車輛辨識在智慧型運輸系統、交通管理、防治犯罪與車籍資料歸檔等作業中是相當重要的課題。在車輛數日益增多下，傳統上以車牌為主要辨識資料並以人力進行管理的方法已不敷使用，因而使得無線車輛辨識系統概念應運而生。
智慧型運輸系統(Intelligent Transportation Systems/Commercial Vehicle Operations, ITS/CVO)係將有關車輛、道路、及通訊系統應用於商用運輸領域。根據美國智慧型運輸系統學會(ITS-America)對ITS/CVO的定義， ITS/CVO主要針對貨運卡車，透過動態測重技術、車牌辨識技術、車輛自動分類技術、車輛自動定位技術、車輛監控技術、與相關無線通訊及電子資料交換技術，以增進車輛運輸之安全性並降低整體運輸成本。
本文所提出無線車輛辨識系統概念，包含體積輕巧且成本便宜適合大量製造之無線裝置及接收主機，此發射裝置可供發射辨識訊號，適合裝設於車輛容易收訊的部位 (如玻璃內側、車頭車牌附近或是車尾車牌附近等)。此辨識訊號對於車輛具有唯一性，而接收主機能接收解調此辨識訊號並獲得該車輛辨識碼。
若接收主機搭配無線網路、有線網路或是其他資料傳輸方式，亦可將接收到的車輛辨識碼予以處理及傳送至後端系統，藉以達到辨識車輛身分以供交通監控、交通流量規畫、特殊狀況交通號誌控制、犯罪防治以及即時路況資訊系統等應用。
此一系統的創意來源，主要為防治犯罪，當車輛通過定點接收站時，車上電子標籤便會將該車的車牌、引擎號碼或與個人隱私無關的辨識碼，透過定點接收站的無線網路傳送到公權力單位(如警察單位)，將可有效抑制、監控與攔截贓車，即時打擊犯罪，讓歹徒無所遁形。其中電子標籤之設計與裝設即為此系統之核心關鍵。
被動式電子標籤較適合用於車輛辨識
車輛自動辨識系統(Automatic Vehicle Identification, AVI)主要是透過對車輛之車輛相關資料進行擷取以辨識其身分。AVI系統依照辨識技術不同，可分為直接式車牌辨識技術與電子式車牌辨識技術。
所謂直接式車牌辨識技術係透過影像處理技術直接對車輛的車牌進行辨識。一般而言，整體系統包括影像處理系統、路側電腦系統、錄影系統與主電腦系統等。辨識程序首先為來車偵測，即透過車輛偵測器以測得車輛到達及離開，而當車輛駛近車輛偵測器時，則啟動閉路電視(Close Circuit Television, CCTV)監控攝影機擷取車輛影像，根據CCTV監控攝影機所擷取的車輛影像，由系統進行影像處理，以篩選出畫面中車牌部分，最後根據鎖定的車牌畫面，針對車號逐一加以辨識，並將辨識出的車牌傳送至主電腦系統，以便進行後續作業，即完成車輛辨識作業。然而，影像辨識易受干擾，如車牌被其他車輛遮蔽、車牌模糊、刻意覆蓋車牌或車輛行駛位置超出攝影範圍，故無法將全數通過車輛辨認出且容易受光線強度影響其正確性。
另外，電子式車輛辨識技術依擷取資料技術不同，分為雷射光、紅外線及無線電(微波)等三類。雷射光系統技術原理係利用路側的雷射掃描器發出雷射光，並掃描貼於擋風玻璃或車旁的條碼以取得車輛資料。不過，由於雷射光系統之條碼易於偽造、系統受天候與揚塵影響、再加上掃描器須與車輛較為靠近等缺點，因此目前世界各國大多採用無線電/微波系統與紅外線(IR)系統。
無線電/微波(RF)系統與紅外線系統利用車上裝置之電子標籤(Tag)，當車輛行經路側的讀取設施時，讀取車輛電子標籤內的資訊。相較於雷射光系統， RF系統及IR系統的優點是通訊距離較長，且讀取速度較快，但RF系統設計較為複雜，而IR系統須主動偵測車輛，且當車輛密度較高時，會造成訊號相互干擾的現象。
綜上所述，RF系統的可行性較高，而主動式電子標籤有其執行上的缺點，如贓車身分不想被辨識出時，只要將電子標籤的電源切斷即可，如此將無法發揮防治犯罪功用。故本文規畫以被動式電子標籤(唯讀)置於車輛前擋風玻璃內(或其他地方)，且除非破壞擋風玻璃否則無法取下電子標籤，再透過無線射頻辨識 (Radio Frequency Identification , RFID)技術完成車輛辨識工作。
RFID與GPRS系統相輔相承
RFID系統主要利用射頻訊號以無線通訊方式傳輸資料。完整的無線射頻辨識系統由讀取器與答詢器(Transponder)兩部分所構成，運作原理係由讀取器發射特定頻率的無線電波給答詢器，藉以驅動答詢器將內部訊號送出，而讀取器即可接收訊號。由於透過無線傳輸，讀取器與答詢器無須實體接觸即可進行資料交換，且資料交換時亦無方向性的要求。
除了非實體接觸與無方向性優點外，RFID更有可重複讀寫、可紀錄豐富資料、可同時讀取範圍內多個RFID標籤等特性，使得RFID技術成為物流供應鏈中對商品進行追蹤與資訊回饋之最佳利器。本文所設計的車上電子標籤具備唯讀功能，不容更改且可紀錄車輛身分資料。
一般來說，主動式電子標籤其可感測距離較被動式遠，但被動式電子標籤有不受電源限制及價格便宜之優點，因此本文以被動式電子標籤為主要開發重點並同時研究其具唯一性、不可竄改、可耐惡劣環境之設計因數。
