电子车牌证系统技术方案

　　1 .引言

　　1.1.背景趋势

　　互联网的机遇和挑战在全球通信网络在经历了几十年快速发展之后，已经可以基本满足人与人随时随地沟通的需求，而物与物、物与人的通信及上层应用这种物联网的基本发展需求正涌现出来。在一些传统行业，可利用传感等新技术，提升行业信息化水平，提升行业效率。

　　在新加坡，由政府牵头，对整个城市的车辆实行电子牌照，集身份识别，停车管理，扣费缴费等功能为一体，车辆出入市内任何停车场，高速公路，都能实现不停车行驶，在政府建设的信息管理平台同一缴费扣费。加快出行效率，时时获知路况信息进而优化交通结构，新加坡的电子车牌证应用成熟、广泛，都可作为我国发展电子车牌证事业的参考借鉴。

　　基于综合管理水平，市场需求，前瞻性考虑，我们认为，电子车牌证系统将会是物联网技术发展的先锋。而电子车牌证系统的发展也会推动整个城市智能交通的前进。

　　1.2.系统建设的必要性

　　公安交警传统电子系统中，广泛采用视频识别技术来辨识车牌，包含电子警察和安全监控等系统。视频辨识技术极大的提高了公安交警的工作效率，为社会安全保障提供了有效的技术手段。但在使用过程中，出现了诸多问题。一方面，该技术无法辨识假冒车牌、车牌涂改和遮盖等非法车辆使用场合;另一方面，视频识别技术自动车牌辨识率会受光线和环境影响，在很多情况下还需要人工辅助对图像进行辨识。

　　射频识别技术的引入，可有效弥补视频辨识技术的缺陷。射频识别技术可有效地防止车牌假冒、涂改和遮盖。射频识别技术不受光亮度和环境的影响，具备高速处理能力(在车速200公里/小时的条件下路侧设备可准确读取电子车牌信息)，可用于交通安全监管、车辆行驶轨迹跟踪、交通量信息采集和发布、车辆稽查和执法、停车场监管等各种应用场合中，有效的提高交警执勤和交通管理的效率。

　　1.3 系统建设原则

　　1.3.1 标准性

　　严格按照国家标准GB/T20851《电子收费 专用短程通信》进行建设，

　　1.3.2.兼容性

　　系统设计严格遵循国家标准的要求，所有数据格式和接口都是按标准设计。另外，系统的软硬件均采用模块化设计，模块间的数据传输均采用标准的传输协议，任何一个模块的升级短期内都不会影响到其它模块的正常应用。

　　1.3.3.高可靠性

　　系统严格按照相关国家标准和行业标准设计，主要设备选用国内外主流产品，可靠性、稳定性强。同时，系统通过运行自动监测、参数备份、平滑重启、远程升级等功能保障系统抵御外界干扰和受外界干扰时的恢复能力。

　　1.3.4.易维护性

　　由于具备设备自检功能，检测数据定时发送到指挥中心，指挥中心可以通过查阅设备自检数据、设备报警等信息，方便地发现设备故障。

　　1.3.5.可扩展性

　　由于系统的需求会不断的发展，对系统功能的要求和系统建设的要求也会不断的增多，因此，在系统设计上，不仅能完全满足用户现阶段的要求，同时，其强大的应用潜力也为用户未来对该系统的升级要求提供了接口，使用户将来几乎不需做任何改动就能扩展出更多的功能。

　　1.3.6.安全性

　　系统具有防病毒，防误操作特性，具有口令保护调试功能，有较强的抗干扰、抗静电能力，同时提供数据备份、恢复措施。系统还将提供用户等级权限保护，有效排除人为因素的干扰。数据传输和共享加密，所有数据传输和共享均采用加密技术实现，有效防止外部入侵。

　　1.3.7.先进性

　　立足高效成熟的设计理念，基于先进的RFID 技术，通过合理设计和集成，使电子车牌证系统的技术含量和先进性达到一流水准，并可保持较长久的生命力。

　　1.3.8.开放性

　　开放式的系统结构。功能平台均采用兼容性和扩展能力很强的开放式体系结构，系统结构与配置灵活、互连方便;系统存较大的扩展余地和升级空间，属于扩展、重组和更新，在较长时间内只要进行局部性调整和配置，便能适应后期工程建设的需求。

