基于RFID技术与SIM卡结合的智能交通系统

　　近年来，随着汽车特别是私家车辆的快速增长，交通需求不断增加，而城市交通基础设施建设和交通管理水平相对落后，这就导致了城市尤其是大中城市交通拥堵频繁发生。近年国内城市小汽车平均保有量正按照每年15%以上的速度递增，未来可能更快。而道路平均年增加量仅为4%一5%，道路的增长远远赶不上汽车的增长，城市交通拥挤发生了前所未有的迅速增长。

　　单纯的增加交通基础设施建设，扩大道路面积，增大警力资源等措施都未能有效解决交通拥挤问题。因此必须引入新的技术，将手机SIM卡与RFID射频技术相结合，建立一套以移动手机为载体，以SIM卡与RFID技术相结合为技术原理，能实时获取动态交通信息并发布到车主手机的智能交通系统。

　　基于上述内容，提出以RFSIM技术原理为基础，着力建立一套智能化的交通信息采集、分析、实时显示系统。该系统能有效缓解城市交通压力，减少环境污染，降低交通事故发生率、节约能源、交通信息实时发布等，具有重要的理论价值和良好的应用前景。

　　1.RFSIM技术

　　(1)RFSIM技术的基本原理

　　RFSIM是无线电频率识别(RadioFrequencyIdentification)与手机SIM卡的简称，即射频识别SIM卡。RFSIM技术最早应用在手机支付系统中，目前手机支付系统中应用的技术之一。RFSIM可安装在手机上实现中远距离身份识别和近距离金融支付的目的。SIM卡是手机中安装的(SubscriberIdentityModel客户识别模块)的缩写，也称为智能卡、用户身份识别卡，数字移动电话必须装上此卡方能使用。RFSIM通过在SIM卡中内置RFID芯片，扩展了传统手机SIM卡的功能，是未来手机多用的基本载体。

　　RFSIM采用了无线射频的通信方式，它将具有RF射频功能的模块镶嵌在SIM卡多余卡基空间内，使用2.4G的微波频率进行数据通信，通过手机供电实现有源RFID卡。利用RFSIM技术可实现电子钱包、在线支付、身份识别、电子票据、电子证件、情景OTA等功能，实现内部各种管理功能的统一，使管理更加规范、高效，其技术正被广泛地使用到各政企单位、商业以及个人的日常生活与消费支付中。其中RFID技术是自动设备(AEI)技术中最优秀和应用领域最广泛的技术之一，它有着易于操控，简单实用，抗干扰性强，识别率高，读写距离佳，安全性能高等优点。RFID技术在车辆自动识别、不停车电子收费等系统有着重要的应用。

　　(2)国内外发展现状

　　RFID技术在国外发展迅速，且应用很广。瑞典的RFID技术的应用大大地提高了城市的交通系统的发展。瑞典首都斯德哥尔摩交通拥挤非常严重，于是，瑞典当局在2006年初宣布征收“道路堵塞税”。在IBM公司的助力下，斯德哥尔摩在通往市中心的道路上设置了18个路边控制站，通过使用RFID技术以及利用激光、照相机和先进的自由车流路边系统，自动识别进入市中心的车辆，自动向在周一至周五(节假日除外)6：30到l8：30之间进出市中心的注册车辆收税。通过收取“道路堵塞税”减少了车流，交通拥堵降低了25%，交通排队所需的时间下降50%，道路交通废气排放量减少了8%～14%，二氧化碳等温室气体排放量下降了40%。RFID技术在爱尔兰自然环境方面也得到了成功的应用。在爱尔兰戈尔韦湾的“智慧湾”项目中，系统从装在数百个浮标上的感应器获取信息，并从渔民那里获得短信，以了解水面漂浮的危险物体。信息被利用到各个渠道，包括避免渔船失事、向戈尔韦湾管理员发送涨水警告，以及帮助渔民把捕获的鱼直接卖给餐厅，让他们可以获得更高的利润。

