RFID技術(shù)在5G車聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用

張渭 陳勇 蘇杰 朱廣蕊 史珺

（1.上海道衡科貿(mào)有限公司 上海市 200051 2.上海理想信息產(chǎn)業(yè)（集團(tuán)）有限公司 上海市 201315）

（3.上海市動(dòng)物無(wú)害化處理中心 上海市 201415）

目前我國(guó)運(yùn)用在汽車定位系統(tǒng)的技術(shù)是C-V2X，該項(xiàng)技術(shù)是在3GPP生態(tài)系統(tǒng)上建立的，有連續(xù)完善蜂窩網(wǎng)絡(luò)覆蓋的高效特點(diǎn)，也是5G網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入的重要途徑，并能夠提供關(guān)鍵性的車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。在汽車行駛過(guò)程中，能夠?qū)Ω浇窙r、附近汽車等起到安全保護(hù)作用，對(duì)定位的精準(zhǔn)性做到了高標(biāo)準(zhǔn)，這也為汽車與汽車、汽車與行駛公路之間、汽車與人操作之間、汽車與聯(lián)網(wǎng)之間等各類C-V2X信息交流提供了便利。

1 車輛定位的主要系統(tǒng)

目前，車輛定位技術(shù)中應(yīng)用最為廣泛的就是GPS定位系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠獲取行駛中車輛的信息，然后通過(guò)速度感應(yīng)器得到車輛的具體位置。這種技術(shù)首先在車輛中安裝定位設(shè)備，其次是通過(guò)記錄車輛位置的信息與無(wú)線通訊設(shè)備的結(jié)合，然后將記錄車輛的具體位置發(fā)送給車輛的管理系統(tǒng)，最后完成定位。這種定位方式的實(shí)施存在弊端，不僅占用了較多的通信資源，而且還使運(yùn)行成本增高，并且由于城市的建筑物過(guò)高導(dǎo)致信號(hào)接受受到影響，還會(huì)出現(xiàn)定位誤差的現(xiàn)象[1]。但后續(xù)發(fā)展的RFID無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)的出現(xiàn)改善了這一現(xiàn)象，該項(xiàng)技術(shù)是通過(guò)無(wú)線方式自動(dòng)識(shí)別技術(shù)將車輛信息傳遞給管理系統(tǒng)，也可以定義為在空間的融合下以射頻信號(hào)方式將無(wú)接觸車輛的信息進(jìn)行交流，然后在車輛信息交換的時(shí)候能夠達(dá)到自動(dòng)分辨的功能。所以，在汽車行業(yè)中RFID無(wú)線識(shí)別技術(shù)被廣泛應(yīng)用。

2 基于RFID技術(shù)的車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈構(gòu)成

RFID技術(shù)具有智能化的特點(diǎn)，其在無(wú)線電信號(hào)的支持下能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的收集和讀取，并且不需要依附在機(jī)械以及光學(xué)層面，另外，還可以在惡劣的環(huán)境下對(duì)標(biāo)簽進(jìn)行閱讀，且閱讀能力較強(qiáng)，并能避免條形碼無(wú)法使用的弊端。目前RFID 技術(shù)已經(jīng)漸漸的進(jìn)入車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中，具體的應(yīng)用有停車管理智能化、電子車牌智能化，區(qū)域限制系統(tǒng)、智能交通信號(hào)系統(tǒng)、檢測(cè)流量、車輛定位等，這些都是車網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈中RFID技術(shù)作為線索的一種技術(shù)鏈接并在各個(gè)環(huán)節(jié)中共同作用。在車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈中RFID技術(shù)是硬件、軟件提供商實(shí)施車聯(lián)網(wǎng)的必要前提，然而硬件、軟件提供商又為RFID技術(shù)的實(shí)現(xiàn)提供條件。其次，RFID技術(shù)能夠幫助系統(tǒng)提供可靠?jī)?nèi)容、服務(wù)等數(shù)據(jù)，在生產(chǎn)制造的每個(gè)環(huán)節(jié)中RFID技術(shù)的應(yīng)用都比較重要，其能夠正確的將數(shù)據(jù)收集并做到成功讀取[2]。另外，RFID技術(shù)對(duì)于網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商來(lái)說(shuō)是實(shí)際生活和虛擬網(wǎng)絡(luò)連接的渠道，也是實(shí)現(xiàn)車輛與網(wǎng)絡(luò)合并的重要因素。在車聯(lián)網(wǎng)RFID技術(shù)產(chǎn)業(yè)鏈中，該項(xiàng)技術(shù)構(gòu)成了車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈中的關(guān)鍵技術(shù)支撐，軟件、硬件技術(shù)為車輛提供基礎(chǔ)設(shè)備以及系統(tǒng)應(yīng)用，然后通過(guò)RFID技術(shù)來(lái)記錄數(shù)據(jù)和讀取設(shè)備相關(guān)車輛信息，然后提供出內(nèi)容、服務(wù)給提供商，在利用RFID技術(shù)數(shù)據(jù)采集的特點(diǎn)，將采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行整合并反饋給用戶以及整車廠商，整車廠商在運(yùn)用RFID技術(shù)記錄車輛和主要零件出廠的相關(guān)數(shù)據(jù)，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)信息的快速傳遞，成功做到車輛聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，使車輛聯(lián)網(wǎng)的狀態(tài)變得越來(lái)越先進(jìn)。因此，RFID技術(shù)在車聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用非常重要。

