1.引言
1.1RFID技術(shù)介紹
射頻識(shí)別技術(shù)RFID（Radio FrequencyIdentification Technology）是從八十年代起走向成熟的一種非接觸式的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，它通過射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)。從概念上來講，RFID類似于條碼掃描，對(duì)于條碼技術(shù)而言，它是將已編碼的條形碼附著于目標(biāo)物并使用專用的掃描讀寫器利用光電信號(hào)將信息由條形磁傳送到掃描讀寫器。最基本的RFID系統(tǒng)由三部分組成：
1）標(biāo)簽（Tag，即射頻卡）由耦合元件及芯片組成，RFID標(biāo)簽含有內(nèi)置天線，用于和射頻天線間進(jìn)行通信。
2）閱讀器：讀取（在讀寫卡中還可以寫入）標(biāo)簽信息的設(shè)備。
3）天線：在標(biāo)簽和讀取器間傳遞射頻信號(hào)。
有些系統(tǒng)還通過閱讀器的RS232或RS485接口與外部計(jì)算機(jī)（上位機(jī)主系統(tǒng)）連接，進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。系統(tǒng)的基本工作流程是：閱讀器通過發(fā)射天線發(fā)送一定頻率的射頻信號(hào)，當(dāng)射頻卡進(jìn)入發(fā)射天線工作區(qū)域時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電流，射頻卡獲得能量被激活；射頻卡將自身編碼等信息通過卡內(nèi)置發(fā)送天線發(fā)送出去；系統(tǒng)接收天線接收到從射頻卡發(fā)送來的載波信號(hào)，經(jīng)天線調(diào)節(jié)器傳送到閱讀器，閱讀器對(duì)接收的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)和解碼然后送到后臺(tái)主系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)處理主系統(tǒng)根據(jù)邏輯運(yùn)算判斷該卡的合法性，針對(duì)不同的設(shè)定做出相應(yīng)的處理和控制，發(fā)出指令信號(hào)控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作。
1.2RFID的技術(shù)優(yōu)勢(shì)
RFID是一項(xiàng)易于操控，簡(jiǎn)單實(shí)用且特別適合用于自動(dòng)化控制的靈活性應(yīng)用技術(shù)，識(shí)別工作無須人工干預(yù)，它既可支持只讀工作模式也可支持讀寫工作模式，且無需接觸或瞄穗可自由工作在各種惡劣環(huán)境下：短距離射頻產(chǎn)品不怕油漬、灰塵污染等惡劣的環(huán)境，可以替代條碼，例如用在工廠的流水線上跟蹤物體；長(zhǎng)距射頻產(chǎn)品多用于交通上，識(shí)別距離可達(dá)幾十米，如自動(dòng)收費(fèi)或識(shí)別車輛身份等。其所具備的獨(dú)特優(yōu)越性是其它識(shí)別技術(shù)無法企及的。主要有以下幾個(gè)方面：
讀取方便快捷：數(shù)據(jù)的讀取無需光源，甚至可以透過外包裝來進(jìn)行。有效識(shí)別距離大，采用自帶電池的主動(dòng)標(biāo)簽時(shí)，有效識(shí)別距離可達(dá)到30米以上；
識(shí)別速度快：標(biāo)簽一進(jìn)入磁場(chǎng)，解讀器就可以即時(shí)讀取其中的信息，而且能夠同時(shí)處理多個(gè)標(biāo)簽，實(shí)現(xiàn)批量識(shí)別；
數(shù)據(jù)容量大：數(shù)據(jù)容量最大的二維條形碼，最多也只能存儲(chǔ)2725個(gè)數(shù)字若包含字母，存儲(chǔ)量則會(huì)更少；RFID標(biāo)簽則可以根據(jù)用戶的需要擴(kuò)充到數(shù)十K；
使用壽命長(zhǎng)，應(yīng)用范圍廣：其無線電通信方式，使其可以應(yīng)用于粉塵、油污等高污染環(huán)境和放射性環(huán)境，而且其封閉式包裝使得其壽命大大超過印刷的條形碼：
標(biāo)簽數(shù)據(jù)可動(dòng)態(tài)更改：利用編程器可以向?qū)懭藬?shù)據(jù)，從而賦予RFID標(biāo)簽交互式便攜數(shù)據(jù)文件的功能，而且寫入時(shí)間相比打印條形碼更少；
更好的安全性：不僅可以嵌入或附著在不同形狀、類型的產(chǎn)品上，而且可以為標(biāo)簽數(shù)據(jù)的讀寫設(shè)置密碼保護(hù)，從而具有更高的安全性； 動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)通信標(biāo)簽以與每秒50～100次的頻率與解讀器進(jìn)行通信，所以只要RFID標(biāo)簽所附著的物體出現(xiàn)在解讀器的有效識(shí)別范圍內(nèi)，就可以對(duì)其位置進(jìn)行動(dòng)態(tài)的追蹤和監(jiān)控。
1.3停車場(chǎng)收費(fèi)系統(tǒng)的信息化
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和汽車工業(yè)的迅速擴(kuò)大，私家車的數(shù)量與日俱增。但是由于停車場(chǎng)及停車設(shè)施建設(shè)滯后等原因，停車難、停車管理難的問題也隨之而來，尤其是在一些高檔社區(qū)、企業(yè)、政府機(jī)構(gòu)矛盾更是日益突出，停車管理漏洞百出。采用無線射頻識(shí)別RFID技術(shù)結(jié)合圖像數(shù)字處理、自動(dòng)控制的智能停車場(chǎng)收費(fèi)管理系統(tǒng)可以有效解決上述停車管理問題，為世博會(huì)的停車管理提供良好的解決方法。

