引言

物聯(lián)網(wǎng)主要通過傳感器、射頻識別技術、全球定位系統(tǒng)等技術來實時采集需要監(jiān)控、連接、互動的物體或過程,包括聲、光、熱、電、力學、化學、生物、位置等各種需要的信息，然后通過各類可能的網(wǎng)絡接入,進行物與物、物與人的泛在鏈接，實現(xiàn)對物品和過程的智能化感知、識別和管理。

由"物聯(lián)網(wǎng)'‘名稱可見，物聯(lián)網(wǎng)就是“物物相連的互聯(lián)網(wǎng)”，這一概念有兩層意思：第一是物聯(lián)網(wǎng)的核心和基礎仍然是互聯(lián)網(wǎng)，是在互聯(lián)網(wǎng)基礎之上的延伸和擴展的一種網(wǎng)絡;第二是其用戶端延伸和擴展到了任何物品與物品之間的信息交換和通信。因此,物聯(lián)網(wǎng)的定義就是通過射頻識別(RFID)裝置、紅外感應器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設備,按照約定的協(xié)議，可將任何物品與互聯(lián)網(wǎng)相連接，來進行信息交換和通信，以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡。本文的主要目的是研究基于物聯(lián)網(wǎng)的高速公路上的車輛定位技術與方法。

1  物聯(lián)網(wǎng)實施的步驟

物聯(lián)網(wǎng)在實際應用上，通常需要各行各業(yè)的參與,并且需要國家政府的主導及其國家在相關法規(guī)政策上的扶助，物聯(lián)網(wǎng)的開展具有規(guī)模性、廣泛參與性、管理性、技術性、物的屬性等等特征，圖1所示是物聯(lián)網(wǎng)的特征示意圖。其中，技術上的問題是物聯(lián)網(wǎng)最為關鍵的問題。物聯(lián)網(wǎng)技術是一項綜合性技術,是一個大系統(tǒng)。

對于物聯(lián)網(wǎng)應用的主要步驟，首先是對物體屬性進行標識,屬性包括靜態(tài)和動態(tài)的屬性，靜態(tài)屬性可以直接存儲在標簽中，動態(tài)屬性往往需要先由傳感器實時探測；其二是需要識別設備完成對物體屬性的讀取，并將信息轉換為適合網(wǎng)絡傳輸?shù)臄?shù)據(jù)格式;其三是要將物體的信息通過網(wǎng)絡傳輸?shù)叫畔⑻幚碇行模ㄌ幚碇行目赡苁欠植际降?，如家里的電腦或者手機，也可能是集中式的,如中國移動的IDC）,然后由處理中心完成物體通信的相關計算。

2  無線定位技術

無線定位技術最初是為了滿足遠程航海的導航等要求而產生的。全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)GPS的出現(xiàn)使得無線定位技術產生了質的飛躍，定位精度得到大幅度提高。同時，移動通信技術的發(fā)展也使一些新的定位技術成為可能。全球三大通信廠商：愛立信、摩托羅拉和諾基亞于2000年10月成立了“位置信息互操作論壇LIF（LocationInteroperabilityForum）",其目標是在全球范圍內的無線網(wǎng)絡和終端上提供基于位置的服務LBS（LocationBasedService）_o歐洲電信標準化協(xié)會ETSI對GSM系統(tǒng)的無線定位也提出了一系列標準。近年來，基于RFID技術的定位也得到了廣泛的應用。

2.1  GPS技術

GPS是一套具有海、陸、空全方位實時三維導航與定位能力的新一代衛(wèi)星導航與定位系統(tǒng)。經過十多年全球眾多專業(yè)部門的使用表明，GPS具有全天候、高精度、自動化、高效益等顯著特點。如今,GPS客戶端接收器體積不斷縮小，客戶端的精確度越來越高，甚至己經出現(xiàn)在一些高端手機、筆記本電腦等電子產品中。

2.2  蜂窩網(wǎng)定位技術

GPS功能強大，但是需要專門的客戶端設備才能使用，因而不利于其在廣泛人群中的普及。但是，在應急服務等領域，用戶往往迫切需要了解自己的地理位置。因此，一些國家開始考慮使用手機這一普及率很高的終端設備提供定位信息。美國通信委員會在1996年通過了增強911法案（在1999年再次修訂），這個法案要求手機運營商必須知道每一部手機的地理位置（誤差在50?100m誤差之內）。任何一部手機撥打美國緊急服務電話911,政府就要知道其位置，即使用戶自身不知道身在哪里。這一法案，迫使電信運營商開始發(fā)展蜂窩網(wǎng)定位系統(tǒng)。

在蜂窩網(wǎng)絡中，系統(tǒng)根據(jù)進行定位估計的位置、定位主體及采用的設備的不同，可將移動臺的無線定位方案分為三類:基于移動臺的定位方案，基于網(wǎng)絡的定位方案及GPS輔助定位方案。

2.3  RFID定位技術

RFID定位技術可以由用戶自己布置在特定區(qū)域進行定位，例如停車場、滑雪場。在這些區(qū)域的特定地點（例如關鍵出入口）安放RFID閱讀器之后，系統(tǒng)可以實時檢測到帶有RFID裝置的物體處于什么位置，其原理類似于在關鍵位置安排眾多看守人員對過往物品進行登記，需要尋找特定物體的時候，只要查詢一下看守人員的登記信息就可以了。

2.4  RFID定位技術與GPS的比較

GPS定位技術的缺點是在城市會受到高樓、立交橋、隧道、無線電干擾等，從而造成GPS信號接收困難或丟失,不能準確導航定位；而在野外也會由于樹林、山洞、惡劣天氣等，造成GPS信號中斷而無法確認位置。另外，在GPS系統(tǒng)中，也有難以奏效的室內定位領域。

