一种应用电子车牌的车辆违章监控和追踪定位系统技术方案

本发明专利技术涉及车辆及交通监控技术领域，本发明专利技术公开了一种应用电子车牌的车辆违章监控和追踪定位系统，其特征在于具体包括：安装了无源RFID电子标签的车辆、铺设在路肩的RFID阅读器、安装在指挥中心的服务器，所述铺设在路肩的RFID阅读器读取通过该位置的车辆中的RFID电子标签以及车辆的通行数据，并将读取到的车辆信息和通行数据发送给安装在指挥中心的服务器，通过安装在指挥中心的服务器判断出该车辆是否违章;其中车辆上的RFID电子标签记载了车辆的静态参数，车辆的通行数据为通过车辆的动态参数。采用电子车牌作为路网中车辆的唯一标识，提出车辆出行轨迹调查的数据处理流程，说明了系统总体框架结构和设计思想的合理性与可行性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及车辆及交通监控
，尤其涉及一种应用电子车牌的车辆违章监 控和追S示定似系统。 一种应用电子车牌的车辆违章监控和追踪定位系统
技术介绍
在路网中，车辆的出行轨迹包含着丰富的交通出行与状态信息，如出行路径、出行 时间、实时位置等信息，因此车辆的出行轨迹可看作是路网交通运行的静态存储。车辆出行 轨迹分析需要获取完整的车辆出行轨迹，相比于交通量观测(面向单一路段)、〇D观测(面向 出行的起终点)，对调查分析的结果提出了更高的精确性和完整性要求。 车辆身份识别和定位是获取出行轨迹的核心技术，身份识别是用于读取车辆的信 息，定位是为了确定车辆实时的位置。目前，技术上应用比较广泛的车辆身份识别和定位的 方法主要包括基于车牌视频图像的识别方法、基于专用短程通信DSRC的识别方法和基于 电子标签RFID的射频识别方法等。其中，随着视频图像采集与处理技术的不断发展，基于 车辆视频图像识别车辆信息的方法的应用也越来越广泛。但是，车辆图像识别方法易受恶 劣天气、灯光、阴影等环境因素的影响，汽车的动态阴影也会对其产生干扰，而且基于车辆 图像的识别需要同时涉及图像采集、存储、传输和处理等诸多环节，系统实现复杂要求高； DSRC主要实现车辆的自动识别、自动交费、交易信息记录等功能，多用于高速公路的ETC系 统，其主要优点是身份识别率接近100%，可全天候工作，但由于其设计的目标是实现短距离 的通信，所以该技术经常用于某一路段上对车辆的身份识别，而不适合用于城市道路网下 对全部车辆的定位。
技术实现思路
针对现有技术中对于车辆定位及识别存在的可靠性不高以及实现距离短的技术 问题，本专利技术公开了一种应用电子车牌的车辆违章监控和追踪定位系统。 本专利技术的目的通过下述技术方案来实现： 一种应用电子车牌的车辆违章监控和追踪定位系统，其特征在于具体包括：安装了无 源RFID电子标签的车辆、铺设在路肩的RFID阅读器、安装在指挥中心的服务器，所述铺设 在路肩的RFID阅读器读取通过该位置的车辆中的RFID电子标签以及车辆的通行数据，并 将读取到的车辆信息和通行数据发送给安装在指挥中心的服务器，通过安装在指挥中心的 服务器判断出该车辆是否违章并进行追踪定位；其中车辆上的RFID电子标签记载了该车 辆的静态参数，车辆的通行数据为通过车辆的动态参数。 更进一步地，上述车辆的动态参数包括车辆通过检测位置时的瞬时速度，通过在 路肩上间隔地铺设η个RFID阅读器，根据车辆相对于η个RFID阅读器的产生的多普勒效 应计算得到车辆的瞬时速度v。 更进一步地，上述对利用多普勒效应计算车辆瞬时速度的具体过程为：安装有 RFID标签的车辆在安装有RFID阅读器的车道上行驶。当车辆进入RFID阅读器识读区域 时，电子标签被激活，将存储信息以电磁波的方式传送给阅读器。由于车辆保持在一定的 速度条件下，电磁波频率发生改变，因此可以通过多普勒效应测量此时车辆的速度。如图2 所示，v代表车辆的行驶速度，Φ巧......洱代表车辆行驶方向与阅读器的夹角，i为车辆到 阅读器之间的垂直距离。《3......5为车辆到阅读器之间的垂直距离。根据几何关系可 得：cos2^二^^，其中. 。同时，由于系统中使用的RFID卡是无源卡，因此只 +d ι = ?, 2,..,, Μ 对来自阅读器的电磁波进行反射。因此可以通过接受和发射电磁波频偏力来计算车辆速 度，公式为厶,因此，可计算得到车辆速度, ι表示标签发射电磁波 的波长。