無線射頻身份識別在車輛管理之應用

行政院國家科學委員會專題研究計畫 成果報告

無線射頻身份識別在車輛管理之應用

計畫類別： 個別型計畫 計畫編號： NSC93-2516-S-151-012-CC3 執行期間： 93 年 11 月 01 日至 94 年 10 月 31 日 執行單位： 國立高雄應用科技大學電子工程系 計畫主持人： 王柏煒 報告類型： 精簡報告 處理方式： 本計畫為提升產業技術及人才培育研究計畫，不提供公開查詢

中 華 民 國 95 年 1 月 25 日

國科會補助提升產業技術及人才培育研究計畫成果精簡報告

無線射頻身份識別在車輛管理之應用

The Application of the Radio Frequency Identification for Vehicle Management

計畫編號：NSC 93 - 2516 - S - 151 - 012 - CC3

執行期限：93 年 11 月 1 日至 94 年 10 月 30 日

主 持 人：王柏煒 國立高雄應用科技大學電子系

E-Mail: andredw@cc.kuas.edu.tw 中文摘要： 無線射頻身份識別應用於停車場車輛 管理系統上，進行停車場收費管理與進出車 輛控制，駕駛人無需暫時停車即可快速出、 入停車場，透過電腦管理系統自動識別持卡 人身分，確定對車輛是放行或攔截，為車主 流暢進出的通行管理提供極大方便。 除此之外，本管理系統可以有效改善 該地區的交通狀況，達到車輛的快速流動功 能，減少停車場管理中的費用流失、亂收 費、泊車率低、管理成本高、服務效率低等 各種弊端外，透過本計畫的實施，可有效縮 短車輛在出入口門的停留時間、降低收費人 員的工作強度、減少收費誤差、有所杜絕票 款流失，提升停車場的收費管理水準。 關鍵詞：無線射頻身份識別，車輛管理系統 Abstract

The vehicle management system of the radio frequency identification is a vehicle control device for the entrance and the exit gates to apply、charge and manage the parking area. The driver does not need to pause their vehicle but can fast to come in and go out in the car parking area. The vehicle can be automatically recognized the RFID card holder's identity through the computer vehicle management system. It is confirmed to release or intercept the vehicle. It is great conveniently to offer the car owners passing

Otherwise, the management system can effectively improve the traffic of this area. It achieves the fast flow of the vehicle for reducing the parking area, the expenses loss, arbitrary charge, parking rate while managing are low, management is with high costs, serve various kinds of drawbacks of low grade of efficiency. Through the implementation of this project, it can shorten vehicle time when staying in the entrance and exit doors; reducing the working intensity of the service person, decreasing the charging error, stopping the loss of the ticket fee effectively; improve the charge management level of the parking area.

Keywords：Radio frequency identification,

Vehicle management 一、前言：

受到 Wal-Mart 與美國國防部實際採用 的激勵，2004 年將是無線射頻辨識(RFID：

Radio Frequency Identification)技術關鍵性

的一年。透過分工架構，建置具整合與功用 性的 RFID 中介軟體平台架構，以加速台灣 3C 電子製造業與流通業的應用，並配合醫 療、國防及關務等領域的推廣。 因此無線射頻辨識( RFID )是近年來相 當熱門的技術，代表以無線電進行產品識別 技術。這項技術的發想約在 10 年之前，但 在相關電子產業技術進步後，於近年成為具

