專利名稱：利用i-RFID技術(shù)實(shí)現(xiàn)城市交通智能化的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及城市交通的智能化管理，包括車輛的射頻識(shí)別及定位技術(shù)。
背景技術(shù)：
城市車輛數(shù)量的快速增加給所有城市的交通管理帶來(lái)了巨大的壓力，特別是像中國(guó)這樣一個(gè)處于快速發(fā)展中的國(guó)家。由于道路等基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)不僅需要大量資金的投入，同時(shí)也還會(huì)帶來(lái)許多其它問(wèn)題。因而，提高城市交通基礎(chǔ)設(shè)施的利用率，實(shí)現(xiàn)城市交通管理的智能化無(wú)疑是首選，這也是所有現(xiàn)代大城市所面臨的挑戰(zhàn)。城市交通智能化管理首先面臨的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題，就是如何以一種經(jīng)濟(jì)有效的方式，實(shí)現(xiàn)城市車流信息的實(shí)時(shí)采集和傳輸，并在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛的實(shí)時(shí)導(dǎo)航。目前最常采用的做法有通過(guò)安裝視頻監(jiān)控的方式人工采集車流量的信息。這種做法的優(yōu)點(diǎn)是直觀，但其缺點(diǎn)不僅是安裝維護(hù)成本高，而且難于準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)數(shù)字化自動(dòng)管理。通過(guò)各種傳感器，例如地感線圈來(lái)計(jì)算通過(guò)車輛數(shù)目的辦法。這種方法不僅帶了來(lái)各種施工管理的麻煩，而且設(shè)備損壞也很嚴(yán)重；通過(guò)有源電子標(biāo)簽車牌(E-Plate)，米采集車流量信息的方法。由于E-Plate電子標(biāo)簽是一種單一不間斷周期性重復(fù)向外發(fā)射自身身份信息的有源電子標(biāo)簽，因而，當(dāng)城市中大量的車輛都同時(shí)反復(fù)向外發(fā)射無(wú)線信號(hào)時(shí)，必然造成環(huán)境的電磁污染，干擾其它通信系統(tǒng)的工作，同時(shí)也造成自身信號(hào)擁堵而使閱讀器無(wú)法采集到所有路經(jīng)車輛的ID信息，因而也就無(wú)法實(shí)現(xiàn)車流量信息的實(shí)時(shí)采集；通過(guò)在車上安裝GPS和移動(dòng)通信終端(GPRS)來(lái)對(duì)車輛進(jìn)行實(shí)時(shí)定位監(jiān)控，從而獲取車流量信息的方法。顯而易見，這種方法不僅設(shè)備安裝維護(hù)成本高(GPS+GPRS+供電電源)，而且存在長(zhǎng)期向移動(dòng)通信運(yùn)營(yíng)商交納網(wǎng)絡(luò)使用費(fèi)的問(wèn)題；另外，還存在城市中許過(guò)地方GPS無(wú)法工作，以及GPRS系統(tǒng)需要保證及時(shí)將大量車輛位置信息實(shí)時(shí)地傳輸?shù)娇刂浦行乃鶐?lái)的諸多其它問(wèn)題。通過(guò)僅只在部分車(例如出租車)上安裝GPS和移動(dòng)通信終端，來(lái)間接獲取道路交通狀況的方法(FCD)。除了使用車載(GPS+GPRS+供電電源)方法本身所存在的問(wèn)題外，這種方法雖然部分緩解了在所有車輛上安裝GPS和移動(dòng)通信終端需要大量資金投入的矛盾，但其只能部分反映城市車流量狀況，因而降低了據(jù)此推測(cè)的車流量信息的準(zhǔn)確性。這不僅是因?yàn)榘惭bGPS和移動(dòng)通信終端的車輛數(shù)量太少無(wú)法真實(shí)反映道路通行的實(shí)際狀況，而且在出租車這樣的特殊車輛上安裝，還會(huì)因?yàn)槌鲎廛囻{駛員往往會(huì)通過(guò)他們自己的對(duì)講系統(tǒng)來(lái)避開擁堵路段，從而降低信息的真實(shí)度。而現(xiàn)有的導(dǎo)航技術(shù)有GPS導(dǎo)航技術(shù)，即在每輛車上安裝一臺(tái)GPS導(dǎo)航儀，在出發(fā)前駕駛?cè)藛T先對(duì)GPS進(jìn)行初始化，然后輸入目的地，GPS導(dǎo)航儀將通過(guò)自身儲(chǔ)存的電子地圖，根據(jù)用戶的要求選擇線路，并在行駛過(guò)程中不斷根據(jù)駕駛過(guò)程中出現(xiàn)的新位置信息加以糾正。這種導(dǎo)航方式，除了前述的采用GPS系統(tǒng)不可規(guī)避的問(wèn)題外，它完全沒(méi)有考慮道路交通的實(shí)時(shí)擁堵狀況，因而這種導(dǎo)航方式在現(xiàn)今普遍存在交通擁堵的城市中作用非常有限。基于F⑶信息的導(dǎo)航方式，這種方式是對(duì)純粹依賴電子地圖的GPS導(dǎo)航方式的一種改進(jìn)。