CN109887310B - 一种基于有源rfid的车辆逆行判定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于有源RFID的车辆逆行判定方法，包括两个采集器，两个采集器分别安装于道路两侧的对向位置。采集器两个滑动窗口缓存分别用于存储采集器两个定向天线收到的标签的信号强度数据；每隔一个标签发射周期，滑动窗口缓存更新一次数据，同时将滑动窗口缓存内的所有数值进行累加，得到滑动窗口缓存的累加值；根据滑动窗口缓存的累加值的大小确定车辆电子标签经过两个定向天线的先后顺序和车辆的行驶方向，根据两个采集器对车辆的行驶方向的判断结果和两个采集器的滑动窗口缓存累加峰值进行综合处理，判定车辆行驶侧和车辆是否逆行。本发明避免了因多径效应、环境干扰等造成的偶发信号强度突变的问题，提高了判决的准确性，可靠性高。

Description

一种基于有源RFID的车辆逆行判定方法

[技术领域]

本发明涉及车辆逆行判定方法，尤其涉及一种基于有源RFID的车辆逆行判定方法。

[背景技术]

非机动车如电动车，因其体积小、机动灵活，其驾驶者在道路上行驶时，为了省事方便，常无视交通规则，不顾交通安全，而驾驶电动车逆行；逆行过程中，一旦出现紧急情况，行人和电动车都难以及时躲避，事故率非常高。为了提高电动车驾驶者的交通安全意识、以及降低非机动车因逆行或其他危险行为引起的人员伤亡及财产损失情况，交警采用多点部署、蹲点排查等方式对非机动车进行纠章；上述方式虽然有一定的效果，但其大大增加了交警的劳动强度，耗费了大量的警力资源。

申请号为CN201810060782.6的发明公开了一种基于有源RFID的非机动车辆逆行检测方法及系统，该系统包括对车辆上的有源RFID标签进行读取的逆行检测阅读器、对道路上车辆行驶情况录像的摄像头、以及作为数据存储和分析用的远程服务器，远程服务器与短信平台连接；逆行检测方法包括：①在非机动车辆上安装有源RFID标签并在服务器中登记车主、车牌等用于身份识别的信息；②在道路一侧安装逆行检测阅读器；③车辆经过检测装置时，完成逆行分析；④违章数据上传至服务器；⑤联动视频录像保存逆行违章证据；⑥通过发送短信至车主进行教育。该发明在其公开的方法中，有两个关键点是做同侧判决和运动方向判决。在这两个判决中，都用到了RSSI阈值的概念：“检测阅读器的安装区设定进入检测RSSI阈值和同侧检测RSSI阈值，进入检测RSSI阈值小于同侧检测RSSI阈值，该安装区经进入检测RSSI阈值和同侧检测RSSI阈值划分出同侧检测区C和进入检测区域，进入检测区域包括分别与两个定向天线同侧划分的两个进入检测区，分别为进入检测区A、进入检测区B，同侧检测区C位于进入检测区A和进入检测区B之间的位置”。但在实际操作中，RSSI值受很多环境的干扰，如标签安装位置、骑行人身体遮挡、天气等。其中，最典型的就是不同的车型，安装位置和高度不同，骑行者遮挡方向和遮挡衰减不同，就必然导致在同样的距离范围内，阅读器所接收的RSSI值特征是不同的。通常一条道路需要进行同侧判断的距离只有几米，通过RSSI阈值来判断车辆是否靠近阅读器一侧，还是在对向车道，可靠性不高。

[发明内容]

本发明要解决的技术问题是提供一种可靠性高的、基于有源RFID的车辆逆行判定方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是，一种基于有源RFID的车辆逆行判定方法，包括车辆逆行判断装置，车辆逆行判断装置包括采集器，采集器包括计算单元、通信单元和两个定向天线，采集器的两个定向天线分别朝向车辆的顺行方向和车辆的逆行方向；车辆逆行判断装置包括两个所述的采集器，两个采集器分别安装于道路两侧的对向位置；判定方法包括以下步骤：

101)采集器开辟两个滑动窗口缓存，分别用于存储两个定向天线收到的车辆电子标签的信号强度数据；

102)每隔一个标签发射周期，滑动窗口缓存的窗口滑动一次，并更新一次数据，同时将滑动窗口缓存内的所有数值进行累加，得到滑动窗口缓存的累加值；

103)比较第一滑动窗口缓存的累加值与第二滑动窗口缓存的累加值，如果第一滑动窗口缓存的累加值与第二滑动窗口缓存的累加值之差大于第一设定值，判定车辆位于第一滑动窗口缓存对应的定向天线一边；根据车辆电子标签经过两个定向天线先后顺序判断车辆的行驶方向。

