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上海奔騮電子科技有限公司
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公交車輛RFID定位跟蹤

發(fā)布時間:2014-11-10

電話:13222276554

地址:上海市年家浜路萬達廣場B棟10樓

詳細介紹

產(chǎn)品詳情:




目錄
1 項目背景 3
1.1 公交定位應用現(xiàn)狀 3
1.2 RFID技術(shù)發(fā)展 3
2 解決方案 4
2.1 設(shè)計目標 4
2.2 系統(tǒng)組成 5
2.2.1 硬件部分 5
2.2.2 軟件部分 5
2.3 2.4G有源RFID技術(shù) 6
2.4 后臺分析系統(tǒng) 8
2.4.1 通信接口協(xié)議 8
2.4.2 閱讀器注冊協(xié)議 8
2.4.3 后臺數(shù)據(jù)庫規(guī)范 9
2.4.4 車輛位置信息識別方式 10

1 項目背景
1.1 公交定位應用現(xiàn)狀
城市公共交通系統(tǒng)作為重要的城市文明窗口,成為公眾衡量城市文明和信息化水平的直觀形象,體現(xiàn)了公交行業(yè)的服務(wù)水平。當前蘇州公交系統(tǒng)在公交智能化發(fā)展中已取得了一定的成果,智能公交系統(tǒng)以GPS技術(shù)為基礎(chǔ),實現(xiàn)了車輛調(diào)度及到站信息發(fā)布的自動化、智能化。但由于GPS技術(shù)自身的不足,在高架環(huán)線以及高層建筑密集地區(qū)無法保證位置信息的準確性,對于公交運營造成了負面的影響,降低了智能公交系統(tǒng)的可靠性。針對此情況,上海奔騮采用業(yè)內(nèi)領(lǐng)先RFID技術(shù),設(shè)計了RFID定位跟蹤系統(tǒng),彌補智能公交GPS定位功能的不足之處。
1.2 RFID技術(shù)發(fā)展
RFID射頻識別是一種非接觸式的自動識別技術(shù),它通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù),識別工作無須人工干預,可工作于各種惡劣環(huán)境。RFID技術(shù)可識別高速運動物體并可同時識別多個標簽,操作快捷方便。
RFID是一種簡單的無線系統(tǒng),只有兩個基本器件,該系統(tǒng)用于控制、檢測和跟蹤物體。系統(tǒng)由一個詢問器(或閱讀器)和很多應答器(或標簽)組成。RFID按能源的供給方式分為無源RFID、有源RFID以及半有源RFID。無源RFID讀寫距離近,價格低;有源RFID可以提供更遠的讀寫距離,但是需要電池供電,成本要更高一些,適用于遠距離讀寫的應用場合。以RFID為基礎(chǔ)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在軍事、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、交通、生物、氣象、醫(yī)療、安全、家庭等各個領(lǐng)域都有廣泛的應用,特別是在一些人類無法到達或無法工作的環(huán)境下,可以代替人類收集、處理需要的信息。
2 解決方案
2.1 設(shè)計目標
以RFID技術(shù)為基礎(chǔ)的、建立一套能滿足城市公交系統(tǒng)位置識別需求的系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠同時收集大量的車輛位置數(shù)數(shù)據(jù);可根據(jù)用戶需要查詢、輸出車輛位置信息。具體原則如下:
1)通信方式:車輛位置信息需通過移動GPRS/TD網(wǎng)絡(luò)傳送至系統(tǒng)后臺;
2)識別速度:公交車運行時,車速最高為80 公里/小時。該技術(shù)必須滿足車輛移動時識別成功率等問題;
3)識別成功率:指對公交車輛識別的成功率,識別率要求大于 99.9 %,要求站臺同時可以識別多個同時進站的車輛,并能克服車輛互遮擋信號等問題;
? 4)識別距離:指公交車輛被識別時,車輛與站臺的距離。最大識別距離應控制在5-10米范圍內(nèi),并可根據(jù)實際情況調(diào)整;
5)識別方向:系統(tǒng)應能準確識別和區(qū)分不同方向的公交車輛;
6)可擴展性:有良好的擴展性,采集系統(tǒng)可根據(jù)實際需求擴展或收斂;
? 7)工作環(huán)境:該設(shè)備需要滿足室外 7×24 小時工作,克服風、霜、雨、雪等天氣環(huán)境;系統(tǒng)設(shè)備需采用IP67安全標準,可以滿足室外惡劣環(huán)境工作和7×24 工作;
8)維護與擴展:系統(tǒng)需要低成本易于維護,且具有可擴展性。
2.2 系統(tǒng)組成
系統(tǒng)主要有硬、軟件兩部分組成。硬件部分主要由RFID設(shè)備組成;軟件部分主要用于對硬件部分反饋的數(shù)據(jù)進行處理分析,計算出車輛位置信息。
2.2.1 硬件部分
1)公交車輛RFID電子標簽:標簽內(nèi)含有唯一的ID信息,作為公交車的身份識別設(shè)備;
2)公交站點電子標簽閱讀器:閱讀器包含唯一的ID信息,作為站臺的身份標識設(shè)備。通過電子標簽閱讀器讀取其信號覆蓋范圍內(nèi)的RFID電子標簽信息,并通過GPRS/TD網(wǎng)絡(luò)將標簽數(shù)據(jù)及閱讀器自身的身份信息發(fā)送至后臺分析系統(tǒng)。
2.2.2 軟件部分
后臺分析系統(tǒng)根據(jù)閱讀器返回的信息分析、輸出車輛的位置信息及行駛方向。
假設(shè)道路上有三個站點,分別為A站、B站、C站。每輛公交車上安裝一個RFID標簽,稱為Tag;每一個站點安裝一個閱讀器,假定為下圖分布,分別稱為ReaderA、ReaderB、ReaderC。