這種方式是將城市道路的擁堵信息，以廣播的方式發(fā)送給帶有GPS導(dǎo)航裝置的車輛，然后GPS導(dǎo)航裝置再根據(jù)這些信息，對(duì)導(dǎo)航路線加以修正；或者通過(guò)手機(jī)短信或其他方式通知駕駛員。然而，這種方法無(wú)法準(zhǔn)確采集每個(gè)路口不同方向上車流量的信息，因而，也無(wú)法對(duì)城市每個(gè)路口紅綠燈的高效管理提供可靠地依據(jù)。因而對(duì)整個(gè)城市交通智能化管理的作用有限。而且該系統(tǒng)只能對(duì)安裝了 GPS導(dǎo)航設(shè)備，且沒(méi)有處于GPS信號(hào)盲區(qū)的車輛發(fā)揮一定的作用，而對(duì)絕大多數(shù)沒(méi)有安裝GPS導(dǎo)航設(shè)備以及處于GPS信號(hào)盲區(qū)的車輛無(wú)用。綜上所述，現(xiàn)在使用的城市車流量信息的采集方式以及車輛導(dǎo)航方式，都不能很 好地滿足城市交通智能化管理的需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題，就是針對(duì)現(xiàn)有城市交通智能化管理中，車流量信息實(shí)時(shí)采集以及導(dǎo)航管理所存在的缺陷，發(fā)明了一種不依賴GPS終端而是利用i-RFID (Interactive RFID交互式智能電子標(biāo)簽)技術(shù)，低成本地實(shí)現(xiàn)城市車流量信息實(shí)時(shí)采集，以及根據(jù)所采集到的各個(gè)路口不同方向上實(shí)時(shí)車流量信息資料，自動(dòng)調(diào)整不同方向上紅綠燈開關(guān)時(shí)間，并以不同的方式對(duì)城市行駛中的車輛進(jìn)行導(dǎo)航，以改進(jìn)整個(gè)城市道路的使用效率的方法。這種方法不僅設(shè)備投入少，安裝維護(hù)成本低，而且還可以帶來(lái)其它許多城市車輛和交通管理上的諸多好處。例如不需要額外的投入，就可以實(shí)現(xiàn)城市擁堵費(fèi)的自動(dòng)征收，不停車自動(dòng)收費(fèi)管理，克隆車輛的自動(dòng)識(shí)別，并將有效打擊偷逃費(fèi)和刑事犯罪車輛等，從而大大提高城市交通管理的水平。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)本發(fā)明涉及車載i-RFID標(biāo)簽(以后簡(jiǎn)稱標(biāo)簽)，安裝在交通路口的協(xié)調(diào)器和閱讀器，以及通過(guò)有線或無(wú)線的方式與協(xié)調(diào)器和閱讀器連接的交通控制管理計(jì)算機(jī)，必要時(shí)包括與標(biāo)簽連接的安裝有導(dǎo)航軟件和電子地圖的導(dǎo)航設(shè)備，或與標(biāo)簽連接的安裝有導(dǎo)航軟件和電子地圖以及移動(dòng)通信終端模塊的導(dǎo)航設(shè)備。(參見附圖)系統(tǒng)工作原理使用車載i-RFID標(biāo)簽和安裝在各個(gè)交通路口的閱讀器來(lái)代替GPS系統(tǒng)，低成本地實(shí)現(xiàn)對(duì)城市中行駛車輛的定位，并利用標(biāo)簽在向閱讀器提供自身ID號(hào)的同時(shí)，也提供車載標(biāo)簽所經(jīng)過(guò)的上一路口位置信息(可能的話還包括車輛行駛目的地的信息)的方式來(lái)確定車輛實(shí)際行駛方向。然后再利用有線或無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)，將閱讀器采集到的車輛位置信息和行駛方向的信息傳給交通控制管理計(jì)算機(jī)，并將經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)處理過(guò)的信息直接通過(guò)i-RFID系統(tǒng)或公網(wǎng)，或i-RFID系統(tǒng)和公網(wǎng)傳給路口紅綠燈控制器，或車載導(dǎo)航設(shè)備。從而實(shí)現(xiàn)對(duì)城市行駛中車輛的實(shí)時(shí)定位；車流量信息和路況信息的實(shí)時(shí)采集；并在此基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)每個(gè)交通路口紅綠燈的自適應(yīng)控制，以及在整個(gè)城市實(shí)時(shí)路況信息的基礎(chǔ)上對(duì)行駛中的車輛實(shí)現(xiàn)不同方式的導(dǎo)航。系統(tǒng)的可實(shí)施性i-RFID電子標(biāo)簽技術(shù)，是一個(gè)十分成熟的技術(shù)，i-RFID不僅為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織所接受，(參閱ISO有源電子標(biāo)簽2010年9月14日法國(guó)圖盧茲國(guó)際會(huì)議官方文件資料)而且經(jīng)過(guò)多年的實(shí)際應(yīng)用的檢驗(yàn)。