射頻識(shí)別方法在行車安全保障系統(tǒng)中的研究

射頻識(shí)別方法在行車平安保障系統(tǒng)中的研究汽車在促進(jìn)人類文明的同時(shí)，也給我們帶來了以道路交通事故為主要表現(xiàn)形式的重大災(zāi)難。在創(chuàng)造汽車之前，道路交通傷害只涉及到馬車、推車、動(dòng)物和人，自機(jī)動(dòng)車開始普遍使用，道路交通造成的傷害那么呈指數(shù)倍增加。目前，交通事故傷害己成為全球疾病負(fù)擔(dān)的前十大原因之一，而且其排序不斷上升。道路交通的持續(xù)開展，隨之而產(chǎn)生的交通平安形勢日趨嚴(yán)峻。為降低交通傷害，交通工程師們一直致力于理論、技術(shù)、應(yīng)用方面的研究。平安保障技術(shù)正成為交通運(yùn)輸技術(shù)體系的主導(dǎo)技術(shù)，從這幾年汽車產(chǎn)銷數(shù)據(jù)分析，人們汽車擁有量持續(xù)快速增長，安裝使用汽車交通平安保障系統(tǒng)，通過對(duì)記錄數(shù)據(jù)的采集、分析，可有效預(yù)防違法行為，加強(qiáng)車輛運(yùn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)控，預(yù)防和減少道路交通事故發(fā)生或其它違法行為的需求將急速增長。作為景區(qū)內(nèi)的游客運(yùn)輸企業(yè)，為保證廣闊游客的生命平安，提升游客旅游滿意度，維護(hù)景區(qū)在國內(nèi)外的良好旅游形象，運(yùn)輸車輛要求到達(dá)實(shí)時(shí)預(yù)警、實(shí)時(shí)平安防范的目的。隨著“和諧社會(huì)〞、“平安城市〞建設(shè)的快速開展，為創(chuàng)造和諧、穩(wěn)定的社會(huì)治安環(huán)境，給車載交通平安保障系統(tǒng)在公交線路、公交站點(diǎn)的治安防范和防恐能力及景區(qū)、個(gè)人等汽車平安防范市場帶來了巨大的開展空間。本工程的實(shí)施將極大地提高社會(huì)效益，并在射頻識(shí)別應(yīng)用領(lǐng)域具有很大的推廣價(jià)值。1.RFID技術(shù)工作原理射頻識(shí)別技術(shù)〔RFID〕是一種非接觸的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，通過利用射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象并獲取相關(guān)信。RFID具有存儲(chǔ)量大、可讀寫、識(shí)別距離遠(yuǎn)、識(shí)別速度快等特點(diǎn)。隨著本錢的下降和標(biāo)準(zhǔn)化的實(shí)施，RFID技術(shù)的全面推廣和普遍應(yīng)用將是不可防止的趨勢，它將成為用途最廣泛的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)。1-1RFID技術(shù)的根本工作原理射頻識(shí)別系統(tǒng)的根本模型如圖2.1所示。其中，電子標(biāo)簽又稱為射頻標(biāo)簽、應(yīng)答器、數(shù)據(jù)載體；讀寫器又稱為讀卡器、掃描器、讀頭、閱讀器。電子標(biāo)簽與閱讀器之間通過耦合元件實(shí)現(xiàn)射頻信號(hào)的空間〔無接觸〕耦合；在耦合通道內(nèi)，根據(jù)時(shí)序關(guān)系，實(shí)現(xiàn)能量的傳遞和數(shù)據(jù)的交換。圖1.1RFID的根本模型圖Figure1.1ThebasicmodelofRFID由圖1.1可以看出，在射頻識(shí)別系統(tǒng)的工作過程中，電子標(biāo)簽與讀寫器之間的能量、時(shí)序和數(shù)據(jù)傳輸是通過空氣介質(zhì)以無線電波的形式進(jìn)行的。RFID技術(shù)根本工作原理為讀寫器通過發(fā)射天線發(fā)送出一定頻率的射頻信號(hào)，當(dāng)附著標(biāo)簽的目標(biāo)對(duì)象進(jìn)入發(fā)射天線工作區(qū)域時(shí)會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，電子標(biāo)簽憑借感應(yīng)電流所獲得的能量發(fā)送出存儲(chǔ)在芯片中的產(chǎn)品信息，或者主動(dòng)發(fā)送某一頻率的信號(hào)；電子標(biāo)簽將自身編碼等信息通過內(nèi)置發(fā)送天線發(fā)送出去；讀寫器接收天線接收到電子標(biāo)簽發(fā)送來的載波信號(hào)，經(jīng)天線調(diào)節(jié)器傳送到讀寫器，讀寫器對(duì)接收的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)和解碼后，送到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)處理；計(jì)算機(jī)系統(tǒng)根據(jù)邏輯運(yùn)算判斷該電子標(biāo)簽的合法性，做出相應(yīng)的處理和控制。