104)在车辆电子标签数据进入采集器覆盖区域到离开采集器覆盖区域的过程中，采集器记录的两个滑动窗口缓存累加值中的最大一个作为该采集器的滑动窗口缓存累加峰值；根据两个采集器对车辆的行驶方向的判断结果和两个采集器的滑动窗口缓存累加峰值进行综合处理：

104-1)如果两个采集器对车辆电子标签的运动方向的判断结果相同，则认为判断的运动方向成立；再取滑动窗口缓存累加峰值中数值大的一侧的采集器为车辆经过的一侧。根据车辆行驶侧和车辆电子标签的运动方向判定车辆是否逆行；

104-2)如果两个采集器对车辆电子标签的运动方向的判断结果不同，则两个采集器的滑动窗口缓存累加峰值，如果两者的差距大于第二设定值，则判定车辆在滑动窗口缓存累加峰值大的采集器一侧经过，且车辆行驶方向取该侧的采集器判断结果，并根据车辆行驶侧和行驶方向判定车辆是否逆行；

104-3)当只有一个采集器对车辆电子标签的运动方向有判断结果，则比较两个采集器的标签信号累加值峰值，如果标签信号累加值峰值大的采集器与有判断结果的采集器对应，则认为车辆在该侧行驶，并根据车辆行驶方向判决认定车辆是否逆行。

以上所述的车辆逆行判定方法，通信单元包括短距离无线通信单元，短距离无线通信单元接计算单元；第一采集器的短距离无线通信单元与第二采集器的短距离无线通信单元通信连接，第二采集器通过短距离无线通信单元，将车辆电子标签经过所形成的数据发送给第一采集器；第二采集器发送给第一采集器的数据包括第二采集器对车辆电子标签的运动方向判断结果和滑动窗口缓存累加峰值；第一采集器的计算单元对两个采集器对车辆的行驶方向的判断结果和两个采集器的滑动窗口缓存累加峰值进行综合处理。

以上所述的车辆逆行判定方法，第一采集器的通信单元包括网络通信单元，网络通信单元接第一采集器的计算单元；第一采集器的通过网络通信单元将综合处理结果传输到服务器，由服务器进行数据记录或控制其他设备进行处理。

以上所述的车辆逆行判定方法，通信单元包括网络通信单元，网络通信单元接采集器的计算单元；采集器对车辆的行驶方向的判断结果和滑动窗口缓存累加峰值通过网络通信单元传输至后台服务器；后台服务器将两个采集器进行关联，选取相同时段、相同标签号的数据进行综合处理。

以上所述的车辆逆行判定方法，采集器包括两个射频识别电路，两个定向天线分别通过两个射频识别电路接计算单元。

本发明在道路的两侧分别安装一个采集器，通过两个采集器获取同一个标签的相对信号强度来判定标签是靠近哪一侧，提高了车辆行驶侧的判决准确性。本发明根据信号强度判定行驶方向和行驶侧，没有采用单一点进行判决，而是采用信号强度的加权和进行判定，避免了因多径效应、环境干扰等造成的偶发信号强度突变的问题，提高了判决的准确性。

[附图说明]

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明实施例基于有源RFID的车辆逆行判断装置采集器的安装图。

图2是本发明实施例基于有源RFID的车辆逆行判决装置采集器的电路框图。

[具体实施方式]

本发明实施例基于有源RFID的车辆逆行判断装置如图1和图2所示，包括采集器A和采集器B。采集器包括计算单元(单片机)、射频识别电路1、射频识别电路2、定向天线①、定向天线②、网络通信单元和短距离无线通信单元。射频识别电路和计算单元连接，定向天线①和定向天线②分别接射频识别电路1和射频识别电路2。两个射频识别电路均连接到计算单元。网络通信单元负责和后台服务器建立通信连接；短距离无线通信单元负责两台采集器之间的相互数据通信。采集器A和采集器B分别安装于道路两侧的对向位置，同一采集器的两个定向天线分别朝车辆的顺行和逆行方向。