包括由交通部組織的2006-2007年間由國(guó)家電子標(biāo)簽質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心，以及北京交通部交科研究設(shè)計(jì)院負(fù)責(zé)的實(shí)驗(yàn)室性能測(cè)試和連續(xù)三次在河南鄭州高速公路上的現(xiàn)場(chǎng)功能測(cè)試，無(wú)一不說(shuō)明了它的可靠性。2010年9月由國(guó)家有源電子標(biāo)簽標(biāo)準(zhǔn)化工作組成員北京航空航天大學(xué)所做的計(jì)算機(jī)模擬防碰撞試驗(yàn)報(bào)告，以及我們自己所做的海量標(biāo)簽防碰撞試驗(yàn)，都說(shuō)明i-RFID處理海量標(biāo)簽的能力(使用20個(gè)字節(jié)包長(zhǎng))遠(yuǎn)大于50個(gè)/秒，完全能夠應(yīng)付任何現(xiàn)有的城市最大交通流量< 15輛/秒=54000輛/小時(shí)。一個(gè)i-RFID標(biāo)簽的造價(jià)不到50元/個(gè)，隨著數(shù)量的增大,這個(gè)成本將變得更低,最終實(shí)現(xiàn)每個(gè)標(biāo)簽< 30元/個(gè)是完全可能的；而一個(gè)讀寫器和協(xié)調(diào)器的造價(jià)也不超過(guò)1000元/個(gè)，最終實(shí)現(xiàn)每個(gè)閱讀器或協(xié)調(diào)器的造價(jià)< 300元/個(gè)也是完全可能的。i-RFID標(biāo)簽與協(xié)調(diào)器和閱讀器的雙向通信能力，根據(jù)國(guó)家有源電子標(biāo)簽產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心的測(cè)試結(jié)果為365米(上行)/680米(下行)參閱相關(guān)測(cè)試報(bào)告。本發(fā)明的有益效果在使用i-RFID技術(shù)獲得實(shí)時(shí)流量信息后，交通控制系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)就可以利用各個(gè)路口實(shí)時(shí)采集到的具體交通流量信息和擁堵信息完成以下工作A.根據(jù)每個(gè)路口不同方向上車流量的大小，及時(shí)自動(dòng)調(diào)整各個(gè)路口不同方向上紅綠燈的開關(guān)時(shí)間。B.根據(jù)每個(gè)路口不同方向上車流量的大小以及整個(gè)城市的交通流量狀況，再結(jié)合無(wú)線紅綠燈控制專利技術(shù)(專利申請(qǐng)?zhí)?007100488725)，我們就可以有效地實(shí)現(xiàn)城市交通信號(hào)燈的智能化管理。C.根據(jù)整個(gè)城市的交通流量狀況，以及不同路口和路段的擁堵狀況，以不同的方式通知車輛駕駛員或車載導(dǎo)航設(shè)備，對(duì)車輛進(jìn)行導(dǎo)航，以進(jìn)一步改進(jìn)整個(gè)城市道路的通行效率。通知方式包括通過(guò)電臺(tái)廣播擁堵路段信息，直接通過(guò)i-RFID或移動(dòng)公網(wǎng)向具有導(dǎo)航功能的多功能手機(jī)發(fā)射擁堵路段信息。D.根據(jù)車輛在城市中不同區(qū)域位置停留的時(shí)間，不需任何其它硬件的投入，就可以實(shí)現(xiàn)中心城區(qū)交通擁堵費(fèi)的征收。E.對(duì)城市的道路規(guī)劃提供最真實(shí)可靠的寶貴資料。F.向城市各種車輛的擁有單位提供車輛考勤和調(diào)度管理的有償服務(wù)服務(wù)。(例如公交車，出租車，救護(hù)車，送貨車，維修服務(wù)車，政府機(jī)關(guān)公用車輛等)。G.對(duì)失竊車輛和違法車輛，欠費(fèi)車輛，克隆出租車進(jìn)行定位跟蹤和攔截。H.由于我們的數(shù)據(jù)采集是24小時(shí)全天候的，因此，當(dāng)交通事故或可能的涉及車輛的刑事犯罪發(fā)生后，我們可以很容易根據(jù)時(shí)間和地點(diǎn)找出相關(guān)責(zé)任車輛。I.由于在每輛車上都安裝了標(biāo)簽，這將帶來(lái)其它許多車輛管理上的好處。包括不停車自動(dòng)收費(fèi)，自動(dòng)門禁管理等。我們謹(jǐn)以幾個(gè)典型的例子為例，來(lái)進(jìn)一步加以說(shuō)明I.可實(shí)現(xiàn)車輛行駛路徑的跟蹤和定位車載標(biāo)簽可以清楚記載車輛的實(shí)際行駛路線，從根本上解決了當(dāng)前收費(fèi)公路嚴(yán)重存在的逃費(fèi)問(wèn)題，以及許多地區(qū)因集資修路，以及公路管轄地區(qū)劃分不同所造成的過(guò)路費(fèi)分段收取，收費(fèi)站數(shù)量增加，從而降低了公路通行 能力的問(wèn)題；詳細(xì)情況，可參閱“微功率射頻車輛行駛路徑跟蹤及智能收費(fèi)公路管理系統(tǒng)”專利說(shuō)明(專利申請(qǐng)?zhí)?.