1 概述

    發達國家人們出行，以車代步，私車為主。美國可謂“汽車輪上的國家”，家家有車，一人多車[1]。有人推測，大中城市年收入在5 萬元以上的家庭，通過“按揭”，就可擁有私車私房。隨著經濟的發展，這種家庭（特別是年青的家庭）一定會越來越多。人們追求：“居要理想，行要輕快；駕車進出，閘門自開”。為了提升中高檔住宅小區及業主的形象，促進房地產的銷售；為了提高對進出住宅小區車輛管理的智能化、信息化和自動化水平，為住戶及車主提供高效、安全的門禁服務，聰明的小區開發商們，在建理想的小區的同時，一定會配備不停車的門禁。不停車的門禁系統采用了世界先進的射頻識別（RFID：Radio Frequency Identification）技術，利用具備RFID 的車卡和綜合化讀寫控制設備，使系統的讀卡距離達到7 米以上，而且成本大大低于類似的系統，車輛進出小區不須停車，就能完成對其的信息采集和管理,從而決定對它自動放行或是攔截。該系統已在多項工程中應用，證明其性能穩定可靠，適合大規模推廣應用。

    該系統具有如下功能：
    a)門禁值班人員，采用口令（密碼）登錄本系統，建立與后臺管理系統的連接；
    b)自動、實時地采集進出住宅小區門禁的載有車卡的車輛信息，包括車卡的識別地址（ID）號和車牌號，車輛無須停車；
    c)自動實時地向后臺管理系統傳送車輛的車牌號、ID 號、車輛通過的車道號和通過時間等信息；
    d)自動實時地接收后臺管理系統送出的車輛認證信息；
    e)能對載有車卡的合法車輛自動放行，該車輛不須停車；
    f)自動、實時地攔截違規、違例車輛，并通過語音提示報警；
    g)自動、實時地記錄、存儲車輛通過信息；
    h)能查詢、打印通過車輛的有關信息。

    目前不少住宅小區采用 IC（Integrated Circuit）卡及其讀寫器組成車輛門禁管理系統，它的價格低廉，但是由于IC卡的讀卡距離小，不超過0.1 米，車輛必須停車，以刷卡方式完成對車輛信息的采集。此方式不適合在中高檔小區應用。而RFID 門禁管理系統，采用最新RFID 芯片和RFID PC 卡，研制出的車卡和讀寫控制器，讀卡距離大于7 米，車輛不用停車，就能完成對它的信息采集和管理，系統的性價比大大提高，小區及用戶的形象明顯提升，它才是中高檔小區門禁的首選。

    2 系統的組成和工作原理[2，3]

    本系統由車卡和路邊設備組成。車卡（或稱車輛識別卡）安裝在車輛前檔風玻璃內側或儀表盤的卡架上或嵌在車牌上；路邊設備包括天線、讀寫控制器（含顯示器、RFID PC 卡、聲卡、音響、車道線圈、線圈檢測器、I/O 卡和外部設備控制接線盒）電源和外部設備（如電動欄桿、音箱和通行燈），如圖1 所示。車主在向車管所登記或進行年檢時，車輛的相關信息（如車牌號、車型、車身顏色、車架號、發動機號、車主姓名、購置日期、年檢日期、聯系電話、有無違章、違法記錄、是否年檢等等）將存入車管中心計算機數據庫，并寫在車主的行駛證上。

    車主購置車卡時，車卡管理者根據行駛證的信息，通過寫卡設備將車輛的部份信息（如車輛的車牌號、車型等）寫入車卡中，并隨同車卡的ID 號、車主姓名、車身顏色等信息存入后臺管理計算機數據庫。這些信息被稱為“靜態數數據信息”，其中車卡的ID 號由廠商在出廠前鎖定，不能更改，ID 號全世界唯一，沒有同號。

