1 概述

    發(fā)達(dá)國(guó)家人們出行，以車(chē)代步，私車(chē)為主。美國(guó)可謂“汽車(chē)輪上的國(guó)家”，家家有車(chē)，一人多車(chē)[1]。有人推測(cè)，大中城市年收入在5 萬(wàn)元以上的家庭，通過(guò)“按揭”，就可擁有私車(chē)私房。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，這種家庭（特別是年青的家庭）一定會(huì)越來(lái)越多。人們追求：“居要理想，行要輕快；駕車(chē)進(jìn)出，閘門(mén)自開(kāi)”。為了提升中高檔住宅小區(qū)及業(yè)主的形象，促進(jìn)房地產(chǎn)的銷售；為了提高對(duì)進(jìn)出住宅小區(qū)車(chē)輛管理的智能化、信息化和自動(dòng)化水平，為住戶及車(chē)主提供高效、安全的門(mén)禁服務(wù)，聰明的小區(qū)開(kāi)發(fā)商們，在建理想的小區(qū)的同時(shí)，一定會(huì)配備不停車(chē)的門(mén)禁。不停車(chē)的門(mén)禁系統(tǒng)采用了世界先進(jìn)的射頻識(shí)別（RFID：Radio Frequency Identification）技術(shù)，利用具備RFID 的車(chē)卡和綜合化讀寫(xiě)控制設(shè)備，使系統(tǒng)的讀卡距離達(dá)到7 米以上，而且成本大大低于類似的系統(tǒng)，車(chē)輛進(jìn)出小區(qū)不須停車(chē)，就能完成對(duì)其的信息采集和管理,從而決定對(duì)它自動(dòng)放行或是攔截。該系統(tǒng)已在多項(xiàng)工程中應(yīng)用，證明其性能穩(wěn)定可靠，適合大規(guī)模推廣應(yīng)用。

    該系統(tǒng)具有如下功能：
    a)門(mén)禁值班人員，采用口令（密碼）登錄本系統(tǒng)，建立與后臺(tái)管理系統(tǒng)的連接；
    b)自動(dòng)、實(shí)時(shí)地采集進(jìn)出住宅小區(qū)門(mén)禁的載有車(chē)卡的車(chē)輛信息，包括車(chē)卡的識(shí)別地址（ID）號(hào)和車(chē)牌號(hào)，車(chē)輛無(wú)須停車(chē)；
    c)自動(dòng)實(shí)時(shí)地向后臺(tái)管理系統(tǒng)傳送車(chē)輛的車(chē)牌號(hào)、ID 號(hào)、車(chē)輛通過(guò)的車(chē)道號(hào)和通過(guò)時(shí)間等信息；
    d)自動(dòng)實(shí)時(shí)地接收后臺(tái)管理系統(tǒng)送出的車(chē)輛認(rèn)證信息；
    e)能對(duì)載有車(chē)卡的合法車(chē)輛自動(dòng)放行，該車(chē)輛不須停車(chē)；
    f)自動(dòng)、實(shí)時(shí)地?cái)r截違規(guī)、違例車(chē)輛，并通過(guò)語(yǔ)音提示報(bào)警；
    g)自動(dòng)、實(shí)時(shí)地記錄、存儲(chǔ)車(chē)輛通過(guò)信息；
    h)能查詢、打印通過(guò)車(chē)輛的有關(guān)信息。

    目前不少住宅小區(qū)采用 IC（Integrated Circuit）卡及其讀寫(xiě)器組成車(chē)輛門(mén)禁管理系統(tǒng)，它的價(jià)格低廉，但是由于IC卡的讀卡距離小，不超過(guò)0.1 米，車(chē)輛必須停車(chē)，以刷卡方式完成對(duì)車(chē)輛信息的采集。此方式不適合在中高檔小區(qū)應(yīng)用。而RFID 門(mén)禁管理系統(tǒng)，采用最新RFID 芯片和RFID PC 卡，研制出的車(chē)卡和讀寫(xiě)控制器，讀卡距離大于7 米，車(chē)輛不用停車(chē)，就能完成對(duì)它的信息采集和管理，系統(tǒng)的性價(jià)比大大提高，小區(qū)及用戶的形象明顯提升，它才是中高檔小區(qū)門(mén)禁的首選。

