車(chē)輛識別系統研究

文章出處：http://psychicreadingswithdeb.com 作者：射頻網(wǎng)   人氣： 發(fā)表時(shí)間：2011年11月02日

 ——車(chē)輛識別系統研究——

                  
                  一、前言
                   隨著(zhù)市場(chǎng)經(jīng)濟的蓬勃發(fā)展，在人們已經(jīng)接受了對某些道路、橋梁征收通行費這一事實(shí)后，傳統收費方法的缺點(diǎn)(
                  如效率低下、漏洞大等)就顯得越來(lái)越突出。
                  實(shí)現車(chē)輛收費管理的自動(dòng)化，解決路橋擁擠的狀況，建立有效、可靠的車(chē)輛自動(dòng)收費管理系統已成為交通管理的新課題。我國現行的路橋收費方式有：

                  1.人工判別車(chē)型，人工收費。這種早期的收費方式?jīng)]有監督，漏洞
                    大，而且平均收費時(shí)間在10～15秒左右，車(chē)輛通行速率受到很大
                    限制；

                  2.儀器判別車(chē)型，人工收費，計算機管理。這種收費方式的關(guān)鍵取
                    決于儀器判別車(chē)型的準確性，對免費車(chē)輛(如軍車(chē)、警車(chē)等)經(jīng)過(guò)
                    時(shí)系統無(wú)法識別。另外，計算機管理程度不高，效率低下； 
                   3.磁卡或IC卡自動(dòng)收費。這種收費方式只要讀卡器質(zhì)量穩定可靠，則是目前一種較好的收費方式。其
                    缺點(diǎn)是無(wú)法核對車(chē)、卡是否一致，卡的物理?yè)p傷現象嚴重；

                  4.非接觸IC卡(感應卡)收費。該收費方式利用電磁感應原理，實(shí)現數據非接觸傳輸，可大大提高卡的
                    使用壽命，是一種較理想的收費方式。但還不是真正的不停車(chē)自動(dòng)收費，且傳輸距離一般在10cm～
                    50cm左右，范圍小。

                  上述幾種收費方式，存在的問(wèn)題有：收費沒(méi)有監督、漏洞大；收費時(shí)間長(cháng)，車(chē)輛通行速度無(wú)法提高；車(chē)、卡不一致；某些車(chē)輛非法逃票等。為了克服這些問(wèn)題，以滿(mǎn)足市場(chǎng)發(fā)展的需求，業(yè)內商家開(kāi)發(fā)出了一種不停車(chē)電子收費系統。該系統利用無(wú)線(xiàn)射頻技術(shù)，實(shí)現移動(dòng)車(chē)輛與收費站間的數據傳輸，從而完成整個(gè)收費過(guò)程。

                  
                  
                  
                  二、不停車(chē)自動(dòng)收費系統概述
                  
                  所謂不停車(chē)自動(dòng)收費，就是指車(chē)輛通過(guò)收費站時(shí)，能自動(dòng)地完成移動(dòng)車(chē)輛與收費站之間所有信息的傳遞，完成車(chē)輛的收費、登記及建檔的過(guò)程。信息的傳遞是在車(chē)輛不停車(chē)的情況下實(shí)現的。傳遞的信息包括車(chē)輛號碼、車(chē)型類(lèi)別、車(chē)輛顏色、車(chē)牌顏色、銀行帳號、單位名稱(chēng)及用戶(hù)姓名。因此，不停車(chē)自動(dòng)收費系統應具有車(chē)輛自動(dòng)識別功能和自動(dòng)收費、登記、建檔功能。

                  為實(shí)現全國或某地區的自動(dòng)收費，可采用兩種付款方式，即預付方式和后付方式。但無(wú)論是哪一種付款方式，都必須通過(guò)銀行定期或不定期結算。

                  
                  三、自動(dòng)車(chē)輛識別AVI技術(shù)
                   1.自動(dòng)車(chē)輛識別原理及組成
                    自動(dòng)車(chē)輛識別是實(shí)現不停車(chē)自動(dòng)收費的核心技術(shù)。所謂自動(dòng)車(chē)輛識別是當車(chē)輛通過(guò)特殊點(diǎn)( 如收費
                    站)時(shí)，不需駕駛員和收費者采取任何措施，就能精確、快速地識別車(chē)輛身份的一種技術(shù)。 它一般
                    可由三個(gè)功能部分組成：