    當載有車卡的車輛通過門禁系統所在車道，并壓在線圈1 時，讀寫控制器中的車輛檢測器檢測到車輛通過信息，并啟動RFID PC 卡，通過微波天線向車卡發出“詢問信號”；車卡收到詢問信號同時從中得到能源供給，即將車卡中存儲的ID 號和車牌號調制在接收到的信號上，回傳給讀寫控制器，此信號稱為“應答信號”；讀寫控制器通過天線收到車卡的應答信號后，解調出ID 號和車牌號，疊加上車輛通過的車道號、通過時間、序號（作為車輛記數）等，經網線傳到管理計算機（或服務器）數據庫，這些信息稱為“動態數據信息”。系統利用采集到的ID 號和車牌號，查詢后臺管理計算機數據庫中的靜態數據信息，進行比較判斷，再將查詢處理結果及指令，通過網線回傳給讀寫控制器，并在其顯示器上顯示。如果是載有車卡的合法車輛，系統將發出自動放行指令，開啟欄桿，自動放行車輛；如為查控或無車卡車輛，系統發出自動攔截指令，欄桿閉合，語音提示報警，該車輛被攔截，待值班人員處理后，才能放行該車輛。車輛通過車道上的第2 線圈后，欄桿自動放下，同時第二線圈還起著防砸車的保護作用。

    a)車卡：車卡又稱電子車牌或電子識別卡或電子標簽，是車輛信息的載體。它采用 NIT 公司（NEOSOURCEINTEL-TECH LTD：新源現代智能科技有限公司）的微帶集成和“一車一卡”防拆專利技術，安裝在車輛前擋風玻璃內側，存儲有車輛的相關信息，如車牌號、ID 號、車型等，不需電池供電(它的能量由收到的微波詢問信號產生) ，所以也被稱為“無源卡”，使用壽命可長達十年以上，工作頻率在902~928MHz 范圍內。為了提高讀卡速度和保護車主的“隱私”，在車卡中只寫入車輛的車牌號。
    b)天線：本系統采用進口或國產定向線極化天線，其增益大于 9.5dbd，波束寬度為68°(水平面)和26°(垂直面），工作頻率為902~928MHz。
    c)讀寫控制器：讀寫控制器由讀寫器（或稱收發器）和工業控制計算機組成。讀寫器包括發射單元、接受單元、信號處理控制單元及電源等，其工作頻率為902～928MHz，具有跳頻抗干擾能力，發射功率為0.7W（峰值），接收靈敏度為-98dbmw。工業控制計算機由工業級計算機和控制單元組成，它既具有計算機信號處理的功能，又具有控制外部設備的功能。

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    讀寫控制器是系統對車輛信息采集、交換、處理和控制的中心。它采用了跳頻抗干擾技術，按照專用短程無線通信（DSRC：Dedicated Short Range Communication）協議，采集車卡中存儲的車輛信息；通過網絡，按TCP/IP（Transmission Control Protocol/Interface Protocol）協議與后臺管理計算機相連，與其進行數據信息交換，接收其控制指令；通過控制單元，按指令對外部設備（如欄桿、通信燈和語音提示等）進行控制，決定對車輛的放行或攔截。

    d)系統網絡：系統內部網絡采用客戶機服務器網絡結構，支持TCP/IP 協議，按以太Ethemet 方式連接；系統與外部系統通過公用網絡（如Digital Data Network、Public Service Telephone Network、光纖網）或通信設備相連，同樣支持TCP/IP 協議。 

    為了信息保密，采取以下措施：

    (1)上網查詢本系統的數據信息，必須輸入本系統的授權密碼。
    (2)信息顯示內容分為三級：普通級——顯示車輛的車牌號；秘密級——顯示車輛的代號，不顯示車牌號；加密級——只顯示×××符號，不顯示車牌號。

    e)系統軟件：系統軟件主要由讀寫模塊、顯示與統計模塊、通信模塊、控制模塊和數據存儲模塊組成。讀寫模塊負責系統與車卡之間的數據信息交換；顯示統計模塊負責車輛信息和相關外部設備的狀態顯示，統計通過車輛的數據（如車牌號、ID 號、通過時間、通過車道號等）；通信模塊負責系統與后臺管理系統的數據交換；控制模塊負責對外部設備的狀態檢測和控制；數據存儲模塊負責將車輛通過信息存入本地文本文件，以備查詢。軟件的處理流程見圖 2。