当车辆驶入RFID天线识读区域时，将检测到的频偏力以（时间，RFID阅读器编号， RFID编号，频偏)的数组形式存入数据库。在RFID阅读器不重叠区域，当有且仅有一个阅读 器读取到RFID标签时，在时刻下只有一个数组存在，直接利用上式计算得到速度；在RFID 阅读器重叠区域时，有多个阅读器同时检测到RFID，在该时刻下，将数据库中时间、RFID编 号相同的数组中的频偏值进行算术平均数运算，减小误差，计算得到速度值。 更进一步地，上述车辆的动态参数包括检测位置的交通流密度，得到交通流密度 F的具体方法为：[=f ,其中^是指在某一瞬间，在单位长度的道路上存在的车辆，通常 按lkm计算；F为检测路段上《个RFID阅读器在该时刻读取的车辆个数，￡为所检测路段 的长度。 更进一步地，上述车辆的动态参数包括检测位置的交通量，得到交通量β的具体 % 方法为：，其中ρ为从初始时刻开始到终止时刻结束的交通量， β = ^=..................................................%......-ζ.................................................... Μ为通过检测路段上;《个RFID阅读器在该时刻读取的车辆个数；Q 6分别为检测的初始 时刻和终止时刻；％为在检测时间段内在该路上的读卡器检测到的车辆。 更进一步地，上述车辆的动态参数包括检测位置的高峰小时系数（PiiF )，得到 高峰小时系数（fWi?)的具体方法为：P/￡F = f，其中表示小时交通流量，即在单位 V 小时内通过检测路段的交通量；v表示高峰小时流率，即在某一制定的时间段内（通常是 15min)，通过道路上指定地点或某一断面上的车辆数经过等效转换后得到的单位小时的换 算车辆数。 更进一步地，根据城市路网的拓扑网络，利用固定的RFID阅读器对车辆进行实时 定位，利用信号强度定位法对行驶在道路上的车辆实时定位并及时反馈回管理系统中，绘 制出车辆行驶轨迹。具体实施方法为：在定位之前，首先将RFID阅读器节点以拓扑网络的 形式存到计算机中。对目标进行跟踪定位，先要通过采集到车辆经过的RFID阅读器，并以 该阅读器对应的拓扑网络节点为起点，沿着节点之间的连线对网络进行遍历。阅读器定时 读取RFID标签，并通过阅读器天线将采集到的标签反射到阅读器的方向角5上传到数据库 中，具体步骤如下：Stepl :设定初始化条件。当车辆经过第一个RFID阅读器时，开始采集 数据；St印2 :将车辆通过时采集到的读取时刻T、标签识别号TID、阅读器编号RID、信号强 度S，方向角组成定位向量(Γ,Γ/￡3,Λ/Α忒句；St印3:对多个目标产生的定位向量进行 分组，是每一组定位向量对应一个目标的移动路径；St印4 :对分好组的定位向量依据通过 时刻T进行排序；Step5 :对漏读的阅读器进行定位向量的填补。在拓扑网络中，车辆阅读器 是依次连续的，当出现空缺漏读时，按照中间值的原则在预先设置的拓扑图中的阅读器进 行填补。即： {T^TID^RID^Θ.) ^(Tk,TJDsrRIDv^,?) 进行中间填补为。St印6:根据信号强度公式计算出标 iLt L·? f ΡΠΜ.?1 签到阅读器的距离；结合Friis电磁波自由空间传播模型公式：g ，计算得至? 标签到阅读器的距离Α。其中i?表示标签的发射功率，,1表示标签发射电磁波的波长， 表示标签的增益，σ5表示第：个阅读器天线的增益，乓表示第》个阅读器收到标签反射信 号的功率。在实际RFID应用中/?、Jqq是已知的，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种应用电子车牌的车辆违章监控和追踪定位系统，其特征在于具体包括：安装了无源RFID电子标签的车辆、铺设在路肩的RFID阅读器、安装在指挥中心的服务器，所述铺设在路肩的RFID阅读器读取通过该位置的车辆中的RFID电子标签以及车辆的通行数据，并将读取到的车辆信息和通行数据发送给安装在指挥中心的服务器，通过安装在指挥中心的服务器判断出该车辆是否违章并进行追踪定位;其中车辆上的RFID电子标签记载了该车辆的静态参数，车辆的通行数据为通过车辆的动态参数。