3 RFID的基本原理與車聯(lián)網(wǎng)的現(xiàn)狀

3.1 RFID的技術(shù)介紹

RFID能夠在車輛中實(shí)施全程射頻識(shí)別技術(shù)，在遇到射頻信號(hào)時(shí)其會(huì)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)，并進(jìn)行相關(guān)的信息的收集和整理，這就是非接觸式自動(dòng)智能化技術(shù)。一般對(duì)于RFID系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，主要實(shí)施途徑是三部分：進(jìn)行電子標(biāo)簽識(shí)別、讀寫(xiě)器和數(shù)據(jù)整體系統(tǒng)的操作。但在車輛定位環(huán)節(jié)，右前方玻璃上是電子標(biāo)簽的安裝位置，當(dāng)車輛行駛進(jìn)入讀寫(xiě)器磁場(chǎng)覆蓋范圍內(nèi)電子標(biāo)簽就會(huì)被讀取，同時(shí)電子標(biāo)簽還會(huì)受到讀寫(xiě)器所發(fā)射的射頻信號(hào)，會(huì)受電流感應(yīng)獲取的能量時(shí)把存儲(chǔ)在芯片里的產(chǎn)品相關(guān)信息發(fā)出，并主動(dòng)將某一頻率的感應(yīng)信號(hào)發(fā)出。讀寫(xiě)器功能在獲得解碼成功后會(huì)和獲得信息，然后將相關(guān)信息轉(zhuǎn)到數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)中進(jìn)行接下來(lái)的操作[3]。如此一來(lái)就能提高獲取汽車行駛的位置信息，同時(shí)還將信息發(fā)布在系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)汽車的智能定位步驟。RFID技術(shù)和傳統(tǒng)的GPS技術(shù)相比，突出優(yōu)勢(shì)在于以下幾點(diǎn)：

（1）靈敏性較高，可以識(shí)別更高更快運(yùn)動(dòng)物體，而且還能針對(duì)多個(gè)目標(biāo)進(jìn)行識(shí)別；

（2）非接觸式操作，這樣避免了各種機(jī)械設(shè)備的連接；并主動(dòng)將某一頻率的感應(yīng)信號(hào)發(fā)出。讀寫(xiě)器功能在獲得解碼成功后會(huì)和獲得信息，然后將相關(guān)信息轉(zhuǎn)到數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)中進(jìn)行接下來(lái)的操作[3]。如此一來(lái)就能提高獲取被輕易篡改；

