CN110428636B

CN110428636B - 一种复合式射频电子车牌及电子显示装置

Info

Publication number: CN110428636B
Application number: CN201910639805.3A
Authority: CN
Inventors: 邢廷炎; 郭笑尘
Original assignee: China University of Geosciences Beijing
Current assignee: China University of Geosciences Beijing
Priority date: 2019-07-15
Filing date: 2019-07-15
Publication date: 2020-07-24
Anticipated expiration: 2039-07-15
Also published as: CN110428636A

Abstract

本发明提出一种复合式射频电子车牌及电子显示装置。采用本发明的技术方案的提出的复合式射频电子车牌，采用无源RFID技术，外型小巧、轻、薄、适用；成本较低，并且易于读取信息，可以实现大规模的商用推广；并且，无源RFID在高温低温下均能正常工作，实现做到″一车一卡一号″，可为车辆实现终身ID标记，及车辆信息存储，系统一致性好，免维护，通用；更重要的是，本发明的电子车牌是复合式的，在RFID之外，当不便读取RFID信息时，可以自动切换为图形码模式以及双模蓝牙模式，从而兼有物理车牌的效果，保证了在任何情况下都能正常使用。

Description

一种复合式射频电子车牌及电子显示装置

技术领域

本发明属于车辆管理领域，尤其涉及一种复合式射频电子车牌及电子显示装置。

背景技术

传统实际车牌的许多缺陷，如易被盗、易伪造、维护不方便等，所以使用传统的方法已难以对机动车辆进行有效的管理。

20世纪90年代以来，人们相继展开了车辆识别系统的研究，21世纪开始，已出现车牌自动识别技术，并且此技术被迅速推广应用在道路、卡口、收费站、移动巡查等方面。然而随着应用面的不断拓展，各种各样的″反跟踪″手段也相继出现，如套牌、涂改车牌、″遥控翻牌″等，给车牌自动识别技术带来了很多的麻烦，给机动车辆的管理造成困难。

后来经过人们进一步研究，出现了红外、激光、超声、微波测控、线性、非线性应变传感器检测，图像、图形的模糊识别，或几种方法的组合，但这些方法仍然不能有效的应对上述车辆管理中所出现的问题。

为了应对上述问题，RFID技术开始得到应用。R FID技术是无线射频识别技术的简称，它是一种利用射频通信方式实现的非接触式自动识别技术。该技术通过发射接收射频信号可对静止或高速运动一个或多个目标对象进行自动识别，通过此无人工干预的识别过程便可获得必要的存储信息，具有较高的抗恶能力。RFID系统的构成包括安装在识别对象上的电子标签、读写器以及计算机通信网络。其中，带有无线收发模块的电子标签和读写器之间以无线方式进行数据通信。将RFID技术与车牌管理相结合，出现了电子车牌的概念。

由于传统物理车牌已无法满足智能交通管理需求，一种可以实现车辆身份信息实时采集、传输、反馈的新型电子车牌技术应运而生，并已经融入道路交通管理工作之中。电子车牌作为一种高效便捷的新型智能道路交通管理工具，具有良好的应用开发前景。电子车牌技术的应用能够从源头上解决车辆身份的防伪和身份识别问题，实现交通管理系统与所有车辆的无缝衔接；能够确保道路通行信息的实时可靠采集，实现车辆身份管理与道路信息管理的有机融合。

例如CN201342998Y公开的一种电子车牌，一方面可以随时了解车辆的状态信息，当出现特殊情况时，该电子车牌可以自动向信息中心发出信息需求帮助，保证了车辆和人员的安全。另一方面，方便核实车辆信息，便于对车辆进行管理监控，实现管理自动化，提高监控效率，更有效地利用有限的交通设施资源；CN101799984A则提出一种自动核对电子车牌与实际车牌的系统和方法，结合实际车牌识别技术和电子车牌技术，实现了对车辆身份的核对，准确鉴别了实际车牌的真实性，方便车辆管理，解决了现有车辆的管理中，利用传统方法无法快捷准确的核实车辆身份等各种问题。

