智能交通是將先進(jìn)的傳感器技術(shù)、通訊技術(shù)、數(shù)據(jù)處理技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、信息發(fā)布技術(shù)等有機(jī)地運(yùn)用于整個(gè)交通運(yùn)輸管理體系而建立起的一種實(shí)時(shí)的、準(zhǔn)確的、高效的交通運(yùn)輸綜合管理和控制系統(tǒng)[1][3]。智能交通通過(guò)改善交通運(yùn)輸基礎(chǔ)設(shè)施，提高交通信息服務(wù)水平，來(lái)改善交通運(yùn)作環(huán)境，提高交通服務(wù)質(zhì)量，進(jìn)而提高人民生活水平。

RFID(Radio Frequency Identification，無(wú)線射頻識(shí)別)技術(shù)，最初作為二戰(zhàn)時(shí)期用于敵我飛機(jī)識(shí)別的技術(shù)，最近幾年在物流與供應(yīng)鏈管理領(lǐng)域重新煥發(fā)了新機(jī)，得到了極大的重視與長(zhǎng)足的發(fā)展[12]。在交通運(yùn)輸領(lǐng)域，RFID技術(shù)也在公交卡[7][9]、不停車(chē)收費(fèi)[8]、停車(chē)場(chǎng)管理、車(chē)輛類(lèi)型及流量信息采集、高速公路車(chē)輛速度計(jì)算等方面取得了應(yīng)用成效[6]。為了系統(tǒng)地分析RFID在智能交通中的應(yīng)用前景以及應(yīng)用模式，本文首先從“面向服務(wù)”的思想，來(lái)系統(tǒng)地劃分智能交通中不同主體在面向不同服務(wù)對(duì)象時(shí)所需要提供的服務(wù)內(nèi)容，進(jìn)而分析怎樣去大規(guī)模地應(yīng)用RFID技術(shù)去實(shí)現(xiàn)這些服務(wù)內(nèi)容。最后，針對(duì)RFID作為一門(mén)數(shù)據(jù)采集技術(shù)，在與其他數(shù)據(jù)采集技術(shù)（比如：GPS），以及數(shù)據(jù)處理分析平臺(tái)（比如GIS）的比較與融合方面作出簡(jiǎn)單地探討。

1. RFID技術(shù)及其在交通領(lǐng)域的應(yīng)用情況

RFID技術(shù)是通過(guò)無(wú)線電波的方式，把存儲(chǔ)在RFID標(biāo)簽（Tag）中的唯一標(biāo)識(shí)碼傳送給RFID閱讀器（Reader）。當(dāng)標(biāo)簽貼在被標(biāo)識(shí)物體上時(shí)，就可以對(duì)被標(biāo)識(shí)物體實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的、非直接接觸的識(shí)別?；跓o(wú)線電波傳輸周期以及傳輸通道的特性，同時(shí)也就可以實(shí)現(xiàn)多目標(biāo)、大批量、快速的識(shí)別。

其次，公共交通工具提供者對(duì)乘客所應(yīng)提供的服務(wù)內(nèi)容可歸納如表二所示。

以上劃分主要是針對(duì)大范圍的公路交通以及城市內(nèi)的公共交通兩大類(lèi)來(lái)劃分的。這兩類(lèi)也是目前智能交通所要解決的兩大主要方面。針對(duì)其他一些小范圍的、局部的應(yīng)用，比如：停車(chē)場(chǎng)、機(jī)場(chǎng)、集裝箱碼頭、垃圾處理場(chǎng)等，都可以按服務(wù)提供者與服務(wù)消費(fèi)者的方式去劃分服務(wù)內(nèi)容，并且由服務(wù)提供者根據(jù)被服務(wù)者的需求去確定是否提供相應(yīng)的服務(wù)。在下面，我們將根據(jù)RFID的技術(shù)特點(diǎn)以及適用性，來(lái)分析RFID在智能交通中大規(guī)模應(yīng)用的模式。