可攜帶各種車輛管理所需的各種信息使用車載標(biāo)簽后，車輛的數(shù)字化管理就變得相當(dāng)容易了，不僅解決了克隆，套牌等假車牌的問(wèn)題，而且由于車載標(biāo)簽還可以記錄交費(fèi)，違章等各種相關(guān)資料，因而，只需要在需要監(jiān)控的地方，安裝一個(gè)協(xié)調(diào)器，閱讀器和報(bào)警器就行了，當(dāng)任何一輛假牌車輛或欠費(fèi)車輛經(jīng)過(guò)時(shí)，報(bào)警器就會(huì)報(bào)警，采用手持式讀寫器，也可以達(dá)到同樣的目的。3.可以實(shí)現(xiàn)真正意義上的不停車收費(fèi)由于低成本地解決了車載標(biāo)簽的節(jié)電問(wèn)題，以及近距離快速讀寫和抗干擾等現(xiàn)有電子標(biāo)簽所存在的諸多問(wèn)題，我們可以將我們的車載標(biāo)簽讀寫系統(tǒng)，與現(xiàn)有的IC卡或CPU卡及其讀寫器集成在一起，低成本的實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)有的IC卡或CPU卡進(jìn)行遠(yuǎn)距離無(wú)線快速讀寫。這樣，當(dāng)車輛經(jīng)過(guò)收費(fèi)站時(shí)，不僅不再需要停車交費(fèi)或刷卡，而且，由于車載標(biāo)簽已經(jīng)記錄了車輛的實(shí)際行駛路經(jīng)，因而，現(xiàn)有高速公路因管轄地區(qū)劃分不同所造成的“一卡通”障礙?，F(xiàn)有的IC卡或CPU卡，將車輛集中在高速公路或停車場(chǎng)出口處使用現(xiàn)金交費(fèi)的方式，轉(zhuǎn)變?yōu)閷④囍鞣稚⒌礁鱅C卡或CPU卡充值點(diǎn)繳費(fèi)的方式，從而，降低了車輛在高速公路和各種車輛收費(fèi)站點(diǎn)的停留時(shí)間，在一定程度上減緩了高速公路出口處，以及其它車輛收費(fèi)站點(diǎn)的壓力；而本發(fā)在IC卡或CPU卡的基礎(chǔ)上，通過(guò)遠(yuǎn)距離無(wú)線快速刷卡的方式，低成本從根本上解決了不停車收費(fèi)問(wèn)題(帶IC卡或CPU卡讀寫插口和密鑰的車載標(biāo)簽的成本造價(jià)，不到100元人民幣)，從而為現(xiàn)有高速公路和其它車輛收費(fèi)站點(diǎn)的堵車問(wèn)題，提供了一種可靠有效和經(jīng)濟(jì)實(shí)用的解決方案。


用于車流量信息采集的i-RFID系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和工作方式圖
具體實(shí)施例方式(I)標(biāo)簽在每一輛車上的固定位置，例如車前擋風(fēng)玻璃角上安裝一個(gè)防拆卸的i-RFID智能電子標(biāo)簽(以后簡(jiǎn)稱標(biāo)簽)，它們具有世界上獨(dú)一無(wú)二的ID編號(hào)(當(dāng)然也可根據(jù)需要由用戶自己重新編號(hào))。標(biāo)簽可以記錄和儲(chǔ)存一定量的信息，必要時(shí)駕駛員還可以通過(guò)不同的方式向標(biāo)簽寫入車輛行駛目的地的信息(例如使用與標(biāo)簽連接的多功能手機(jī))。該標(biāo)簽平常并不向外發(fā)射任何信號(hào)，而是每隔Is左右的時(shí)間，周期性地在專用的監(jiān)聽頻道上監(jiān)聽接收來(lái)自協(xié)調(diào)器以廣播方式發(fā)來(lái)的喚醒指令信號(hào)。標(biāo)簽應(yīng)具有防拆卸的功能。使用一只5號(hào)鋰電池驅(qū)動(dòng)，一般情況下可以使用五年不需更換電池。(2)協(xié)調(diào)器和閱讀器在城市中每一個(gè)需要進(jìn)行車輛和流量監(jiān)控的道路口，安裝一個(gè)協(xié)調(diào)器和一個(gè)工作在不同頻道上的標(biāo)簽閱讀器，它們通過(guò)有線或無(wú)線網(wǎng)絡(luò)(光纖，ADSL或GPRS等)與交通控制系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)相連接。這個(gè)計(jì)算機(jī)可以是管理整個(gè)城市交通的控制計(jì)算機(jī)，也可以僅只管理本路口紅綠燈的簡(jiǎn)單計(jì)算機(jī)或單片機(jī)。它們可以使用220V市電或其它電源供電，功耗一般都< 1W。(3)車載導(dǎo)航設(shè)備