2 實用價值的技術，成為全球最新最熱門的產 業之一。RFID 的應用方式與傳統的條碼應 用相當，主要用於對個別物件進行管理與監 控之用。 RFID 標籤為藉由某些特殊裝置而能 自遠端讀取及寫入資訊的技術，理論上具有 相 當 大 的 潛 力 成 為 能 取 代 條 碼 功 能 的 應 用。RFID 標籤在使用上已行之有年，但為 不同用途而開發成許多型式，功能不盡相 同，在不同國家也以不同頻率操作，生產流 程也不相同。本計畫為利用 RFID 在數字信 息、無線通訊傳輸及加密技術上的優點，應 用車輛管理之應用。 二、研究目的： 車輛管理系統結合無線射頻身份識別 ( Radio Frequency Identification，RFID )技 術，提高訊息傳輸正確率。而在另一方面， 汽車可以快捷方便地出入泊車場也是非常 重要的。駕駛人首先要將車在近讀卡器很近 的地方停下，然後將窗子搖下，將卡放入卡 槽 或 將 卡 放 到 離 讀 卡 器 很 近 的 地 方 （15-20CM），這樣會使車輛的進出非常緩 慢，從而造成阻塞，而駕駛人要有非常好的 停車技術，方能將卡放進或靠近讀卡器。 尤其是在炎熱的夏天或寒冷的冬季，打 開車窗是一件很不愉快的事；或者在半夜進 出，無需停車和無需開窗提供了最大的安全 保障。而利用 RFID 技術，一個 RFID 接收 天線被安裝在閘門機數米遠的地方，此天線 可以覆蓋 1.5-2M 的車道寬度。駕駛人只需 將一個 RFID 器放在車內或安放汽車底盤， 當車開過停車場出入口天線前方時，數據就 可以被自動讀取，駕駛人根本不用將車停 下，更無需開車窗。 這樣駕駛人不但節省了停車和刷卡的 時間，而且由於閘門機提前打開，門臂升起 等待時間也被省去，從平均每輛車進出時間 上算，可成倍節省。所以 RFID 和道統的接 近式門禁系統（Proximity Card）完全是兩 個系統，不可以相提並論，只有 RFID 技術 才真正解決了停車場的進出控制。 三、研究方法： 本計劃之研究方法著重於 RFID 技術用 於車輛管理系統上且結合大樓停車場，來改 善一般停車場的缺點，並針對停車場進行安 全、有效的管理，包括電子收費、保安、監 控、防盜等。 由於利用 RFID 來做車輛管理系統，所 以先需了解 RFID 之特性與優點，和車輛管 理系統的基本架構與所需之基本配備，茲詳 述其內容如下： （一）RFID 系統的基本架構︰ (1)射頻標籤(Tag)︰由耦合元件及晶片組 成，每個標籤具有唯一的電子編碼，附 著在物體上標識目標對象；當受無線電 射頻信號照射時，能反射回攜帶有數字 字母編碼訊息的無線電射頻信號，供閱 讀器處理識別。 (2)射頻閱取器(Reader)︰有時也被稱為查 詢器、通訊器或稱為讀出裝置，用以產 生發射無線電射頻信號並接收由射頻 標籤反射回的無線電射頻信號，經處理 後獲取標籤數據訊息，有時還可以寫入 標籤訊息的設備，可設計為手持式或固 定式。 (3)微型天線(Antenna)︰在標籤和射頻讀 取器間傳遞射頻信號。讀取器可無接觸 地讀取並識別射頻標籤中所保存的電 子數據，從而達到自動識別體的目的。 通常讀取器與電腦主機相連，所讀取的 標籤訊息被傳送到電腦主機上進行下 一步處理，如圖(一) 所示為 RFID 對汽 車標識系統圖。 （二）停車場車輛管理系統架構及設備配置 停車場的管理系統是以為顧客提供快

捷、方便的停車場所，向顧客收取費用，引 導車輛停放，監視泊車場的利用狀況為主要 目的系統。為了使入場後的車輛能夠在最短 時間內尋找到車位，整個停車場劃分為數個 停車區，系統對每一停車區分別進行停車量 計數、顯示及管理，如圖(二) 停車場車輛 管理系統架構及設備配置所示。 (1)停車場入口站 入口站由電動機驅動的欄杆及微型天 線、射頻讀取機組成。當一輛車駛近微型 天線機時，車上的射頻標籤發射無線電射 頻信號，從而啟動射頻讀取器。讀取器將 訊息如名稱、卡片號碼、許可證（執照）、 車牌號、時間等持卡者的數據資料傳送到 停車場電腦主機及，此時入口欄杆將升 起，讓車輛進入。當車輛透過關閉感應器 後，欄杆自動回複到初始狀態，準備下輛 車的到來。 (2)入口站系統包括： 1. 射頻讀取器既可發臨時停車卡，也必 須 能 夠 識 別 和 接 納 長 期 停 車 月 票 卡、儲值卡等特殊磁卡。 2. 對 各 類 磁 卡 能 自 動 識 別 其 有 效 性 能，杜絕失效票、過期票的使用。 3. 當臨時停車卡存量不足時，自動向管 理中心伺服器發出警告。 4. 停車場滿車時，能自動停止射頻讀取 器。當車輛透過閘極欄後，自動產生 入場計數信號，送至停車場電腦主機 控制室，以便計算車位的滿空狀況。 (3)設備配置 在每個入口將設置下列設備︰ 1. 微型天線 2. 射頻讀取器 3. 感應器 4. 閘門欄機。 (4)停車場出口站 出口站由射頻讀取器、閘門欄機及 感應器組成。當一輛車駛近天線時，將 被車上的射頻標籤發射無線電射頻信 號，從而啟動讀取機。讀取機自動對標 籤進行判斷處理。若是臨時停車卡，則 在讀取機 LED 上顯示訊息和指示，提 醒用戶交費。當顧客交完票款後，欄杆 將自動升起，讓車輛駛出。 (5)出口站系統包括： 1. 對長期停車月票卡、儲值卡等特殊磁 卡，讀取機自動識別，確認有效。如 有效，允許車輛駛出；若無效，產生 報警信號，通知管理務中心伺服器進 行處理。 2. 當車輛駛過關閉感應器後，欄杆自動 回複到初始位置，通道恢復到初始狀 態，準備下輛車的到來，並自動產生 出場計數信號，送至停車場電腦主機 控制室，以便計算車位的滿空狀況。 (5.1)設備配置 在每個退場門將設置下列設備︰ 1.射頻讀取器 2.感應器 3.閘門欄機 4.收費機（費用及儲值餘額顯示器組 成）。 (6)車位引導系統包括： 1. 本 系 統 在 停 車 場 電 腦 主 機 控 制 下，統計每一停車區的停車數量。 2. 控制停車場入口處的整個停車場 位滿空標誌牌。 3. 控制各停車區入口處的本區車位 滿空標誌牌。 4.控制各出入口的標誌燈、標誌牌以 及各區的交通指示燈、引導牌。 (6.1)設備配置 1.滿空標誌牌、車輛引導牌 2.方向邏輯控制單元 3.停車場電腦管理系統 （三）停車場電腦管理系統