另一方面，本文所介紹的辨識系統，採用通用封包無線傳輸(General Packet Radio Service, GPRS)技術將辨識出的車輛資料送回監控主機以即時辨認出有問題車輛，並能即時通知警方予以攔截。
GPRS為GSM系統至第三代行動電話(3G)系統之過渡技術，採用封包交換技術傳輸資料，將所傳輸資料切割成無數封包後再進行傳輸，而計費方式不同於 GSM系統採連線時間計費，而是以傳輸之資料量計算。又因為數據交換節點具有處理封包的功能，所以使得GSM網路能夠和網際網路互相連接，GSM網路無線傳輸的便利與網際網路資訊能彼此共享。
無線車輛辨識系統架構建置
無線車輛辨識系統可分為車上發射裝置及各點讀取器，其系統架構圖如圖1所示，其中車上電子標籤(車上發射裝置)與各點讀取器內部皆具有穩壓電源管理(車上電子標籤電源由讀取器發射的電波感應能量提供電源)，亦具有運算核心處理器及無線發射/接收介面。
穩壓電源管理旨在提供系統工作電源。車上發射裝置的穩壓電源管理提供3.3伏特以提升電源使用效率。各點讀取器的穩壓電源管理則提供5伏特、4伏特及 3.3伏特三種電源，數位系統採用3.3伏特，GPRS系統則使用4伏特及5伏特。無線發射/接收介面用於讓車上發射裝置內唯一的車輛辨識碼傳輸到各點讀取器，以上動作則是透過運算核心處理器運算及執行通訊協定。
此外，車上發射裝置內部亦具有EEPROM以記憶唯一的車輛辨識碼，並利核心運算處理器讀出及傳送。各點讀取器則具有無線網路介面(Siemens GPRS Module)以利處理器取得車上唯一車輛辨識碼後傳至遠端伺服主機。
RFID電路主要可分為兩部分，首先，RFID讀取器與答詢器間是以交流磁場相互耦合，使答詢器的天線產生感應電動能量，透過IC內部的二極體、電容作整流、濾波後，產生足夠讓答詢器工作所需的電源，進而使RFID讀取器與答詢器間能夠雙向通訊。其次，為利用射頻訊號以負載調變進行訊號的發射與接收。
車上RFID採用盛群半導體HT672A微控制器(MCU)搭配感應天線(圈)。HT672A內部方塊結構如圖2所示，電源經射頻標籤讀取器傳送至線圈感應到後(圖3)，啟動重置HT672A，該晶片即將內部EPROM內所存值，經移位暫存器依序傳至振幅調變功能方塊發射訊號。讀取器讀取電子標籤所傳送資料。圖3中指向左方箭頭(能量)，乃由讀取器傳送能量到答詢器，答詢器再藉由該能量啟動內部晶片後將資料發射回讀取器，如指向右方箭頭(資料)所示。
RFID讀取器讀取到的資料訊號經解振幅調變後由微控制器HT48Rxx解碼取得HT672A內預存之標籤唯一碼後，編成一串指令以虛擬UART的自建協定傳送到西門子TC65的GPRS數據機(Modem)對遠端伺服主機作即時資訊回報，其虛擬UART之訊號示意如圖4所示。西門子TC65以GPRS對遠端伺服主機須以TCP/IP通訊協定作即時資訊回報。
RFID之讀取距離、感度、精確度與天線設計有密切關係，圖5為各種形式的RFID天線樣示。
圖6為讀取器供應電源電路圖，MIC4681為一顆降壓調整器(Buck Regulator)，其內建交換式電源控制電路及3A的MOSFET，故只須外接電感(L1)、快速恢復二極體(D6)及回授用分壓電阻(R67、R68)即可達到輸入電壓範圍8～32伏特，輸出電壓5伏特/1安培的穩定交換式電源供應，電源輸入時的突波吸收器(TVS33/TVS34)為吸收靜電突波用，以防止高壓靜電對內部半導體的破壞。
圖7為讀取器運算核心處理器電路圖，以HT48E50微控制器為運算核心，PB6/PB7連接到GPRS_RXD0/GPRS/TXD0作為資料傳輸到 GPRS模組用，PA4作為GPRS模組啟動控制(IGT)用，PA5作為GPRS模組關閉控制，PC0連接到RFID_PWR作為讀取器的RF電源控制用，Low為啟動，High為停止，PG0(作為外部中斷INT)連接到RFID_DATA為讀取器接收解調變後的資料，由外埠中斷副程式處理。
圖8為GPRS模組電路設計圖，此模組以Java平台為基礎，由使用者對內部做Java語言的編碼(Coding)，其基本應用方式為：由內部Java應用程式處理對外的TCP/IP協定、斷線重連機制(Netkeeper)以及使用者串列介面ASC0(GPRS_RXD0 /GPRS_TXD0)，當微控制器對模組傳輸資料時，Java透過ASC0取得預傳輸資料並傳輸到已建立TCP/IP連線的遠端位址伺服主機，再由伺服主機做相關軟體運用，如此可將讀取器資料傳送至監控主機(伺服機)。圖9為讀取器震盪與檢波電路，本系統採用13.56MHz為工作震盪頻率。
綜合上述，「車輛辨識」乃智慧型運輸系統中的重要課題，無線車輛辨識系統可裝設於重要路口辨識車輛，立即將贓車或是違規(車輛檢驗、行照過期、罰單未繳) 等車輛辨識出來，尤其是贓車辨識對防範犯罪有極大的助益，同時可將判讀出之車流量等相關資料應用在交通運輸規畫問題，如智慧型交通號誌控制等議題上。