    2 系統(tǒng)的組成和工作原理[2，3]

    本系統(tǒng)由車(chē)卡和路邊設(shè)備組成。車(chē)卡（或稱車(chē)輛識(shí)別卡）安裝在車(chē)輛前檔風(fēng)玻璃內(nèi)側(cè)或儀表盤(pán)的卡架上或嵌在車(chē)牌上；路邊設(shè)備包括天線、讀寫(xiě)控制器（含顯示器、RFID PC 卡、聲卡、音響、車(chē)道線圈、線圈檢測(cè)器、I/O 卡和外部設(shè)備控制接線盒）電源和外部設(shè)備（如電動(dòng)欄桿、音箱和通行燈），如圖1 所示。車(chē)主在向車(chē)管所登記或進(jìn)行年檢時(shí)，車(chē)輛的相關(guān)信息（如車(chē)牌號(hào)、車(chē)型、車(chē)身顏色、車(chē)架號(hào)、發(fā)動(dòng)機(jī)號(hào)、車(chē)主姓名、購(gòu)置日期、年檢日期、聯(lián)系電話、有無(wú)違章、違法記錄、是否年檢等等）將存入車(chē)管中心計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)，并寫(xiě)在車(chē)主的行駛證上。

    車(chē)主購(gòu)置車(chē)卡時(shí)，車(chē)卡管理者根據(jù)行駛證的信息，通過(guò)寫(xiě)卡設(shè)備將車(chē)輛的部份信息（如車(chē)輛的車(chē)牌號(hào)、車(chē)型等）寫(xiě)入車(chē)卡中，并隨同車(chē)卡的ID 號(hào)、車(chē)主姓名、車(chē)身顏色等信息存入后臺(tái)管理計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)。這些信息被稱為“靜態(tài)數(shù)數(shù)據(jù)信息”，其中車(chē)卡的ID 號(hào)由廠商在出廠前鎖定，不能更改，ID 號(hào)全世界唯一，沒(méi)有同號(hào)。

    當(dāng)載有車(chē)卡的車(chē)輛通過(guò)門(mén)禁系統(tǒng)所在車(chē)道，并壓在線圈1 時(shí)，讀寫(xiě)控制器中的車(chē)輛檢測(cè)器檢測(cè)到車(chē)輛通過(guò)信息，并啟動(dòng)RFID PC 卡，通過(guò)微波天線向車(chē)卡發(fā)出“詢問(wèn)信號(hào)”；車(chē)卡收到詢問(wèn)信號(hào)同時(shí)從中得到能源供給，即將車(chē)卡中存儲(chǔ)的ID 號(hào)和車(chē)牌號(hào)調(diào)制在接收到的信號(hào)上，回傳給讀寫(xiě)控制器，此信號(hào)稱為“應(yīng)答信號(hào)”；讀寫(xiě)控制器通過(guò)天線收到車(chē)卡的應(yīng)答信號(hào)后，解調(diào)出ID 號(hào)和車(chē)牌號(hào)，疊加上車(chē)輛通過(guò)的車(chē)道號(hào)、通過(guò)時(shí)間、序號(hào)（作為車(chē)輛記數(shù)）等，經(jīng)網(wǎng)線傳到管理計(jì)算機(jī)（或服務(wù)器）數(shù)據(jù)庫(kù)，這些信息稱為“動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)信息”。系統(tǒng)利用采集到的ID 號(hào)和車(chē)牌號(hào)，查詢后臺(tái)管理計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)中的靜態(tài)數(shù)據(jù)信息，進(jìn)行比較判斷，再將查詢處理結(jié)果及指令，通過(guò)網(wǎng)線回傳給讀寫(xiě)控制器，并在其顯示器上顯示。如果是載有車(chē)卡的合法車(chē)輛，系統(tǒng)將發(fā)出自動(dòng)放行指令，開(kāi)啟欄桿，自動(dòng)放行車(chē)輛；如為查控或無(wú)車(chē)卡車(chē)輛，系統(tǒng)發(fā)出自動(dòng)攔截指令，欄桿閉合，語(yǔ)音提示報(bào)警，該車(chē)輛被攔截，待值班人員處理后，才能放行該車(chē)輛。車(chē)輛通過(guò)車(chē)道上的第2 線圈后，欄桿自動(dòng)放下，同時(shí)第二線圈還起著防砸車(chē)的保護(hù)作用。