然而，发明人发现，上述技术方案提到的电子车牌，实质上仅仅是将传统物理车牌以及车辆的相关信息电子化存储，相当于电子化的物理车牌以及行驶证；此外，上述电子车牌需要供电单元进行供电，一旦电源断开或者无法供电，所述电子车牌几乎无用，无法发挥其声称的作用；现有的电子车牌使用的RFID均为有源芯片，在高温或低温下不能正常工作；更为重要的是，有源RFID无法做到″一车一卡一号″，容易进行卡之间的相互交换；此外，由于上述电子车牌需要匹配对应的专用数据读取装置，无法大规模推广，只能在特定空间区域，例如特定小区、特定厂区使用。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出一种复合式射频电子车牌及电子显示装置。采用本发明的技术方案的提出的复合式射频电子车牌，采用无源RFID技术，外型小巧、轻、薄、适用；成本较低，并且易于读取信息，可以实现大规模的商用推广；并且，无源RFID在高温低温下均能正常工作，实现做到″一车一卡一号″，可为车辆实现终身ID标记，及车辆信息存储，系统一致性好，免维护，通用；更重要的是，本发明的电子车牌是复合式的，在RFID之外，当不便读取RFID信息时，可以自动切换为图形码模式以及双模蓝牙模式，从而兼有物理车牌的效果，保证了在任何情况下都能正常使用。

在本发明的第一个方面，提出了一种复合式射频电子车牌，所述电子车牌包括至少一个存储组件，所述存储组件内存储有车辆的相关信息，包括车牌号、车辆生产日期、车辆出厂日期、保险以及年检信息等；

所述电子车牌还包括至少一个RFID芯片，所述RFID芯片与所述存储组件通信；

作为本发明的第一个创新点，所述电子车牌还包括通信状态反馈单元与识别状态切换单元，所述通信状态反馈单元监测所述RFID芯片与所述存储组件的通信状态，如果通信状态异常，所述通信状态反馈单元激活所述识别状态切换单元，所述识别状态切换单元与所述存储组件通信并获取车辆的相关信息后，将其转化为图形码形式显示；

这里的图形码显示，包括二维码、图形码、条形码等各种现有的标识码。

在本发明中，优先使用RFID读取车辆信息。然后，在某些情况下，例如识别距离过远、读取器性能不好时，无法使用RFID方式读取信息，此时，本发明将通过通信状态反馈单元监测出所述RFID芯片与所述存储组件的通信状态异常后，转为图形识别模式，即激活所述识别状态切换单元，所述识别状态切换单元与所述存储组件通信并获取车辆的相关信息后，将其转化为图形码形式显示，图形码可以通过现有的车牌识别技术、扫描识别技术等进行车辆信息识别，从而也可以在RFID无法通信的时候，实现正常的车牌识别；

作为本发明的第二个创新点，所述电子车牌还包括通信状态反馈单元与蓝牙状态切换单元，所述通信状态反馈单元监测所述RFID芯片与所述存储组件的通信状态，如果通信状态异常，所述通信状态反馈单元激活所述蓝牙状态切换单元，所述蓝牙状态切换单元激活电子车牌的蓝牙组件，通过所述双模蓝牙组件获取所述存储组件的信息后，将其发送给与双模蓝牙无线通信的信息读取装置。

在本发明中，优先使用RFID读取车辆信息。然后，在某些情况下，例如识别距离过远、读取器性能不好时，无法使用RFID方式读取信息，此时，本发明将通过通信状态反馈单元监测出所述RFID芯片与所述存储组件的通信状态异常后，转为蓝牙状态模式，即激活所述蓝牙状态切换单元，所述通信状态反馈单元监测所述RFID芯片与所述存储组件的通信状态，如果通信状态异常，所述通信状态反馈单元激活所述蓝牙状态切换单元，所述蓝牙状态切换单元激活电子车牌的蓝牙组件，通过所述蓝牙组件获取所述存储组件的信息后，将其发送给与蓝牙无线通信的信息读取装置。

