射频识别中光线的分析

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1、【编者按】ITS 技术发展的今天，识别技术以及识别手段正在不断的丰富完善。但不可否认的是， 车辆识别技术是跟随城市交通需求应运而生的。 【正文正文】ITS 技术发展的今天，识别技术以及识别手段正在不断的丰富完善。但不 可否认的是，车辆识别技术是跟随城市交通需求应运而生的。伴随着各城市 A 级公路的逐渐增加，传统地感触发识别方式的生存空间越来越小，基于纯视频 处理的识别技术正逐步成为业内主流。 视频检测可分为模拟视频检测和数字视频检测两类，其中模拟视频检测适 用于室内环境或动态幅度较小的环境中，它的实际检测是通过模拟减法对图像 进行检测，实质是对两个时间点的图片进行对比，根据差值确定变化产生与否

2、。 而数字视频检测可同时对数千个图像单元进行分析、跟踪。通过不断将后续采 集的数据与存储的参数数据依次对应比较，确定视频场景中某点灰度级的变化， 从而实现检测并进行相应的识别处理。 其中最为典型的就是天地伟业智能交通系统。该系统基于视频检测技术并 借此实现了车辆信息的视频的识别。天地伟业实现视频识别的原理如下： （1 1）越界）越界“物物”检测法：检测法： 采用差分法，利用相邻两帧图像的灰度差以提取运动目标信息，对于连续 图像中的稳定不动部分，其灰度差值为 0，而运动部分则呈现出一定灰度差， 因此，差分图像是运动部分的信息。 越界物包括：人、人流、自行车、三轮车、摩托车、汽车等，差分法可将 运

3、动目标的轮廓实时检测出来，其算式为： 其中 F2(xi,yj)为第 2 帧或第 3 场数字图像，i=1,2,768 j=1,2,288 F1(xi,yj)为第 1 帧或第 1 场数字图像 D(xi,yj)为差分图像。 （2 2）越界车辆的识别：）越界车辆的识别： 采用句法结构识别法。句法结构是将复杂的图像一部分一部分地加以描述， 将复杂图像分解成单层或多层的子图像或基元，选用如下基元： 用基元 S1,S8 可以描述出各种形状,如图: 用上面八个方向基元，可以描述出人、自行车、三轮车、摩托车和汽车，从而 将汽车有效识别出来。实际检测如下图： 虽然视频检测已成为业内主流技术，但所有业内涉及到视频检

4、测以及识别 的厂家都不得不面对一个共同的技术难题光线的影响。既然基于视频模式 来处理，而视频的成像又与光线的光谱息息相关，则可用光以外的光源必将降低最终系统的检测、识别效果。祛除基本成像光源外光线对视频的影响成为业 内厂家急需攻克的一大难题。 天地伟业公司提出了自己特有的抗干扰技术。 从系统整体考虑，成像无用光（以下简称无用光）对系统的影响主要集中 在前端视频采集设备，而之后的 A/D、D/A 转换以及后台视频的处理都是在视频 采集之后发生的。所以处理好视频采集端对无用光的屏蔽措施成为了重中之重。天地伟业视频采集设备 TC-T206 包括偏振光辅助模块、宽动态 CCD 处理模 块两大部分。其中

5、偏振光辅助模块以横波抵消的方式实现了对车头大灯的抑制， 从而实现了夜间无法识别车牌或无法检测的问题，该方式并不是强光屏蔽模式， 而是主动的去降低直射光的强度，并在易反光的车牌上提供更高的照度，从而 使牌照更加清晰可见，同时也便于了软件系统的识别与处理。 宽动态 CCD 处理模块，使对白天光线变化的适应成为了可能。天地伟业宽 动态功能采用第二代 CCD 宽动态感光技术，实现对视频图像的二次曝光处理， 它包括对明亮的被摄物体用最适合的快门速度进行曝光和对暗的被摄物体用最 适合的快门速度进行曝光两部分。并最终通过 DSP 进行处理。从而无论在任何 时候，都会有最优的视频以及色彩还原度。并最终将视频识

