摄像机抓拍车辆的图像信息，采集车辆图像信息；与此同时，RFID分系统启动读写器向车辆“标签”发出询问信号，“标签”收到询问信号后，将“标签”的ID号调制在应答信号上，返回天线及读写器，读写器收到应答信号后解调出“标签”的ID号，从而得知车辆的车牌号及其相关信息；
(4)自动识别当收到检测线圈的感应信号时，自动启动VFID分系统和RFID分系统， 进行识别，相应地获取车牌号和RFID数据；
(5)综合比对RFID和VFID分系统将各自提取到的车辆车牌号信息同时传给智能控制器，可通过智能控制器内嵌的综合比对过滤模块及其软件进行综合比对，滤除邻道的多路径干扰信息；还可与下载在智能控制器的“黑名单”车辆信息进行对比；也可以通过短程通信模块和通信网络传输到车辆管理中心，与车辆管理中心数据库的信息进行比对；
(6)发送将综合比对后的车牌号信息打包上传至车辆管理中心；
(7)接收、处理车辆管理中心接收车牌号信息，当RFID和VFID两个分系统采集到的车牌号信息一致，且该车辆无违章、欠费记录时，智能控制器发出通过信息；当两个分系统采集到的车牌号信息不一致，或该车辆有违章记录，或有欠费记录时，智能控制器发出拦截信息，并通过短程通信模块和通信网络通知执法车，对该车进行拦截和查验处理。所述的滤除多路径干扰信息包括以下步骤实时收集RFID识别的号牌信息，判断是否有多个RFID识别到的车辆号牌信息，若有则将各车辆的RFID数据与检测线圈启动后识别到的车牌号进行比对，判断是否有相同的车辆“标签”的ID号，若有，则滤除与检测线圈启动后RFID分系统和VFID分系统识别到的车辆车牌号中，其“标签”ID号不同的车辆信
所述的检测线圈包括车道线圈、虚拟线圈中的任意一个或两个的组合，所述的车道线圈设于固定站，所述的虚拟线圈设于移动站。本发明的有益效果是
(1)本发明提供一种RFID/VFID综合比对智能车辆管理系统及方法，提供固定和移动两种方式查验车辆信息，通过固定站可固定查验某个地点的车辆信息，适用于“逃逸”和“克隆”现象发生较多的地区；通过移动站可灵活地查验车辆，移动查验车可随机地停在道路上，也可尾随需查验的可疑的车辆(特别是营运车辆)之后，适用范围较广；
(2)本发明提供一种RFID/VFID综合比对智能车辆管理系统及方法，采用高清晰、专用、智能型工业相机，分辨率高达200万像素，它具备智能成像和控制补光功能，能够在各种复杂环境(如雨雾、强逆光、弱光照、强光照等)下和夜间拍摄出清晰的图片，能让抓拍的每辆车生成一张图片，可选择在图像中叠加车辆通行信息(如时间、地点、车速、方向等)；
(3)本发明提供一种RFID/VFID综合比对智能车辆管理系统及方法，将虚拟线圈、视频触发算法和号牌识别等软件集成在专用数据信号处理(DSP)模块中，并将集成后的DSP嵌入在高清摄像机中；将综合比对、多径干扰过滤等软件集成一个软件模块，嵌入在智能控制器中。引入了虚拟线圈和视频触发算法模块，解决了在无车道线圈的情况下车辆通过时的发现和触发启动；采用智能控制器内设的综合比对过滤模块，并引入多径干扰过滤等软件， 解决了在有多径干扰和克隆车牌的情况下的综合比对和过滤等问题，这是本发明在抗干扰、防伪和节能方面所做贡献的关键。