假定公交車路線為:……A站—B站—C站……雙向。定義A到B再到C方向為ABC,C到B再到A方向為CBA。
公交車標簽被站臺閱讀器讀取后,閱讀將標簽ID以及閱讀器ID傳至服務(wù)器,軟件分析系統(tǒng)根據(jù)標簽ID、車牌對應關(guān)系確定車輛,然后根據(jù)站臺閱讀器ID確定站臺,計算出車輛的實時位置信息。
設(shè)定公交車行駛方向為ABC,當公交車到達A站時,ReaderA獲取了公交車RFID標簽的信息,然后上傳至后臺分析軟件,記錄此時公交車在A站,當公交車行駛到下一個站點,即B站,也可以獲取當前公交車的位置在B站。結(jié)合公交車在AB站臺軌跡的先后信息判斷公交車的行駛方向為ABC。
2.3 2.4G有源RFID技術(shù)
主要特點如下:
1)沒有管制的無線工控頻段: 2.4G工控頻段無線通訊為公用開放頻段,無需無線電管制委員會批準,不需繳納頻譜占用費用;
2)高速移動識別能力:2.4G 有源通訊技術(shù)標準,在通訊中,可以滿足 80-100 公里/小時的高速移動車輛探測和識別通訊;
3)高識別率:標簽采用有源RFID 技術(shù),具有信號穿透性好,穩(wěn)定性高等特點;經(jīng)測試,在車輛密集和不同方向車輛集中出現(xiàn)時,該系統(tǒng)可以正確的現(xiàn)實各進站車輛信息;
4)可調(diào)整的識別距離:2.4G有源RFID技術(shù)的通訊距離可以達到80米-100 米,可以根據(jù)客戶需求調(diào)整天線,實現(xiàn)對識別距離的調(diào)整;
5)精密、可靠:有源RFID技術(shù)的精確性、可靠性、穩(wěn)定性是傳統(tǒng)方式的百倍以上,同時,網(wǎng)絡(luò)的高冗余性保證了在個別節(jié)點故障不影響整個系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn);
6)設(shè)備體積?。簾o線傳感器網(wǎng)絡(luò)的基本單元是體積很小的智能計算傳感卡,大大降低了安裝和維護的環(huán)境要求與成本;
7)網(wǎng)絡(luò)容量大:單個閱讀器可同時采集180張左右的有源RFID標簽,整個系統(tǒng)理論上無容量限制;
8)可擴展性強:RFID閱讀器配合移動GRPS/TD網(wǎng)絡(luò)可快速實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的擴展與收斂。
綜上所述,2.4G有源RFID技術(shù)完全符合公交車RFID定位跟蹤系統(tǒng)對于可靠性、穩(wěn)定性、可擴展性及易維護性的要求,具有較好的應用前景。
2.4 后臺分析系統(tǒng)
2.4.1 通信接口協(xié)議
RFID閱讀器通過GRPS/TD網(wǎng)絡(luò)以UDP協(xié)議實時發(fā)送采集數(shù)據(jù)。讀卡器一旦識別到某一標簽,即發(fā)送數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)包格式如下:
*VERSION|RECORDTIME|READERID|TAGID#。
