專利名稱：一種車載式超高頻射頻識別綜合控制器的制作方法
技術領域：
本專利涉及一種基于超高頻射頻識別技術的控制器，屬于電子信息領域，特別是涉及一種安裝于車輛上以超高頻UHF(Ultra High Frequency)射頻識別RFID (RadioFrequency Identification)技術為主,結合GPS和GPRS技術實現(xiàn)對目標車輛遠程監(jiān)控的控制器。
背景技術：
隨著經(jīng)濟科技的飛速發(fā)展，汽車在我國逐漸普及，軍隊的特種車輛、銀行的運鈔車、政府的環(huán)衛(wèi)車以及老百姓的私家車等數(shù)量增長迅速，隨之而來的就是對這些車輛的進出、使用情況的管理和監(jiān)督問題?，F(xiàn)階段，市場上的車輛定位裝置以單一的GPS技術為主，該方式在定位精度和覆蓋范圍方面存在明顯的不足，無法實時獲取車輛位置信息、車載設備運行狀態(tài)信息等，遠不能滿足一些高標準管理者的要求。在橋梁、隧道以及高樓密集地區(qū)，GPS定位精度不高，漂移大，無法實現(xiàn)車輛的精確定位，不適用于小范圍定位，給車輛的管理帶來不便。近年來隨著RFID技術的發(fā)展，RFID技術已在許多領域得到廣泛應用。射頻識別RFID技術是一種自動識別技術，其采用無線射頻方式通過非接觸雙向數(shù)據(jù)通信對目標進行識別，無需近距離接觸即可完成信息輸入、讀取等相關操作，其能夠有效的識別目標身份等信息。通過將其與GPS、GPRS等技術相結合，能夠有效提高在特殊環(huán)境下車輛定位的精度。但由于當前常見的RFID讀寫器一般是不可移動式的，常工作于固定的區(qū)域，且需要依賴穩(wěn)定的電源及通訊線路的支持。同時，目前RFID、GPS、GPRS幾大關鍵技術尚且各自為營，各項技術的優(yōu)點不能相互交融。因此，有必要設計一種基于UHF RFID技術的、可移動的、可在多種環(huán)境下通過無線數(shù)據(jù)通信實現(xiàn)車輛精確定位的控制器。

發(fā)明內容
技術問題本發(fā)明的目的在于提出一種將RFID、GPS、GPRS技術融合，實現(xiàn)車輛遠程監(jiān)控的綜合控制器。通過對固定位置無源射頻標簽的識別，讀取車輛當前確切位置，結合GPS系統(tǒng)輔助定位，實時獲取車輛位置、車速以及車載設備運行狀態(tài)等相關信息，通過GPRS無線網(wǎng)絡傳輸?shù)皆贫藬?shù)據(jù)庫，從而實現(xiàn)管理人員對車輛的遠程監(jiān)控管理，可應用于單位車輛管理系統(tǒng)、職能巡更系統(tǒng)以及快速城市定位系統(tǒng)等。技術方案本發(fā)明的車載式超高頻射頻識別綜合控制器包括電源模塊、時鐘模塊、指示燈、射頻模塊、核心控制模塊、感測模塊、聯(lián)網(wǎng)模塊、定位模塊；
所述電源模塊用于管理電源，電源模塊電源輸入端口連接外部直流電源，實現(xiàn)對內部電池的充電。電源模塊電源輸出端口分別連接時鐘模塊、指示燈、射頻模塊、核心控制模塊、感測模塊、聯(lián)網(wǎng)模塊、定位模塊對應的電源輸入端，用于為各模塊供電。所述時鐘模塊連接核心控制模塊的時鐘引腳，為核心控制模塊提供時鐘信號； 所述指示燈通過不同的閃爍表征系統(tǒng)狀態(tài)，指示燈通過數(shù)據(jù)總線連接核心控制模塊；所述射頻模塊包括RFID射頻讀寫器和天線，工作頻率為840 960MHz，用于讀取電子標簽信息。RFID射頻讀寫器以AS3992芯片為核心，AS3992 UHF Gen2讀卡器芯片是一個集成的模擬前端，具備符合IS018000-6B/C 900MHz RFID讀卡器系統(tǒng)的協(xié)議處理能力，該模塊中的天線為圓極化天線，有效距離為25米之內。射頻模塊通過數(shù)據(jù)總線連接核心控制模塊；