一般車載導(dǎo)航設(shè)備是指儲(chǔ)存有城市交通電子地圖，相應(yīng)管理軟件以及可以通過(guò)語(yǔ)音或屏幕顯示向駕駛員提供最佳行駛路線的電子設(shè)備。它們?nèi)家蕾嘒PS終端和衛(wèi)星來(lái)獲取車輛位置信息。它們可以是一般的GPS導(dǎo)航儀，帶有GPS功能的多功能手機(jī)。而我們這里的導(dǎo)航設(shè)備是不依賴GPS而是通過(guò)車載標(biāo)簽和安裝在固定位置的i-RFID協(xié)調(diào)器和閱讀器來(lái)獲取車輛位置信息的。這里的車載導(dǎo)航設(shè)備，都安裝有一個(gè)i-RFID標(biāo)簽，并通過(guò)標(biāo)簽接收來(lái)自各個(gè)路口協(xié)調(diào)器的信息以確定自身的位置，必要時(shí)包括城市路況和擁堵信息，以便導(dǎo)航軟件可以根據(jù)實(shí)時(shí)路況信息及電子地圖，對(duì)自己的行駛路線實(shí)時(shí)進(jìn)行修正。對(duì)于安裝有移動(dòng)通信終端的導(dǎo)航設(shè)備，還可以通過(guò)移動(dòng)公網(wǎng)來(lái)獲取城市車流量的實(shí)時(shí)信息。車載導(dǎo)航設(shè)備應(yīng)該具有輸入車輛行駛目的地信息的功能，而且這個(gè)輸入的行駛目的地信息還必須通過(guò)標(biāo)簽或移動(dòng)公網(wǎng)終端模塊最終傳給交通控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)。
(4)標(biāo)簽，協(xié)調(diào)器和閱讀器之間的工作參數(shù)要求每個(gè)協(xié)調(diào)器或閱讀器必須保證具有處理可能出現(xiàn)的最大車流量的車載標(biāo)簽的能力。例如，不應(yīng)低于20個(gè)/秒=72000個(gè)/小時(shí)，否則需要使用頻分的方式，增加閱讀器的數(shù)量來(lái)提高i-RFID系統(tǒng)處理標(biāo)簽的能力。協(xié)調(diào)器和閱讀器的位置最好安裝在路口較高的位置，例如信號(hào)燈桿上或照明燈桿上，以保證在各種可能出現(xiàn)的情況下(例如車輛遮擋等)，都能在要求的距離范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)與各個(gè)方向上車載標(biāo)簽的雙向通信。標(biāo)簽與路口協(xié)調(diào)器和閱讀器的雙向通信距離，可根據(jù)路口的大小范圍和實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。一般應(yīng)按照以最快速度(可考慮為100公里/小時(shí))行駛的車輛在穿越這個(gè)信號(hào)覆蓋范圍時(shí)，應(yīng)保證至少有5秒鐘的時(shí)間處于協(xié)調(diào)器和讀寫器的信號(hào)覆蓋范圍內(nèi)，且相鄰路口閱讀器的信號(hào)覆蓋范圍不相重疊為原則。每個(gè)路口可供閱讀器使用的獨(dú)立頻道可有多個(gè)，不同路口閱讀器可以根據(jù)本路口具體無(wú)線通信環(huán)境，選用不同的通信頻道，以避開與現(xiàn)有無(wú)線通信系統(tǒng)之間可能造成的干擾。并且通過(guò)本路口的協(xié)調(diào)器向標(biāo)簽廣播信息指令，通知標(biāo)簽本路口應(yīng)該使用的頻道。但所有路口的協(xié)調(diào)器所使用的頻道與所有標(biāo)簽所使用的監(jiān)聽頻道必須統(tǒng)一一致，且與所有閱讀器可能使用的頻道都不相同?？赡艿脑挘@個(gè)頻道最好是一個(gè)專用的頻道。整個(gè)i-RFID系統(tǒng)所使用的頻段應(yīng)與相關(guān)國(guó)家規(guī)定相一致，這里建議使用國(guó)際通用的2. 4G頻段，且所使用的頻道帶寬一般應(yīng)小于3Mhz，這樣可以很容易避開與現(xiàn)有其它2. 4G無(wú)線系統(tǒng)之間的相互干擾。為了保證系統(tǒng)工作的可靠性和提高系統(tǒng)的抗干擾能力，i-RFID系統(tǒng)應(yīng)采用直序擴(kuò)頻通信技術(shù)。(5)在車流量較小的路口，為了節(jié)省成本，協(xié)調(diào)器和閱讀器可以通過(guò)時(shí)分的方式由同一個(gè)設(shè)備來(lái)承擔(dān)。例如使用閱讀器現(xiàn)在協(xié)調(diào)器工作的喚醒頻道上，連續(xù)不間斷的向標(biāo)簽發(fā)送一段時(shí)間的喚醒指令信號(hào)，然后再跳轉(zhuǎn)到閱讀器的工作頻道上等待接收來(lái)自標(biāo)簽的信息。連續(xù)不間斷發(fā)射喚醒信號(hào)的時(shí)間T應(yīng)大于標(biāo)簽睡眠蘇醒后監(jiān)聽信號(hào)的周期，而每個(gè)標(biāo)簽在接收到喚醒指令信號(hào)后將自動(dòng)延時(shí)T后，再跳轉(zhuǎn)到閱讀器的工作頻道上發(fā)射信號(hào)，與閱讀器建立通信聯(lián)系。具體實(shí)施協(xié)調(diào)器通過(guò)廣播方式不間斷連續(xù)地，或間隙性連續(xù)地向進(jìn)入路口協(xié)調(diào)器信號(hào)覆蓋范圍內(nèi)的所有車載標(biāo)簽，發(fā)送喚醒指令信號(hào)。