3. RFID技術(shù)在智能交通中大規(guī)模應(yīng)用的可行性與應(yīng)用模式

近幾年RFID技術(shù)的熱潮是來(lái)自于AutoID實(shí)驗(yàn)室對(duì)建立物流與供應(yīng)鏈領(lǐng)域的“物聯(lián)網(wǎng)（Internet of Things）”的設(shè)想[12]。其基本想法就是基于Internet的互聯(lián)互通性，通過(guò)電子產(chǎn)品代碼（Electronic Product Code，簡(jiǎn)稱(chēng)EPC）把供應(yīng)鏈的物質(zhì)網(wǎng)絡(luò)（Network of Atoms）同Internet的比特網(wǎng)絡(luò)(Network of Bits)融合起來(lái)，形成一個(gè)統(tǒng)一的“物聯(lián)網(wǎng)（Internet of Things）”。形象而言就是在每個(gè)物品貼上標(biāo)簽RFID標(biāo)簽，每個(gè)標(biāo)簽都賦予一個(gè)唯一的EPC碼。當(dāng)貨物沿供應(yīng)鏈的流動(dòng)時(shí)，（比如：生產(chǎn)工廠→ 中心倉(cāng)庫(kù) → 區(qū)域配送中心 → 零售店 → 貨架→ 顧客），通過(guò)裝在相關(guān)位置的RFID閱讀器，可以快速地完成對(duì)產(chǎn)品的識(shí)別、盤(pán)點(diǎn)、數(shù)量統(tǒng)計(jì)、自動(dòng)補(bǔ)貨、防偽檢查等，以達(dá)到提高物流速度、降低庫(kù)存水平、提高資金周轉(zhuǎn)率等。該想法得到眾多國(guó)際零售巨頭，比如：Walmart, Target, Metro,的響應(yīng)與支持，同時(shí)也得到了包括美國(guó)國(guó)防部（Department Of Defense, 簡(jiǎn)稱(chēng)DOD）的支持，從而掀起一股RFID的熱潮。

然而在實(shí)現(xiàn)上，RFID在物流與供應(yīng)鏈管理方面的進(jìn)展并不如預(yù)計(jì)那么順利。比如Walmart已經(jīng)推遲了它在2005年實(shí)現(xiàn)全球前100大供應(yīng)商全面采用RFID技術(shù)的強(qiáng)制性要求。其中幾個(gè)主要的因素有1）.全球標(biāo)準(zhǔn)的不統(tǒng)一。特別是數(shù)據(jù)格式以及受政府管制的UHF頻段，美國(guó)、歐洲、以及亞太的一些國(guó)家和地區(qū)都有不同的標(biāo)準(zhǔn)。中國(guó)也正在制訂自己的標(biāo)準(zhǔn)[5]。但是為了實(shí)現(xiàn)在全球化的供應(yīng)鏈上都能識(shí)別采用RFID標(biāo)識(shí)的物體，標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一非常重要。2）.成本高，投資主體不明確。其成本主要在將要海量使用的RFID標(biāo)簽上面。由于供應(yīng)鏈上涉及眾多商業(yè)主體，包括產(chǎn)品生產(chǎn)商、物流服務(wù)提供商、運(yùn)輸商、倉(cāng)庫(kù)管理、海關(guān)、機(jī)場(chǎng)或碼頭、分銷(xiāo)商等，很難用一種商業(yè)模式把他們的投資與利益平衡起來(lái)，讓某方或讓大家共同來(lái)投資。3）.技術(shù)的成熟性還不夠。目前被動(dòng)式標(biāo)簽中的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)時(shí)間還有限，標(biāo)簽讀取的成功率也受很多環(huán)境因素制約。4）.其他因素，包括隱私、安全等問(wèn)題。