所述核心控制模塊選用TI公司的Cortex-M3群星系列控制芯片為微控制器，核心控制模塊電源輸入端口連接電源模塊，時鐘引腳連接時鐘模塊，通過完全可編程的16C550-typeUART數(shù)據(jù)總線連接指示燈、射頻模塊、感測模塊、聯(lián)網(wǎng)模塊、定位模塊，實現(xiàn)標簽數(shù)據(jù)校對、讀寫器協(xié)調、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)存儲和任務管理功能；
所述感測模塊包括傳感器和AD轉換器，用于感測環(huán)境狀況和車載設備運行狀態(tài)信息，將傳感器感測到的狀態(tài)模擬量經(jīng)由AD轉換器轉化成數(shù)字信號，通過數(shù)據(jù)總線存入核心控制模塊5的存儲單元；感測模塊的Port端口連接車載設備，獲取車載設備的運行情況。感測模塊通過數(shù)據(jù)總線將數(shù)據(jù)傳輸至核心控制模塊，其中傳感器感知周圍環(huán)境，獲取環(huán)境參數(shù)，以判定是否啟動看門狗裝置；
所述聯(lián)網(wǎng)模塊是實現(xiàn)系統(tǒng)實時監(jiān)控的核心模塊，其采用SIM300模塊，用于開機自動連接GPRS網(wǎng)絡、掉線自動重連以及發(fā)送數(shù)據(jù)等，實現(xiàn)連接網(wǎng)絡和發(fā)送系統(tǒng)信息的功能；核心控制模塊通過串口連接聯(lián)網(wǎng)模塊，并對其進行控制，波特率為9600Baud，控制方式采用中斷方式控制，即模塊每產(chǎn)生反饋信息時，系統(tǒng)就進行處理，同時將處理結果產(chǎn)生的控制信號再發(fā)給聯(lián)網(wǎng)模塊，從而實現(xiàn)對該模塊的實時控制；用戶移動終端通過GSM網(wǎng)絡與聯(lián)網(wǎng)模塊進行無線通訊，(例如手機)按照規(guī)定格式編輯短信發(fā)送至指定號碼，采用中斷控制技術修改EEROM中IP地址信息，該IP地址信息對應云端數(shù)據(jù)庫IP地址；通過修改該IP地址，實現(xiàn)遠程管理控制器的數(shù)據(jù)傳輸流向，滿足多個用戶使用需求。該聯(lián)網(wǎng)模塊具備自動重連功能，當設備因過隧道或服務器忙碌等特殊原因而與服務器失去連接導致信息發(fā)送失敗時，將會自動重連網(wǎng)絡；
所述定位模塊通過地址數(shù)據(jù)總線傳輸至核心控制模塊，采用GPS全球定位系統(tǒng)經(jīng)由衛(wèi)星信號進行定位，獲取車輛的位置信息以及當前的時間、車輛移動速度等附加信息；核心控制模塊將獲取到的信息通過聯(lián)網(wǎng)模塊上傳至云端。有益效果
(I)本發(fā)明采用多維化的定位方式，包括RFID和GPS模塊，可以在復雜環(huán)境條件下實現(xiàn)對受控車輛實時監(jiān)控和精確定位。(2)本發(fā)明預留API接口，滿足用戶的個性化開發(fā)需求，便于系統(tǒng)級聯(lián)和二次開發(fā)。(3)本發(fā)明安全環(huán)保，對環(huán)境只產(chǎn)生瞬時電磁輻射，輻射劑量小，對環(huán)境無長久的滯留影響，不會留下環(huán)境污染。(4)本發(fā)明節(jié)能環(huán)保，只有當讀取到RFID標簽時才處于激活狀態(tài)，進行數(shù)據(jù)存儲傳輸。而其它時間處于休眠狀態(tài)，整體的運行功耗很低，符合低功耗節(jié)能的要求。(5)本發(fā)明操作簡單，可快速完成讀取、編程、鎖定及其他任何標準或自定義標簽等RFID操作。