　　2 .总体设计方案

　　2.1.系统组成

　　该系统主要由电子车牌证、固定式阅读器、移动式阅读器、车载稽查系统、图像抓拍智能识别单元和中心综合信息平台等设备，如图1 所示。

　　

　　图1

　　在车辆(汽车，摩托车，电动车等)上安装电子车牌证，电子车牌证可读写，可支持输入车辆信息，如车主姓名，是否年检，是否有违章欠费等，发挥其自动识别及动态信息采集的优势，实现车辆身份有效识别。运动的车辆成为信息系统中一个可以唯一识别的对象，它的物理位置也能实时地被监测到。电子车牌证在动态自动识别上的优势，改进了现有的静态车辆监管模式，实现了车辆管理精准化。通过车辆采集的动态信息，可以动态监测城市路网，及时掌握道路通行状况，为针对性地实施城市交通流宏观调控和路口实时自适应控制创造条件。

　　在交通路口、关键路段、居民小区、公共场所等安装大量的电子车牌证阅读器设备，实现电子车牌证的密集检测，交警、城管，公安等更可配备手持终端(手持式阅读器)、车载稽查系统，通过GPRS 时时与中心数据采集平台对接，中心数据采集平台对数据进行处理，最终处理结果发送到中心综合管理平台，并同时以指令的形式发送到手持终端，以智能，科学的方式为交警、城管，公安及其他政府部门开展执法工作、打击偷盗车辆现象、追捕不法分子等提供强有力的技术保障。

　　2.2. 系统功能

　　2.2.1.车辆管理

　　车辆上面安装一个电子车牌证，通过阅读器读取电子车牌证，可以很清楚的知道车主姓名、车牌号码、车辆类型、是否有违章欠费、是否年检、是否报废、是否黑车、车主联系方式等信息，再与图像抓拍智能识别单元相结合，可以有效查控套牌车，可以快速、便捷的对一个城市的车辆进行统一管理。

　　2.2.2.车辆定位追踪

　　车辆配备电子车牌证后，当车辆通过安装阅读器的区域时，被在此区域内的接受装置识别到，并触发摄像机拍照取证，通过网线直接自动保存到综合管理平台的服务器上，相关人员如需要了解该车辆信息时候，可随时调用数据库里的资料，方便相关执法部分进行取证。

　　

　　2.2.3.停车场管理

　　在停车场出入口安装电子车牌证阅读器，当配备电子车牌证的车辆进入停车场时，系统自动登记相关信息，并开始计时，当车辆离开停车场时，自动缴费，整个过程无需人工干预，可实现智能进出，很大程度上能加快单位出行效率，同时系统中留下相关进出记录，方便以后查询。既可独立做车辆出入判断，更可将相关车辆出入数据发送于综合管理平台，利用综合管理信息平台，可时时掌握整个市内的停车状况，及时发布车位信息，诱导公众停车，以快速，科学的方式来解决目前停车难的问题。该功能也可应用于小区停车管理、路边停车管理等场合。

　　2.2.4.不停车收费

　　在高速、或者绕城高架等出入口安装电子车牌证阅读器，对配备电子车牌证的车辆开辟绿色通道，进行不停车收费，不仅可以加快通行效率，减少拥堵，而且可以提高服务质量。

　　2.2.5.测速与流量统计

　　配备电子车牌证的车辆经过两个安装有阅读器的路口，则其通过先后的时间顺序会被记录，从而可计算出相关车辆的平均行驶速度。对通过某一个监测点的电子车牌证进行统计，可以得到交通流量数据。对这些数据进行统计、分析，可以有助于决策者对相关路段的交通策略做出调整。

　　

　　2.2.6.危险品运输管理

　　对一些运输危险物品的车辆(比如易燃易爆物品、危险化学物品、有毒物品等)配备电子车牌证，并对该电子车牌证做特殊标记，对危险物品的整个运输过程进行实时监控，并在有些特定区域可以限制这些车辆的驶入，一旦违规驶入，可立即自动报警，可以有效防止一些危害的发生。

　　2.2.7. 多证合一，缴费扣费

　　车辆配备的电子车牌证具有读写功能，可将目前市面上所有纸质证件的资料写入电子车牌证，通过与金融机构合作，可进行充值、扣费等自动结算功能，对电子车牌证可进行多重加密，保证信息的安全性。