然而，把RFID技術(shù)應(yīng)用來(lái)針對(duì)局部區(qū)域的交通智能化而形成的“車(chē)聯(lián)網(wǎng)（Internet of Vehicles）”具有更高的可行性。1）.針對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一的問(wèn)題，在局部（全國(guó)、或全省、或全市）采用RFID，可以不用考慮國(guó)際化標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一問(wèn)題。2）.投資主題明確。無(wú)論是交通基礎(chǔ)設(shè)施的提供者還是公共交通服務(wù)提供者，在有需求提高服務(wù)水平的時(shí)候，他們就可以考慮進(jìn)行投資。目前很多高速公路或隧道的不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)，都是投資主體（或者叫服務(wù)提供者）為了提高服務(wù)質(zhì)量而進(jìn)行的技術(shù)改造。3）.技術(shù)具有更高的成熟性。針對(duì)智能交通的應(yīng)用中所采用的主動(dòng)式、超高頻標(biāo)簽，其讀寫(xiě)距離遠(yuǎn)、安全性好、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)時(shí)間更有保障。雖然主動(dòng)式標(biāo)簽的成本比被動(dòng)式貴很多，但是針對(duì)車(chē)輛這種昂貴的物品，主動(dòng)式標(biāo)簽的成本占的比例非常小。4）.由于采用主動(dòng)式標(biāo)簽，在安全性、保密性、隱私問(wèn)題處理都有很成熟的技術(shù)。

為了達(dá)到有效的監(jiān)控管理與信息服務(wù)，在實(shí)現(xiàn)上需要大規(guī)模地在所有道路上安裝RFID閱讀器，在所有車(chē)輛上安裝RFID標(biāo)簽。在實(shí)施方案上，一些學(xué)者也對(duì)局部區(qū)域內(nèi)的RFID技術(shù)的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了探討[2][4]。針對(duì)RFID設(shè)備的安裝，我們?cè)O(shè)計(jì)在道路交叉口安裝紅綠燈的支架上進(jìn)行安裝，如圖2所示。RFID閱讀器可以安裝在支架的立柱上。RFID閱讀器的天線可以安裝在支架的橫梁上面，可以緊靠在交通信號(hào)燈的下方。一般一個(gè)RFID閱讀器可以連接多條天線，并且閱讀器可以從邏輯上區(qū)分某個(gè)RFID標(biāo)簽是被哪條天線所讀到。因此，一個(gè)閱讀器連同多條天線可以滿足對(duì)每條行車(chē)線上的車(chē)輛流動(dòng)情況進(jìn)行監(jiān)控。其天線覆蓋區(qū)域?yàn)殄F型區(qū)域。為了不至于在兩條相鄰行車(chē)線之間造成探測(cè)盲區(qū)，其錐型區(qū)域除了覆蓋正下方的行車(chē)線外，也應(yīng)覆蓋部分相鄰行車(chē)線的區(qū)域。比如說(shuō)，每條天線覆蓋相鄰行車(chē)線25%的范圍，則兩個(gè)相鄰天線就有50%的重疊區(qū)。這樣可以保證不至于出現(xiàn)探測(cè)盲點(diǎn)，也不至于出現(xiàn)重復(fù)檢測(cè)。除了道路交叉路口，在其他道路出口或空曠的高速公路上，也可以按照適當(dāng)?shù)拿芏仍诿織l行車(chē)線上裝上RFID系統(tǒng)，到達(dá)按一定的密度收集車(chē)輛的運(yùn)行信息。 交通信號(hào)燈RIFD閱讀器天線RIFD閱讀器RIFD閱讀器天線覆蓋區(qū)域

總之，RFID閱讀器或其天線可以象交通信號(hào)燈一樣地普遍，用來(lái)收集行駛在道路上的車(chē)輛的動(dòng)態(tài)信息，到達(dá)監(jiān)控的目的以及增值服務(wù)的目的。當(dāng)大規(guī)模的道路以及車(chē)輛都采用RFID技術(shù)后，結(jié)合其他數(shù)據(jù)通訊技術(shù)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、信息發(fā)布系統(tǒng)等，可以實(shí)現(xiàn)如下的針對(duì)交通工具智能化服務(wù)：

