基于RFID在車牌識別技術的研究與應用

摘 要：與傳統(tǒng)的自動識別技術相比，射頻識別技術具有諸多優(yōu)勢。非接觸式讀取無需人為干預并且可以實時進行數(shù)據(jù)信息更新，提高了自動識別的速度，在汽車車牌識別中發(fā)揮著重要的作用。本文主要對射頻識別技術進行了簡單介紹，并對射頻識別技術在車牌識別方面的運用進行了分析，文章的最后對未來的發(fā)展進行展望，并對文章進行了總結。

關鍵詞：高頻信號能量；RFID；車牌識別；車牌管理；電子標簽；自動識別

中圖分類號：TP332.3 文獻標識碼：A 文章編號：2095-1302（2024）04-000-03

DOI：10.16667/j.issn.2095-1302.2024.04.002

0 引 言

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術的發(fā)展，射頻識別技術產(chǎn)業(yè)將成為國民經(jīng)濟發(fā)展的增長點。RFID技術的研究和RFID產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重要的戰(zhàn)略意義，因為它對提高社會信息化水平，促進經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展，提高人民生活質量，加強公共安全和國防安全都有重要影響。

進入21世紀以來，RFID技術[1]開始普及，應用領域越來越廣泛，技術水平也越來越高。RFID技術可以追溯到第二次世界大戰(zhàn)中的識別系統(tǒng)，這主要得益于軍事領域雷達技術的發(fā)展；20世紀50年代，人們開始在實驗室中探索RFID技術；20世紀六七十年代，射頻識別技術相關理論技術越來越成熟，逐步應用于現(xiàn)實生活；20世紀八九十年代是RFID發(fā)展的黃金時代，技術進一步突破，大量產(chǎn)品應用于各個行業(yè)；21世紀初，該技術在人們的生活中愈發(fā)重要。

1 RFID相關概述及系統(tǒng)組成

射頻識別（Radio Frequency Identification， RFID）技術是一種利用射頻通信實現(xiàn)的非接觸式自動識別技術，是基于無線電的信息識別技術。與條形碼相比，RFID技術具有更多的功能，因為在靠近RFID讀寫器時，幾乎可以同時讀取多個標簽，而且RFID標簽可以包含更多的信息。射頻識別技術可以與互聯(lián)網(wǎng)和電子通信技術相結合[2]，在全球范圍內跟蹤和共享信息。RFID技術可以應用于交通管理、物流運輸、信息服務等行業(yè)，以提高管理與運營效率，降低成本[3]。

RFID系統(tǒng)主要由標簽、讀寫器和天線三部分組成[4]，如圖1所示。一般讀寫器收集的數(shù)據(jù)信息將會傳送到后臺進行處理。標簽，也稱為電子標簽[5]，由耦合元件和芯片組成，每一個電子標簽有且只有一個電子編碼附著在目標物體上，識別目標對象信息，作為數(shù)據(jù)載體和應答器。內置芯片上的邏輯單元實現(xiàn)了待識別對象相關電子信息數(shù)據(jù)的存儲。RFID標簽[6]的特點是體積相對較小、壽命長、可復用，可以進行快速讀寫、非可視及移動識別、多目標識別、定位及長期跟蹤管理。讀寫器是用來讀取和寫入信息數(shù)據(jù)的設備，是電子標簽與管理系統(tǒng)間的橋梁。讀寫器的讀取范圍可能會受到許多因素的影響，如頻率、天線增益、讀寫器天線的方向和極化、應答器天線和位置[7]。為了實現(xiàn)非接觸式智能物聯(lián)網(wǎng)技術，射頻信號與相應的電子標簽交互，識別和讀取相應被測物體上的標簽內容，然后把收集的數(shù)據(jù)內容傳送到后臺系統(tǒng)進行處理。天線主要用來傳輸標簽和讀寫器之間的信號[8]。在射頻電路中，讀寫器以電磁輻射的形式通過天線向空間發(fā)送高頻信號能量，當電子標簽的天線進入空間時接收電磁能量，但只是其中的一小部分。