　　

　　3 系统优势

　　3.1 兼容性强

　　硬件设备符合国家标准GB/T20851《电子收费 专用短程通信》，软件采用开放式系统结构，同其他系统兼容性强，可实现无缝对接。

　　3.2.可扩展性强

　　功能扩展时只需对中心软件进行修改即可，前端硬件设备不用做任何修改，系统也可进行远程升级，维护方便。

　　3.3.电子车牌证电池能量不足自动提示

　　当系统检测到电子车牌证电池能量不足时，每次使用时系统都会进行自动提示，以便用户及时更换电子车牌证。

　　3.4. 采用先进的“双片式电子标签+双界面CPU 卡”技术

　　采用可多次重复使用的非接触式IC 卡、非接触式CPU 卡和双界面CPU 卡，且内置安全认证模块，使用方便，且安全、可靠。

　　3.5. 多证合一，缴费扣费便捷

　　采用多证合一技术，并且与金融机构合作，避免了纸质证件办公的繁琐，用户出门也不必再带各种各样的卡和证件。

　　3.6.射频检测与视频检测相结合，扩展功能强

　　采用射频检测与视频检测相结合技术，可以有效的查控套牌车、黑车、无牌车、逃逸车等的违规行驶行为，且实现了高清成像，各种信息详尽，违规处罚证据充分。

　　4 电子车牌证系统主要设备

　　4.1 电子车牌证

　　电子车牌证主要包括供电模块、2.4GHz 天线、微波收发模块、处理器模块、安全模块、普通信息存储模块等六大模块。传统车牌信息和纸质行驶证信息以数字化的形式存储于安全模块内。

　　电子车牌证具体参数：

　　识别距离 ： 0～ 150 米可调

　　识别速度 ： 200 公里 / 小时

　　识别能力 ： 具备200 张/秒的防冲突性能

　　识别方式 ： 全向识别

　　固定增益 ： 0～3 级可按需选定

　　工作频段 ： 2.4GHz

　　使用寿命 ： 3～8 年，可选高性能电池

　　功耗标准 ： 工作功率为微瓦级

　　通讯速率 ： 250Kb/s~1M

　　通信机制 ： 基于 HDLC 时分多址和同步通信机制

　　抗干扰性 ： 频道隔离技术，多个设备互不干扰

　　安 全 性 ： 加密计算与安全认证，防止链路侦测

　　封装特性 ： ABS 工程塑料，抗高强度跌落与振动

　　环境特性 ： 工作温度-40℃ ～85℃ 工作湿度<95%

　　防 拆 性 ： 按要求可提供防拆(报警)功能

　　可 靠 性 ： 防水防冲击，满足工业环境要求

　　尺 寸 ： 可选择

　　外 形 ： 圆型/椭圆型/方卡型等，可按要求定做

　　安装方式 ： 双面胶粘贴或挂扣

　　工作模式 ： 电子车牌证采用“主动方式“进行工作，主动发射信号给阅读

　　器。发射频次可调。电子车牌证内部采用高能扣式锂电池/软

　　包电池，容量可选。标准环境下，电池提供的能量可以保证电

　　子车牌证持续工作3～8 年。

　　识别准确率：识别准确率99.999%;在极短的时间内可以确保全部识别不漏

　　读。通讯安全 ：电子车牌证与配套的阅读器进行通讯时，使

　　用特殊通讯协议，对设备的合法性进行校验，为防数据破解而

　　研发了缜密的加密算法，确保通讯过程数据安全。

　　可靠工作 ： 产品充分考虑了防雷、防水、防冲击等工业环境应用要求;生

　　产过程严格依照ISO9001 质量标准进行多环节质量检测，确保

　　用户拿到的产品充分满足性能要求。

　　4.2.固定式阅读器

　　固定式阅读器主要包括供电模块、2.4GHz 天线、微波收发模块、处理器模块、安全模块、普通信息存储模块和接口模块等七大模块。采用防水、防尘设计，全塑密封，通讯协议采用多层加密技术，可靠、安全。