图I为本发明的系统结构框图2为本发明AVI固定站的组成结构示意图3为本发明AVI固定站结构框图4为本发明AVI移动站结构框图5为本发明号牌、RFID对比过滤流程图6为本发明虚拟线圈识别流程图7为本发明号码牌识别流程图8为本发明RFID识别流程图9为本发明滤除多路径干扰信息流程图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明做进一步的描述，但本发明的保护范围不局限于以下所述。图I为本发明的系统结构框图，如图I所示，RFID/VFID综合比对智能车辆管理系统，它包括一个或多个车辆自动识别固定站、一个或多个车辆自动识别移动站、通信网络和管理中心。固定站设于固定位置；移动站包括车载式、手提式。固定站和移动站分别通过通信网络与管理中心连接，管理中心内的服务器、硬盘录像机、打印机、显示屏、工作站群通过交换机互连。所述的工作站群至少包括GIS工作站、管理工作站、卡管工作站和通信工作站；所述的通信网络包括公用通信网络、专用通信网和短程通信模块；所述的公用通信网络包括公用电话网PSTN、数字数据网DDN、宽带网GPRS或CDMA ;所述的专用通信网络包括光纤网、微波通信。所述的智能控制器由工控机组成；所述的硬盘录像机与控制键盘连接。图2为本发明AVI固定站的组成结构示意图，图3、图4分别为本发明AVI固定站、 AVI移动站的结构框图，如图2、图3、图4所示，其中，固定站和移动站包括一个或多个RFID 分系统、一个或多个VFID分系统、一个或多个智能控制器。RFID分系统、VFID分系统分别与智能控制器连接；智能控制器分别与语音提示装置和LED显示装置连接。如图3、图4所示，所述的RFID分系统包括天线、RFID读写器；所述的VFID分系统包括相连的补光灯、高清摄像机和嵌入在高清摄像机内的DSP模块，所述的DSP模块包括号牌识别模块、虚拟线圈和视频触发算法模块，在图3中，固定站VFID分系统还包括车辆检测器及其车道线圈，DSP 模块、车辆检测器分别与摄像机、读写器连接。RFID/VFID综合比对智能车辆管理系统，它还包括电源模块，所述的电源模块与电源防雷器连接。固定站配备了至少3种“标签”，包括安装在车辆挡风玻璃上、安装在车辆尾部金属车牌上的超高频(UHF 920. 5 924. 5MHz)、远距离(兰7m)“标签”，称为“车卡”;由司机随身携带的UHF “标签”，称为“司机卡”;在出租车的后挡风玻璃贴有高频(HF 13. 65MHz) “标签”。固定站配置台式读写器和手持式读写器，用于读取“车卡”和“司机卡”的信息；手持式读写器除读取“车卡”和“司机卡”外，还可读高频(HF 13. 65MHz) “标签”和司机行驶证上的条码彳目息。移动站配备了至少两种“标签”远距离“标签”和近距离“标签”，其中，远距离 “标签”(“车卡”)采用超高频(915MHZ) RFID芯片、加密和防拆技术，价格较高；近距离“标签”(“车标”)采用廉价的高频(13.56MHZ ) RFID芯片。两种“标签”均包括唯一的识别地址(ID)号，它们都不用电池供电，使用寿命长达10年以上，两种“标签”安装在被查验的车辆(含营运车辆)上。如图5、图6、图7、图8所示，RFID/VFID综合比对智能车辆管理方法，它包括以下步骤
(1)初始化设定检测线圈的感应范围和灵敏度；
(2)检测线圈识别检测线圈感应范围内图像(或车道线圈磁场)的变化，判断是否有车辆通过；
(3)启动触发当有车辆通过检测线圈所在车道时，VFID分系统启动补光灯闪光，同时启动高清摄像机抓拍车辆的图像信息，采集车辆图像信息；与此同时，RFID分系统启动读写器向车辆“标签”发出询问信号，“标签”收到询问信号后，将“标签”的ID号调制在应答信号上，返回天线及读写器，读写器收到应答信号后解调出“标签”的ID号，从而得知车辆的车牌号及其相关信息；
(4)自动识别当收到检测线圈的感应信号时，自动启动VFID分系统和RFID分系统， 进行识别，相应地获取车牌号和RFID数据；
