基于驾驶证信息控制汽车点火系统的研究

曾清德 王声应

摘  要：针对目前国内交通管理过程中对上路车辆和驾驶人员缺少一种身份核实方案的问题，提出基于OCR识别技术和射频技术相结合的方法，利用驾驶证信息作为控制汽车点火的关键凭证。即通过OCR识别技术对驾驶证进行识别，对合法驾驶证予以许可通过，并提取其信息驱动汽车发动机点火;另外，利用无线射频技术，将驾驶证与该车相关联的信息写入电子标签芯片内，当车辆路过高速收费站或重要路口时存储在芯片内的信息被阅读器接收，可以实现对行驶车辆的跟踪，从而有效加强了有证上路的管控。

关键词：射频技术;OCR识别技术;系统设计;汽车点火

1    系统概述

通过OCR识别技术对驾驶证进行信息采集及自动识别，系统内置处理器对采集到的信息与模板信息进行匹配，成功后向控制机构发出控制指令，控制汽车驱动电路，从而起到防盗的作用。另外，将车辆信息与驾驶证信息相关联后通过发射模块发射，经过接收处理会被传到交通管理系统，主要实现以下两个目的：一是基于驾驶证图像信息采集技术能够分辨合法的驾驶身份，预防非法的驾驶证通过识别;二是启动后行驶一段时间，经过重要路口尤其是高速收费站时，车辆信息与驾驶人驾驶信息会经发射模块被天线接收，然后发送到交通管理部门，用于违法扣分处理，实现精准扣分。

本系统具有以下特点：

（1）节能。确认汽车点火成功后，驾驶证采集模块能与汽车电源断开，进入睡眠状态;当汽车处于ON档位时，驾驶证采集模块连通汽车电源，进入唤醒状态。

（2）设置并联式相关联控制功能。拟对该系统控制汽车点火采取两种方式：一是以车主驾驶身份认证识别为主，此时车主只需将自己的驾驶证放置在识别装置上，识别成功后即可驱动汽车点火，无需网络授权;二是以非原车主身份识别为辅，即当系统识别到非原车主身份后会采用第二种认证方式，启动发射模块。

（3）添加新用户驾驶证登记信息并应用RFID发射模块启动汽车的功能。在各个重要的交通路口设立相应的天线，加强交通管理部门对驾驶者的跟踪管理，结合道路违法拍摄车牌的记录，免去验证驾驶人员违法的繁琐的工作，减少高档摄影机的投入成本。

2    系统硬件设计

该系统硬件主要由这几个模块构成：身份识别模块、主控制器、发射模块、发动机ECU、点火控制模块。硬件系统总体设计组成部分如图1所示。

（1）身份识别模块主要作用是采集身份信息，这部分主要利用OCR技术识别采集驾驶证身份信息并过滤非驾驶证证件信息等。

（2）主控制器选用80C51单片机，对身份采集模块的信息进行转换、分析、存储等，然后实现各个部分的控制。

（3）发射模块是利用射频技术发射车辆的车牌信息与新录入的驾驶证临时驾驶绑定的信息，在各个重要路段设有相应的天线对射频信息进行接收，然后上传到公安交通管理系统进行记录，最后经过核对才能实现精准“扣分”。

（4）发动机ECU主要是预存原车车主驾驶证信息，用于信息匹配，从而控制汽车点火模块。

（5）点火控制模块这一部分包括了驱动电路和控制线路，主要作用是通过接收单片机输出的高低电平以实现电路的导通与截止。

2.1    微机控制点火系统电路

通过微机控制油泵继电器电路通断来控制汽车的启动与熄火。汽车发动机ECU会对各种传感器提供的信号进行分析计算，从而控制点火。对于电控发动机系统而言，不管是电控喷油还是电控点火，它们的工作受到其他工况影响都很大。所以，基于驾驶证识别控制点火的控制模块，将它的控制电路连到燃油泵继电器的电路是相对比较合理的，特别是汽车发动机从静止开始点火启动，无其他工况参与的情况下，首先可以选择对燃油泵继电器或主继电器的电路通断进行控制。当点火开关闭合，发动机ECU从输出电压端到主继电器控制开关闭合，继而控制燃油泵继电器开关闭合，从而控制燃油泵启动，如图2所示。