　　固定式阅读器具体参数：

　　识别距离 ： 0 ～ 200 米半径

　　识别速度 ： 200 公里 / 小时

　　识别能力 ： 同时识别500 张以上的电子车牌证

　　识别角度 ： 全向/定向

　　极化方式 ： 垂直极化/圆极化/双极化

　　增 益 ： 14dBi 接收32 级可调、发射4 级可调

　　工作频段 ： 2.4GHZ

　　功耗标准 ： 工作功率为毫瓦级

　　通信机制 ： 基于 HDLC 时分多址和同步通信机制

　　抗干扰性 ： 频道隔离技术，多个设备互不干扰

　　安 全 性 ： 加密计算与安全认证，防止链路侦测

　　封装特性 ： 正面ABS 工程塑料，背部铝合金腔体

　　可 靠 性 ： 防雷防水防冲击，满足工业环境要求

　　接口标准 ： RS485 Wiegand26 RJ45 或WiFi 等、各种开发用软件接口

　　扩展 I/O ： 开关量信号输入与输出各2 路(可选)

　　电源标准 ： DC 7.5～12V 500～1000mA

　　安装方式 ： 抱箍捆绑

　　工作模式 ： 阅读器的工作模式为“被动或主动式”，一般应用时阅读器处

　　于接收状态，实时接收“主动式”电子车牌证发出的信号，并

　　将接收到的数据转送到后台管理系统中。特殊应用中也可向电

　　子车牌证写入数据或更改参数。

　　识别距离 ： 与“主动式” 电子车牌证相配合，在良好的可视环境下，最

　　大识别距离可达到200 米半径。可用软件进行调节。

　　识别速度 ： 在阅读器的有效识别范围内电子车牌证以最高200Km/h 的速

　　度运行时，可以保证稳定识别。阅读器能够同时读取500 张以

　　上的电子车牌证。

　　通讯协议 ： 配套的电子车牌证进行通讯时，使用特殊通讯协议，对设备的

　　合法性进行校验，为防数据破解而研发了完善的加密算法，确

　　保通讯过程数据安全。

　　可靠工作 ： 产品充分考虑了防雷、防水、防冲击等工业环境应用要求;生

　　产过程严格依照ISO9001 质量标准进行多环节流程控制，充分

　　确保产品性能与品质。

　　接口标准 ： 读写器可提供RS485 weigand26 RJ45 三种标准的硬件接口。

　　

　　4.3.手持式阅读器

　　手持式阅读器采用高速嵌入式控制器进行控制，主要包括嵌入式CPU、触摸显示模块、微波收发模块、安全模块、信息存储模块、GPRS 无线通讯模块和接口模块等七大模块，交警、城管、公安等人员在任何一个位置都可以很方便的读取附近的电子车牌证相关信息。

　　手持式阅读器具体参数：

　　数据采集 ： 2.4GHZRFID 模块

　　增 益 ： 5dBi 接收32 级可调、发射4 级可调

　　识别距离 ： 0~150 米(灵活可调)

　　识别方向 ： 全向

　　无线网络 ： 标配WIFI，可选配内置GPRS/CDMA 模块/蓝牙

　　其他选配 ： 红外/GPS/拍照/测震功能/二位条码

　　数据备份 ： SD 卡及FLASH 双重备份

　　电 池 ： 3.7V, 3200mAh 可充电锂电池，备用电池17mA(可保证数据6

　　小时内不丢)，运行大于8 小时(视应用环境)，内置电池管

　　理软件监控和调试电池状态。

　　功耗标准 ： WIFI 1.2W, GPRS 1W, 扫描0.2WRFID 0.4W,系统0.3W，背光0.3W

　　工业等级 ： IP54(IEC60529)，抗跌落为1.2 米

　　环境温度 ： 使用:-15℃至50℃ 存储:-20℃至60℃

　　物理接口 ： USB， 红外线

　　扩展存储 ： 标配2G SD 卡(最大支持16GB 容量)

　　尺 寸 ： 190(长)×80(宽)×25(厚) mm

　　显示部分 : 100mm×80mm×25mm

　　键盘部分 ： 90mm×60mm×25mm

　　重 量 ： 380 克(含电池)