(5)综合比对RFID和VFID分系统将各自提取到的车辆车牌号信息同时传给智能控制器，可通过智能控制器内嵌的综合比对过滤模块及其软件进行综合比对，滤除邻道的多路径干扰信息；还可与下载在智能控制器的“黑名单”车辆信息进行对比；也可以通过短程通信模块和通信网络传输到车辆管理中心，与车辆管理中心数据库的信息进行比对；
(6)发送将综合比对后的车牌号信息打包上传至车辆管理中心；
(7)接收、处理车辆管理中心接收车牌号信息，当RFID和VFID两个分系统采集到的车牌号信息一致，且该车辆无违章、欠费记录时，智能控制器发出通过信息；当两个分系统采集到的车牌号信息不一致，或该车辆有违章记录，或有欠费记录时，智能控制器发出拦截信息，并通过短程通信模块和通信网络通知执法车，对该车进行拦截和查验处理。如图9所示，所述的滤除多路径干扰信息包括以下步骤实时收集RFID识别的号牌信息，判断是否有多个RFID识别到的车辆号牌信息，若有则将各车辆的RFID数据与检测线圈启动后识别到的车牌号进行比对，判断是否有相同的车辆“标签”的ID号；若有，则滤除与检测线圈启动后RFID分系统和VFID分系统识别到的车辆车牌号中，其“标签”ID号不同的车辆信息。所述的检测线圈包括车道线圈、虚拟线圈中的任意一个或两个的组合，所述的车道线圈设于固定站，所述的虚拟线圈设于移动站。本发明的工作原理及工作过程
(1)RFID分系统的工作原理RFID分系统的“标签”内存有识别地址(ID)号，该ID号全世界唯一，出厂前已被锁死，它是“标签”(也是被安装车辆)的唯一“身份证号”。“标签” 安装在车辆后，写卡设备将“标签”的ID号与车辆的车牌号一同写入车辆管理中心的数据库中，建立该车辆与“标签”的唯一对应关系；RFID分系统的天线工作于超高频频段880 960MHZ，其天线增益彡lldbi ;RFID读写器在902 928MHZ范围内跳频，具有跳频抗干扰能力，其输出峰值功率> I瓦，接收灵敏度优于-90dbmw ;读写器从接收到的“应答”信号中解调出“标签”的ID号，送给智能控制器处理，并提取车辆的车牌号信息；
RFID分系统的工作过程当载有“标签”的车辆通过车道线圈或虚拟线圈所在车道，进 A RFID分系统的读写器及其天线的作用范围时，当固定站的车道线圈及车辆检测器，或移动站的虚拟线圈检测到车辆到达信息时，则启动读写器向“标签”发出“询问”信号；“标签” 收到“询问”信号后，将“标签”的ID号调制在“应答”信号上，返回读写器；读写器收到“应答，，信号，并解调出“标签”的ID号，从而得知车辆的车牌号及相关信息；
(2)VFID分系统的工作原理及工作过程当车辆通过车道线圈或虚拟线圈所在车道时，当固定站的车道线圈及车辆检测器，或移动站的虚拟线圈检测到车辆通过信息时，则启动补光灯闪光；同时启动高清摄像机抓拍车辆的图像信息。VFID分系统通过高清摄像机采集车辆的图像信息，移动站将采集到的信息送入嵌入高清摄像机内的DSP模块；固定站将采集到的信息送入嵌入高清摄像机内的号牌识别模块，经DSP模块或号牌识别模块及其相应的软件进行处理，从图像信息中提取车辆的车牌号信息；
(3)RFID/VFID综合比对过滤模块的工作原理及工作过程RFID分系统和VFID分系统分别提取的车辆车牌号信息，同时传给智能控制器及其嵌入其中的综合比对过滤模块，进行综合比对，滤除邻道干扰信息；RFID分系统和VFID分系统采集到的号牌信息还可与下载在智能控制器的“黑名单”车辆信息进行对比；也可以通过短程通信模块和通信网网络，将车牌号信息和图像信息传到车辆管理中心，与其数据库的信息进行比对；