（3）對(duì)周圍環(huán)境的適應(yīng)能力要比GPS技術(shù)要強(qiáng)。

3.2 車聯(lián)網(wǎng)的通信方式

車聯(lián)網(wǎng)是通信中一種特殊的協(xié)議，是實(shí)現(xiàn)人與車、車與車、車與網(wǎng)之間的無(wú)線通信，并在大型網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上進(jìn)行信息交換，這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)汽車智能化和服務(wù)一體化的先進(jìn)目標(biāo)。在實(shí)際運(yùn)用中，車聯(lián)網(wǎng)的安全通信環(huán)境與駕駛員身份認(rèn)證協(xié)議有著密切的關(guān)聯(lián)，但在數(shù)據(jù)系統(tǒng)中則是通過(guò)消息的來(lái)源以及驗(yàn)證信息的合法性來(lái)實(shí)現(xiàn)安全保護(hù)，如果網(wǎng)絡(luò)入侵者將車輛相關(guān)傳感設(shè)備以及一些數(shù)據(jù)進(jìn)行篡改，此時(shí)行駛中的車輛接受的信息就會(huì)出現(xiàn)誤差，并且獲取位置消息的車輛此時(shí)也沒(méi)有能力去取證信息是否可靠，只能接受周圍錯(cuò)誤信息的輸入，這時(shí)就會(huì)引起意想不到的事故發(fā)生。在車輛網(wǎng)中一般是從附近的網(wǎng)絡(luò)輔助設(shè)備中獲取驗(yàn)證信息，這種網(wǎng)絡(luò)機(jī)構(gòu)設(shè)置通常是在車輛比較多或中心聚集路段，對(duì)于偏遠(yuǎn)山區(qū)來(lái)說(shuō)設(shè)備基本不能完全覆蓋，由于周邊道路的環(huán)境因素，此時(shí)驗(yàn)證系統(tǒng)也就不能發(fā)揮出實(shí)際的應(yīng)用。但對(duì)著5G車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，這種現(xiàn)象得以改善，其改變了原有基于IEEE802.11p標(biāo)準(zhǔn)的單一車聯(lián)網(wǎng)通信方式，實(shí)現(xiàn)了三網(wǎng)融合，也就是車內(nèi)網(wǎng)、車際網(wǎng)、車載網(wǎng)等移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)。

4 在5G技術(shù)RFID技術(shù)的應(yīng)用

4.1 蜂窩車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

近些年來(lái)的蜂窩車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)(C-V2X)在應(yīng)用方面主要是完成在正常駕駛的前提下與外界的信息溝通。蜂窩車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是在蜂窩網(wǎng)絡(luò)的車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為了解決汽車在高速行駛過(guò)程中對(duì)于外界信息接收方面的問(wèn)題的基礎(chǔ)上，專門設(shè)計(jì)的一種專用于高速移動(dòng)環(huán)境中的通信技術(shù)。蜂窩車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)主要有兩種應(yīng)用形式，分別是：在互聯(lián)網(wǎng)模式下的通信技術(shù)和直接通訊模式。這兩種通信形式呈現(xiàn)互補(bǔ)的狀態(tài)。蜂窩車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)通過(guò)引入5.9GHzITS頻段進(jìn)行通訊,在設(shè)備之間進(jìn)行諒解的過(guò)程中實(shí)現(xiàn)降低延時(shí)的目的。針對(duì)這種情況，5G車聯(lián)網(wǎng)就可以逐漸完成從單項(xiàng)信息溝通向V2X、ITS等相關(guān)的業(yè)務(wù)的過(guò)渡,完成交通行駛過(guò)程中各項(xiàng)數(shù)據(jù)的有機(jī)結(jié)合，推動(dòng)日常通勤出行的高效便利。