　　在国内RFID的应用也非常广泛。目前，RFID技术及其应用正处于迅速上升的时期，被业界公认为是本世纪最具潜力的技术之一。RFID技术已广泛应用于车辆自动识别、不停车电子收费系统、设备(物流)自动识别系统、门禁识别系统和商品防伪识别系统等。因而，应用RFID技术实现实时交通信息获取，在此基础上实现动态导航等服务，已具备较好的技术条件与市场条件。实践证明在城市交通系统中运用射频技术，可以很好改善交通状况，提高路面的管理效率，提高到道路的通行能力。

　　2.基于RFSIM技术的智能交通系统

　　(1)系统组成与架构

　　将RFID技术应用于城市交通管理系统中，组成一个智能化的交通管理系统，该系统主要包括：RFSIM卡与手机、中远距离RFID读卡器、智能电子警察、通信网络、数据库处理平台、中央管理系统服务器等系统。其基本构成是：RFSIM卡的身份标示是全球唯一的，每个车主的手机卡都采用内嵌RFID芯片的SIM卡，在数据库管理系统中将该卡的身份标示号与对应的车牌号进行关联绑定，形成电子车牌;在城市交通路口的每个行车方向安装一套远距离RFID读卡器和智能电子警察，对每一个读卡器进行编号;读卡器、智能电子警察以及交通信号灯控制器通过以太网控制器连接到远程的中央管理系统服务器;服务器以数据库优化布置，实现对城市道路上行驶车辆信息的实时定点采集，将RFID读写器获得的定点瞬时速度、时间、车型、车牌、流量，通过数据检验、匹配和融合算法，转换为信息采集单元所在路段的区间平均速度、交通流量、行程时问。然后运用运筹学、短时交通流预测模型、跟驰模型等方法，实现对城市交通路网状况的分析和预测，利用路网状态判别技术，实现出行动态路线引导及行程时间估计。最后，路网信息可以通过手机屏幕显示出来或者利用STK包短信实现语音提示，方便司机把握全路段的交通信息，实现安全快捷的出行。

　　(2)系统的工作原理

　　基于RFSIM卡手机通信系统可实现中远距离无线通信的功能，其可代替安装在车辆上的RFID载体.基于RFSIM卡手机通信系统所依据的技术原理有：

　　RF模块使用2.4G频率实现数据交换，采用ISO14443标准;

　　RF模块加载到普通的GSMSIM卡上，SIM通信功能不变;

　　支持UMTS/CDMAUIMandPHSPIM标准;

　　兼容现有的GSM/UMTS;

　　RF—SIM与RFID阅读器之间的数据与标准的RFID卡与Reader原理一致;

　　RF14443在蓝牙频谱范围内使用，不需要取得牌照允许;

　　SIM/UIM/USIM/PIM一在标准移动电话中使用，目的是用于储存用户信息、身份认证及为SMS提供储存空间;

　　Sim工具套装一一系列用于指挥SIM卡与外部互动的指令，也就叫STK工具包;

　　RFSIM与手机之间通过STK工具软件，通过STK工具包获得实时路网信息，通过屏幕和键盘控制路网信息在手机上的实现(信息实时提醒与展示功能);

　　RFSIM卡通过手机供电，实现RFID中长距离读卡问题。

　　运用射频技术，通过安装在每个交通路口的读卡器，可以实时读出通过每个交通路口的每个行车方向的车流量，结合控制中心的数据库平台，可以确定通过每个交通路口的车辆信息;根据交通道路上的车流量，可对某些街道的交通信号灯延时实施最优控制，从而达到最优控制的目的;通过读取信息车辆通过读卡器的时刻，通过简单计算可以得到各个路段所需的运行时间，进而进行交通运行状态的分析;利用基于数字图像处理技术的智能电子警察系统，可以自动识别交通路口的违章车辆，结合RFID技术读出的ID号，可以确定具体的违章车辆及车主的相关信息;统计各交通路口的车辆参数及型号，从而对整个城市的交通状况进行统计分析，以对将来的城市交通建设与规划提供依据。

　　同时，RFSIM卡支持手机支付交易等功能。车辆在经过高速公路收费站ETC车道上的微波天线之间的专用短程通讯，利用手机支付系统与银行进行后台结算处理，从而达到车辆通过路桥收费站不需停车就能缴纳费用的目的，大大提高了收费路口的通行能力和收费效率。