一般每次連續(xù)發(fā)射的時(shí)間應(yīng)超過(guò)標(biāo)簽睡眠蘇醒后監(jiān)聽信號(hào)的周期。而每個(gè)間隙的時(shí)間取決于各個(gè)路口交通流量的大小。指令信號(hào)的內(nèi)容應(yīng)包括向標(biāo)簽寫入該路口的位置編號(hào)，標(biāo)簽應(yīng)該使用哪一個(gè)頻道與該路口的閱讀器進(jìn)行通信等，必要時(shí)還可包括實(shí)時(shí)路況信息。這個(gè)信號(hào)指令要求標(biāo)簽在記錄下該協(xié)調(diào)器所在的路口的位置編號(hào)后，立即跳轉(zhuǎn)到新的指定工作頻道上，按照要求的防碰撞方式(參閱“基于交互式電子標(biāo)簽技術(shù)的防碰撞方法”。專利申請(qǐng)?zhí)?201010194562. 6)向該路口的閱讀器發(fā)射信號(hào)，直到接收到來(lái)自閱讀器已經(jīng)準(zhǔn)確無(wú)誤地接收到該信號(hào)的回執(zhí)，或超過(guò)預(yù)先規(guī)定的時(shí)間限制(20秒左右)為止。這個(gè)信號(hào)包括標(biāo)簽ID (與該車輛車牌號(hào)對(duì)應(yīng))，該車輛所經(jīng)過(guò)的上一個(gè)路口的位置編號(hào)，必要時(shí)包括車輛行駛目的位置的編號(hào)(車輛行駛目的位置編號(hào)可由車輛駕駛員通過(guò)多種方式寫入標(biāo)簽，例如使用可以和標(biāo)簽進(jìn)行通信的多功能手機(jī)，或帶有輸入裝置的標(biāo)簽等)。后兩個(gè)信息用于判斷路口車輛的行駛方向。標(biāo)簽在接收到讀寫器發(fā)回的確認(rèn)回執(zhí)信號(hào)后，將立即停止發(fā)射，并在休眠一定時(shí)間(例如20秒鐘左右后)后跳轉(zhuǎn)回到監(jiān)聽頻道上，繼續(xù)監(jiān)聽來(lái)自協(xié)調(diào)器以廣播方式發(fā)來(lái)的信號(hào)指令。同一個(gè)路口閱讀器接收到來(lái)自同一個(gè)標(biāo)簽信號(hào)的次數(shù)的多少，可以反映該路口的擁堵情況，再根據(jù)不同車輛的目標(biāo)行駛方向，就可以清楚知道不同方向上車流量的大小及 交通順暢情況。
權(quán)利要求
1.一種利用i-RFID技術(shù)實(shí)現(xiàn)城市交通智能化的系統(tǒng)包括交通控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)單元，用于處理來(lái)自閱讀器所采集到的路口車輛ID及其行駛方向的信息，并據(jù)此計(jì)算出路口或整個(gè)城市各個(gè)路口車流量的信息；控制路口交通紅綠燈的運(yùn)行；通過(guò)不同方式向車輛駕駛?cè)藛T發(fā)布城市交通路況信息； 固定安裝在各個(gè)路口的協(xié)調(diào)器單元，用于向車載標(biāo)簽廣播至少包括自身位置編號(hào)和本路口標(biāo)簽應(yīng)該使用的工作頻道的信息； 固定安裝在各個(gè)路口與交通控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)單元連接的閱讀器單元，用于接收來(lái)自車載標(biāo)簽的至少包括標(biāo)簽ID和車載標(biāo)簽途徑的上一路口的位置信息；向標(biāo)簽發(fā)送準(zhǔn)確接收到信息的回執(zhí)； 安裝在每輛行駛的車輛上的車載標(biāo)簽單元，標(biāo)簽單元平常并不向外發(fā)射任何信號(hào)，而是處于一種周期性睡眠蘇醒后只在協(xié)調(diào)器頻道上監(jiān)聽協(xié)調(diào)器指令信號(hào)一瞬間的低功耗狀態(tài)，只有當(dāng)其來(lái)到路口并接收到協(xié)調(diào)器發(fā)來(lái)的喚醒指令信號(hào)時(shí)，才會(huì)跳轉(zhuǎn)到新的閱讀器工作頻道上，向閱讀器單元發(fā)射至少包括標(biāo)簽ID和車載標(biāo)簽途徑的上一路口的位置信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述交通控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)單元可以僅只是一個(gè)負(fù)責(zé)處理某一路口交通流量信息，并依據(jù)這些信息來(lái)指揮控制該路口各個(gè)方向上紅綠燈開關(guān)的一個(gè)單片機(jī)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)所述的標(biāo)簽單元與車載導(dǎo)航設(shè)備連接時(shí)，所述協(xié)調(diào)器單元必須與交通控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)單元連接，交通控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)單元將通過(guò)協(xié)調(diào)器向連接車載導(dǎo)航設(shè)備的標(biāo)簽廣播實(shí)時(shí)路況信息，標(biāo)簽需要將接收到的實(shí)時(shí)路況信息，提供給與之相連接的導(dǎo)航設(shè)備以修正車輛行駛路線。