(4)语言提示和LED显示模块的工作原理及工作过程车辆上安装“标签”的ID号唯一对应车辆的车牌号及车辆的相关信息，包括车牌号、车型、车身颜色、车主姓名、违章记录、 缴费记录等等。两个分系统采集到的车牌号信息一致，且该车辆无违章、欠费记录时，智能控制器发出“通过”信息，语音提示模块发出“请放行”音响提示；LED显示模块显示“放行” 绿色信号；当两个分系统采集到的车牌号信息不一致，或该车辆有违章记录，或有欠费记录时，智能控制器发出“拦截”信息，语音提示模块发出“拦截”告警音响提示，LED显示模块显示“拦截”红色闪烁信号；并通过短程通信模块和通信网络通知执法车，对该车进行拦截和查验处理；
(5)车辆图像采集及视频触发抓拍模块的工作原理及工作过程安装在移动查验车辆上随车辆移动的移动站无固定的位置，不可能在道路上随处安置车道线圈，本发明采用成熟的视频触发算法，它是基于虚拟线圈的方式，即在DSP模块中嵌入有基于视频触发算法、 类似于车道线圈功能的区域，通过计算该区域内的灰度(或颜色)的变化而判断是否有车辆进入到区域中，当发现有车辆时启动触发，这种触发方式能做到触发时车辆位置比较准确， 同时，由于其触发的信息来源是车辆本身，而非车牌，因此对于不悬挂车牌的车辆同样能完成有效触发抓拍。将虚拟线圈、视频触发算法和号牌识别等软件集成在专用数据信号处理 (DSP)模块中，嵌入在高清摄像机中；
(6)智能控制器的工作原理及工作过程将综合比对、多径干扰过滤等软件集成一个软件模块，嵌入在智能控制器中，智能控制器通过内嵌的综合比对过滤模块完成RFID分系统和VFID分系统采集的车辆号牌信息的综合比对，以及多径效应造成的干扰信号的过滤，过滤的参考信息是VFID分系统提取的号牌信息，若该信息与其不符，就会被滤除。RFID分系统和VFID分系统在技术上各有优缺点，采用RFID分系统，其识别率高达 99. 95%，但是它必须在车辆上安装“标签”;采用VFID分系统，不需在车辆上安装“标签”，但是它的实际识别率只能达到80 90%，甚至更低。外地或违章违法车辆未装(或不装)“标签”，仅仅依靠RFID分系统已无法采集到车辆相关信息。在这种情况下，通过VFID分系统采集车辆的图像信息，并提取车辆号牌信息；通过RFID/VFID综合比对过滤模块，自动识别本地车辆和外地车辆的号牌及其真伪。本发明将RFID和VFID两种技术综合应用，发挥它们各自的优点，不论车辆上是否安装“标签”，都能查验出该车辆的真伪，有效地打击违章和“克隆”逃逸行为。值得一提的是，虽然VFID分系统的实际识别率比RFID分系统低，可是被它抓拍并识别到的违章和“克隆”逃逸车辆信息的公布和处理，对“克隆”和和逃逸行为是一种很大的威慑和抑制，使城市车辆管理如虎添翼。本发明的主要性能
(1)RFID分系统对“标签”的识别距离超过10米，最远可达24米以上；
(2)RFID分系统允许载有“标签”的车辆的车速达到60km/小时；
(3)RFID分系统对“标签”的识别率超过99. 95% ；
(4)VFID分系统对国画号牌的正确识别率超过90%。
权利要求
1.RFID/VFID综合比对智能车辆管理系统，其特征在于它包括一个或多个车辆自动识别固定站、一个或多个车辆自动识别移动站、通信网络和管理中心，固定站设于固定位置，移动站包括车载式、手提式，固定站和移动站分别通过通信网络与管理中心连接，管理中心内的服务器、硬盘录像机、打印机、显示屏、工作站群通过交换机互连，固定站和移动站包括一个或多个RFID分系统、一个或多个VFID分系统、一个或多个智能控制器，RFID分系统、VFID分系统分别与智能控制器连接，智能控制器分别与语音提示装置和LED显示装置连接，所述的RFID分系统包括天线、RFID读写器，所述的VFID分系统包括相连的补光灯、 高清摄像机和嵌入在高清摄像机内的DSP模块。
2.根据权利要求I所述的RFID/VFID综合比对智能车辆管理系统，其特征在于所述的工作站群至少包括GIS工作站、管理工作站、卡管工作站和通信工作站。