• 相對(duì)位置定位?？梢源_定車(chē)輛進(jìn)入了哪個(gè)區(qū)間。其定位的精度取決于RFID閱讀器安裝的密度。
  
•  路線導(dǎo)航。根據(jù)事先選定的路線，在抵達(dá)某關(guān)鍵路口的前一個(gè)路口，通過(guò)適當(dāng)?shù)男畔l(fā)布機(jī)制，可以告訴車(chē)輛應(yīng)準(zhǔn)備在某條行車(chē)道行駛或某個(gè)出口駛出。
  
• 智能信號(hào)燈控制。通過(guò)安裝在路口的RFID閱讀器可以探測(cè)并計(jì)算出某兩個(gè)紅綠燈區(qū)間的車(chē)輛數(shù)目，從而智能地計(jì)算紅燈或綠燈的分配時(shí)間。同時(shí)，通過(guò)對(duì)公交車(chē)輛的類(lèi)別的識(shí)別，可以實(shí)現(xiàn)公交優(yōu)先的交通信號(hào)控制。
  
• 城市中心區(qū)域交通流量控制。對(duì)進(jìn)入城市中心區(qū)的車(chē)輛，通過(guò)安裝的路口的RFID閱讀器，自動(dòng)計(jì)算出行駛長(zhǎng)度。從而可以對(duì)進(jìn)入中心區(qū)的車(chē)輛按行駛長(zhǎng)度不停車(chē)地進(jìn)行收費(fèi)，以降低城市中心區(qū)的交通壓力。
  
• 不停車(chē)收費(fèi)。該功能已經(jīng)在很多高速公路上實(shí)現(xiàn)。
  
•  進(jìn)入控制。通過(guò)裝在路口的RFID閱讀器，并輔以其他自動(dòng)控制系統(tǒng)，可以不讓特定類(lèi)型的車(chē)輛、或有違章記錄的車(chē)輛進(jìn)入某區(qū)域或某路段。
  
• 實(shí)時(shí)速度指標(biāo)?？梢酝ㄟ^(guò)計(jì)算兩閱讀器區(qū)間的車(chē)輛通過(guò)時(shí)間，進(jìn)而實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)出車(chē)輛的平均行駛速度。并且可以給出通告，讓其他車(chē)輛可以知道該路段的順暢程度，從而選擇是否行駛該路段。
  
• 超速警告。根據(jù)兩閱讀器區(qū)間的車(chē)輛通過(guò)時(shí)間，計(jì)算出該車(chē)輛行駛是否超速。如果超速，通過(guò)適當(dāng)?shù)男畔l(fā)布機(jī)制，對(duì)該車(chē)輛進(jìn)行通告或警告。
  
• 自動(dòng)違章記錄與懲罰。針對(duì)在某區(qū)間違章的車(chē)輛，在區(qū)間出口處，識(shí)別到該車(chē)輛后，可以自動(dòng)進(jìn)行違章的記錄與懲罰。其費(fèi)用還可以從自動(dòng)繳費(fèi)渠道扣除。
  
• 實(shí)時(shí)流量統(tǒng)計(jì)。根據(jù)兩閱讀器區(qū)間的車(chē)輛通過(guò)數(shù)量，可以實(shí)時(shí)進(jìn)行某路段的車(chē)輛流量統(tǒng)計(jì)。如果流量超過(guò)某范圍，還可以進(jìn)行相應(yīng)的警告信息發(fā)布以及進(jìn)入限制。
  
• 逆行警告。根據(jù)車(chē)輛在通過(guò)兩閱讀器區(qū)間的時(shí)間先后次序，可以判斷該車(chē)是否是在逆行。如果有逆行，則通過(guò)適當(dāng)?shù)男畔l(fā)布機(jī)制，向該車(chē)輛發(fā)出警告信息。
  