采集器通过天线获取车辆有源电子标签T的信号，包括电子标签T的卡号数据和接收到的信号强度RSSI。有源电子标签T以一定的时间间隔主动向外发射信号，当安装于车辆的电子标签T经过车辆逆行判断装置的路段时，A、B两个采集器会分别获取若干次的数据，并将这些数据按以下方法进行处理。

采集器从收到标签T的数据开始，开辟1号和2号两个滑动窗口缓存，分别用于存储天线①和天线②收到的电子标签T的信号强度数据。滑动窗口缓存的长度是固定的，由测试经验值确定，如标签每秒发射一次，则可以设定为8秒，用于存储最近的8次数据。

每隔一个标签发射周期，窗口滑动一次，新增一个0数据，删除一个过期的数据。当收到电子标签T的数据时，根据数据的天线号，将标签的信号强度值更新到对应滑动窗口缓存的当前值。标签的信号强度值是一个相对权值，由射频识别单元接收的信号强度绝对值经过查表转化而得到。

滑动窗口缓存的窗口在每次滑动时，将同一个标签的两个滑动窗口缓存内的所有数值进行累加，分别得到第一滑动窗口缓存的累加值SUM1和第二滑动窗口缓存的累加值SUM2。比较SUM1和SUM2，如果两者的差距大于判决门限，则判定标签是在累加值大的一侧。当SUM1和SUM2的值有差异，但是差异值达不到门限值时，由于特征不显著，不予判定。

根据电子标签T经过天线①和天线②覆盖区域的先后顺序，则可以判断车辆的行驶方向。如果在每个周期的滑动后，两个滑动窗口缓存内的值全部为0，则释放该滑动窗口缓存，判定为电子标签T离开了采集器所覆盖的区域。在电子标签T数据进入采集器覆盖区域到离开采集器覆盖区域的过程中，采集器记录的两个滑动窗口缓存累加值中的最大一个作为该采集器的滑动窗口缓存累加峰值。

由于采集器A和采集器B分别安装于道路两侧的对向位置，当电子标签T经过该路段时，采集器A的天线①和天线②和采集器B的天线①和天线②都可能收到了标签T的信号，采集器A和采集器B采用以上述相同的方法判断电子标签T的移动方向，并分别最终记录滑动窗口缓存累加峰值M(A)和滑动窗口缓存累加峰值M(B)。

采集器B通过短距离无线通信单元，将电子标签T经过所形成的数据发送给采集器A。发送给采集器A的数据包括采集器B对电子标签T的运动方向判断结果和滑动窗口缓存累加峰值M(B)。

采集器A的计算单元对采集器A和采集器B的判断结果以及两个采集记录的标签信号累加值峰值M(A)和M(B)进行综合处理，存在三种可能的情况：

如果采集器A和采集器B对电子标签的运动方向的判断结果相同，则认为判定的运动方向成立。再取M(A)和M(B)中数值大的一侧为车辆经过的一侧。根据车辆行驶侧和电子标签的运动方向判定车辆是否逆行。

如果采集器A和采集器B对电子标签的运动方向的判断结果不同，则比较M(A)和M(B)，如果两者的差距大于门限值，则判定车辆在滑动窗口缓存累加峰值大的采集器一侧经过，且行驶方向取该侧的采集器判断结果。根据车辆行驶侧和行驶方向判定车辆是否逆行。如果M(A)和M(B)差距小于门限值，因为特征不明显，放弃对该车辆运行方向的判定结果。

当只有一个采集器对电子标签的运动方向有判断结果，则比较两个采集器的标签信号累加值峰值M(A)和M(B)，如果标签信号累加值峰值大的采集器和有判断结果的采集器对应，则认为车辆在该侧行驶，并根据行驶方向判决认定车辆是否逆行。如果标签信号累加值峰值大的采集器与有判断结果的采集器不对应，则认为数据无效，放弃该次判定结果。

上述判定方法可以在采集器A或B中的计算单元进行计算，也可以由采集器A和采集器B分别将数据传输至后台服务器，由服务器进行计算。如果在采集器进行计算，则需要采集器A和采集器B之间建立通信通道，可以采用无线点对点的传输方式，设定A为主机，B为从机，采集器B的数据向采集器A传输，由采集器A进行计算，并将结果传输至服务器。如果在服务器进行计算，则需要在服务器将两个采集器进行关联，选取相同时段、相同标签号的数据进行计算。

