基于RFID的城市智能交通誘導系統(tǒng)設計

李賡

摘要：隨著城市交通流量增大，現(xiàn)有的道路交通誘導系統(tǒng)已無法滿足人民的日常出行需求。為了緩解城市道路擁擠，提高車道利用率，文章提出基于RFID的誘導系統(tǒng)，分析了系統(tǒng)需求，并對系統(tǒng)進行了初步設計。通過RFID系統(tǒng)獲取車輛的實時位置信息，基于交通流理論實時的計算出路況情況，在對駕駛者出行習慣進行采集之后，進行主動式的交通誘導。

關鍵詞：RFID；交通誘導；系統(tǒng)設計

中圖分類號：U495 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2017）06-0202-01

隨著城市汽車保有量的日益增長，在城市路網(wǎng)建設趨于飽和的客觀條件下，為解決城市交通擁堵并提高路網(wǎng)利用率，需要進行更為有效的交通誘導。然而現(xiàn)有誘導系統(tǒng)的局限性，對出行者的引導往往滯后于擁堵的產(chǎn)生，只能緩解交通擁堵的加劇，同時也有可能產(chǎn)生二次擁堵。

針對我國大型城市剩余空間緊缺的現(xiàn)狀，文章提出以RFID為基礎的城市道路交通誘導系統(tǒng)的研究，通過對每個出行者出行需求的收集，培養(yǎng)出行習慣，提高路網(wǎng)利用率，試圖實現(xiàn)城市交通網(wǎng)絡的預期均衡。

1 系統(tǒng)的需求性分析

智能交通系統(tǒng)通過在道車人之間建立起智能聯(lián)系，最大程度的調整道路交通運行狀態(tài)，在達到提高道路運行效率目的的前提下，確保能夠保障道路的交通安全與提高車輛的能源利用率，是公認的能夠解決城市交通擁堵的最佳手段。

同時隨著RFID技術的成熟，因其存儲量大、識別距離遠、可同時讀取數(shù)量多、可高速讀取、抗干擾性強等特點在交通信息采集方面展現(xiàn)了其獨特的優(yōu)越性，用于城市道路智能交通建設的基本條件已經(jīng)具備。[1]

1.1 對道路出行信息更為詳細的統(tǒng)計需求

目前對于交通信息的統(tǒng)計無法得到每一名出行者的交通需求，而對于智能交通誘導系統(tǒng)來說，出行需求越詳細誘導效率越高。傳統(tǒng)的車輛識別管理系統(tǒng)如攝像頭、超聲波檢測器等，無法滿足對交通信息采集詳細的要求。而RFID標簽由于其自身的特點，能夠收集每一名出行者各自的出行信息。同時，基于交通流理論，可以方便的由單一出行者的信息得到整個路段的路況信息。

1.2 對提高路網(wǎng)利用率的需求

由于Braess悖論[2]的存在，即個人獨立選擇路徑的情況下，增加額外通行能力如增加路段，反而會降低整個路網(wǎng)的整體運行水平，提高路網(wǎng)利用率就顯得尤為重要。

傳統(tǒng)交通誘導，傾向于實時誘導，對局部地區(qū)進行疏解，往往難以保證出行者全部服從于調控，難以平衡出行者個人和誘導的需求。因此區(qū)別于傳統(tǒng)交通誘導，先產(chǎn)生擁堵再誘導出行者避開擁堵的做法，利用RFID技術獲得出行者出行需求，可以在擁堵產(chǎn)生前通過路徑規(guī)劃進行分流，提高路網(wǎng)利用率，降低擁堵產(chǎn)生幾率。同時，降低對實時誘導的要求，利用RFID能夠獲取出行習慣這一優(yōu)點，著重培出行者的出行習慣，做到誘導在平時，這是其他途徑很難達到的。

1.3 對降低成本的需求

當前流行的對車輛的識別技術屬于圖像識別，對圖像采集，數(shù)據(jù)的傳輸、分析等要求高，進而導致交通管理的成本過高。而基于GPS的方案由于其本身的特點，對于車輛保有量高的大型城市反而成本更高，更適用于密度較低的城市。

