第2章 智能停车场管理系统概述
2.1 射频技术（RFID）概述
RFID技术是从20世纪80年代起走向成熟的一项自动识别技术。它利用射频方式进行非接触式双向通信交换数据以达到识别目的。和传统的磁卡、IC卡相比，射频卡最大的优点就在于非接触，因此，RFID技术在应用中研究的特点和难点是读写冲突、RFID安全和隐私保护、天线和RFID定位等问题[5]。
该技术的原理为：车主将RFID卡安装在车内，当车快行驶到停车场时，车速减慢，在有效的读卡范围内，卡/读卡器自动发送信号，待读卡器/卡接收到信息并作判别是否有效后，控制道闸升杆，从而实现不停车通行。
值得注意的是，安装在车内的RFID卡还分为有源卡和无源卡。两者最大的区别在于前者是内置电池的2.4GHz有源RFID卡，由卡主动发送信号，通过无线电波将卡片信息传输至读卡器，现在大多应用的都是可读卡距离5～10m左右的有源卡，此类卡穿透力极强，即使对于贴有车膜的玻璃或者水泥墙，都可以穿透发送信号给读卡器；而后者是900MHz无电池RFID卡，该类卡工作用电依赖于读卡器发送的电磁波使无源卡内线圈振荡产生工作电压、电流，之后RFID将本卡信息回发给读卡器，由读卡器对卡信息作出判断以确定卡的合法性，无源卡的读卡距离较短，一般1～2米。当然，距离的长短还往往取决于无源卡放置的位置是否有屏蔽物及读卡器和卡的自身性能。相对有源卡来说，无源卡成本较低，但穿透力不够。
RFID技术同其它技术比较而言，具有成本上的优势，而且RFID定位技术队环境的要求和受到的环境影响都很少，定位精度较高，传输范围大；RFID技术在定位物体的同时还从定位目标中读取有关该对象的大量信息。针对这种情况，本系统设计基于射频识别技术，采用计算机管理系统获得停车场停靠车辆的个体信息，包括空余停车位的数量与分布情况，方便车主顺利地找到停车位置；在停车场的入口处可以通过终端查询系统很方便地查询到自己的车辆在停车场的具体位置；在出口处，根据车载卡报告时记录的起始停靠时间，可以很方便地得出车辆停靠时间及应付费用。本系
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统的特点是电子系统复杂性低，容易实现且成本；定位精度高，抗干扰能力强[2]。
2.1.1 射频识别系统的构成
RFID的基本组成部分：
1. 标签（Tag）：由耦合元件及芯片组成，每个标签具有唯一的电子编码，附着在物体上标识目标对象
2. 阅读器（Reader）：读取（有时还可以写入）标签信息的设备，可设计为手持式或固定式；
3. 天线（Antenna）：在标签和读取器间传递射频信号。 如图2-1. 电源 时钟 读 数据写 模 块 图2-1 射频识别系统结构框图
计算机通信射频模块 能量，时钟，数据 天 线 射频数据 模块 数据 能量 控 存 天线 制 储 模块 器 数据 电池
2.1.2 射频系统基本工作流程图
射频识别系统的基本工作流程如下：
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1. 读写器将无线电载波信号经过发射天线向外发射；
2. 当电子标签进入发射天线的工作区时，电子标签被激活，将自身信息的代码经天线发射出去；
3. 系统的接收天线接收电子标签发出的载波信号，经天线的调节器传输给读写器。读写器对接收到的信号进行解调解码，送往后台的电脑控制器；
4. 电脑控制器根据逻辑运算判断标签的合法性，针对不同的设定做出相应的处理和控制，发出指令信号控制执行机构的动作；
5. 执行机构按照电脑的指令动作；
6. 通过计算机通信网络将各个监控点连接起来，构成总控信息平台，可以根据不同的软件来完成要实现的功能[3]。
其射频识别模型如图2-2所示：
阅读器 天 线 时序 天 线 电子标签
计算机 数据
图2-2 射频识别模型
2.2 车牌识别技术
车牌识别技术（License Plate Recognition, LPR）以计算机技术、图像处理技术、模糊识别为基础，建立车辆的特征模型，识别车辆特征，如号牌、车型、颜色等。它是一个以特定目标为对象的专用计算机视觉系统，能从一幅图像中自动提取车牌图像，自动分割字符，进而对字符进行识别，它运用先进的图像处理、模式识别和人工智能技术，对采集到的图像信息进行处理，能够实时准确地自动识别出车牌的数字、字母及汉字字符，并直接给出识别结果，使得车辆的电脑化监控和管理成为现实。
该技术的原理为：车进车出停车场时各拍摄一幅车辆图片，值班人员对其进行人工车辆比对，以确定是否为车人同一或套牌车，诚然这种耗费
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人力的方法有相当得效果，但仍不能杜绝同类车型的套牌现象。
车牌识别技术是指能够检测到受监控路面的车辆并自动提取车辆牌照信息（含汉字字符、英文字母、阿拉伯数字及号牌颜色）进行处理的技术。它以数字图像处理、模式识别、计算机视觉等技术为基础，对摄像机所拍摄的车辆图像或者视频序列进行分析，得到每一辆汽车唯一的车牌号码，从而完成识别过程。通过一些后续处理手段可以实现停车场收费管理，交通流量控制指标测量，车辆定位，汽车防盗，高速公路超速自动化监管、闯红灯电子警察、公路收费站等等功能。对于维护交通安全和城市治安，防止交通堵塞，实现交通自动化管理有着现实的意义[4]。
2.2.1 车牌自动识别系统原理
牌照自动识别是一项利用车辆的动态视频或静态图像进行牌照号码、牌照颜色自动识别的模式识别技术。其硬件基础一般包括触发设备（监测车辆是否进入视野）、摄像设备、照明设备、图像采集设备、识别车牌号码的处理机（如单片机）等，其软件核心包括车牌定位算法、车牌字符分割算法和光学字符识别算法等。某些车牌识别系统还具有通过视频图像判断是否有车的功能称之为视频车辆检测。一个完整的车牌识别系统应包括车辆检测、图像采集、车牌识别等几部分。当车辆检测部分检测到车辆到达时触发图像采集单元，采集当前的视频图像。车牌识别单元对图像进行处理，定位出牌照位置，再将牌照中的字符分割出来进行识别，然后组成牌照号码输出。其流程图如图2-3：
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