• 故障通告。如果某路段因?yàn)橐馔馇闆r或者例行道路維護(hù)，需要暫時(shí)關(guān)閉，則可以在該路段之前的路口，對(duì)經(jīng)過(guò)該路口的車(chē)輛進(jìn)行通告，告訴某路段已經(jīng)封閉，不可進(jìn)入。
  
  以上是針對(duì)交通工具通過(guò)RFID可以實(shí)現(xiàn)的智能服務(wù)。針對(duì)公共交通工具的乘客的智能服務(wù)包括：
•  車(chē)輛位置分布?？梢酝ㄟ^(guò)裝在公交站臺(tái)的顯示設(shè)備，顯示出某路線的所有車(chē)輛的目前位置分布。
  
• 下班到達(dá)時(shí)間通告。可以通過(guò)裝在公交站臺(tái)的顯示設(shè)備，顯示出某路線的下班車(chē)輛的大約到達(dá)時(shí)間。
  
• 擁擠程度通告?？梢酝ㄟ^(guò)裝在公交站臺(tái)的顯示設(shè)備，通告下班即將到達(dá)的車(chē)輛中已有乘客數(shù)量或擁擠程度指標(biāo)。乘客可以結(jié)合其他車(chē)輛的位置，選擇是否繼續(xù)等待。
  
• 公交一卡通。通過(guò)裝在車(chē)輛上的RFID閱讀器，可以實(shí)現(xiàn)公交費(fèi)用的電子支付，減少錢(qián)幣的直接支付與找零。該應(yīng)用已經(jīng)在很多車(chē)輛上實(shí)現(xiàn)。更進(jìn)一步，如果在車(chē)輛下車(chē)處也裝上RFID閱讀器，可以實(shí)現(xiàn)按行程距離收費(fèi)、實(shí)時(shí)乘客人數(shù)統(tǒng)計(jì)、以及前面提到的擁擠程度通告等。
  
• 下站到達(dá)地點(diǎn)通告。通過(guò)裝在車(chē)內(nèi)的顯示設(shè)備，可以讓車(chē)上的乘客知道下站的到達(dá)地點(diǎn)，以及整個(gè)行程所經(jīng)過(guò)的站名。目前該服務(wù)通過(guò)司機(jī)手動(dòng)控制已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)。如果采用RFID，可以更智能化、更準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)下站到達(dá)站名的通告。
  
• 交通狀況信息轉(zhuǎn)告。通過(guò)裝在車(chē)內(nèi)的顯示設(shè)備，可以轉(zhuǎn)告從交通基礎(chǔ)設(shè)施提供者所收到的交通狀況信息，比如，實(shí)時(shí)速度指標(biāo)，實(shí)時(shí)流量指標(biāo)，故障通告等。
  
• 動(dòng)態(tài)時(shí)間估算。結(jié)合從交通基礎(chǔ)設(shè)施提供者所的交通狀況信息，可以進(jìn)行余下路線行駛時(shí)間的估算，并定期通知給車(chē)上的乘客。
  
  以上方面都是結(jié)合實(shí)際情況歸納總結(jié)出來(lái)的。這些功能的實(shí)現(xiàn)，能滿足交通工具以及乘客對(duì)交通信息的需求，促進(jìn)交通的智能化