    a)車(chē)卡：車(chē)卡又稱電子車(chē)牌或電子識(shí)別卡或電子標(biāo)簽，是車(chē)輛信息的載體。它采用 NIT 公司（NEOSOURCEINTEL-TECH LTD：新源現(xiàn)代智能科技有限公司）的微帶集成和“一車(chē)一卡”防拆專利技術(shù)，安裝在車(chē)輛前擋風(fēng)玻璃內(nèi)側(cè)，存儲(chǔ)有車(chē)輛的相關(guān)信息，如車(chē)牌號(hào)、ID 號(hào)、車(chē)型等，不需電池供電(它的能量由收到的微波詢問(wèn)信號(hào)產(chǎn)生) ，所以也被稱為“無(wú)源卡”，使用壽命可長(zhǎng)達(dá)十年以上，工作頻率在902~928MHz 范圍內(nèi)。為了提高讀卡速度和保護(hù)車(chē)主的“隱私”，在車(chē)卡中只寫(xiě)入車(chē)輛的車(chē)牌號(hào)。
    b)天線：本系統(tǒng)采用進(jìn)口或國(guó)產(chǎn)定向線極化天線，其增益大于 9.5dbd，波束寬度為68°(水平面)和26°(垂直面），工作頻率為902~928MHz。
    c)讀寫(xiě)控制器：讀寫(xiě)控制器由讀寫(xiě)器（或稱收發(fā)器）和工業(yè)控制計(jì)算機(jī)組成。讀寫(xiě)器包括發(fā)射單元、接受單元、信號(hào)處理控制單元及電源等，其工作頻率為902～928MHz，具有跳頻抗干擾能力，發(fā)射功率為0.7W（峰值），接收靈敏度為-98dbmw。工業(yè)控制計(jì)算機(jī)由工業(yè)級(jí)計(jì)算機(jī)和控制單元組成，它既具有計(jì)算機(jī)信號(hào)處理的功能，又具有控制外部設(shè)備的功能。

{$page$}

    讀寫(xiě)控制器是系統(tǒng)對(duì)車(chē)輛信息采集、交換、處理和控制的中心。它采用了跳頻抗干擾技術(shù)，按照專用短程無(wú)線通信（DSRC：Dedicated Short Range Communication）協(xié)議，采集車(chē)卡中存儲(chǔ)的車(chē)輛信息；通過(guò)網(wǎng)絡(luò)，按TCP/IP（Transmission Control Protocol/Interface Protocol）協(xié)議與后臺(tái)管理計(jì)算機(jī)相連，與其進(jìn)行數(shù)據(jù)信息交換，接收其控制指令；通過(guò)控制單元，按指令對(duì)外部設(shè)備（如欄桿、通信燈和語(yǔ)音提示等）進(jìn)行控制，決定對(duì)車(chē)輛的放行或攔截。

    d)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)：系統(tǒng)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)采用客戶機(jī)服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，支持TCP/IP 協(xié)議，按以太Ethemet 方式連接；系統(tǒng)與外部系統(tǒng)通過(guò)公用網(wǎng)絡(luò)（如Digital Data Network、Public Service Telephone Network、光纖網(wǎng)）或通信設(shè)備相連，同樣支持TCP/IP 協(xié)議。 