　　使用寿命 ： 5-8 年

　　认 证 ： 通过中国国家强制性产品3C 认证，通过CE 认证，具有中国信

　　息产 业部颁发的无线电发射备型号核准认证

　　产品特点 ：1、坚固耐用;2、外型美观轻巧，人体工程学设计，具备极佳

　　的专业形象风格3、内建一维、二维条形码扫瞄器，节省数据输

　　入的时间;4、可同时支持3 种通信模式：WLAN、GSM/GPRS、

　　Bluetooth，透过无线技术传递数据更是---零时差;5、内置RFID

　　读写功能，低频、高频、超高频都支持;6、集成GPS 全球定位

　　系统，定位精度为10 米;7、可集成红外测温模块，精度±0.1

　　℃,测量范围：-30℃～+650℃;8、可内置130 万像素摄像头;

　　9、可集成测量设备振动频谱、位移、加速度(模块选配)。

　　工作模式 ：阅读器的工作模式为“被动或主动式”，一般应用时阅读器处于

　　接收状态，实时接收“主动式”电子车牌证发出的信号。特殊

　　应用中也可向电子车牌证写入数据或更改性能参数。

　　识别距离 : 与公司的“主动式” 电子车牌证相配合，在良好的可视环境下，

　　最大识别距离可达到150～200 米半径。

　　通讯安全 ：阅读器和配套的电子车牌证进行通讯时，使用特殊通讯协议，

　　对设备的合法性进行校验，为防数据破解而研发了完善的加密

　　算法，确保通讯过程数据安全。

　　

　　4.4.图像抓拍智能识别单元

　　图像抓拍智能识别单元主要由智能高清摄像机组成，智能高清摄像机中集成了车辆的视频检测算法、车牌识别算法、流量统计算法等智能算法，阅读器进行电子车牌证信息采集的同时智能高清摄像机也进行车辆信息的采集，包括车辆及司乘人员的特征、车牌号码信息，系统对两种方式采集到的信息进行融合处理，不仅可以有效辨别套牌车、黑车、盗抢车等，而且可以为处罚提供直接的证据。

　　图像抓拍智能识别单元具体参数：

　　车辆检测方式 ： 视频检测(智能高清摄像机内部实现)

　　车牌信息提取方式 ：视频检测(智能高清摄像机内部实现)

　　图片像素 ：500 万(2448*2048)像素或者200 万像素(1600*1200)

　　成像帧率 ： 9 帧/S(500 万象素)或者15 帧/S(200 万象素)

　　捕 获 率 ： 3 98%

　　车牌识别率 ： ≥95%

　　电源输入 ： 12V/1.2A

　　物理接口 ： 以太网、BNC、485、USB

　　扩展存储 ： 标配2G SD 卡(最大支持32GB 容量)

　　平均无故障工作时间 ： ≥30000h

　　工作温度 ： 使用:-20℃至70℃

　　工作湿度 ： 20%至90%

　　5 电子车牌制作-标签安装方式，电子车牌功能

　　

　　5.1电子车牌-电子标签安装方式及功能

　　功能一

　　在车牌上安装远距离2.4GHz电子标签，当安装好有2.4GHz电子标签的电子车牌的车辆通过安装有2.4GHz读写器的道路 / 路口时，此车的信息会被道路 / 路口边上的2.4GHz读写器实时上传给监管中心平台。

　　电子标签与车牌合成方式;

　　电子标签模块及电池布局在车牌上时，无特殊要求，只需安装好后整体平整即可。2.4GHz天线布局时需要离开铝板车牌0.5cm距离，(寿命：3-5年)

　　

　　功能一;

　　为了延长一次性安装使用时间，另外可加装太阳能充电版(寿命：10-15年)。(如上图)

　　功能二：

　　为了防止车牌被私人或不法份子私自拆下/掉换，另可在电子车牌上加装“防拆功能”由此交管部门在查询相关信息时，会容易得多。

　　车辆上安装远距离2.4GHz电子防盗车牌，当安装好有2.4GHz电子防盗车牌的车辆通过安装有2.4GHz读写器的道路 / 路口时，此车的信息会被道路 / 路口边上的2.4GHz读写器实时上传给监管中心平台。

　　当一但有车辆上的2.4GHz电子防盗车牌被私自拆下时，此时车辆上的2.4GHz电子防盗车牌上的防盗功能会立即发出一个防盗信号出来(持续发出)当此车辆驶入安装有2.4GHz读写器的道路 / 路口时，此车的信息及防盗信息会被道路 / 路口边上的2.4GHz读写器实时上传给监管中心平台。