摘要：隨著車輛的增多，城市交通擁堵越來越嚴重，影響了市民日常出行。實行車輛限行是緩解交通擁堵的有效方法。利用Chipcon AS公司的射頻芯片CC2430進行車輛無線識別，結合單片機與以太網實現遠程通信，設計了一套根據車輛出行天數進行城市車輛限行的系統。為了獲得車輛出行天數，對根據出行天數進行車輛限行的方法進行了論述，重點是系統的硬件設計，并對軟件設計中的難點給出了說明。
關鍵詞：車輛限行；CC2430；射頻識別；8051單片機

0 引言
隨著經濟快速發展，各個城市都面臨著不同程度的交通擁堵問題。交通擁堵之所以成為城市公害，是因為它嚴重影響社會正常秩序，而且還引發城市環境的持續惡化。交通擁堵對社會生活的影響，首先是出行時間和出行費用的消耗增加；其次，隨著出行成本的增大，可能會抑制出行，致使城市人口生活質量下降；就能源消耗以及城市道路交通實施的有效利用而言，交通擁堵無疑又會導致資源的嚴重浪費；交通擁堵對公共交通的影響也十分嚴重，交通擁堵極大降低公共交通的運行效率；交通擁堵對城市環境質量的危害是另一個不可忽視的問題，交通擁堵會導致汽車尾氣污染加重，還會使噪聲污染變得更加嚴重。
車輛限行作為一種卓有成效的解決城市交通擁堵措施，經過了實踐的證實，其效果也得到了社會的肯定。大多數城市進行車輛限行采用的是根據車牌尾號限行的方案，如單雙號限行措施。根據車牌號進行限行有一系列缺點：限行號碼、時間和路段過于混亂，難于記憶掌握；另一方面，限制了一些確實需要出行的車輛，對一些市民日常生活秩序造成一定程度的影響；甚至有一些家庭通過購買第二輛車來逃避車輛限行，使得與限行的初衷南轅北轍。
針對以上情況，本文將單片機技術和射頻識別技術結合起來，設計了一套統計車輛出行天數的裝置。車輛加裝電子標簽與道路上采集單元實現信息交互，道路采集單元識別并記錄車輛信息。將車牌信息發送至交控中心服務器，由出行天數計算系統，計算出車輛的出行天數，作為收取擁堵費依據，從而實現車輛限行目的。

1 城市車輛限行方法
目前城市車輛限行主要是根據車輛車牌尾號進行限行。如北京，根據車牌尾號將車輛分為不同的幾組，一周內每天分別指定一組或幾組尾號的車輛限行。此方法采用行政手段，強制性限制車輛出行，不夠人性化。
本文提出，根據車輛出行天數收取擁堵費，實現車輛限行的目的。系統模擬圖如圖1所示，該系統主要由車輛電子標簽、采集單元和交控中心擁堵費計算系統組成。當車輛經過橫跨車道上空的龍門架時，龍門架上安裝識別單元，激活電子標簽工作電路，車輛電子標簽和識別單元進行信息交互，將車牌信息發送至識別單元。采集單元接收車牌信息，存儲于內部芯片，并定時發送所存儲數據至交控中心服務器。車輛電子標簽由射頻芯片和微處理器組成。道路上方采集單元包括射頻信號接收模塊，控制模塊和數據發送模塊。其中射頻信號接收模塊由接收天線和閱讀器組成?？刂颇K控制數據的接收、存儲和發送。

交控中心擁堵費計算系統主要功能是車輛出行天數統計和擁堵費計算。本文主要研究車輛出行天數的獲得，對于擁堵費計算部分，各城市可根據自身實際情況，依據車輛的出行天數，制定擁堵費收取方案。
系統功能框圖見圖2，主要工作分為三個階段。

1．1 無線射頻信號收發階段
當車輛通過安裝了采集單元的龍門架前方附近時，處于采集單元內部閱讀器天線的輻射區，電子標簽開始發送加密載波信號至閱讀器。二者之間屬于微波通信，通信工作頻率達2．4 GHz。對已接收車輛電子標簽采用休眠-喚醒-休眠方式控制數據發送，避免車輛信息重復發送，降低功耗。
采用ALHOLA時分算法進行多個車輛的識別，防止多個標簽信息發送發生碰撞。電子標簽和閱讀器之間的數據傳送采用驗證和加密方式保證數據傳送安全。
閱讀器解調接收信息后，將數據送至控制模塊。
1．2 控制模塊信息處理及數據發送
控制模塊首先根據車牌前兩位判斷是否為本市車輛(只記錄本地車輛出行數據)。若為本市車輛，則存入，否則繼續判讀下一條信息。將車牌信息結合當天日期進行編碼，存入存儲器。
控制模塊選用微處理器作為控制芯片，外接存儲芯片保存數據。選用以太網控制器芯片通過RJ45接口，連接外部以太網絡。傳輸協議遵守標準TCP／IP協議，將數據發送至交控中心服務器。
1．3 擁堵費計算系統
采集單元將當天車輛出行信息發送至交控中心服務器。對各個單元內車輛出行信息進行篩選，去除重復數據，得出車輛當天的出行信息。
月底或年終，對車輛出行信息進行統計，得出車輛每月或每年總的出行天數，然后可根據車輛出行天數進行擁堵費收取。
交控中心應對安裝采集單元的路段以及擁堵費收取費率作必要公示。每月以短信方式通告車主當月出行天數以及應繳擁堵費數額。年底，交控中心匯總計算車輛當年應繳擁堵費，并通知車主擁堵費繳納時間。對于逾期不交、拖欠等行為，交管中心可對車輛進行適當罰款，以作必要警示。對于故意人為破壞電子標簽等逃避車輛識別行為，采取教育、罰款等方式，確保車輛識別率，提高城市車輛限行效果。