4.2 車聯(lián)網(wǎng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的要求

車聯(lián)網(wǎng)在網(wǎng)絡(luò)的要求大概包括時(shí)延、帶寬及可靠性這幾項(xiàng)條件。5G傳輸網(wǎng)絡(luò)的理論值可以達(dá)到5Gbps甚至是10Gbps，相較于之前的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，具有顯著的提高，尤其是在具體數(shù)值上，前者有著非常明顯的優(yōu)勢(shì)，對(duì)設(shè)備之間的延時(shí)方面能夠在一定程度上降低。對(duì)與人們出行方面的要求，現(xiàn)今的5G大帶寬、低時(shí)延、切片網(wǎng)絡(luò)等高新技術(shù)能夠很好的貼合。與此同時(shí)，完善C-V2X的在場(chǎng)景中的具體應(yīng)用，有利于自動(dòng)駕駛技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。蜂窩車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)車輛的準(zhǔn)確定位，對(duì)于車輛所處環(huán)境的相關(guān)數(shù)據(jù)也能夠有效掌握，并且能夠隨著環(huán)境變化實(shí)時(shí)更新。實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一安裝用戶的包括位置數(shù)據(jù)的信息溝通，方便了用戶對(duì)于目的地的線路選擇，避免了因路線選擇錯(cuò)誤而發(fā)生堵車情況的出現(xiàn)，在另一方面節(jié)約了出行時(shí)間。由于5G在高帶和延時(shí)方面的優(yōu)勢(shì),對(duì)于用戶在通信設(shè)備方面的需求能夠更好地滿足，再扯臉定位方面具有明顯的優(yōu)勢(shì),對(duì)于導(dǎo)航系統(tǒng)的精確程度也有很大程度上的提高。

4.3 突發(fā)事件應(yīng)對(duì)措施

車輛在正常行駛的過(guò)程中，如果有突發(fā)情況的出現(xiàn)，就可以通過(guò)車輛網(wǎng)設(shè)備進(jìn)行信息溝通。RFID技術(shù)可以將車輛事故發(fā)生地點(diǎn)以及周邊具體情況，并指明救援道路，避免了因事故發(fā)生地點(diǎn)周圍車輛過(guò)多，導(dǎo)致救援團(tuán)隊(duì)在實(shí)施救援行動(dòng)方面延遲的情況的發(fā)生，加快了救援速度，也降低了事故造成的損失。如果事故發(fā)生環(huán)境下設(shè)備單元被破壞，RFID技術(shù)也可以通過(guò)與附近車輛設(shè)備之間相互溝通，傳遞求救信號(hào)，進(jìn)而確定事故發(fā)生地點(diǎn)，降低損失。RFID技術(shù)在停車場(chǎng)中也有一定程度上的應(yīng)用，可以通過(guò)RFID讀取器了解到停車場(chǎng)的具體情況，以及相關(guān)車輛的位置信息，方便車主在停車的過(guò)程中降低錯(cuò)誤出現(xiàn)概率。停車完成之后，也可以通過(guò)技術(shù)將車輛停放的位置信息傳輸數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，這樣做的用意是方便車主在離開(kāi)時(shí)能夠迅速且準(zhǔn)確的找到車輛?？课恢?。在車輛防偽方面RFID技術(shù)也有一定的應(yīng)用，在進(jìn)行車輛信息登記的過(guò)程中，讀取器可以獲取到車輛的相關(guān)信息，在其行駛過(guò)程中可以通過(guò)設(shè)備上的高清攝像頭進(jìn)行車輛圖像的收集識(shí)別，如果遇到偽造信息，就會(huì)將兩者車輛信息進(jìn)行，對(duì)比，在發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的情況下進(jìn)行報(bào)警。

5 車聯(lián)網(wǎng)在5G網(wǎng)絡(luò)發(fā)展中所要面對(duì)的問(wèn)題

5.1 容易受到信號(hào)干擾

在5G網(wǎng)絡(luò)不斷應(yīng)用于車聯(lián)網(wǎng)的過(guò)程中，雖然為其在技術(shù)，時(shí)延、可靠性、效率以及容量方面帶來(lái)了非常大的改善，能夠方便車輛在行駛位置確認(rèn)，以及信息溝通方面帶來(lái)非常大的便利的同時(shí)，也帶來(lái)了非常多的挑戰(zhàn)。其主要體現(xiàn)為，由于車聯(lián)網(wǎng)對(duì)于信息的接收量過(guò)于龐大，以及信息溝通的密集化，造成了其在應(yīng)用過(guò)程中容易出現(xiàn)信號(hào)干擾的情況。