这里的信息读取装置，可以是普通的蓝牙通信装置，包括移动终端、手机、电脑等。

这样，在RFID无法通信的时候，也可以实现正常的车牌识别；并且识别终端可以是普通的蓝牙通信终端。

作为进一步的优选，本发明还包括手动切换装置，当通信状态异常时，切换至图形识别模式或者蓝牙状态模式。

在本发明的第二个方面，提出了一种复合式射频电子车牌的电子显示装置，用于显示读取到的所述电子车牌的相关信息。

所述电子显示装置包括RFID读写器、天线组件、蓝牙通信模块以及至少一个显示区域。

所述天线组件接收所述通信状态反馈单元的反馈信号，基于所述反馈信号，激活所述蓝牙通信模块；

所述显示区域用于显示所述RFID读写器或者所述蓝牙通信模块接收的相关信息。

在本发明的技术方案中，所述RFID采用无源RFID。

作为本发明的又一创新点，电子车牌的蓝牙组件为双模蓝牙组件。

发明人发现，而经典蓝牙只能做数据传输，不能跟软件做指令交互；因此，电子车牌的蓝牙组件采用双模蓝牙组件，所述双模蓝牙组件内置经典蓝牙模块和BLE蓝牙模块；采用支持BT 5.0双模的AB1526P芯片。

双模蓝牙设计，有效解决了因基本码率蓝牙设备无法与低功耗蓝牙设备通信而对基于低功耗蓝牙技术的近场无线通信应用的推广和发展造成技术限制的问题，有助于推动基于低功耗蓝牙技术的近场无线通信应用的大规模推广和技术发展。

这样，克服了经典蓝牙不能和软件交互的问题，通过BLE蓝牙可以发送指令，从而实现电子车牌与常见的移动终端的蓝牙信息传输，才能实现前述提到的信息读取装置，可以是普通的蓝牙通信装置，包括移动终端、手机、电脑等，便于大规模推广使用。

本发明的有益效果至少体现在：

(1)使用无源RFID，从而不需要额外的电源供应；

(2)采用多种通信方式读取车牌信息，并且能够根据实际情况自动切换不同的通信方式。

(3)双模蓝牙技术的使用，使得可以通过普通的蓝牙通信设备即可读取车牌信息，并且通过BLe蓝牙发出指令控制。

本发明的更多优点，将结合说明书附图在具体实施例部分进一步体现。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的复合式射频电子车牌的架构图；

图2是本发明所述的电子显示装置的框架图；

图3是本发明所使用的双模蓝牙芯片的部分电路图。

具体实施例

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。本发明的实施例可以相互组合。

参见图1，本实施例的一种复合式射频电子车牌，所述电子车牌包括至少一个存储组件，所述存储组件内存储有车辆的相关信息，包括车牌号、车辆生产日期、车辆出厂日期、保险以及年检信息等；

所述电子车牌还包括通信状态反馈单元与识别状态切换单元，所述通信状态反馈单元监测所述RFID芯片与所述存储组件的通信状态，如果通信状态异常，所述通信状态反馈单元激活所述识别状态切换单元，所述识别状态切换单元与所述存储组件通信并获取车辆的相关信息后，将其转化为图形码形式显示；

在实施例中，优先使用RFID读取车辆信息。然后，在某些情况下，例如识别距离过远、读取器性能不好时，无法使用RFID方式读取信息，此时，本发明将通过通信状态反馈单元监测出所述RFID芯片与所述存储组件的通信状态异常后，转为图形识别模式，即激活所述识别状态切换单元，所述识别状态切换单元与所述存储组件通信并获取车辆的相关信息后，将其转化为图形码形式显示，图形码可以通过现有的车牌识别技术、扫描识别技术等进行车辆信息识别，从而也可以在RFID无法通信的时候，实现正常的车牌识别。

在本实施例中，所述RFID芯片为无源芯片。所述电子车牌在通过配备有RFID读写器/阅读器的闸口时，读写器/阅读器发射的无线射频信号将被电子车牌接收，同时转换为电能用以启动电子车牌内置芯片工作，芯片验证阅读器身份等信息之后，将所要求的信息发回给阅读器，最后阅读器将相关信息发回计算机数据管理系统。

在某些情况下，即使收到读写器/阅读器发射的无线射频信号，但是仍然无法读取信息，即状态异常，此时，就可以将上述无线射频信号转化而来的电能用以启动所述识别状态切换单元，从而转为图形识别模式。由于车辆的相关信息数据量并不大，转化过程简单，耗能较少，上述电能足以够用。