4 透過一數據網路架構和停車場內收費 系統、車位引導系統相連，實施控制、監 視和數據分析。可以收集、處理各個收費 站的數據資料；收集各出入口車輛進出狀 況，進行車位統計，來控制各出入口和各 區域的滿空顯示，完全實現計算機網路化 管理。 停車場電腦能夠儲存停車場各個收費 站的工作訊息，隨時根據需要作出各種數 據的統計、報表等，上傳管理中心伺服器。 管理系統能夠對整個停車場進行監控、管 理，並在遇到緊急情況時，迅速作出處理。 整個停車場設備採用模塊化設計。任 何通道上的設備，若發生故障，不影響其 它通道的正常營運。模塊維修、更換方便， 並可隨著技術的不斷發展，設備可作進一 步的調整和升級。 （四）管理中心工作站 使用一台管理電腦作為伺服器來完成 即時管理停車系統和同時維護動態用戶界 面和數據庫的功能；並用來保存數據庫，也 是系統控制電腦，主要處理在線通訊和所有 其它終端設備的聯絡。 所有系統模塊可透過 TCP/IP 界面協議 與各個收費系統的電腦聯繫，來保證系統協 調，穩定地自動營運。親切的用戶界面，彈 出式的菜單和對話框能方便，快捷地完成系 統設置和副系統配置，任何時候都能檢查設 置情況。 四、結果與討論： 本計劃著重於 RFID 技術，由於利用 RFID 來做車輛管理系統，用於車輛管理系 統上且結合大樓停車場，來改善一般停車場 的缺點，並針對停車場進行安全、有效的管 理，包括電子收費、保安、監控、防盜等。 RFID 接收天線被安裝在閘門機數米遠 的地方，此天線可以覆蓋 1.5-2M 的車道寬 度。駕駛人只需將一個 RFID 器放在車內或 安放汽車底盤，當車開過停車場出入口天線 前方時，數據就可以被自動讀取，駕駛人根 本不用將車停下，更無需開車窗。這樣駕駛 人不但節省了停車和刷卡的時間，而且由於 閘門機提前打開，門臂升起等待時間也被省 去，從平均每輛車進出時間上算，可成倍節 省。所以 RFID 和道統的接近式門禁系統 （Proximity Card）完全是兩個系統，不可 以相提並論，只有 RFID 技術才真正解決了 停車場的進出控制。 五、成果自評： 現今 RFID 雖已被大眾所接受與認同， 但在實際應用上仍以低頻帶之主動式感應 標籤廣受使用，而其缺點在傳輸距離上比被 動式來的短。因此，若要使用於停車場之管 理系統，必須得仰賴被動式感應標籤，而使 用 者 必 須 時 常 注 意 標 籤 內 之 電 池 是 否 有 電，則結果又會失去 RFID 當初之使用意 義。因此高頻段之開發、頻段之認可申請與 統一，必須仰賴政府及相關單位去規劃，以 便讓這便民的科技得以推廣與使用。 參考文獻： [1] “ 國家智能交通系統工程技術研究中 心”，http://www.itsc.com.cn

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[4] AN9617 Application Note, Intersil

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[5] HFA3524, HFA3524A Data Sheet, Intersil Corporation, “2.5GHz/600MHz Dual Frequency Synthesizer”, AnswerFAX Doc. No. 94062. [6]溫榮弘編譯(2003/4)：無線通訊技術與 RFID。全華科技圖書 [7] 范 逸 之 、 陳 立 元 、 孫 德 宣 、 程 正 孚 (2000/7)：Visual Basic與串並列控制實 務。文魁資訊 [8]張家銓：中華大學電機工程學系通訊組 碩士論文-無線射頻系統標籤設計- 2004 年7月 [9]周湘琪 譯：RFID 技術與應用。旗標叢 書 電腦主機 射頻標籤 _{射頻讀取器} 微型天線 圖(一) RFID 對汽車標識系統圖 圖(二) 停車場車輛管理系統架構及設備配置