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)車載導(dǎo)航單元與移動(dòng)公網(wǎng)終端連接時(shí)，所述交通控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)單元將通過(guò)移動(dòng)公網(wǎng)向連接車載導(dǎo)航設(shè)備的移動(dòng)終端廣播實(shí)時(shí)路況信息，而車載移動(dòng)終端需要將接收到的實(shí)時(shí)路況信息，提供給與之相連接的導(dǎo)航設(shè)備以修正車輛行駛路線。
5.根據(jù)權(quán)利要求1，2，3或4所述的系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)所述系統(tǒng)具有向標(biāo)簽輸入車輛行駛目的地信息的手段時(shí)，標(biāo)簽還需要向閱讀器發(fā)射車輛行駛目的地的信息。
6.根據(jù)權(quán)利要求1，3或4所述的系統(tǒng)，其特征在于，系統(tǒng)中車輛的位置信息是通過(guò)位于路口的閱讀器接收到車載標(biāo)簽的ID信息時(shí)，就認(rèn)為閱讀器在接收到車輛ID信息的那一時(shí)亥IJ，車載標(biāo)簽就處于該閱讀器所在的路口位置；而每個(gè)路口不同方向上某一時(shí)段內(nèi)的平均車流量信息，則是通過(guò)車載標(biāo)簽在那一時(shí)段中向閱讀器提供的上一時(shí)刻的路口位置信息和下一時(shí)刻車輛到達(dá)路口的位置信息來(lái)決定的。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，系統(tǒng)中車輛的位置信息是通過(guò)位于路口的閱讀器接收到車載標(biāo)簽的ID信息時(shí)，就認(rèn)為閱讀器在接收到車輛ID信息的那一時(shí)刻，車載標(biāo)簽就處于該閱讀器所在的路口位置；而每個(gè)路口不同方向上的實(shí)時(shí)車流量信息，則是通過(guò)車載標(biāo)簽向閱讀器提供的上一時(shí)刻的路口位置信息和車輛行駛目的地的信息來(lái)決定的。
8.根據(jù)權(quán)利要求1，2，3，4，5，6或7所述的系統(tǒng)，其特征在于，在車流量較小的路口，協(xié)調(diào)器單元和閱讀器單元可以通過(guò)時(shí)分的方式，由同一個(gè)設(shè)備來(lái)承擔(dān)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1，2，3，4，5，6，7或9所述的系統(tǒng)，其特征在于，車載標(biāo)簽和閱讀器之間在進(jìn)行通信時(shí)，采用了基于i-RFID技術(shù)的防碰撞處理方式。
10.一種利用i-RFID技術(shù)實(shí)現(xiàn)城市交通智能化的方法，其特征在于，包括 交通控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)單元，用于處理來(lái)自閱讀器所采集到的路口車輛ID及其行駛方向的信息，并據(jù)此計(jì)算出路口或整個(gè)城市各個(gè)路口車流量的信息；控制路口交通紅綠燈的運(yùn)行；通過(guò)不同方式向車輛駕駛?cè)藛T發(fā)布城市交通路況信息； 固定安裝在各個(gè)路口的協(xié)調(diào)器單元，用于向車載標(biāo)簽廣播至少包括自身位置編號(hào)和本路口標(biāo)簽應(yīng)該使用的工作頻道的信息； 固定安裝在各個(gè)路口與交通控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)單元連接的閱讀器單元，用于接收來(lái)自車載標(biāo)簽的至少包括標(biāo)簽ID和車載標(biāo)簽途徑的上一路口的位置信息；向標(biāo)簽發(fā)送準(zhǔn)確接收到信息的回執(zhí)； 安裝在每輛行駛的車輛上的車載標(biāo)簽單元，標(biāo)簽單元平常并不向外發(fā)射任何信號(hào)，而是處于一種周期性睡眠蘇醒后只在協(xié)調(diào)器頻道上監(jiān)聽協(xié)調(diào)器指令信號(hào)一瞬間的低功耗狀態(tài)，只有當(dāng)其來(lái)到路口并接收到協(xié)調(diào)器發(fā)來(lái)的喚醒指令信號(hào)時(shí)，才會(huì)跳轉(zhuǎn)到新的閱讀器工作頻道上，向閱讀器單元發(fā)射至少包括標(biāo)簽ID和車載標(biāo)簽途徑的上一路口的位置信息。