可见，本实施例上述方案由于采用无源芯片，省去了配置额外电源模块的问题。不同于现有技术，不管相关的功能模块耗能多大，都需要额外配置一个电源组件。

在某些情况下，即使收到读写器/阅读器发射的无线射频信号，但是仍然无法读取信息，即状态异常，此时，就可以将上述无线射频信号转化而来的电能用以启动所述识别状态切换单元，并激活蓝牙通信状态。

本实施例中，所述蓝牙通信状态使用的是双模蓝牙组件。

具体而言，双模蓝牙模块采用双模蓝牙，分别内置经典蓝牙模块和BLE蓝牙模块，在大部分的经典蓝牙的基础上，添加了ble蓝牙，发送操作指令，由经典蓝牙进行数据传输。

发明人考虑到功耗问题，采用支持BT 5.0双模的AB1526P芯片。AB1526P是一款先进的单芯片解决方案，集成基带和无线电。它经过蓝牙5.0双模认证，支持在HFP1.7、AAC解码器。AB1526P嵌入串行闪存，对于客户软件升级更加灵活，并支持第三方软件移植。AB1526P采用优化的微控制器结构、接口布置和更好的数字信号处理算法。AB1526P采用非常小的BGA封装类型，只有少量外部元件，因此，功耗尤其小。这样，经测试，仅利用上述无线射频信号转化而来的电能就可以激活蓝牙模式。通过所述双模蓝牙组件获取所述存储组件的信息后，将其发送给与双模蓝牙无线通信的信息读取装置。

作为优选，一旦建立蓝牙连接，蓝牙通信终端也可以发出无线射频信号给所述电子车牌，从而无线射频信号将被电子车牌接收，同时转换为电能，持续供应对应的组件模块的电源，从而保证传输过程持续稳定。

当然，电子车牌要读取的信息数据量每次都很少，在很短时间段即可传输完毕。

参见图2，一种复合式射频电子车牌的电子显示装置，用于显示读取到的所述电子车牌的相关信息。

由于经典蓝牙只能做数据传输，不能跟软件做指令交互，蓝牙模块采用双模蓝牙，分别内置经典蓝牙模块和BLE蓝牙模块，在大部分的经典蓝牙的基础上，添加了ble蓝牙，发送操作指令，由经典蓝牙进行数据传输。

蓝牙交互操作和硬件按键设计，可以一键连接蓝牙通信终端并唤醒与其通信的APP，并且当APP在后台时，也能实时使用通信功能。

经典蓝牙进行数据传输的同时，由ble蓝牙，发送操作指令。这样，在蓝牙获取车牌信息之后，可以同步发送操作指令，例如，车牌识别成功，开启闸门允许车辆通过；或者车牌识别错误，发出警示信息，等等。这一操作过程只有双模蓝牙才能实现。上述过程可以通过普通移动终端按照对应的车辆管理APP实现，从而本实施例的方案可以实现在通用型设备上使用。

图3的内部电路图进一步显示了各个组件的硬件实现以及电路连接图，其标识、元器件符号均采用本领域公知的标准化图形，本领域技术人员可以理解。

参见图3，本发明采用的所述双模蓝牙芯片为BT 5.0双模，包括低能量模式。所述蓝牙芯片组件包括AB1526P芯片。

作为本发明的另外一个实施例，本实施例在上述实施例的基础上，在实际使用的过程中，当接受装置接受范围内同时存在多个标签时，若多个标签同时响应接受装置指令，则会产生信号冲突，导致接受装置识别出错，这是标签碰撞问题。为解决这一问题，本发明还提出一种二次估计的RFID标签数目估计方法，大幅避免标签碰撞问题的产生。

所述电子车牌包括至少一个存储组件，所述存储组件内存储有车辆的相关信息，包括车牌号、车辆生产日期、车辆出厂日期、保险以及年检信息等；

优选的，所述电子车牌还包括通信状态反馈单元与识别状态切换单元，所述通信状态反馈单元监测所述RFID芯片与所述存储组件的通信状态，如果通信状态异常，所述通信状态反馈单元激活所述识别状态切换单元，所述识别状态切换单元与所述存储组件通信并获取车辆的相关信息后，将其转化为图形码形式显示；