本发明实施例的计算过程在采集器A中的计算单元中完成，并通过网络通信单元传输到服务器，由服务器进行数据记录或控制其他设备进行处理。

本发明以上实施例在道路的两侧分别安装一个采集器，通过两个采集器获取同一个标签的相对信号强度来判定标签是靠近哪一侧，提高了车辆行驶侧的判决准确性。本发明以上实施例根据信号强度判定行驶方向和行驶侧，没有采用单一点进行判决，而是采用信号强度的加权和进行判定，避免了因多径效应、环境干扰等造成的偶发信号强度突变的问题，提高了判决的准确性。

Claims (5)

1.一种基于有源RFID的车辆逆行判定方法，包括车辆逆行判断装置，车辆逆行判断装置包括采集器，采集器包括计算单元、通信单元和两个定向天线，采集器的两个定向天线分别朝向车辆的顺行方向和车辆的逆行方向；其特征在于，车辆逆行判断装置包括两个所述的采集器，两个采集器分别安装于道路两侧的对向位置；判定方法包括以下步骤：

101)采集器开辟两个滑动窗口缓存，分别用于存储两个定向天线收到的车辆电子标签的信号强度数据；

102)每隔一个标签发射周期，滑动窗口缓存的窗口滑动一次，并更新一次数据，同时将滑动窗口缓存内的所有数值进行累加，得到滑动窗口缓存的累加值；

103)比较第一滑动窗口缓存的累加值与第二滑动窗口缓存的累加值，如果第一滑动窗口缓存的累加值与第二滑动窗口缓存的累加值之差大于第一设定值，判定车辆位于第一滑动窗口缓存对应的定向天线一边；根据车辆电子标签经过两个定向天线先后顺序判断车辆的行驶方向；

104)在车辆电子标签数据进入采集器覆盖区域到离开采集器覆盖区域的过程中，采集器记录的两个滑动窗口缓存累加值中的最大一个作为该采集器的滑动窗口缓存累加峰值；根据两个采集器对车辆的行驶方向的判断结果和两个采集器的滑动窗口缓存累加峰值进行综合处理：

104-1)如果两个采集器对车辆电子标签的运动方向的判断结果相同，则认为判断的运动方向成立；再取滑动窗口缓存累加峰值中数值大的一侧的采集器为车辆经过的一侧，根据车辆行驶侧和车辆电子标签的运动方向判定车辆是否逆行；

104-2)如果两个采集器对车辆电子标签的运动方向的判断结果不同，则两个采集器的滑动窗口缓存累加峰值，如果两者的差距大于第二设定值，则判定车辆在滑动窗口缓存累加峰值大的采集器一侧经过，且车辆行驶方向取该侧的采集器判断结果，并根据车辆行驶侧和行驶方向判定车辆是否逆行；

104-3)当只有一个采集器对车辆电子标签的运动方向有判断结果，则比较两个采集器的滑动窗口缓存累加峰值，如果滑动窗口缓存累加峰值大的采集器与有判断结果的采集器对应，则认为车辆在有判断结果的采集器的一侧行驶，并根据车辆行驶方向判决认定车辆是否逆行。

2.根据权利要求1所述的车辆逆行判定方法，其特征在于，通信单元包括短距离无线通信单元，短距离无线通信单元接计算单元；第一采集器的短距离无线通信单元与第二采集器的短距离无线通信单元通信连接，第二采集器通过短距离无线通信单元，将车辆电子标签经过所形成的数据发送给第一采集器；第二采集器发送给第一采集器的数据包括第二采集器对车辆电子标签的运动方向判断结果和滑动窗口缓存累加峰值；第一采集器的计算单元对两个采集器对车辆的行驶方向的判断结果和两个采集器的滑动窗口缓存累加峰值进行综合处理。

3.根据权利要求2所述的车辆逆行判定方法，其特征在于，第一采集器的通信单元包括网络通信单元，网络通信单元接第一采集器的计算单元；第一采集器的通过网络通信单元将综合处理结果传输到服务器，由服务器进行数据记录或控制其他设备进行处理。

4.根据权利要求1所述的车辆逆行判定方法，其特征在于，通信单元包括网络通信单元，网络通信单元接采集器的计算单元；采集器对车辆的行驶方向的判断结果和滑动窗口缓存累加峰值通过网络通信单元传输至后台服务器；后台服务器将两个采集器进行关联，选取相同时段、相同标签号的数据进行综合处理。

5.根据权利要求1所述的车辆逆行判定方法，其特征在于，采集器包括两个射频识别电路，两个定向天线分别通过两个射频识别电路接计算单元。

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