(6)本發(fā)明系統(tǒng)架構清晰、簡單，易于實現(xiàn)。


圖1為一種車載式超高頻射頻識別綜合控制器的硬件結構圖。圖中包括電源模塊1、時鐘模塊2、指示燈3、射頻模塊4、核心控制模塊5、感測模塊6、聯(lián)網(wǎng)模塊7、定位模塊8。圖2為一種車載式超高頻射頻識別綜合控制器的應用場景示意圖。表明本發(fā)明應用于車輛定位的場景示意圖。圖3為一種車載式超高頻射頻識別綜合控制器的工作流程圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發(fā)明的技術方案作進一步的詳細描述
本發(fā)明的一種車載式超高頻射頻識別綜合控制器包括電源模塊1、時鐘模塊2、指示燈
3、射頻模塊4、核心控制模塊5、感測模塊6、聯(lián)網(wǎng)模塊7、定位模塊8。所述電源模塊I用于管理電源，其電源輸入端口可連接外部直流電源，實現(xiàn)對內部電池的充電。其電源輸出端口分別連接時鐘模塊2、指示燈3、射頻模塊4、核心控制模塊
5、感測模塊6、聯(lián)網(wǎng)模塊7、定位模塊8對應的電源輸入端,用于對各模塊供電。所述時鐘模塊2用于為核心控制模塊5提供基本的時鐘信號。所述指示燈3通過不同的閃爍表征系統(tǒng)狀態(tài)。所述射頻模塊4包括射頻讀寫器和天線，用于讀取EPC電子標簽信息。所述核心控制模塊5對應的端口分別連接電源模塊1、時鐘模塊2、指示燈3、射頻模塊4、核心控制模塊5、感測模塊6、聯(lián)網(wǎng)模塊7、定位模塊8，用于實現(xiàn)標簽數(shù)據(jù)校對、讀寫器協(xié)調、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)存儲和任務管理功能。所述感測模塊6主要包括傳感器和AD轉換器，用于感測環(huán)境狀況和車載設備運行狀態(tài)信息，將狀態(tài)模擬量轉化成數(shù)字信號存入存儲單元。傳感器感知周圍環(huán)境并獲取環(huán)境參數(shù)，將數(shù)據(jù)傳輸至核心控制模塊5，以判定是否啟動看門狗裝置。該模塊Port端口連接車載設備，獲取車載設備的運行情況。所述聯(lián)網(wǎng)模塊7用于開機時自動聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸功能。主要是將所獲取的車輛位置、車速以及車載設備運行狀態(tài)等相關信息發(fā)送至云端數(shù)據(jù)庫。所述定位模塊8通過GPS技術實現(xiàn)對車輛位置的輔助定位功能。如圖1所示，本發(fā)明的一種車載式超高頻射頻識別綜合控制器包括電源模塊1、時鐘模塊2、指示燈3、射頻模塊4、核心控制模塊5、感測模塊6、聯(lián)網(wǎng)模塊7、定位模塊8。所述電源模塊I用于管理電源，其電源輸入端口可連接外部直流電源，實現(xiàn)對內部電池的充電。其電源輸出端口分別連接時鐘模塊2、指示燈3、射頻模塊4、核心控制模塊