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，當(dāng)所述的標(biāo)簽單元與車載導(dǎo)航設(shè)備連接時(shí)，所述協(xié)調(diào)器單元必須與交通控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)單元連接，交通控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)單元將通過(guò)協(xié)調(diào)器向連接車載導(dǎo)航設(shè)備的標(biāo)簽廣播實(shí)時(shí)路況信息，標(biāo)簽需要將接收到的實(shí)時(shí)路況信息，提供給與之相連接的導(dǎo)航設(shè)備以修正車輛行駛路線。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，當(dāng)車載導(dǎo)航單元與移動(dòng)公網(wǎng)終端連接時(shí)，所述交通控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)單元將通過(guò)移動(dòng)公網(wǎng)向連接車載導(dǎo)航設(shè)備的移動(dòng)終端廣播實(shí)時(shí)路況信息，而車載移動(dòng)終端需要將接收到的實(shí)時(shí)路況信息，提供給與之相連接的導(dǎo)航設(shè)備以修正車輛行駛路線。
13.根據(jù)權(quán)利要求10，11或12所述的方法，其特征在于，當(dāng)所述系統(tǒng)具有向標(biāo)簽輸入車輛行駛目的地信息的手段時(shí)，標(biāo)簽還需要向閱讀器發(fā)射車輛行駛目的地的信息。
14.根據(jù)權(quán)利要求10，11或12所述的方法，其特征在于，方法中車輛的位置信息是通過(guò)位于路口的閱讀器接收到車載標(biāo)簽的ID信息時(shí)，就認(rèn)為閱讀器在接收到車輛ID信息的那一時(shí)刻，車載標(biāo)簽就處于該閱讀器所在的路口位置；而每個(gè)路口不同方向上某一時(shí)段內(nèi)的平均車流量信息，則是通過(guò)車載標(biāo)簽在那一時(shí)段中向閱讀器提供的上一時(shí)刻的路口位置信息和下一時(shí)刻車輛到達(dá)路口的位置信息來(lái)決定的。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，方法中車輛的位置信息是通過(guò)位于路口的閱讀器接收到車載標(biāo)簽的ID信息時(shí)，就認(rèn)為閱讀器在接收到車輛ID信息的那一時(shí)刻，車載標(biāo)簽就處于該閱讀器所在的路口位置；而每個(gè)路口不同方向上的實(shí)時(shí)車流量信息，則是通過(guò)車載標(biāo)簽向閱讀器提供的上一時(shí)刻的路口位置信息和車輛行駛目的地的信息來(lái)決定的。
16.根據(jù)權(quán)利要求10，11，12，13，14或15所述的方法，其特征在于，在車流量較小的路口，協(xié)調(diào)器單元和閱讀器單元可以通過(guò)時(shí)分的方式，由同一個(gè)設(shè)備來(lái)承擔(dān)。
17.根據(jù)權(quán)利要求10，11，12，13，14或15所述的方法，其特征在于，車載標(biāo)簽和閱讀器之間在進(jìn)行通信時(shí)，采用了基于i-RFID技術(shù)的防碰撞處理方式。
全文摘要
本發(fā)明主要是針對(duì)現(xiàn)有城市交通管理中，對(duì)車流量信息實(shí)時(shí)采集以及導(dǎo)航管理中所存在的缺陷，發(fā)明了一種不依賴GPS終端而是利用i-RFID技術(shù)，低成本地實(shí)現(xiàn)城市車流量信息實(shí)時(shí)采集，并根據(jù)所采集到的各個(gè)路口不同方向上實(shí)時(shí)車流量信息，自動(dòng)調(diào)整不同方向上紅綠燈開關(guān)時(shí)間，同時(shí)，以不同的方式對(duì)城市行駛中的車輛進(jìn)行實(shí)時(shí)導(dǎo)航，以改進(jìn)整個(gè)城市道路的使用效率的方法。這種方法不僅設(shè)備投入少，安裝維護(hù)成本低，而且還可以帶來(lái)許多城市車輛和交通管理上的其它好處。例如不需要額外的投入，就可以實(shí)現(xiàn)城市擁堵費(fèi)的自動(dòng)征收，不停車自動(dòng)收費(fèi)管理，克隆車輛的自動(dòng)識(shí)別，有效遏制偷逃費(fèi)和涉及車輛的刑事犯罪等，從而大大提高城市交通管理水平。
文檔編號(hào)G06K7/00GK102637365SQ20111003793
公開日2012年8月15日 申請(qǐng)日期2011年2月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月15日
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