    為了信息保密，采取以下措施：

    (1)上網(wǎng)查詢本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息，必須輸入本系統(tǒng)的授權(quán)密碼。
    (2)信息顯示內(nèi)容分為三級(jí)：普通級(jí)——顯示車(chē)輛的車(chē)牌號(hào)；秘密級(jí)——顯示車(chē)輛的代號(hào)，不顯示車(chē)牌號(hào)；加密級(jí)——只顯示×××符號(hào)，不顯示車(chē)牌號(hào)。

    e)系統(tǒng)軟件：系統(tǒng)軟件主要由讀寫(xiě)模塊、顯示與統(tǒng)計(jì)模塊、通信模塊、控制模塊和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊組成。讀寫(xiě)模塊負(fù)責(zé)系統(tǒng)與車(chē)卡之間的數(shù)據(jù)信息交換；顯示統(tǒng)計(jì)模塊負(fù)責(zé)車(chē)輛信息和相關(guān)外部設(shè)備的狀態(tài)顯示，統(tǒng)計(jì)通過(guò)車(chē)輛的數(shù)據(jù)（如車(chē)牌號(hào)、ID 號(hào)、通過(guò)時(shí)間、通過(guò)車(chē)道號(hào)等）；通信模塊負(fù)責(zé)系統(tǒng)與后臺(tái)管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換；控制模塊負(fù)責(zé)對(duì)外部設(shè)備的狀態(tài)檢測(cè)和控制；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊負(fù)責(zé)將車(chē)輛通過(guò)信息存入本地文本文件，以備查詢。軟件的處理流程見(jiàn)圖 2。

    3 系統(tǒng)采用的主要技術(shù)

    3.1 微帶二次集成技術(shù)和設(shè)備綜合設(shè)計(jì)技術(shù)

    本系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)在于讀卡距離較遠(yuǎn)，實(shí)現(xiàn)了不停車(chē)門(mén)禁管理；為了占領(lǐng)門(mén)禁管理的市場(chǎng)，必須降低系統(tǒng)成本，采用RFID 微帶二次集成技術(shù)和設(shè)備綜合設(shè)計(jì)技術(shù)。

    a)RFID 微帶二次集成技術(shù)：讀卡距離大于 7 米的無(wú)源微波車(chē)卡，是本系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，也是國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平的部件，它采用美國(guó)Amtech公司1999 年新開(kāi)發(fā)的無(wú)源微波RFID 芯片，根據(jù)不同的基片，設(shè)計(jì)微帶天線，進(jìn)行二次集成，研制出高性能高可靠的車(chē)卡。該RFID 芯片包括微波收發(fā)電路、調(diào)制群調(diào)電路和存儲(chǔ)器。存儲(chǔ)器存儲(chǔ)容量為1024bit，其中96bit 由廠商在出廠前寫(xiě)入了ID 號(hào)，并被鎖定，不能修改；其余928bit 為用戶開(kāi)發(fā)區(qū)。該芯片封裝后的尺寸為3×5(mm)。該車(chē)卡不用電池供電，使用壽命超過(guò)十年。
    b)設(shè)備綜合設(shè)計(jì)技術(shù)：利用美國(guó) Amtech 公司開(kāi)發(fā)中心RFID PC 卡和國(guó)產(chǎn)計(jì)算機(jī)組件，進(jìn)行綜合化和優(yōu)化設(shè)計(jì)，研制出新一代讀寫(xiě)控制器。RFID PC 卡的大小與普通IC 卡尺寸差不多，它具有讀寫(xiě)器所有功能，輸出功率為0.7W，工作頻率為902-928MHz，且具有跳頻抗干擾能力。該設(shè)備既具有讀寫(xiě)器采集車(chē)輛數(shù)據(jù)信息的功能，又具有智能車(chē)道控制器對(duì)數(shù)據(jù)信息處理、存儲(chǔ)、顯示、統(tǒng)計(jì)、通信交換以及控制外部設(shè)備的功能。

    3.2 一車(chē)一卡技術(shù)

    本系統(tǒng)采用 NIT 公司微帶集成電路和防拆專利技術(shù)的車(chē)卡，車(chē)卡粘貼在車(chē)輛擋風(fēng)玻璃內(nèi)側(cè)后，不可拆卸；拆動(dòng)即被損壞。由此實(shí)現(xiàn)車(chē)卡與車(chē)輛唯一對(duì)應(yīng)關(guān)系。為了加強(qiáng)這種特性，還利用了車(chē)卡ID 號(hào)“全世界唯一”的特性，以及對(duì)車(chē)卡的部分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行了加密。

    3.3 跳頻抗干擾技術(shù)