5、感測模塊6、聯(lián)網(wǎng)模塊7、定位模塊8對應的電源輸入端,用于為各模塊供電。所述時鐘模塊2用于為核心控制模塊5提供基本的時鐘信號。所述指示燈3通過不同的閃爍表征系統(tǒng)狀態(tài)。所述射頻模塊4包括RFID射頻讀寫器和天線，工作頻率為840 960MHz，用于讀取EPC電子標簽信息。RFID射頻讀寫器以AS3992芯片為核心，AS3992 UHF Gen2讀卡器芯片是一個集成的模擬前端，具備符合IS018000-6B/C 900MHz RFID讀卡器系統(tǒng)的協(xié)議處理能力。該器件配置了多個內置編程選項，適用于各種UHF RFID應用。本發(fā)明中的天線為圓極化天線，駐波比·.(1. 2，波束水平60°，增益12dBi，有效距離為25米之內。所述核心控制模塊5選用TI公司的CorteX-M3群星系列控制芯片為微控制器，該32位RISC指令系統(tǒng)單片機具配置256KB單周期Flash系統(tǒng)內存、4個通用定時器模塊(GPTM)、2個用于控制各個模塊可編程16C550-type UART接口、獨立和差分輸入配置ADC以及256K EEROM等。EEROM用于存儲啟動裝載器(BootLoader)、嵌入式操作系統(tǒng)內核、設備驅動程序、防碰撞算法、多頻模擬電路邏輯控制固件、自動聯(lián)網(wǎng)程序、RFID獲取程序、GPS定位程序、關機保護程序以及數(shù)據(jù)發(fā)送程序。同時，也用于存儲射頻模塊4所讀取的電子標簽卡號，感測模塊6所讀取的環(huán)境狀況和車載設備運行狀態(tài)信息，定位模塊8所讀取的獲取車輛位置、車速信息。同時該微控制器附帶看門狗功能，具有非常穩(wěn)定的自我保護措施。當車輛遇到劇烈顛簸、強電磁干擾、突然掉電等突發(fā)異常情況，綜合控制器內部將自動保存當前信息，關機保護，當正常啟動后繼續(xù)處理傳輸數(shù)據(jù)。核心控制模塊5對應的端口分別連接電源模塊1、時鐘模塊2、指示燈3、射頻模塊4、核心控制模塊5、感測模塊6、聯(lián)網(wǎng)模塊7、定位模塊8，用于實現(xiàn)標簽數(shù)據(jù)校對、讀寫器協(xié)調、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)存儲和任務管理功能。所述感測模塊6包括傳感器和AD轉換器，用于感測環(huán)境狀況和車載設備運行狀態(tài)信息，將狀態(tài)模擬量轉化成數(shù)字信號存入存儲單元。該模塊Port端口連接車載設備，獲取車載設備的運行情況。傳感器感知周圍環(huán)境，獲取環(huán)境參數(shù)，將數(shù)據(jù)傳輸至核心控制模塊5，以判定是否啟動看門狗裝置。所述聯(lián)網(wǎng)模塊7是實現(xiàn)系統(tǒng)實時監(jiān)控的核心模塊，其采用SM300模塊，用于開機自動連接GPRS網(wǎng)絡、掉線自動重連以及發(fā)送數(shù)據(jù)等，實現(xiàn)連接網(wǎng)絡和發(fā)送系統(tǒng)信息的功能。可通過單片機的串口對該模塊進行控制，波特率為9600Baud，控制方式采用中斷方式控制，即模塊每產(chǎn)生反饋信息時，系統(tǒng)就進行處理，同時將處理結果產(chǎn)生的控制信號再發(fā)給聯(lián)網(wǎng)模塊，從而實現(xiàn)對該模塊的實時控制。用戶通過移動終端(例如手機)按照一定格式編輯短信發(fā)送至指定號碼，采用中斷控制技術修改EEROM中IP地址信息，該IP地址信息對應云端數(shù)據(jù)庫IP地址。通過修改該IP地址，可實現(xiàn)遠程管理控制器的數(shù)據(jù)傳輸流向，滿足多個用戶使用需求。