6、别的性能提高。 基于射频识别技术的停车场无线定位系统设计基于射频识别技术的停车场无线定位系统设计随着经济的高速增长，汽车的社会拥有量不断增加，汽车停车场的数量将随之增加， 规模不断扩大，这给停车场的车辆管理（停车效率、停车安全）提出了新的挑战。停 车场的管理既要使车辆存取方便、快捷，又要保证安全、可靠。如何在车场中找到车 位或者定位自己的车辆，引起了人们对停车场管理及服务的兴趣。目前，有很多定位 技术都可以对物体进行定位，但在小区域（如室内）定位服务中，现有的定位技术存 在着一定的缺陷，如 GPS 技术用于停车场这种小区域的定位服务中，成本太高而且定 位精度不高。其它技术如超声波技术、射频识别

7、（RFID）技术、IEEE80211、超宽带 （UWB）等，应用于室内定位服务，各有优劣。 （1）超声波技术：采用超声波的传播时间进行测量定位。它的最大优点是定位精度 高，但是，这种技术有着自身不可避免的局限性，如超声波信号遇到障碍物会丢失、 反射形成虚假信号以及高频噪声的干扰等，另外，需要大量的基础设施才能获得很高 的定位精度，成本昂贵。 （2）IEEE80211：RADAR 是一个基于射频的室内定位和跟踪系统，采用标准的 IEEE80211 网络适配器，在指定的区域，通过测试多个已定位的提供重叠覆盖的基站 的信号强度来进行定位。这种技术结合了经验测试和信号传播模型。以决定用户的位 置，因此

8、，它可以实现定位服务。它的主要优点是系统容易建立，要求很少的基站， 并且采用相同的构架就可以在室内提供通用的无线网络。但是，到目前为止， 大部分 使用 80211 技术的系统的定位精度未能达到理想的尺度。 （3）射频识别（Radio Frequency Identification，RFID）技术：一个著名的采 用 RFID 技术的定位系统是 SpotON。SpotON 根据无线信号强度分析，采用聚合算法进 行三维定位。SpotON 系统中硬件标签成网络状分布，无需中央控制单元，通过标签检 测到的信号强弱来估计交互标签的距离。然而，完整的 SpotON 系统到目前为止还没有 建成。 （4）超宽

9、带 UWB：使用非常宽的频带来收发数据的技术。它的最大数据传输速度 可超过 100Mbps。UWB 在民用领域是一项新技术，FCC 直到 20020214 才下令开放 UWB 的民用用途。目前的使用范围暂限制在 31 106GHz。UWB 技术特别适合室内 使用，它具有抗多径衰落的固有鲁棒性。其定位精度小于几个 cm， 并通常遵循自由空 间传播规律。低成本和低系统复杂性，可全数字化实现。 RFID 技术同其它技术比较而言，具有成本上的优势，而且 RFID 定位技术对环境的 要求和受到的环境影响都很小，定位精度较高，传输范围大；RFID 技术在定位物体的 同时还从定位目标中读取有关该对象的大量信

10、息。针对这种情况，本系统设计基于射 频识别技术，采用基于信号强度与到达时间差的复合定位算法，对车场车辆进行无线 定位引导。通过停车场的计算机管理系统获得停车场停靠车辆的个体信息。包括空余 停车位的数量与分布情况，方便车主顺利地找到停车位置；在停车场的人口处可以通 过终端查询系统很方便地查询到自己的车辆在停车场中的具体位置；在出口处，根据车载卡报告时记录的起始停靠时间，可以很方便地得出车辆停靠时间及应付费用。本 系统的特点是电子系统复杂性低，容易实现且成本低；定位精度高，抗干扰能力强。1 1 定位系统的硬件组成定位系统的硬件组成 射频识别技术（射频识别技术（RadioRadio Frequenc

11、yFrequency IdentificationIdentification，RFIDRFID）是从）是从 2O2O 世纪世纪 8O8O 年代年代 起走向成熟的一项自动识别技术起走向成熟的一项自动识别技术_2_2。它利用射频方式进行非接触式双向通信交换数据。它利用射频方式进行非接触式双向通信交换数据 以达到识别目的。和传统的磁卡、以达到识别目的。和传统的磁卡、ICIC 卡相比，卡相比， 射频卡最大的优点就在于非接触，因此射频卡最大的优点就在于非接触，因此 完成识别工作时无须人工干预，适合于实现系统的自动化且不易损坏。目前，完成识别工作时无须人工干预，适合于实现系统的自动化且不易损坏。目前，R