                    其識別車(chē)輛的過(guò)程如下：當車(chē)輛通過(guò)收費站收發(fā)信機時(shí)，車(chē)載收發(fā)信機被觸發(fā)，發(fā)射出能唯一表明
                    通過(guò)車(chē)輛身份的代碼信息( 如車(chē)牌號碼、車(chē)型類(lèi)別、車(chē)輛顏色、車(chē)牌顏色、銀行帳號、單位名稱(chēng)及
                    用戶(hù)姓名等 )，收費站收發(fā)信機接收信號后，經(jīng)處理傳輸到計算機系統，進(jìn)行數據管理及存檔，以
                    備查詢(xún)。

                  2.自動(dòng)車(chē)輛識別AVI技術(shù)
                    根據自動(dòng)車(chē)輛識別原理，可用于車(chē)輛自動(dòng)識別的技術(shù)有：
                    ·圖像處理AVI系統
                      圖像處理AVI系統由視頻攝像機(CCD)、圖像采集設備及計算機處理系統組成。由CCD攝取圖像，經(jīng)
                      A/D采樣轉換后，再輸給計算機系統進(jìn)行圖像的預處理及識別，識別的內容一般包括車(chē)牌號碼、車(chē)
                      型類(lèi)別及車(chē)輛顏色等。其缺點(diǎn)是可靠性差，受環(huán)境干擾大，數據傳輸率不高。

                    ·光學(xué)和紅外AVI系統
                      該系統利用裝在車(chē)輛外面的一個(gè)類(lèi)似于條形碼的代碼標簽作為車(chē)輛識別的唯一標志。 該代碼標簽
                      由一系列寬度或顏色變化的線(xiàn)條組成， 當車(chē)輛經(jīng)過(guò)收費站時(shí)，數量和顏色變化的光被反射到接收
                      單元上，這些反射光的形式被自動(dòng)分析后，表明車(chē)輛身份的代碼信息被抽取出來(lái)。其缺點(diǎn)同前。

                    ·電感耦合AVI系統
                      該系統利用電感耦合來(lái)實(shí)現數據傳送。收費單元采用傳統的線(xiàn)圈作為天線(xiàn)， 用于傳送信號給車(chē)輛
                      或從車(chē)輛傳送信號給收費單元。 車(chē)輛收發(fā)兩用機使用簡(jiǎn)單的線(xiàn)圈或鐵氧體線(xiàn)圈為天線(xiàn)，天線(xiàn)大小
                      與通訊波長(cháng)有關(guān)。該系統可靠性好，環(huán)境適應性強，但數據傳輸速率較低。

                    ·射頻AVI系統
                      該系統利用無(wú)線(xiàn)射頻技術(shù)實(shí)現數據無(wú)線(xiàn)傳輸。其優(yōu)點(diǎn)就是使用高頻載波時(shí)，可實(shí)現比電感耦合AVI
                      系統高得多的數據傳輸速率。另外， 由于天線(xiàn)的大小與使用載波波長(cháng)有關(guān)，因此，系統的收發(fā)信
                      機可以做得很小，性能可靠。

                  
                  四、射頻AVI系統實(shí)例
                   1.系統組成及原理
                    自行開(kāi)發(fā)的無(wú)線(xiàn)車(chē)輛自動(dòng)識別系統，由收費站和車(chē)輛收發(fā)信機、通信接口及計算機管理系統組成。
                    具體包括MC2833、MC3363、MC145162、MC68HC05、EEPROM和計算機管理系統等。

                    MC2833是一片單片調頻發(fā)射集成芯片， 由話(huà)筒放大器、可變電抗器、射頻振蕩器、輸出緩沖器、兩
                    個(gè)輔助晶體管構成。系統發(fā)送的數字信號采用FSK調制方式，經(jīng)調制、內部?jì)杉壘w管的放大，送往
                    雙工器，經(jīng)天線(xiàn)發(fā)射出去。發(fā)射功率可達+10dBm。

                    MC3363是一片單片調頻接收集成芯片， 它由低噪聲高頻放大器、兩個(gè)混頻和振蕩器、中頻限幅放大
                    器、頻率解調器、音頻前置放大器、幅寬比較器等幾部分構成。 經(jīng)它解調的數字信號經(jīng)18腳送往微
                    處理器的中斷腳。為了提高通信質(zhì)量，可利用MC3363的12、13、15、19腳組成一靜噪電路。

                    集成鎖相環(huán)MC145162是用來(lái)提供高精度的本機振蕩頻率和發(fā)射載波頻率。它是通用可編程序的雙PLL
                    芯片。

                    微處理器采用MC68HC05系列，采用HCMOS技術(shù)制造，執行速度快，并有多種型號可供不同的設計目的
                    選用。設計中使用MC68HC05R3，用INT口接收MC3363的數字信號， 用PB6口輸出要發(fā)射的數據代碼，
                    用一般的I/O口，通過(guò)軟件編程與EEPROM和計算機系統組成串行通信接口。