5.2 5G車輛網(wǎng)所能碰到的一些安全漏洞

5G車聯(lián)網(wǎng)在系統(tǒng)的安全維護(hù)方面并沒(méi)有形成完整的體系，尤其是在數(shù)據(jù)傳輸方面，存在著比較嚴(yán)重的安全隱患。在信息保護(hù)方面出現(xiàn)漏洞，就造成了有很多不法之徒盜用個(gè)人車輛信息進(jìn)行違規(guī)操作，對(duì)正常交通秩序造成破壞，擾亂社會(huì)治安，不利于日常交通管理。針對(duì)上述情況，在5G車聯(lián)網(wǎng)的通信過(guò)程中，必須要加強(qiáng)對(duì)數(shù)據(jù)的維護(hù)，提高其安全性，預(yù)防不法人事盜取車輛信息，威脅車主用戶安全的行為的發(fā)生，避免車主出現(xiàn)損失。

5.3 車聯(lián)網(wǎng)未被大眾廣泛熟知

目前，我國(guó)車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)有很大的發(fā)展空間，但是在汽車市場(chǎng)發(fā)展上的要求沒(méi)有特殊要求，道路交通部門對(duì)此也更加關(guān)注，但是人們?cè)谲囕v選取的時(shí)候，對(duì)于新型技術(shù)的要求并不高或者沒(méi)有，而且現(xiàn)在汽車業(yè)也并未達(dá)到較高的智能化水平，使得車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的普及以及應(yīng)用得不到大范圍的推廣，也就不能實(shí)現(xiàn)更高層次的智能化目標(biāo)。

6 車聯(lián)網(wǎng)在5G網(wǎng)絡(luò)發(fā)展中的建議

6.1 改善信號(hào)干擾

在汽車行業(yè)中，D2D（device to the device）技術(shù)在5G基站通信模式下正在對(duì)相關(guān)通信鏈路終端進(jìn)行調(diào)整和實(shí)施，并將鏈路終端建立起以通信技術(shù)為主要形式的中繼，它可以在一定程度上得到合理的資源分配，然后將信息管理中涉及的信息進(jìn)行鏈接，采用集群管理模式，減少5G車輛聯(lián)網(wǎng)遇到的干擾問(wèn)題。如果沒(méi)有5G基站作為中繼或管理鏈路，車輛網(wǎng)絡(luò)的通信信號(hào)仍將中斷。

6.2 增強(qiáng)核心技術(shù)

5G技術(shù)是集于標(biāo)準(zhǔn)的商用和通信技術(shù)的一種，不管是在任何場(chǎng)景應(yīng)用中，最終都是為了落地后的基站、終端、承載網(wǎng)設(shè)備的落實(shí)，目前汽車領(lǐng)域、手機(jī)領(lǐng)域、移動(dòng)通信等都已經(jīng)開(kāi)始參與到5G標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的制定及產(chǎn)品基礎(chǔ)研發(fā)中，但其中存在的安全問(wèn)題應(yīng)以核心技術(shù)為前提，掌握核心部門才能有一定的話語(yǔ)權(quán)，只有牢牢掌握5G技術(shù)的核心技術(shù)，才能在未來(lái)的發(fā)展中提供可控的能力，并應(yīng)用到各個(gè)行業(yè)之中。

6.3 推進(jìn)車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

從RFID技術(shù)特點(diǎn)來(lái)看，就要不斷推動(dòng)車聯(lián)網(wǎng)的進(jìn)度，并進(jìn)行不同層面的宣傳，構(gòu)建推進(jìn)指標(biāo)的綜合體系，讓人們參與到車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈中的評(píng)價(jià)和推進(jìn)策略中來(lái)，對(duì)關(guān)鍵技術(shù)以及5G網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的內(nèi)容進(jìn)行適當(dāng)宣傳，讓RFID技術(shù)在車聯(lián)網(wǎng)實(shí)施中能夠更加順利。另外，指標(biāo)體系的制定能夠?yàn)?G車聯(lián)網(wǎng)未來(lái)的發(fā)展提供思路，讓RFID技術(shù)和5G給人們前所未有的高效體驗(yàn)。

7 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，對(duì)RFID技術(shù)在5G車聯(lián)網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域中的應(yīng)用進(jìn)行了分析，說(shuō)明了其在車領(lǐng)域中的應(yīng)用，并對(duì)應(yīng)用中存在的問(wèn)題進(jìn)行研究，最后提出合理建議。