基于RFID技術與SIM卡結合的智能交通系統方案

　　近年來，隨著汽車特別是私家車輛的快速增長，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生。近年國內城市小汽車平均保有量正按照每年15%以上的速度遞增，未來可能更快。而道路平均年增加量僅為4%一5%，道路的增長遠遠趕不上汽車的增長，城市交通擁擠發生了前所未有的迅速增長。

　　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題。因此必須引入新的技術，將手機SIM卡與RFID射頻技術相結合，建立一套以移動手機為載體，以SIM卡與RFID技術相結合為技術原理，能實時獲取動態交通信息并發布到車主手機的智能交通系統。

　　基于上述內容，提出以RFSIM技術原理為基礎，著力建立一套智能化的交通信息采集、分析、實時顯示系統。該系統能有效緩解城市交通壓力，減少環境污染，降低交通事故發生率、節約能源、交通信息實時發布等，具有重要的理論價值和良好的應用前景。

　　1.RFSIM技術

　　(1)RFSIM技術的基本原理

　　RFSIM是無線電頻率識別(RadioFrequencyIdentification)與手機SIM卡的簡稱，即射頻識別SIM卡。RFSIM技術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之一。RFSIM可安裝在手機上實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客戶識別模塊)的縮寫，也稱為智能卡、用戶身份識別卡，數字移動電話必須裝上此卡方能使用。RFSIM通過在SIM卡中內置RFID芯片，擴展了傳統手機SIM卡的功能，是未來手機多用的基本載體。

　　RFSIM采用了無線射頻的通信方式，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的微波頻率進行數據通信，通過手機供電實現有源RFID卡。利用RFSIM技術可實現電子錢包、在線支付、身份識別、電子票據、電子證件、情景OTA等功能，實現內部各種管理功能的統一，使管理更加規范、高效，其技術正被廣泛地使用到各政企單位、商業以及個人的日常生活與消費支付中。其中RFID技術是自動設備(AEI)技術中最優秀和應用領域最廣泛的技術之一，它有著易于操控，簡單實用，抗干擾性強，識別率高，讀寫距離佳，安全性能高等優點。RFID技術在車輛自動識別、不停車電子收費等系統有著重要的應用。

　　(2)國內外發展現狀

　　RFID技術在國外發展迅速，且應用很廣。瑞典的RFID技術的應用大大地提高了城市的交通系統的發展。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個路邊控制站，通過使用RFID技術以及利用激光、照相機和先進的自由車流路邊系統，自動識別進入市中心的車輛，自動向在周一至周五(節假日除外)6：30到l8：30之間進出市中心的注冊車輛收稅。通過收取“道路堵塞稅”減少了車流，交通擁堵降低了25%，交通排隊所需的時間下降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技術在愛爾蘭自然環境方面也得到了成功的應用。在愛爾蘭戈爾韋灣的“智慧灣”項目中，系統從裝在數百個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。信息被利用到各個渠道，包括避免漁船失事、向戈爾韋灣管理員發送漲水警告，以及幫助漁民把捕獲的魚直接賣給餐廳，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技術及其應用正處于迅速上升的時期，被業界公認為是本世紀最具潛力的技術之一。RFID技術已廣泛應用于車輛自動識別、不停車電子收費系統、設備(物流)自動識別系統、門禁識別系統和商品防偽識別系統等。因而，應用RFID技術實現實時交通信息獲取，在此基礎上實現動態導航等服務，已具備較好的技術條件與市場條件。實踐證明在城市交通系統中運用射頻技術，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技術的智能交通系統

　　(1)系統組成與架構

　　將RFID技術應用于城市交通管理系統中，組成一個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、通信網絡、數據庫處理平臺、中央管理系統服務器等系統。其基本構成是：RFSIM卡的身份標示是全球唯一的，每個車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牌號進行關聯綁定，形成電子車牌;在城市交通路口的每個行車方向安裝一套遠距離RFID讀卡器和智能電子警察，對每一個讀卡器進行編號;讀卡器、智能電子警察以及交通信號燈控制器通過以太網控制器連接到遠程的中央管理系統服務器;服務器以數據庫優化布置，實現對城市道路上行駛車輛信息的實時定點采集，將RFID讀寫器獲得的定點瞬時速度、時間、車型、車牌、流量，通過數據檢驗、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、行程時問。然后運用運籌學、短時交通流預測模型、跟馳模型等方法，實現對城市交通路網狀況的分析和預測，利用路網狀態判別技術，實現出行動態路線引導及行程時間估計。最后，路網信息可以通過手機屏幕顯示出來或者利用STK包短信實現語音提示，方便司機把握全路段的交通信息，實現安全快捷的出行。

　　(2)系統的工作原理

　　基于RFSIM卡手機通信系統可實現中遠距離無線通信的功能，其可代替安裝在車輛上的RFID載體.基于RFSIM卡手機通信系統所依據的技術原理有：

　　RF模塊使用2.4G頻率實現數據交換，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一在標準移動電話中使用，目的是用于儲存用戶信息、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卡與外部互動的指令，也就叫STK工具包;
　　RFSIM與手機之間通過STK工具軟件，通過STK工具包獲得實時路網信息，通過屏幕和鍵盤控制路網信息在手機上的實現(信息實時提醒與展示功能);
　　RFSIM卡通過手機供電，實現RFID中長距離讀卡問題。

　　運用射頻技術，通過安裝在每個交通路口的讀卡器，可以實時讀出通過每個交通路口的每個行車方向的車流量，結合控制中心的數據庫平臺，可以確定通過每個交通路口的車輛信息;根據交通道路上的車流量，可對某些街道的交通信號燈延時實施最優控制，從而達到最優控制的目的;通過讀取信息車輛通過讀卡器的時刻，通過簡單計算可以得到各個路段所需的運行時間，進而進行交通運行狀態的分析;利用基于數字圖像處理技術的智能電子警察系統，可以自動識別交通路口的違章車輛，結合RFID技術讀出的ID號，可以確定具體的違章車輛及車主的相關信息;統計各交通路口的車輛參數及型號，從而對整個城市的交通狀況進行統計分析，以對將來的城市交通建設與規劃提供依據。

　　同時，RFSIM卡支持手機支付交易等功能。車輛在經過高速公路收費站ETC車道上的微波天線之間的專用短程通訊，利用手機支付系統與銀行進行后臺結算處理，從而達到車輛通過路橋收費站不需停車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。