但RFID射頻標簽不同，RFID的特點是使用量越大成本越低，隨著技術的推進和各種應用領域的大范圍推廣，具有高速讀取、同時讀取數(shù)多等特點的RFID，對數(shù)據(jù)的傳輸、分析要求也更低，利于更全面的推廣與布置。

2 誘導系統(tǒng)的設計

車輛在路網(wǎng)中的時間與空間位置兩個信息經(jīng)由固定在車上的RFID標簽在其經(jīng)過路網(wǎng)的每一個節(jié)點的時候被節(jié)點處的讀卡器進行采集，經(jīng)由交通流理論可得到實時的交通信息與出行者的OD需求，出行需求與路網(wǎng)信息經(jīng)由路網(wǎng)拓撲，得到較優(yōu)的路徑分配，通過個人終端與車載導航根據(jù)出行者的出行需求進行出行習慣的引導。

2.1 信息的采集

綜合RFID性能指標和城市路網(wǎng)的實際情況，確定采用有源RFID標簽，每個有源RFID標簽有唯一編碼用于在系統(tǒng)內進行標記。RFID閱讀器安裝于城市主要路網(wǎng)各節(jié)點處如紅綠燈桿和違章攝像頭處，方便進行電源的提供和數(shù)據(jù)的傳輸。

2.2 信息的處理

車輛在各RFID閱讀器間的空間距離固定，時間間隔即為車輛平均速度，路段內的車輛平均速度即為車流平均速度。通過車輛通過各節(jié)的順序，以及進出路網(wǎng)的位置可以得到出行者的出行需求與采用路徑，經(jīng)過對出行者出行習慣的統(tǒng)計可以得到出行者的習慣性出行需求，例如上下班、學生上學等。[3]

對于RFID的碰撞問題，考慮到高峰小時車流量較大的特點，本文采用一種基于空閑時隙消除的二進制分裂算法（ISE-BS）[4]，與其他防沖突算法相比，具有實現(xiàn)復雜度相對較低、可用性較高、識別速度快等特點。

2.3 習慣誘導

習慣誘導區(qū)別于傳統(tǒng)式在于傳統(tǒng)誘導滯后于一次擁堵的產(chǎn)生，屬于實時誘導，誘導效率低、無法避免二次擁堵。而習慣誘導，重點在于先于出行進行路網(wǎng)分配，在滿足出行需求的前提下通過提高路網(wǎng)利用率達到避免一次擁堵產(chǎn)生的目的。習慣誘導模仿的是出行者本身的判斷，屬于一種非實時的出行習慣培養(yǎng)，能夠很好的解決實時誘導無法避免的效率低、二次擁堵等問題。

3 結語

文章提出基于RFID的交通習慣誘導，利用RFID標簽獲取車輛的實時空間位置，通過交通流理論計算出整個路網(wǎng)路況情況，對出行者的交通需求進行統(tǒng)計，并培養(yǎng)出行者更加有利的出行習慣，有效避免一次擁堵與二次擁堵的產(chǎn)生。同時，RFID也將是城市范圍內與圖像識別、GPS并行的另一套穩(wěn)定而高效的定位系統(tǒng)，方便個人的其他使用需求與城市的管理。由于篇幅與精力有限，該系統(tǒng)僅做了初步的設計，具體的通過RFID精確確定路網(wǎng)位置、對出行習慣優(yōu)化的算法等還有待后續(xù)研究。

參考文獻

[1]李雪.基于RFID的城市軌道交通客流誘導系統(tǒng)設計[J].無線互聯(lián)科技，2016，（02）：66-67+79.

[2]張國強，晏克非.車輛動態(tài)導航中Braess悖論的解決方法及其算法設計[J].西安公路交通大學學報，2001，（04）：29-32.

[3]鄧艾迪.基于RFID通信的車輛追蹤系統(tǒng)[D].云南大學，2015.

[4]蘇健，謝良波，楊穎，文光俊，孟慶微.基于空閑時隙消除的超高頻RFID防碰撞算法[J].電子學報，2017，（02）：307-314.endprint