WiFi-pohjaisen RFID-skaalautuvan AMR-pysäköintipaikan tunnistusjärjestelmän suunnittelu

esittely

Parkkipaikkojen reaaliaikainen havaitseminen parkkipaikoilla on avain parkkipaikkojen älykkääseen hallintaan ja parkkipaikkojen käyttöasteen parantamiseen. Se on myös edellytys nykyaikaiselle pysäköinnille. Pysäköintipaikan havaintojärjestelmän kehitys parkkipaikalla on yleensä käynyt läpi kolme vaihetta: maantunnistuskelan tunnistus, portin ohjaus ja reaaliaikainen pysäköintipaikan tunnistus. Pysäköintipaikan tunnistus liittyy läheisesti tunnistusteknologian tasoon. Antureiden nopea kehitys takaa tunnistustason. Kahden ensimmäisen pysäköintipaikan ilmaisinjärjestelmän perusarkkitehtuuri on liian suuri ja asennus liian hankala; ne eivät pysty vastaamaan parkkipaikkojen nopean kehityksen tarpeisiin luotettavuuden, reaaliaikaisuuden, tarkkuuden, skaalautuvuuden, alhaisen energiankulutuksen ja pienen suunnittelun osalta.

WiFi on lyhyen kantaman langaton Tekniikka, joka muodostaa yhteyden Internetiin radioaaltojen kautta ja jota käytetään laajasti sisätilojen langattomien lähiverkkojen perustamisessa. WiFin merkittäviä etuja ovat: Ensinnäkin radioaaltojen peittoalue on laaja, jopa noin 100 metrin säteellä; toiseksi WiFin siirtonopeus on erittäin nopea, ja se voi olla 54 Mb/s; Kolmanneksi pääsykynnys on matala, kunhan päätelaite tukee WiFiä WiFi-verkkoon voi liittyä tiettyjen lupien mukaisesti. Pysäköintipaikan ilmaisujärjestelmässä WiFi-tekniikkaa käytetään havainnointijärjestelmän solmuparametrien keräämiseen ja lähettämiseen sekä ohjaussignaalien lähettämiseen ja ohjaamiseen. Näin vältytään hankalilta datalinjoilta parkkipaikalle, millä on tietty merkitys kustannusten ja energiankulutuksen vähentämisessä, ja tehostetaan havaitsemista. Järjestelmän skaalautuvuus on joustavampaa.

Radio Frequency Identification (RFID) -tekniikka on kosketukseton automaattinen tunnistustekniikka, joka käyttää radiotaajuista viestintää. RFID 2,4 GHz:n taajuusalueella voi vähentää järjestelmän vastaavien laitteiden vaatimuksia ja vähentää herkkyyttä taajuuspoikkeamille. RFID-tekniikan käyttöönotto parkkipaikan havainnointijärjestelmässä edistää vakiovarusteiden kehitystä. Ajoneuvon tunnistimen yksilöllistä tunnusnumeroa voidaan käyttää pysäköintipaikkojen nopeaan paikantamiseen, mikä on hyödyllistä pysäköintipaikan ohjauksessa parkkipaikalla.

Tässä paperissa yhdistyvät parkkipaikan paikannusjärjestelmän vaatimukset WiFi-pohjaisen RFID-laajennettavan AMR-pysäköintipaikan tunnistusjärjestelmän suunnittelemiseksi, mikä vähentää huomattavasti pysäköintipaikan tunnistusjärjestelmän kustannuksia ja monimutkaisuutta, vähentää järjestelmän energiankulutusta. , ja parantaa järjestelmän tunnistustarkkuutta. ja toteutettavuus saavuttaa järjestelmän skaalautuvuus.