該聯(lián)網(wǎng)模塊具備自動重連功能，當設備因過隧道或服務器忙碌等特殊原因而與服務器失去連接導致信息發(fā)送失敗時，將會自動重連網(wǎng)絡。所述定位模塊8通過GPS全球定位系統(tǒng)利用衛(wèi)星信號進行定位，獲取車輛的位置信息以及當前的時間、車輛移動速度等附加信息。如圖2所示，表明本發(fā)明應用于車輛定位的場景示意。當車輛在行駛中靠近路邊的RFID標簽時，射頻模塊4將識別標簽并讀取標簽中的精確位置信息，感測模塊6感測環(huán)境狀況和車載設備運行狀態(tài)信息，定位模塊8實時獲取車輛位置、車速，將上述信息存入EER0M，通過聯(lián)網(wǎng)模塊7將EEROM中的數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆贫藬?shù)據(jù)庫，管理人員通過監(jiān)控終端實現(xiàn)遠程監(jiān)控管理。用戶通過移動終端(例如手機)按照一定格式編輯短信發(fā)送至指定號碼，采用中斷控制技術修改EEROM中IP地址信息，該IP地址信息對應云端數(shù)據(jù)庫IP地址。通過修改該IP地址，可實現(xiàn)遠程管理控制器的數(shù)據(jù)傳輸流向，滿足多個用戶使用需求。如圖3所示，一種車載式超高頻射頻識別綜合控制器的具體工作流程圖
(I)控制器上電后開機自檢； (2)自動連接GSM網(wǎng)絡，與云端數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)單工通信；
(3)讀取RFID標簽信息，獲取車輛位置、車速以及車載設備運行狀態(tài)等相關信息，將信息存入EEROM中。(4)判斷看門狗功能是否啟用，若啟用，則控制器關機保護，當正常啟動后繼續(xù)傳輸數(shù)據(jù)；若未啟用，則通過聯(lián)網(wǎng)模塊將數(shù)據(jù)發(fā)送至云端數(shù)據(jù)庫。
權利要求
1.一種車載式超高頻射頻識別綜合控制器，其特征在于該綜合控制器包括電源模塊(I)、時鐘模塊(2)、指示燈(3)、射頻模塊(4)、核心控制模塊(5)、感測模塊(6)、聯(lián)網(wǎng)模塊(7)、定位模塊(8)； 所述電源模塊(I)用于管理電源，電源模塊(I)電源輸入端口連接外部直流電源，實現(xiàn)對內部電池的充電； 所述時鐘模塊(2)連接核心控制模塊(5)的時鐘引腳，為核心控制模塊(5)提供時鐘信號; 所述指示燈(3)通過不同的閃爍表征系統(tǒng)狀態(tài)，指示燈(3)通過數(shù)據(jù)總線連接核心控制模塊(5); 所述射頻模塊(4)包括RFID射頻讀寫器和天線，工作頻率為840 960MHz，用于讀取電子標簽信息； RFID射頻讀寫器以AS3992芯片為核心，AS3992 UHF Gen2讀卡器芯片是一個集成的模擬前端，具備符合IS018000-6B/C 900MHz RFID讀卡器系統(tǒng)的協(xié)議處理能力，該模塊中的天線為圓極化天線，有效距離為25米之內； 射頻模塊(4)通過數(shù)據(jù)總線連接核心控制模塊(5)； 所述核心控制模塊(5)選用TI公司的Cortex-M3群星系列控制芯片為微控制器，核心控制模塊(5)電源輸入端口連接電源模塊(1)，時鐘引腳連接時鐘模塊(2)，通過完全可編程的16C550-type UART數(shù)據(jù)總線連接指示燈(3 )、射頻模塊(4 )、感測模塊(6 )、聯(lián)網(wǎng)模塊(7)、定位模塊(8)，實現(xiàn)標簽數(shù)據(jù)校對、讀寫器協(xié)調、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)存儲和任務管理功能； 所述感測模塊(6)包括傳感器和AD轉換器，用于感測環(huán)境狀況和車載設備運行狀態(tài)信息，將傳感器感測到的狀態(tài)模擬量經(jīng)由AD轉換器轉化成數(shù)字信號，通過數(shù)據(jù)總線存入核心控制模塊5的存儲單元；感測模塊(6)的Port端口連接車載設備，獲取車載設備的運行情況； 感測模塊(6)通過數(shù)據(jù)總線將數(shù)據(jù)傳輸至核心控制模塊(5)，其中傳感器感知周圍環(huán)境，獲取環(huán)境參數(shù)，以判定是否啟動看門狗裝置； 所述聯(lián)網(wǎng)模塊(7)是實現(xiàn)系統(tǒng)實時監(jiān)控的核心模塊，其采用SIM300模塊，用于開機自動連接GPRS網(wǎng)絡、掉線自動重連以及發(fā)送數(shù)據(jù)等，實現(xiàn)連接網(wǎng)絡和發(fā)送系統(tǒng)信息的功能；核心控制模塊(5)通過串口連接聯(lián)網(wǎng)模塊(7)，并對其進行控制，波特率為9600Baud，控制方式采用中斷方式控制，即模塊每產(chǎn)生反饋信息時，系統(tǒng)就進行處理，同時將處理結果產(chǎn)生的控制信號再發(fā)給聯(lián)網(wǎng)模塊，從而實現(xiàn)對該模塊的實時控制；用戶移動終端通過GSM網(wǎng)絡與聯(lián)網(wǎng)模塊(7 )進行無線通訊，按照規(guī)定格式編輯短信發(fā)送至指定號碼，采用中斷控制技術修改EEROM中IP地址信息，該IP地址信息對應云端數(shù)據(jù)庫IP地址；通過修改該IP地址，實現(xiàn)遠程管理控制器的數(shù)據(jù)傳輸流向，滿足多個用戶使用需求； 所述定位模塊(8)通過地址數(shù)據(jù)總線傳輸至核心控制模塊(5)，采用GPS全球定位系統(tǒng)經(jīng)由衛(wèi)星信號進行定位，獲取車輛的位置信息以及當前的時間、車輛移動速度等附加信息；核心控制模塊(5)將獲取到的信息通過聯(lián)網(wǎng)模塊(7)上傳至云端。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種車載式超高頻射頻識別綜合控制器，特別是涉及一種安裝于車輛上以超高頻UHF射頻識別RFID技術為主，結合GPS和GPRS技術實現(xiàn)對目標車輛遠程監(jiān)控的控制器。該綜合控制器包括電源模塊(1)、時鐘模塊(2)、指示燈(3)、射頻模塊(4)、核心控制模塊(5)、感測模塊(6)、聯(lián)網(wǎng)模塊(7)、定位模塊(8)；通過對固定位置無源射頻標簽的識別，讀取車輛當前確切位置，結合GPS系統(tǒng)輔助定位，實時獲取車輛位置、車速以及車載設備運行狀態(tài)等相關信息，通過GPRS無線網(wǎng)絡傳輸?shù)皆贫藬?shù)據(jù)庫，從而實現(xiàn)管理人員對車輛的遠程監(jiān)控管理，可應用于單位車輛管理系統(tǒng)、職能巡更系統(tǒng)以及快速城市定位系統(tǒng)等。
文檔編號G05B19/418GK103034214SQ201210561099
公開日2013年4月10日 申請日期2012年12月21日 優(yōu)先權日2012年12月21日
發(fā)明者王汝傳, 王忠勤, 周華, 沙超, 葉寧 申請人:南京郵電大學