2 傳統(tǒng)的車牌識別技術

傳統(tǒng)的車牌識別技術主要分為2種：基于字符分割的方法和基于特征提取的方法[9]。

基于字符分割的方法是將整個車牌圖像按照字符的形狀和大小進行分割，然后對每個字符進行識別，最終得到車牌號碼。該方法的特點是簡單易實現(xiàn)，但由于車牌中字符的大小和形狀變化較大，容易受到外部光照、角度等影響，識別率較低?；谔卣魈崛〉姆椒ㄊ峭ㄟ^對車牌圖像進行特征提取，如顏色、紋理、形狀等，然后將提取的特征與已知的車牌特征進行比對，得出車牌號碼。該方法的優(yōu)點在于無須進行字符分割，能夠較好地解決車牌字符變化和光照變化等問題。但由于特征提取過程中需要較大的計算量和較高的計算精度，因此實現(xiàn)較為復雜。傳統(tǒng)的車牌識別技術已相對成熟，但仍然存在一些問題，例如對于光照變化、遮擋、反光等因素的適應性不強，對于非標準車牌和特殊車牌的識別效果較差。隨著技術的不斷進步，射頻識別等新技術的應用，車牌識別技術將得到更好的發(fā)展。

3 RFID技術在車牌識別的應用及研究

3.1 RFID技術在車牌識別中的應用

RFID技術在車牌識別中的應用主要分為兩種方式：一種是利用RFID標簽替代傳統(tǒng)的車牌識別，另一種是與傳統(tǒng)的車牌識別相結合，提高識別準確率和速度。

3.1.1 利用RFID標簽替代傳統(tǒng)的車牌識別[10]

傳統(tǒng)的車牌識別技術通常使用圖像識別技術，但由于環(huán)境和光線等因素的影響，往往會出現(xiàn)誤識別的情況。而利用RFID標簽識別車輛則可以避免這些問題。將RFID標簽粘貼在車輛的前擋風玻璃上，讀寫器可以通過接收標簽發(fā)出的信號識別車輛。這種方式的優(yōu)點是識別準確率高、速度快，并且不受環(huán)境和光線等因素的影響。但是需要注意的是，這種方式需要在所有車輛上安裝RFID標簽，成本較高。

使用RFID標簽進行車輛識別的一般步驟如下：

（1）在車輛上安裝RFID標簽：RFID標簽通常安裝在車輛的擋風玻璃上或車身其他易于識別的位置，標簽中包含了車輛的唯一身份信息。

（2）安裝RFID讀寫器：RFID讀寫器通常安裝在道路上，車輛進入RFID讀寫器的檢測范圍后，RFID讀寫器會檢測到車輛的RFID標簽，并讀取標簽中的信息。例如停車場的入口和出口、高速公路收費站等，讀寫器通過接收RFID標簽發(fā)射的無線電信號來讀取車輛的唯一身份信息。

（3）信息傳輸：車輛管理系統(tǒng)根據(jù)讀取的RFID標簽信息來識別車輛的身份信息，例如車輛的品牌、型號、顏色、注冊信息等。RFID讀寫器將讀取的信息傳輸給車輛管理系統(tǒng)，系統(tǒng)通過分析和處理這些信息來確定車輛的身份。

（4）配置系統(tǒng)：將RFID讀寫器與車輛管理系統(tǒng)連接，將讀取的RFID標簽信息與車輛信息進行匹配，判斷車輛是否具有合法的停車資格、是否需要收取過路費等。

（5）實時監(jiān)控：車輛管理系統(tǒng)可以對識別的車輛進行監(jiān)控管理，例如記錄車輛進入和離開的時間、位置、速度等信息，以便后續(xù)的數(shù)據(jù)分析和處理。

RFID進行車輛識別的流程如圖2所示。

3.1.2 與傳統(tǒng)的車牌識別相結合

另一種方式是將RFID技術與傳統(tǒng)的車牌識別相結合，通過讀取RFID標簽和車牌號碼進行識別，提高識別準確率和速度。讀寫器可以同時讀取車輛的RFID標簽和車牌號碼，將兩個信息進行比對，從而判斷車輛是否符合規(guī)定。這種方式的優(yōu)點是可以克服傳統(tǒng)車牌識別方法存在的缺點，并且可以有效提高識別準確率和速度。但需要注意的是，如果RFID標簽損壞或者車輛上沒有RFID標簽，則無法