1 Järjestelmäsuunnittelu

1.1 Pysäköintipaikan havaintojärjestelmän suunnittelu

Pysäköintipaikan tunnistusjärjestelmä koostuu palvelimesta, langattomasta reitittimestä, pysäköintipaikan näytöstä, RFID-lukijasta ja AMR-anturisolmusta (Anisotropic Magneto Resistive). Palvelin vastaa ladattujen tietojen käsittelystä, käsittelytulosten lähettämisestä näyttöruudulle ja vastaa ohjeiden lähettämisestä lukijalle/kirjoittajalle. Langaton reititin on tärkeä osa koko pysäköintipaikan tunnistusjärjestelmää. Se vastaa koko järjestelmän kaikkien osien järjestämisestä lähiverkkoon. Pysäköintipaikan näyttöruutua käytetään näyttämään parkkipaikan nykyinen tila reaaliajassa. RFID-lukija vastaanottaa AMR-anturisolmun lataamat tiedot ja välittää ne palvelimelle WiFin kautta. Se vastaanottaa myös palvelimen ohjeet ja välittää ne AMR-anturisolmuun. AMR-anturisolmu vastaa pysäköintipaikan magneettikentän havaitsemisesta, ajoneuvon arvioimisesta magneettikentän muutosten perusteella, havaitun tilanteen heijastamisesta datan avulla sekä tiedon pakkaamisesta ja välittämisestä langattomasti RFID-lukijaan. , solmu ja RFID-lukija. Viestintä on kaksisuuntaista.

Järjestelmää suunniteltaessa järjestelmän verkkorakenne on tähtitopologia, järjestelmän RFID-lukija ja -kirjoitin on verkko-ohjain ja AMR-anturisolmut ovat kaikki orjasolmuja. Verkkotopologia on kuvan mukainen. RFID-lukijassa on lähetin-vastaanotintoiminto ja se on vastuussa järjestelmän uplink- ja downlink-datan tai -ohjeiden hallinnasta ja ohjauksesta. AMR-anturisolmu vastaa magneettikentän parametrien tiedonkeruusta ja tietojen esikäsittelystä.

1.2 Järjestelmäpiirin suunnittelu

Pysäköintipaikan ilmaisinjärjestelmän piirisuunnittelu sisältää:

(1) AMR-anturin solmupiiri, mukaan lukien solmun virtalähdeosa, pysäköinti stahdin magneettikentän hankintaosa, tietojen esikäsittelyosa ja radiotaajuuslähetin-vastaanotinosa jne.;

(2) RFID-lukija/kirjoituspiiri, mukaan lukien radiotaajuuslähetin-vastaanotinosa, WiFi-osa, tietojenkäsittelyosa ja ohjausosa.

AMR-anturisolmun peruspiiri on esitetty kuvassa. Virtalähdeosa käyttää TI:n APL5312-33:a toimiakseen LDU:na. Virtalähteen tulojännite on 4,2 V ja lähtö 3,3 V.

Magneettikentän voimakkuuden tunnistus käyttää MMC2122MG AMR-anturia. Tämän anturin ominaisuudet ovat pieni koko, pitkä käyttöikä, korkea herkkyys, alhainen energiankulutus ja vakaus. Sitä voidaan käyttää laajasti elektronisissa kompasseissa, GPS-navigaatiossa, sijainnin tunnistuksessa, ajoneuvon havaitsemisessa ja magnetometriassa. MMC2122MG on kaksiakselinen magnetoresisiivinen anturi. Se voi viimeistellä signaalinkäsittelyn sirulla ja integroi I2C-väylän. Se ei vaadi A/D-muunnosta ja voidaan liittää suoraan mikroprosessoriin.

Alhaisen virrankulutuksen ja korkean suorituskyvyn omaavaa MSP430F2618:a käytetään esikäsittelemään kerätyt tiedot, kommunikoimaan 2,4 GHz:n radiotaajuussirun CC2500 kanssa sen oman SPI-portin kautta ja lataamaan esikäsitellyt datapaketit RFID-lukijaan. Vastaanota ohjeet RFID-lukijalta.

RFID-lukijan RF-lähetin-vastaanotinpiiri on esitetty kuvassa 5. CC2500 kommunikoi lukijan ohjausosan kanssa SPI:n kautta. CC2591 lisää linkin budjettia tarjoamalla teholähettimen lähtötehon parantamiseksi; CC2591:n melutaso on alhainen. Kohinavahvistin (LNA) parantaa vastaanottimen herkkyyttä, tehovahvistin (PA), kytkevä RF-sovitin ja balun-piiri vastaamaan tehokkaiden langattomien sovellusten yksinkertaista rakennetta.