3.根据权利要求I所述的RFID/VFID综合比对智能车辆管理系统，其特征在于所述的通信网络包括公用通信网络、专用通信网和短程通信模块，所述的公用通信网络包括公用电话网PSTN、数字数据网DDN、宽带网GPRS或CDMA，所述的专用通信网络包括光纤网、微波通信。
4.RFID/VFID综合比对智能车辆管理方法，其特征在于它包括以下步骤(1)初始化设定检测线圈的感应范围和灵敏度；(2)检测线圈识别检测线圈感应范围内图像变化，判断是否有车辆通过；(3)启动触发当有车辆通过检测线圈所在车道时，VFID分系统启动补光灯闪光，同时启动高清摄像机抓拍车辆的图像信息，采集车辆图像信息；与此同时，RFID分系统启动读写器向车辆“标签”发出询问信号，“标签”收到询问信号后，将“标签”的ID号调制在应答信号上，返回天线及读写器，读写器收到应答信号后解调出“标签”的ID号，从而得知车辆的车牌号及其相关信息；(4)自动识别当收到检测线圈的感应信号时，自动启动VFID分系统和RFID分系统， 进行识别，相应地获取车牌号和RFID数据；(5)综合比对RFID和VFID分系统将各自提取到的车辆车牌号信息同时传给智能控制器，可通过智能控制器内嵌的综合比对过滤模块及其软件进行综合比对，滤除邻道的多路径干扰信息；还可与下载在智能控制器内的“黑名单”车辆信息进行对比；也可以通过短程通信模块和通信网络传输到车辆管理中心，与车辆管理中心数据库的信息进行比对；(6)发送将综合比对后的车牌号信息打包上传至车辆管理中心；(7)接收、处理车辆管理中心接收车牌号信息，当RFID和VFID两个分系统采集到的车牌号信息一致，且该车辆无违章、欠费记录时，智能控制器发出通过信息；当两个分系统采集到的车牌号信息不一致，或该车辆有违章记录，或有欠费记录时，智能控制器发出拦截信息，并通过短程通信模块和通信网络通知执法车，对该车进行拦截和查验处理。
5.根据权利要求4所述的RFID/VFID综合比对智能车辆管理方法，其特征在于所述的滤除多路径干扰信息包括以下步骤实时收集RFID识别到的号牌信息，判断是否有多个RFID识别到的车辆号牌信息，若有则将各车辆的RFID数据与检测线圈启动后识别到的车牌号进行比对，判断是否有相同的车辆“标签”的ID号，若有，则滤除与检测线圈启动后 RFID分系统和VFID分系统识别到的车辆车牌号中，其“标签” ID号不同的车辆信息。
6.根据权利要求4或5所述的RFID/VFID综合比对智能车辆管理方法，其特征在于所述的检测线圈包括设于固定站的车道线圈、设于移动站的虚拟线圈中的任意一个或两个的组合。
全文摘要
本发明公开了一种RFID/VFID综合比对智能车辆管理系统及方法，其系统包括一个或多个车辆自动识别固定站、一个或多个车辆自动识别移动站、通信网络和管理中心，固定站和移动站分别通过通信网络与管理中心连接。固定站和移动站包括一个或多个RFID分系统、一个或多个VFID分系统、一个或多个智能控制器，RFID分系统、VFID分系统分别与智能控制器连接。VFID分系统包括相连的补光灯、高清摄像机和嵌入在高清摄像机内的DSP模块。本发明解决了无车道线圈情况下车辆通过时的发现和触发启动，以及在多径干扰和克隆车牌情况下的综合比对和过滤等问题，这是本发明在抗干扰、防伪和节能方面所做贡献的关键。
文档编号G06K17/00GK102542807SQ20121001252
公开日2012年7月4日 申请日期2012年1月16日 优先权日2012年1月16日
发明者余权, 俞凯, 刘均, 叶飞, 周鹏, 姚海天, 徐朗, 朱宏, 李元忠, 李朗, 杨波, 蔡宗联, 黄黎明 申请人:四川新源现代智能科技有限公司