    3 系統采用的主要技術

    3.1 微帶二次集成技術和設備綜合設計技術

    本系統的優勢在于讀卡距離較遠，實現了不停車門禁管理；為了占領門禁管理的市場，必須降低系統成本，采用RFID 微帶二次集成技術和設備綜合設計技術。

    a)RFID 微帶二次集成技術：讀卡距離大于 7 米的無源微波車卡，是本系統的關鍵部件，也是國內領先水平的部件，它采用美國Amtech公司1999 年新開發的無源微波RFID 芯片，根據不同的基片，設計微帶天線，進行二次集成，研制出高性能高可靠的車卡。該RFID 芯片包括微波收發電路、調制群調電路和存儲器。存儲器存儲容量為1024bit，其中96bit 由廠商在出廠前寫入了ID 號，并被鎖定，不能修改；其余928bit 為用戶開發區。該芯片封裝后的尺寸為3×5(mm)。該車卡不用電池供電，使用壽命超過十年。
    b)設備綜合設計技術：利用美國 Amtech 公司開發中心RFID PC 卡和國產計算機組件，進行綜合化和優化設計，研制出新一代讀寫控制器。RFID PC 卡的大小與普通IC 卡尺寸差不多，它具有讀寫器所有功能，輸出功率為0.7W，工作頻率為902-928MHz，且具有跳頻抗干擾能力。該設備既具有讀寫器采集車輛數據信息的功能，又具有智能車道控制器對數據信息處理、存儲、顯示、統計、通信交換以及控制外部設備的功能。

    3.2 一車一卡技術

    本系統采用 NIT 公司微帶集成電路和防拆專利技術的車卡，車卡粘貼在車輛擋風玻璃內側后，不可拆卸；拆動即被損壞。由此實現車卡與車輛唯一對應關系。為了加強這種特性，還利用了車卡ID 號“全世界唯一”的特性，以及對車卡的部分數據進行了加密。

    3.3 跳頻抗干擾技術

    本系統讀寫器的頻率綜合器受偽碼調制，輸出信號頻率在 902~928MHz 范圍內隨機“跳變”，利用相關解調技術，提高系統的抗干擾能力。試驗表明，本系統與GSM（Global System for Mobile Communications）系統不會產生相互干擾。

    3.4 網絡通信技術

    本系統按 TCP/IP 協議，可與多種通信網絡(如Defense Data Service、PSTN、光纖）和通信系統（如微波通信系統、GSM 系統），建立通信聯系，用戶可按授權密碼，利用PSTN 網，采用撥號上網和輸入密碼的方式，通過電腦查詢進出小區車輛的數據信息。為了保護車主的隱私，在網上傳輸的車輛信息，只有車輛的車牌號或代號成×××符號；通過網上查詢車輛信息必須輸入授權密碼。

    3.5 雙卡識別技術

    本系統可以為車主配置 2 張識別卡，一張固定車輛擋風玻璃上不可拆卸，稱為“車卡”；另一張由車主手持或放在車輛儀表盤的卡架上，可以隨身攜帶，稱為“人卡”。2 張卡的ID 號不同，但是寫入車卡中的車牌號相同。

    車輛通過門禁時，系統必須同時采集到車卡和人卡的車牌號，而且相同，才能對該車放行。如果無車卡和人卡，或有車卡無人卡，或有車卡和人卡但采集到的車牌號不相同，只要其中任何一種情況發生，該車均會被攔截。

    利用雙卡識別技術，實現車輛防盜功能。

    4 結束語

    不停車車輛門禁管理系統與現有車輛門禁系統相比，其優勢在于不停車，就能完成對車輛信息的采集，這正是廣大車主追求的物業管理服務。采用先進的RFID 技術，保證足夠的讀卡距離，就能實現這種功能。但是，要大規模推廣應用，必須降低系統的成本。NIT 公司順應市場的這種需求，研制了綜合化讀寫控制器，使門禁管理系統的性價比大大提高，為在中高檔住宅小區廣泛應用創造了條件。本系統不僅可以用于住宅小區門禁，也可以用在重要機關或機要部門門禁，還可以推廣應用到公交車站或停車場，它具有廣泛的應用前景。

    參考資料：
    [1] 史其信.中國智能交通(ITS)發展的戰略[J].ITS 通信,1999(1):2-8
    [2] 李元忠.車輛自動識別管理系統的識別空域和時域范圍[J]. ITS 通信,2001(3):21-29
    [3] 李元忠.射頻識別技術及其在交通領域中的應用[J].電訊技術,2002,42(5):5-9