RFID定位系統(tǒng)不需要衛(wèi)星或者蜂窩網(wǎng)絡的配合,其精確度在于RFID閱讀器的分布，而閱讀器的分布可以由用戶自身根據(jù)實際需要進行設置,很適合只需要在特定區(qū)域進行定位的用戶，因而具有極高實用價值。

3  基于物聯(lián)網(wǎng)的車輛定位設計方案

基于物聯(lián)網(wǎng)的車輛定位系統(tǒng)設計方案在結構上可分為四大部分:車載有源RFID電子標簽、RFID射頻集信基站、分控中心和高速公路車輛管理中心。系統(tǒng)可通過無線射頻技術提供其所在車輛的基本信息，包括車主信息、車輛狀態(tài)等。RFID射頻集信基站的功能是接收車載有源RFID電子標簽發(fā)射的信息。該系統(tǒng)采用有源RFID技術實現(xiàn)路邊RFID射頻集信基站與車載有源RFID電子標簽間的通信,并對車輛身份進行識別。該系統(tǒng)可用于高速路的交通和車輛管理。通過在需要管理和監(jiān)控的場合設立集信基站（以下簡稱基站），基站就可通過無線射頻通信方式與安裝在汽車上的車載有源RFID電子標簽進行通信，以獲取車輛牌照（或其他有關信息），并發(fā)布必要的交通信息給車輛駕駛員。基站可與高速路段的分控中心聯(lián)網(wǎng)，而分控中心又可與交通車輛管理中心聯(lián)網(wǎng),從而構成整個高速路動態(tài)交通監(jiān)管系統(tǒng)。該系統(tǒng)的結構示意圖如圖2所示。

分控中心和高速公路車輛管理中心根據(jù)所獲取車載RFID有源電子標簽中的信息、地域編碼和車輛通過RFID射頻集信基站的時間來形成車輛

行駛記錄，并以數(shù)據(jù)庫的形式存檔。在全國范圍內，高速公路車輛管理中心可通過互聯(lián)網(wǎng)查詢任何車輛信息。高速公路車輛管理中心是交通管理的通信、調度、監(jiān)控和協(xié)調指揮樞紐，可分級分區(qū)設置。主區(qū)域控制中心下轄多個分控中心，分控中心按不同的區(qū)域平行設置?？刂浦行闹g可以相互交換數(shù)據(jù),可實現(xiàn)交通車輛的跨區(qū)域管理、調度與協(xié)調。分控中心的設置應該根據(jù)交通道路的主次、道路密度及道路的交通密度來設置。

基于物聯(lián)網(wǎng)的車輛定位技術方案的關鍵問題有兩個，其一是車輛的高速識別。要想實現(xiàn)車輛在高速公路上的定位，首先要解決的問題就是實現(xiàn)車輛的高速識別問題。車輛在高速公路上行駛正常速度為100-120km/h,車速較高時可以達到200km/h以上,一個標識站中的讀寫器可以覆蓋的有效距離大約為100米，所以，通過標識站的時間只有大約30ms。這么短的時間內，要能夠正確的讀取車內的RFID標簽的數(shù)據(jù)，是需要解決的主要關鍵問題。

第二便是RFID電子標簽的封裝。RFID電子標簽的封裝形態(tài)通常要求識別率高、可靠性高、成本低、便于在車上安裝和拆卸、封裝中應避免由于操作原因而產生無法識別的現(xiàn)象。同時還要便于攜帶以及與現(xiàn)有IC卡的有機合成等，這些都將是需要重點攻關的內容。

4  物聯(lián)網(wǎng)的應用與展望

物聯(lián)網(wǎng)的用途遍及智能交通、環(huán)境保護、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、工業(yè)監(jiān)測、環(huán)境監(jiān)測、老人護理、個人健康、花卉栽培、水系監(jiān)測、食品溯源、敵情偵査和情報搜集等多個領域。

盡管物聯(lián)網(wǎng)的應用在整體上還處于起步階段，但其在某些領域的應用已經初見成效。目前，物聯(lián)網(wǎng)的應用主要集中在物流、軍事、監(jiān)控管理、醫(yī)療護理等領域。通過運用物聯(lián)網(wǎng)技術，在軍事領域可以減少打擊時間，擴大探測范圍，提高跟蹤的準確性與連續(xù)性，增強對目標的探測與鑒別能力，從而有效地提高作戰(zhàn)效能;在其他領域,可以更好地掌握關注對象的動態(tài)信息，從而為目標識別、診斷、應急處置等應用提供決策依據(jù)。

隨著傳感、測控、通信、網(wǎng)絡、計算機等技術的不斷發(fā)展完善,物聯(lián)網(wǎng)將展現(xiàn)出更為強大的生命力，其應用將會滲透到各個行業(yè)，遍布人們生活的各個方面。物聯(lián)網(wǎng)作為以強大的需求為牽引的前沿技術，將繼續(xù)推動計算機、互聯(lián)網(wǎng)、傳感器等產業(yè)的發(fā)展，并將使信息獲取出現(xiàn)革命性的轉機,引領信息技術邁上新的臺階，并同時也將帶動集傳感、采集、處理、收發(fā)、網(wǎng)絡于一體的微系統(tǒng)與傳感器產業(yè)的飛速發(fā)展。因此，物聯(lián)網(wǎng)及其相關技術與產業(yè)無疑將具有難以估量的市場價值與發(fā)展前景。