12、FIDRFID 技技 术在应用中研究的热点和难点是读写冲突、术在应用中研究的热点和难点是读写冲突、RFIDRFID 安全和隐私保护、天线和安全和隐私保护、天线和 RFIDRFID 定位等定位等 问题。最基本的问题。最基本的 RFIDRFID 系统由系统由 3 3 部分组成：电子标签（部分组成：电子标签（TagTag）、读卡器（）、读卡器（ReaderReader）和在）和在 标签与读卡器之间传递射频信号的微型天线（标签与读卡器之间传递射频信号的微型天线（AntennaAntenna）。）。 1 11 1 系统硬件组成系统硬件组成 停车场车位定位系统是基于主动射频识别校验的动态定位识别系统，停车

13、场车位定位系统是基于主动射频识别校验的动态定位识别系统， 由标签（车由标签（车 载卡）、读写器（载卡）、读写器（ReaderReader）、微型天线和计算机系统这）、微型天线和计算机系统这 4 4 个主要部分组成，如图个主要部分组成，如图 1 1 所所 示。其标签的读写工作范围为示。其标签的读写工作范围为 200m200m。图 1 系统硬件框图标签（车载卡）的电路由单片机控制模块、信号强度测算模块、射频收发模块及 无线唤醒电路几部分组成。单片机用于控制射频收发模块和保存与车载卡 ID 相关的信 息；射频收发模块则负责接收和发射读写器送来的信号；无线唤醒电路则在收到读写 器发送的特定信号后产生一

14、个中断信号唤醒休眠的单片机和射频收发模块；信号强度 测算模块主要完成接收信号强度的测量，采用 ADI 公司生产的对数放大器 AD8313 来实 现其功能。标签固定在车前的玻璃上。读写器的电路由单片机控制模块、射频收发模块、接口控制及定位解算模块几部 分组成， 其中接口控制及定位解算模块具有极强的计算能力，用于控制定位系统中射 频信号发射和接收。单片机模块采用 Microchip 公司的 PIC16F 系列， 射频收发模块 采用美国模拟器件公司推出的低功耗 ISM 频段收发器 ADF7020，其特点是：（1）频移键控调制，收发合一，工作在 431478MHz 和 862956MHz 的 ISM

15、频段， 工作速率最 高可达 200Kbits， 电源电压在 2336V 内均可正常工作；（2）接收模式的功 耗为 20mA，lOdBm 输出的发送模式的功耗为 30mA，关断模式的电流小于 1 A；（3）可编程配置载波频率和数据率等内容。有关 ADF7020 的详细内容见参考文献。其工作 频率采用跳频机制，发射功率都预先确定并可调。 读写器和标签都有工作及休眠二种工作模式。读写器的工作模式由接口控制模块 控制，而标签的工作模式由读写器控制。计算机系统负责后台数据存储和管理，发出 定位控制请求，将定位解算出的数据与车场的位置地图比较后，确定车的位置并在显 示屏上显示结果。 12 低功耗设计 本无

16、线定位系统的车载卡采用电池供电， 而电池是一种消耗性的电源，工作时间 短。为了延长车载卡的工作时间，需要进行电源管理，以降低功耗。当前大多数的电 源管理方法采用一种周密设计的唤醒、休眠方法。但大多数情况下，唤醒周期的大部 分时间是徒劳无用的，消耗能量。本系统中采用一种无线触发唤醒的电源管理方法。 在这种方法中，车载卡进人休眠模式后就会一直保持睡眠状态，在读写器没有发送出 特定频率的无线信号时，它是不会被唤醒的。当然，这个特定频率的无线信号会立即 地唤醒休眠的车载卡。这样，就节省了在唤醒前和监测期间的电源消耗。唤醒脉冲通 过特定频率传送，而数据通信采用另外的无线频率传送。一旦读写器与标签建立通信 连接后，双方便跳到由读写器指定的固定频率上工作，这样，即使车场中其它标签在 无线通信范围内也不会被唤醒，避免了同频干扰。无线触发唤醒电路主要由无源元件 构成，其基本电路图如图 2 所示。图 2 无线触发唤醒电路 2 2 定位方法定位方法 对车辆进行定位前，首先根据停车场的实际情况规划出停车场的车位位