    本系統(tǒng)讀寫(xiě)器的頻率綜合器受偽碼調(diào)制，輸出信號(hào)頻率在 902~928MHz 范圍內(nèi)隨機(jī)“跳變”，利用相關(guān)解調(diào)技術(shù)，提高系統(tǒng)的抗干擾能力。試驗(yàn)表明，本系統(tǒng)與GSM（Global System for Mobile Communications）系統(tǒng)不會(huì)產(chǎn)生相互干擾。

    3.4 網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)

    本系統(tǒng)按 TCP/IP 協(xié)議，可與多種通信網(wǎng)絡(luò)(如Defense Data Service、PSTN、光纖）和通信系統(tǒng)（如微波通信系統(tǒng)、GSM 系統(tǒng)），建立通信聯(lián)系，用戶可按授權(quán)密碼，利用PSTN 網(wǎng)，采用撥號(hào)上網(wǎng)和輸入密碼的方式，通過(guò)電腦查詢進(jìn)出小區(qū)車(chē)輛的數(shù)據(jù)信息。為了保護(hù)車(chē)主的隱私，在網(wǎng)上傳輸?shù)能?chē)輛信息，只有車(chē)輛的車(chē)牌號(hào)或代號(hào)成×××符號(hào)；通過(guò)網(wǎng)上查詢車(chē)輛信息必須輸入授權(quán)密碼。

    3.5 雙卡識(shí)別技術(shù)

    本系統(tǒng)可以為車(chē)主配置 2 張識(shí)別卡，一張固定車(chē)輛擋風(fēng)玻璃上不可拆卸，稱為“車(chē)卡”；另一張由車(chē)主手持或放在車(chē)輛儀表盤(pán)的卡架上，可以隨身攜帶，稱為“人卡”。2 張卡的ID 號(hào)不同，但是寫(xiě)入車(chē)卡中的車(chē)牌號(hào)相同。

    車(chē)輛通過(guò)門(mén)禁時(shí)，系統(tǒng)必須同時(shí)采集到車(chē)卡和人卡的車(chē)牌號(hào)，而且相同，才能對(duì)該車(chē)放行。如果無(wú)車(chē)卡和人卡，或有車(chē)卡無(wú)人卡，或有車(chē)卡和人卡但采集到的車(chē)牌號(hào)不相同，只要其中任何一種情況發(fā)生，該車(chē)均會(huì)被攔截。

    利用雙卡識(shí)別技術(shù)，實(shí)現(xiàn)車(chē)輛防盜功能。

    4 結(jié)束語(yǔ)

    不停車(chē)車(chē)輛門(mén)禁管理系統(tǒng)與現(xiàn)有車(chē)輛門(mén)禁系統(tǒng)相比，其優(yōu)勢(shì)在于不停車(chē)，就能完成對(duì)車(chē)輛信息的采集，這正是廣大車(chē)主追求的物業(yè)管理服務(wù)。采用先進(jìn)的RFID 技術(shù)，保證足夠的讀卡距離，就能實(shí)現(xiàn)這種功能。但是，要大規(guī)模推廣應(yīng)用，必須降低系統(tǒng)的成本。NIT 公司順應(yīng)市場(chǎng)的這種需求，研制了綜合化讀寫(xiě)控制器，使門(mén)禁管理系統(tǒng)的性價(jià)比大大提高，為在中高檔住宅小區(qū)廣泛應(yīng)用創(chuàng)造了條件。本系統(tǒng)不僅可以用于住宅小區(qū)門(mén)禁，也可以用在重要機(jī)關(guān)或機(jī)要部門(mén)門(mén)禁，還可以推廣應(yīng)用到公交車(chē)站或停車(chē)場(chǎng)，它具有廣泛的應(yīng)用前景。

    參考資料：
    [1] 史其信.中國(guó)智能交通(ITS)發(fā)展的戰(zhàn)略[J].ITS 通信,1999(1):2-8
    [2] 李元忠.車(chē)輛自動(dòng)識(shí)別管理系統(tǒng)的識(shí)別空域和時(shí)域范圍[J]. ITS 通信,2001(3):21-29
    [3] 李元忠.射頻識(shí)別技術(shù)及其在交通領(lǐng)域中的應(yīng)用[J].電訊技術(shù),2002,42(5):5-9