                    EEPROM用于存貯車(chē)輛的身份代碼。為了提高系統抗干擾能力， 設計中采用了前向糾錯技術(shù)，即存在
                    EEPROM中的數據是經(jīng)BCH［15，5，7］碼編碼而成。一個(gè)碼字的長(cháng)度為15位， 其中前5位是信息位，
                    后10位是冗余位。設計中選用Microchip公司的24LC02B。

                    計算機管理系統通過(guò)RS232接口與微處理器相連，處理接收到的車(chē)輛代碼，完成經(jīng)過(guò)車(chē)輛的收費、登
                    記和建檔等，并通過(guò)計算機系統可隨時(shí)查詢(xún)車(chē)輛的資料。

                  2.通信協(xié)議及數據類(lèi)型
                    ·通信協(xié)議
                      車(chē)輛收發(fā)信機與收費站收發(fā)信機之間，在正式傳輸車(chē)輛信息之前， 雙方應互發(fā)握手信號以確保通
                      信接收數據的準確性。首先由收費站收發(fā)信機發(fā)出一握手信號88H，車(chē)輛收發(fā)信機接收該數據，如
                      果接收正確，則將88H發(fā)回收費站收發(fā)信機。 緊接著(zhù)再由收費站收發(fā)信機再發(fā)AAH信號，車(chē)輛收發(fā)
                      信機再判斷是否收到。 如上述過(guò)程準確無(wú)誤， 則由車(chē)輛收發(fā)信機發(fā)射車(chē)輛信息給收費站收發(fā)信
                      機。設計中選用的數據速率為1200波特。

                    ·數據類(lèi)型
                      為了把車(chē)輛身份代碼通過(guò)FSK調制發(fā)射出去，首先要把車(chē)牌號碼、車(chē)輛顏色、銀行帳號、車(chē)輛類(lèi)型
                      等變換成相應的二進(jìn)制表示法。
                      車(chē)牌號碼：特征號代表車(chē)輛特殊身份。0代表普通收費車(chē)；1代表特殊免費車(chē)，如軍、警車(chē)等。
                      車(chē)輛類(lèi)型：用1字節代表，最多可表示256種車(chē)型。
                      車(chē)輛顏色和車(chē)牌顏色：用1字節表示，分別可表示16種不同的車(chē)輛顏色和16種車(chē)牌顏色。
                      銀行帳號：用10個(gè)字節表示，最多可表示長(cháng)度為20位的銀行帳號。

                  3.軟件設計
                    軟件設計包括收發(fā)信機中的控制軟件設計和計算機管理軟件設計。
                    ·收發(fā)信機的控制軟件
                      控制軟件主要由通信握手子程序、數據發(fā)送子程序、數據接收中斷服務(wù)子程序、譯碼糾錯子程
                      序、RS232通信子程序和EEPROM讀數據子程序組成。

                    ·計算機管理軟件
                      計算機管理軟件主要有完成數據的讀取、數據庫的建立以及查詢(xún)和設置功能。由讀取數據模塊、
                      處理數據模塊、查詢(xún)及設置模塊組成。

                      讀取數據模塊：它由后臺線(xiàn)程完成，線(xiàn)程在程序運行時(shí)即創(chuàng )建。它由初始化和讀取數據兩部組
                      成。讀數據時(shí)，每隔一定時(shí)間檢查串行口緩沖區，非定時(shí)讀取數據并存放在程序緩沖區中，此緩
                      沖區已在程序初始化時(shí)分配。

                      處理數據模塊：定時(shí)檢測程序緩沖區，非定時(shí)讀數據，經(jīng)處理后插入數據庫Autoinfo.db中。

                      查詢(xún)模塊：查詢(xún)Autoinfo數據庫，可按車(chē)牌號碼、車(chē)輛類(lèi)型、車(chē)輛顏色和日期查詢(xún)。

                      整個(gè)程序用Object Pascal語(yǔ)言編寫(xiě)。

                  4.系統主要特點(diǎn)
                    ·實(shí)現真正的不停車(chē)收費；
                    ·數據通信采用全雙工方式；
                    ·整個(gè)收費時(shí)間大大縮短，每收發(fā)一次車(chē)輛信息，僅需625ms左右，提高車(chē)輛流速；
                    ·付款方式由銀行間結算完成，完全杜絕資金流失。但實(shí)行難度很大。

                    本系統在室內環(huán)境下，收發(fā)距離小于5m時(shí)，數據誤碼率小于10-3，基本能滿(mǎn)足不停車(chē)收費的要求。