4. 與其他相關(guān)技術(shù)的比較與融合

在實(shí)現(xiàn)“車(chē)聯(lián)網(wǎng)”的技術(shù)中，RFID只是一門(mén)個(gè)體識(shí)別、定位、導(dǎo)航等用途的工具。其需要有相關(guān)的數(shù)據(jù)通訊、數(shù)據(jù)處理、信息發(fā)布、智能控制等技術(shù)的配合。 在實(shí)時(shí)定位與導(dǎo)航方面，GPS技術(shù)已經(jīng)得到了充分的利用。與RFID技術(shù)相比，GPS所獲取的定位信息有更高的精度。但是在適用性上，GPS系統(tǒng)需要昂貴的設(shè)備去存儲(chǔ)基礎(chǔ)GIS數(shù)據(jù)，以及進(jìn)行復(fù)雜的計(jì)算。而采用RFID技術(shù)，只需要一個(gè)RFID標(biāo)簽，再配合其他通訊設(shè)備及信息發(fā)布設(shè)備，就可以進(jìn)行粗略位置的定位以及導(dǎo)航。具有成本低，安裝方便，車(chē)輛無(wú)需改造等特點(diǎn)。但是該兩種技術(shù)并非相互排斥的。GPS可以應(yīng)用于比較空曠的地方，以及對(duì)定位精度要求很高的情況下。RFID可以應(yīng)用于城市交通網(wǎng)絡(luò)或者高速公路網(wǎng)絡(luò)等監(jiān)控性強(qiáng)的地方。在數(shù)據(jù)的融合與處理上，一些作者對(duì)GIS在智能交通中的數(shù)據(jù)模型[10]以及數(shù)據(jù)融合[11]都作了深入的探討。GIS作為一個(gè)空間數(shù)據(jù)處理平臺(tái)，在將來(lái)可以融合RFID所獲取的實(shí)時(shí)交通信息，從而提供針對(duì)流量、速度、位置、狀態(tài)方面的信息。

5. 總結(jié)

隨著RFID技術(shù)在最近幾年的蓬勃發(fā)展，在智能交通領(lǐng)域，RFID也有了很多的應(yīng)用。本文為了系統(tǒng)地分析RFID技術(shù)在智能交通中的應(yīng)用空間以及應(yīng)用模式，首先從“面向服務(wù)”的思想來(lái)系統(tǒng)地劃分智能交通所需要提供的服務(wù)。分別歸納了交通基礎(chǔ)設(shè)施提供者應(yīng)該向其服務(wù)對(duì)象—交通工具—所提供的服務(wù)，以及公共交通工具提供者應(yīng)該向其服務(wù)對(duì)象—乘客—所提供的服務(wù)。這些服務(wù)可以采用基于RFID的“車(chē)聯(lián)網(wǎng)”來(lái)實(shí)現(xiàn)，比如：針對(duì)交通工具的相對(duì)位置定位，路線導(dǎo)航，智能信號(hào)燈控制，實(shí)時(shí)速度指標(biāo)，超速警告，自動(dòng)違章記錄與懲罰，實(shí)時(shí)流量統(tǒng)計(jì)，逆行警告，故障通告等，以及針對(duì)乘客的車(chē)輛位置分布，下班到達(dá)時(shí)間通告，擁擠程度通告，下站到達(dá)地點(diǎn)通告，動(dòng)態(tài)時(shí)間估算等。這些服務(wù)的實(shí)現(xiàn)都得建立在大規(guī)模地使用RFID技術(shù)之上。理想的狀況就是道路上的RFID閱讀器象交通信號(hào)燈一樣普遍，每個(gè)車(chē)輛上都裝有一個(gè)RFID標(biāo)簽。

本文從宏觀的角度闡述了“車(chē)聯(lián)網(wǎng)”可以實(shí)現(xiàn)的交通智能化方式，并沒(méi)有從具體的技術(shù)實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)上進(jìn)一步探討，希望能夠達(dá)到拋磚引玉的作用，推動(dòng)RFID技術(shù)在智能交通領(lǐng)域的應(yīng)用。

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13). Thomas Erl (2005), Service-Oriented Architecture: Concepts, Technology, and Design, Prentice Hall, ISBN 0131858580.

本文章發(fā)表在“第一屆中國(guó)交通地理信息系統(tǒng)（GIS-T）技術(shù)研討會(huì)（2007年6月24-25日，武漢大學(xué)交通研究中心）”上。由作者提供，在此發(fā)布；如要轉(zhuǎn)載，請(qǐng)征得作者的同意。作者的聯(lián)系方式為 xwwang@eti.hku.hk   ecwong@eti.hku.hk