識別。

3.2 RFID技術在車牌識別中的研究內容

RFID技術在車牌識別中的研究內容主要包括以下幾個方面：

（1）標簽設計

RFID標簽的設計對車牌識別的準確率和速度具有重要影響。因此，研究人員需要設計一種能夠在車牌識別中發(fā)揮最佳作用的RFID標簽。例如，在設計RFID標簽時，需要考慮標簽的大小、天線的長度、標簽和天線的材料等。RFID標簽的制造材料和工藝也需要考慮其使用環(huán)境和壽命要求。這些因素將直接影響到標簽的讀取距離、識別準確率和識別速度。RFID標簽的安裝位置需要考慮讀取效果以及車牌的美觀性。一般而言，RFID標簽應該安裝在車牌的翹起處或者邊角處，避免標簽間互相干擾。

（2）多標簽識別技術

在特定場合，如高速公路收費站，會同時有多個車輛靠近，此時需要快速準確地識別多個車輛。為了實現(xiàn)多車輛的快速識別，研究人員開發(fā)了一種基于RFID技術的多標簽識別技術。該技術可以同時讀取多個RFID標簽的信息。

（3）識別算法優(yōu)化

RFID技術在車牌識別中的應用需要依靠算法的支持，因此研究人員需要對RFID算法進行優(yōu)化。該算法需要考慮標簽讀取誤差、信號干擾等問題以及車牌信息的提取和匹配問題。例如，研究人員可以通過改進RFID標簽的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議、優(yōu)化讀寫器的天線設計、改進數(shù)據(jù)處理算法等來提高車牌識別的準確率和速度。

（4）集成應用

除了在車牌識別中的應用，RFID技術還可以被應用于車輛管理、停車管理等領域。因此，研究人員需要將RFID技術與其他技術進行集成應用，以實現(xiàn)更為全面的車輛管理。

4 未來研究展望

RFID技術在車牌識別方面有望成為未來的發(fā)展趨勢。相比傳統(tǒng)的車牌識別技術，RFID技術具有很多優(yōu)點。一方面，RFID技術使用無線電波通信，在數(shù)據(jù)傳輸過程中具有較高的安全性，可防止信息被非法竊取。另一方面，RFID技術能夠快速準確地讀取車載標簽上的信息，降低了因車牌字符變化和光照變化等因素導致的誤判率。該技術在讀取車輛信息時不受外部環(huán)境影響，識別準確率穩(wěn)定。

射頻識別技術在車牌識別方面的應用已經(jīng)取得了一定進展，未來還有許多可能的發(fā)展方向[11]。首先，隨著RFID技術的不斷進步，芯片的讀取距離將會越來越遠，讀取速度和精度也會不斷提高，這有助于RFID技術在車牌識別方面得到廣泛普及。其次，RFID技術可以結合其他識別技術如車牌識別、圖像識別等進行綜合識別，以提高識別準確率和穩(wěn)定性。例如，RFID技術可以和車牌識別技術結合，通過識別車牌上的RFID芯片，來防止車牌偽造等欺詐行為。此外，RFID技術還可以通過與云計算、大數(shù)據(jù)等技術相結合，實現(xiàn)車輛信息的實時監(jiān)控和管理。例如，RFID技術可以通過將車輛信息上傳到云端進行統(tǒng)計分析[12]，從而優(yōu)化車輛調度、減少交通擁堵等問題。最后，RFID技術還可以與智能化技術相結合，實現(xiàn)車輛自主駕駛、智能路網(wǎng)等的發(fā)展。例如，RFID技術可以通過實時識別車輛信息，并與自動駕駛系統(tǒng)相結合，實現(xiàn)車輛的自主行駛。

5 結 語

通過對RFID標簽設計、多標簽識別技術、算法優(yōu)化和集成應用等的研究，可進一步提高車牌識別的準確率和速度。這種技術具有安全性高、識別準確率高和抗干擾性強等優(yōu)點，因此在智能交通、停車場管理、高速公路收費等領域具有廣闊的應用前景。

未來的研究將集中在RFID技術的擴展和優(yōu)化方面，以實現(xiàn)更加高效、智能化的車輛識別和管理，為交通領域的發(fā)展和進步作出更多的貢獻。隨著RFID技術的不斷發(fā)展和應用，相信RFID技術在相關領域的應用將會更廣泛。

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收稿日期：2023-04-13 修回日期：2023-05-17

基金項目：寧夏重點研發(fā)計劃重點項目（2022BEG02016）；寧夏自然科學基金重點項目（2021AAC02004）