VERSION為版本標識,用十六進制表示,第一版表述為0x0001。RECORDTIME為標簽讀取時間,以UTC格式,例如1210562005 表示2008年05月12日11點13分25秒。READERID為閱讀器ID,TAGID為標簽ID,ID是以ASCII碼表示的十六進制,例如: READERID為1,2,3,15,18,用十六進制表示為0x0001,0x0002,0x0003,0x000E,0x0012,TAGID為1,2,3,4,5,十六進制表示為0x0001,0x0002,0x0003,0x0004,0x005。綜合上述范例,該數(shù)據(jù)報應表示為*0001|1210562005|00010020003000E0012|0001002000300040005#。
在傳遞數(shù)據(jù)過程中,如果由于后臺服務(wù)器故障、網(wǎng)絡(luò)不通或其他原因?qū)е聰?shù)據(jù)不能正常上傳,在傳輸通道正常后進行數(shù)據(jù)補傳。
2.4.2 閱讀器注冊協(xié)議
RFID閱讀器以5秒為周期,向服務(wù)器發(fā)送注冊信息,如后臺在規(guī)定周期內(nèi)未收到閱讀器的注冊數(shù)據(jù)包,則認為該閱讀器已下線。注冊數(shù)據(jù)包如下:
*VERSION|REGTIME|READERID#。
數(shù)據(jù)包示例:*0001|1210562005|00010020003000E0012#,表示編號為00010020003000E0012的閱讀器于2008年05月12日11點13分25秒向后臺注冊,協(xié)議版本為第一版。
2.4.3 后臺數(shù)據(jù)庫規(guī)范
車輛與標簽對應關(guān)系應至少包含以下要素:
名稱 類型 示例
車牌號碼 BString 蘇E-Y8888
標簽編號 Bstring 0001002000300040005
電池更換時間 UTC YYYYMMDDhhmmss轉(zhuǎn)化為UTC格式,例如1210562005 表示2008年05月12日11點13分25秒
備注 Bstring 無
站臺與閱讀器對應關(guān)系應至少包含以下要素:
名稱 類型 示例
站臺名稱 Bstring 樂橋站
閱讀器編號 Bstring 00010020003000E0012
GPS位置 Bstring 經(jīng)緯度
閱讀器在線情況 Int 1標示在線,0標示不在線
該部分屬于基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫,可通過WEB界面實現(xiàn)增、刪、改。
車輛位置信息表應至少包含以下要素:
名稱 類型 示例
車輛牌 Bstring 蘇E-Y8888
標簽編號 Bstring 0001002000300040005
站臺名稱 Bstring 樂橋站
閱讀器編號 Bstring 00010020003000E0012
站臺GPS位置 Bstring 經(jīng)緯度
時間 UTC YYYYMMDDhhmmss轉(zhuǎn)化為UTC格式,例如1210562005 表示2008年05月12日11點13分25秒

2.4.4 車輛位置信息識別方式
后臺服務(wù)器收到某一站點發(fā)送的數(shù)據(jù)包,解析出閱讀器ID及標簽ID,根據(jù)標簽ID從車輛與標簽對應關(guān)系表中取出車牌號碼,根據(jù)閱讀器ID從站臺與閱讀器對應關(guān)系表中取出站臺GPS位置、站臺名稱,將上述信息按車輛位置信息表字段格式保存入數(shù)據(jù)庫內(nèi)。

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