【技术特征摘要】
1. 一种应用电子车牌的车辆违章监控和追踪定位系统，其特征在于具体包括：安装了 无源RFID电子标签的车辆、铺设在路肩的RFID阅读器、安装在指挥中心的服务器，所述铺 设在路肩的RFID阅读器读取通过该位置的车辆中的RFID电子标签以及车辆的通行数据， 并将读取到的车辆信息和通行数据发送给安装在指挥中心的服务器，通过安装在指挥中心 的服务器判断出该车辆是否违章并进行追踪定位；其中车辆上的RFID电子标签记载了该 车辆的静态参数，车辆的通行数据为通过车辆的动态参数。2. 如权利要求1所述的一种应用电子车牌的车辆违章监控和追踪定位系统，其特征 在于所述车辆的动态参数包括车辆通过检测位置时的瞬时速度，通过在路肩上铺设地η个 RFID阅读器，根据车辆相对运动于η个RFID阅读器产生的多普勒效应计算得到车辆的瞬时 速度3. 如权利要求2所述的一种应用电子车牌的车辆违章监控和追踪定位系统，其特征在 于所述利用车辆相对于RFID阅读器运动产生的多普勒效应计算车辆瞬时速度的具体过程 为：安装有RFID标签的车辆在安装有η个RFID阅读器的车道上行驶，当车辆进入RFID阅读 器识读区域时，电子标签被激活，将存储信息以电磁波的方式传送给阅读器；从而得到车辆 速度：v = ,其中，cd马=, 表示标签发射电磁波的波长， I cos q ot； +Λ m j Ji s = ;v代表车辆的行驶速度，斗色......私代表车辆行驶方向与阅读器的夹角'为 车辆到阅读器之间的垂直距离，叫，·^...，％为车辆到阅读器之间的垂直距离；当车辆驶入 RFID天线识读区域时，将检测到的频偏力以时间、RFID阅读器编号、RFID编号、频偏的数组 形式存入数据库；在RFID阅读器不重叠区域，当有且仅有一个阅读器读取到RFID标签时， 该时刻下只有一个数组存在，直接利用上式计算得到速度；在RFID阅读器重叠区域时，有 多个阅读器同时检测到RFID，在该时刻下，将数据库中时间、RFID编号相同的数组中的频 偏值进行算术平均数运算，减小误差，计算得到速度值。4. 如权利要求1所述的一种应用电子车牌的车辆违章监控和追踪定位系统，其特征 在于所述车辆的动态参数包括检测位置的交通流密度，得到交通流密度Γ的具体方法为： 尤，其中Γ是指在某一瞬间，在单位长度的道路上存在的车辆；况为检测路段上RFID 阅读器在该时刻读取的车辆个数，￡为所检测路段的长度。5. 如权利要求1所述的一种应用电子车牌的车辆违章监控和追踪定位系统，其 特征在于所述车辆的动态参数包括检测位置的交通量，得到交通量β的具体方法为： 4 ，其中ρ为从初始时刻开始到终止时刻结束的交通量，舻为通过 U-Y- ?,-t Q S. 检测路段上RFID阅读器在该时刻读取的车辆个数；心^分别为检测的初始时刻和终止时 亥IJ 为在检测时间段内在该路上的读卡器检测到的车辆。6. 如权利要求1所述的一种应用电子车牌的车辆违章监控和追踪定位系统，其特征在 于所述车辆的动态参数包括检测位置的高峰小时系数，得到高峰小时系数p/fi?是反 应短时期内交通流波动的重要参数，其具体计算方法为：PI = E，其中Γ表示小时交通 流量，即在单位小时内通过检测路段的交通量；v表示高峰小时流率，即在某一指定的时间 段内，通过道路上指定地点或某一断面上的车辆数经过等效转换后得到的单位小时的换算 车辆数。7. 如权利要求1所述的一种应用电子车牌的车辆违章监控和追踪定位系统，其特 征在于对车辆定位和描绘轨迹的方法具体为：在定位之前，首先将RFID阅读器节点以 拓扑网络的形式存到计算机中，对目标进行跟踪定位先要通过采集到车辆经过的RFID 阅读器，并以该阅读器对应的拓扑网络节点为起点，沿着节点之间的连线对网络进行遍 历；Stepl :设定初始化条件，当车辆经过第一个RFID阅读器时，开始采集数据；Step2 : 将车辆通过时采集到的读取时刻T、标签...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁宏飞，罗霞，吕瀚，高雅，吴朝恬，严旭光，张永泽，刘硕智，宋阳，涂雯雯，
申请(专利权)人：丁宏飞，罗霞，吕瀚，高雅，吴朝恬，严旭光，张永泽，刘硕智，宋阳，涂雯雯，
类型：发明
国别省市：四川;51