2.2    发射模块

最基本的电子标签系统由三部分组成：标签（tag）、耦合元件及芯片。每个标签具有唯一的电子编码，此次研究采用高容量电子标签，因为它具备了用户可以写入的存储空间，在数据存储上比传统的标签拥有更可观的大容量，并且能实现数据更新，可读写，可反复删改高容量电子标签，能附着在物体上标识目标对象，可在发射模块对不同的信息源进行删改添加，可反复应用，目的是将可被识别的驾驶证信息进行存储后写进电子标签里。本次采用无源有线电子标签，兼容ISO/IEC 1800-6C国际标准，同时有相应的接口能与单片机接口进行数据传输、信号控制。电子标签芯片由单片机控制电路进行上电，将单片机传输的数据存在电子芯片的user区，当车辆行驶到高速收费路口或县乡道重要路口，路口安装有相应的阅读器时，阅读器可以根据通信协议读出车辆电子芯片user区的数据，并将收集到的信息传给公安交通管理系统，实现对驾驶人员和驾驶车辆的监控。发射模块电子标签工作电路如图3所示。

3    系统软件设计

为提高系统的总体性能，保证系统的可维护性和可靠性，软件设计一般选用模块化方法。如图4所示，当汽车点火开关被打到ON档位时，系统即通上电，系统内部首先会初始化，然后通过身份采集装置采集外部的信息，对采集到的信息进行一系列处理，最后将采集的信息与系统内预存的信息进行比对，基于比对一致性的百分比判断汽车是否点火驱动;另外，对于非原车主需要驾驶车辆的情况，需要其基于驾驶证与该车牌信息通过发射模块获得临时驾驶的权限，即驾驶证信息被整合成电子标签后通过信号传给发动机ECU，发动机ECU驱动汽车点火电路，如图5所示。此时驾驶该车辆，当车辆路经具备有相应阅读器的路口时即可记录信息，并存储发射到公安交通管理系统。

因为系统默认的匹配模板是车主的驾驶证模板，当车主使用自己的驾驶证识别时，无需通过网络授权，可直接通过匹配就驱动启动电路，打开START档汽车就可以正常启动。如果是使用非模板内的驾驶证，则将匹配失败，汽车点火系统就不会正常工作，汽车无法启动。这时会首先启动发射模块进行权限的获取，权限成功获取后，会在主控制器作为暂时性匹配模板;权限获取失败则无法启动汽车。如果启动成功后，汽车行驶一段时间并熄火，未使用新的驾驶证或使用原来的驾驶证时系统会保持上一次驾驶证与行驶证的临时绑定记录，并且交通管理平台也会记录临时绑定的信息，然后再使用相同的驾驶证时，系统对于该驾驶证的识别无需通过GPRS向信息管理平台获取授权，直接与上次留痕的信息进行匹配，即可控制汽车点火，从而启动汽车。使用原车主的驾驶证时，有类似刷卡即用的便利功能，即直接与事先存储在系统内的驾驶证进行匹配，然后向汽车发出点火的控制指令，从而可以启动汽车，并向驾驶证信息管理系统发出解除其他绑定信息的指令，恢复原车主的行驶证和驾驶证信息。这样的好处就是当车辆违反交通规则被拍摄下来后，可以结合交通管理系统当时记录的信息进行精准扣分。

4    結语

本设计主要基于驾驶证识别与RFID射频技术的结合对驾驶人员身份和驾驶车辆进行管理，同时新注册的驾驶人员身份与被驾驶车辆之间可以建立临时的唯一性关系，能明确上路行驶的车辆和驾驶人员的具体身份，当车辆发生违法行为时，再结合交通监控对车牌号的抓拍记录，便能实现对驾驶人员的处分及违法车辆的记录，实现“精准扣分”。

[参考文献]

[1] 肖广朋，郑羿方，贺伊琳，等.基于指纹识别的汽车启动系统设计[J].汽车实用技术，2013（5）：38-41.

[2] 陆锌渤.浅析射频识别技术[J].中国新通信，2018，20（1）：67-68.

收稿日期：2020-06-04

作者简介：曾清德（1966—），男，广西柳州人，硕士研究生，副教授，研究方向：车辆智能控制。

王声应（1998—），男，广东湛江人，研究方向：车辆工程技术。