另外，设接收装置使用帧长度L，空闲时隙数E，识别时隙数S，碰撞时隙数C，可得B_c＝C/L。

对N个标签进行读取，选择同一时隙的标签数量为r，概率为P＝1/L的二项分布：

L＝E+S+C

可得出空闲时隙概率P_e，碰撞时隙概率P_c，识别时隙概率P_s。

P_e＝B(r＝0)＝(1-p)^N

P_s＝B(r＝1)＝Np(1-p)^N-1

P_c＝B(r＝x)＝1-P_e-P_s

根据对数据建模分析B_c与每个碰撞时隙中平均标签数u_n的关系估计标签数N。(具体关系式需根据实际数据拟合得到)

最后可得估计标签数为N：

N＝n_u*c+S

根据所得的估计标签数N，可以合理设定标签，并大幅减小在实际使用中标签碰撞问题的出现。

所述电子车牌还包括通信状态反馈单元与蓝牙状态切换单元，所述通信状态反馈单元监测所述RFID芯片与所述存储组件的通信状态，如果通信状态异常，所述通信状态反馈单元激活所述蓝牙状态切换单元，所述蓝牙状态切换单元激活电子车牌的蓝牙组件，通过所述双模蓝牙组件获取所述存储组件的信息后，将其发送给与双模蓝牙无线通信的信息读取装置。

L＝E+S+C

P_e＝B(r＝0)＝(1-p)^N

P_s＝B(r＝1)＝Np(1-p)^N-1

P_c＝B(r＝x)＝1-P_e-P_s

最后可得估计标签数为N：

N＝n_u*c+S

本发明还提出了一种复合式射频电子车牌的电子显示装置，用于显示读取到的所述电子车牌的相关信息。

在本发明的技术方案中，所述RFID采用无源RFID。

L＝E+S+C

P_e＝B(r＝0)＝(1-p)^N

P_s＝B(r＝1)＝Np(1-p)^N-1

P_c＝B(r＝x)＝1-P_e-P_s

最后可得估计标签数为N：

N＝n_u*c+S

为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。

以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种复合式射频电子车牌，所述电子车牌包括至少一个存储组件，所述存储组件内存储有车辆的相关信息；所述电子车牌还包括至少一个RFID芯片，所述RFID芯片与所述存储组件通信；

其特征在于：

所述电子车牌还包括与之配合的切换控制装置、通信状态反馈单元、识别状态切换单元与蓝牙状态切换单元；

所述通信状态反馈单元监测所述RFID芯片与所述存储组件的通信状态，如果通信状态异常，则通过所述切换控制装置，将所述电子车牌切换为图形识别模式或者蓝牙状态模式，所述通信状态反馈单元激活所述识别状态切换单元或者所述蓝牙状态切换单元；

在图形识别模式下，所述识别状态切换单元与所述存储组件通信并获取车辆的相关信息后，将其转化为图形码形式显示；

在蓝牙状态模式下，所述蓝牙状态切换单元激活电子车牌的双模蓝牙组件，通过所述双模蓝牙组件获取所述存储组件的信息后，将其发送给与双模蓝牙无线通信的信息读取装置。

2.如权利要求1所述的电子车牌，其中，所述RFID芯片为无源芯片。

3.一种复合式射频电子车牌的电子显示装置，用于显示读取并显示权利要求1-2任一项所述的电子车牌的相关信息，所述电子显示装置包括RFID读写器、天线组件、蓝牙通信模块以及至少一个显示区域；

其特征在于：

4.如权利要求3所述的电子显示装置，其中，蓝牙通信模块采用双模蓝牙组件，分别内置经典蓝牙模块和BLE蓝牙模块。

5.如权利要求3所述的电子显示装置，其配备车辆管理APP，在所述蓝牙状态模式下，经典蓝牙进行数据传输的同时，由BLE蓝牙发送操作指令。

6.如权利要求3所述的电子显示装置，其中，所述蓝牙通信模块采用的蓝牙芯片组件包括AB1526P芯片。