基于无源超高频RFID技术的车辆管理系统方案

      RFID是一项新兴的技术，尤其是基于900MHz的UHF EPC Gen2标准的RFID更是一个在未来几年内影响和改变人们生活方式的技术。与传统的自动识别技术，如条码、磁记录、IC卡等技术相比较，UHF RFID具有读取距离远、速度快、可读可写、效率高等特点。而同样与RFID的其它技术相比，它的成本要低廉许多。这使得UHF的RFID技术日益受到人们的青睐，并随之出现了许多RFID的新应用。

      RFID车辆管理是一个基于无源超高频RFID技术的一个非常好的例子。UHF的读取距离较远，可以实现在3到6米左右的标签阅读，适合在出入口或关键点上进行阅读；并通过管理系统和GIS地理信息系统来进行车辆的移动跟踪和定位。

      在现有的RFID被动式应用和无线环境下，有三种类型的方案可以解决车辆关键点定位和移动跟踪的目的，分别是：采用车载RFID阅读器进行地标跟踪；使用车辆标签进行关键点记录；以及根据纯无线网络（非RFID技术）和移动计算机进行WiFi跟踪定位的方式。

      现将三种方式的应用原理介绍如下：

      一、车载RFID阅读器进行地标跟踪

      地标标签通过车载RFID阅读器进行识别，当车辆经过标签时，RFID阅读器能在1.5米左右的距离内识别出地标标签的内容，并通过无线网络传递给后台管理系统，该位置点便可以通过GIS地理信息系统反映在监控屏幕上，从而实现对车辆的跟踪和定位。

      方案中，地标标签和车辆阅读器都必须经过严格的编码来进行定义。

      地标标签必须具有唯一性：每一个地标都表示一个场地中的位置，该位置必须在GIS信息系统中是唯一的。地标只能表示一个位置，但不能表示车辆运行的方向。

      车载阅读器的标识：车载阅读器同样需要进行唯一的标识，即当阅读器读取RFID数据 后，必须连同本机的编号信息一同传递给网络，由GIS经过分析后将该车辆以运动点的形式反映在监控屏幕上。

      无线网络：为了实现采集数据的实时可靠的传递，场地中必须建设无线通讯网络。

      二、使用车辆标签进行关键点记录

      关键点是指采用固定式阅读设备的通道点，当车辆经过时，固定式阅读设备获得车载标签的信息，并将数据传递给GIS系统，通过软件分析后，获得车辆移动的信息。关键点通常只在一些门口，通道口或者交界处设立，用于提供车辆行进路线的标志。

      车辆上需要安装RFID标签，该标签表示车辆的唯一信息。车载标签通过门口或通道时，固定式阅读器能在3-6米的范围内识别该标签。从而确定车辆的位置。

      车载标签的应用：车载标签必须采用金属标签，并且具有一定的强度，以适合在叉车环境中使用。标签贴在车辆的侧面，这样在门或通倒两侧的阅读器天线只有一侧能读取到标签，通过对天线的标识，能够确定车辆的行进路线，而不需要通过软件分析来获得。

      地标是指埋在地下，可以被阅读设备识别的UHF RFID标签。地标标签一经埋入，便不再也不方便进行更换，因此，地标标签最好的解决方案是采用无源标签，UHF Gen2标签能够比较好地适应地标的应用。

      门通道阅读器：门通道采用XR440固定式阅读器和高性能阅读天线，天线设立在通道两侧，每个阅读天线具有不同的标识，该标识可以提供给后台系统进行车辆位置和行进方面的分析。

      方案对无线网络没有要求，固定式阅读器可以直接通过有线网络连接到系统中。

      三、无线网络和移动计算机进行WiFi定位

      WiFi定位的方式是通过场地中的无线网络提供的信号级别来定位一个移动设备的位置，该移动设备上必须具有WiFi通讯模块。

      WiFi定位的原理是采用三点定位的方式，即通过移动设备和三个无线网络接入点的无线信号交流来鉴别移动设备所处的位置，由于移动设备距离三个无线接入点的距离不同，因此反映在无线接入点上的该移动设备的无线信号场强会有差异，通过差分算法，可以比较精准地确定车辆的位置。

      对无线网络的要求：通常WiFi定位会对无线网络提出较高的要求，当网络接入点布置越密集，定位的精确度就越高。

      移动计算机的要求：移动计算机必须具有无线网络WiFi的通讯能力。

      分析系统：WiFi定位的分析系统是一个第三方软件系统，运行该分析系统必须提供基于AutoCAD的场地图纸，并在应用前，需要进行专业的场地测试Site Survey，以确定标志点信息。

      确定标志点的目的是为了测算出在该区域的无线信号的场强，这一信息是以后应用中的判断条件。当标志点信息测定完毕后，移动计算机在该位置和附近移动时，它的场强信息将作为管理软件分析的数值，用来和基准点数值进行比较。

      WiFi定位的精度在无线网络满足要求的条件下约为0.5米左右。

      四、三种定位跟踪方式的比较

      1、比较项目：车载RFID和地标 车辆标签和关键点 WiFi定位 单项分析定位精准度 基于地标的埋放密度，埋放密度则取决于工程复杂度，总体的定位精度为中等。门通道上的读取，定位精度取决于固定读取点的数量和投资成本，定位精度低。定位精度高，可以实现0.5米范围内的精准定位。 在精度方面，WiFi是最好的应用解决方案。

      2、投资预算：需要在每台车辆上安装RFID阅读设备，投资成本高。车辆上安装RFID被动式标签，固定式点数量有限，因此，总体投资成本低。必须架设无线网络，同时车辆上必须配备移动计算机，成本较高。从投资角度来分析，车辆标签是最低的。但从整体系统来讲，投资无线网络是比较合适的，因为移动业务必须在无线网络上运行。

      3、工程复杂性：取决于地埋标签的密度，工程复杂性高。只需要进行门通道安装，工程难度最小。需要建设无线网络和Site Survey，复杂性中等。

      4、系统集成性：取决于GIS系统，可自主开发，集成性较好。取决于GIS系统，可自主开发，集成性较好。第三方分析系统，集成难度高。