2.系統(tǒng)功能介紹
整個(gè)系統(tǒng)由發(fā)卡機(jī)。讀卡器，監(jiān)控?cái)z像機(jī)，中央計(jì)算機(jī)設(shè)備，自動(dòng)欄桿以及感應(yīng)線圈組成。
當(dāng)車輛駛?cè)耄鐾＼噲?chǎng)時(shí)，天線以微波通訊的方式與電子識(shí)別卡進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)交換，從電子車卡上讀取車輛的相關(guān)信息，在司機(jī)卡上讀取司機(jī)的相關(guān)信息，自動(dòng)識(shí)別電子車卡和司機(jī)卡并判斷車卡是否有效和司機(jī)卡的合法性，車道控制電腦顯示與該電子車卡和司機(jī)卡一一對(duì)應(yīng)的車牌號(hào)碼及駕駛員等資料信息；車道控制電腦自動(dòng)將通過時(shí)間、車輛和駕駛員的有關(guān)信息存人數(shù)據(jù)庫(kù)中，車道控制電腦根據(jù)讀到的數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷如下：
1）正常卡當(dāng)讀到的車牌號(hào)和司機(jī)卡都是合法的，活動(dòng)門自動(dòng)打開，車輛離開線圈后，活動(dòng)門自動(dòng)關(guān)閉；
2）未授權(quán)卡：當(dāng)讀到的車卡或司機(jī)卡是未授權(quán)的，系統(tǒng)報(bào)警并抓拍保存圖片，活動(dòng)門閘不開啟；
3）無卡車：當(dāng)車輛觸發(fā)線圈時(shí)，系統(tǒng)沒有讀到車卡和司機(jī)卡時(shí)，系統(tǒng)判定為無卡車，系統(tǒng)報(bào)警并抓拍保存圖片，活動(dòng)門不開啟；
4）非法卡：非本單位卡片，雖被讀卡器讀出數(shù)據(jù)，但不是本單位，系統(tǒng)報(bào)警并抓拍保存圖片，活動(dòng)門不開啟。

3、硬件設(shè)計(jì)
根據(jù)硬件分布位置，這里將系統(tǒng)硬件設(shè)備分為人口設(shè)備、出口設(shè)備、收費(fèi)設(shè)備和數(shù)據(jù)中心設(shè)備四部分。
人口設(shè)備包括：自動(dòng)發(fā)卡機(jī)、車輛檢測(cè)器、人口控制器、車道攝像機(jī)。其核心功能是通過卡讀寫器獲得用戶及其車輛在管理系統(tǒng)中的身份標(biāo)識(shí)，即用戶IC卡號(hào)碼，以此為依據(jù)檢驗(yàn)用戶是否具有存車的權(quán)限并通過硬件設(shè)備控制車輛的駕駛行為。
出口設(shè)備包括：出口讀卡機(jī)、車輛檢測(cè)器、出口控制器、電動(dòng)欄桿、車道攝像機(jī)。其硬件的核心功能依然是通過卡讀寫器獲得用戶及其車輛在管理系統(tǒng)中的身份標(biāo)識(shí)，以此為依據(jù)檢驗(yàn)用戶是否具有取車的權(quán)限并通過硬件設(shè)備控制車輛的駕駛行為。
收費(fèi)設(shè)備包括：收費(fèi)終端計(jì)算機(jī)、視頻捕捉卡、RS-485通訊卡等。
數(shù)據(jù)中心設(shè)備包括：數(shù)據(jù)服務(wù)器、中心讀卡機(jī)。數(shù)據(jù)中心設(shè)備是系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)行的硬件平臺(tái)，其功能是保證數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠運(yùn)行，保證管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)被安全可靠的存儲(chǔ)查詢。

4.軟件設(shè)計(jì)
車輛人場(chǎng)時(shí)，人口檢測(cè)線圈感應(yīng)到有車后，發(fā)出一個(gè)有車的信號(hào)給計(jì)算機(jī)，用戶需要到發(fā)卡機(jī)上取卡，按發(fā)卡機(jī)的“發(fā)卡”按鈕，當(dāng)停車場(chǎng)已滿時(shí)，發(fā)卡機(jī)會(huì)暫停發(fā)卡，并在顯示屏上提示“車位已滿”；停車場(chǎng)未滿時(shí)，發(fā)卡機(jī)發(fā)卡，同時(shí)視頻捕捉卡抓拍圖片。發(fā)卡機(jī)發(fā)給卡片時(shí)即完成卡片讀寫，卡片被取走后欄桿才會(huì)開啟，若發(fā)出卡片后20秒卡片還未被取走，自動(dòng)發(fā)卡機(jī)會(huì)收回卡片。車輛駛?cè)胪＼噲?chǎng)后，人口檢測(cè)線圈感應(yīng)不到有車時(shí)，欄桿自動(dòng)合閘，在場(chǎng)車輛數(shù)量增一。