2.系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)分析在課題設(shè)計(jì)過程中，我組成員發(fā)現(xiàn)不同的RFID應(yīng)用中電子標(biāo)簽和閱讀器裝載的位置不同，我們需要就兩種形式進(jìn)行討論，在自動(dòng)報(bào)站技術(shù)中，是靜止電子標(biāo)簽，除此之外的應(yīng)用中是移動(dòng)電子標(biāo)簽。2-1RFID在自動(dòng)報(bào)站技術(shù)中的應(yīng)用2-1-1課題利用射頻識(shí)別技術(shù)原理實(shí)現(xiàn)公交智能報(bào)站功能。由于公交路線具有兩個(gè)明顯的特點(diǎn)：①每一條公交線路是固定不變的，因此對(duì)于每一路公交車所要經(jīng)過的站是固定不變的；②公交線路的每一個(gè)站牌是固定不變的，只是要?？康墓卉嚨能嚧螖?shù)在改變。所以，根據(jù)公交線路的這兩個(gè)特點(diǎn)，利用RFID技術(shù)原理，把公交車當(dāng)成是一個(gè)移動(dòng)中的讀寫器，而把每一個(gè)車站當(dāng)做是一個(gè)固定的電子標(biāo)簽，這樣設(shè)計(jì)起來就方便多了。把每一個(gè)車站看成一種固定不變的物體，給每個(gè)物體設(shè)置一個(gè)獨(dú)一無二的代碼，站臺(tái)上的電子標(biāo)簽按一定的規(guī)律發(fā)射自己的代碼供讀寫器接收，而所謂的讀寫器即車載讀寫器設(shè)備那么安裝在公交車上，當(dāng)公交車進(jìn)入電子標(biāo)簽作用范圍時(shí)，由車載讀寫器接收從站牌發(fā)來的RFID信號(hào)，并進(jìn)行識(shí)別，完成標(biāo)簽與讀寫器之間的數(shù)據(jù)通信，從而實(shí)現(xiàn)公交車對(duì)車站名的自動(dòng)識(shí)別和自動(dòng)報(bào)站，智能報(bào)站系統(tǒng)模型圖如圖2.1所示。圖2.1智能報(bào)站系統(tǒng)模型圖Figure2.1Themodeldiagramofintelligentbus-stopauto-announce2-1-2從圖3.1可知整個(gè)自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng)主要由車載讀寫器和站牌主動(dòng)式電子標(biāo)簽兩大局部組成，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖2.2所示。車載讀寫器安裝在公交車上，主要用于接收站牌信息并實(shí)現(xiàn)自動(dòng)報(bào)站，而電子標(biāo)簽?zāi)敲窗惭b在每個(gè)公交站牌上，主要用于發(fā)送站牌數(shù)據(jù)并接收從車載讀寫器設(shè)備發(fā)來的信息。由于公交車的位置是不斷變化的，而站牌的位置那么是相對(duì)固定的，所以兩者之間要建立聯(lián)系，必須要建立在無線射頻通信的根底上。公交車智能報(bào)站原理為當(dāng)公交車行使到站點(diǎn)信號(hào)范圍內(nèi)時(shí)，車載讀寫器不斷接收從站牌主動(dòng)式電子標(biāo)簽發(fā)送的信息，經(jīng)檢測、識(shí)別、判斷是否為該路車的下一站，如果是，就開始預(yù)報(bào)站，此時(shí)，車載讀寫器轉(zhuǎn)向發(fā)射，向站牌發(fā)送數(shù)據(jù)，告訴下一站電子標(biāo)簽，XXX路公交車就要到了；當(dāng)車停穩(wěn)站好后，讀寫器通過開門傳感器檢測到的信號(hào)，開始報(bào)到站。而電子標(biāo)簽在車未到時(shí)就接收到該路車快到的信息后，通過數(shù)碼管顯示XXX路車到的信息。之后，當(dāng)車載讀寫器接收到由關(guān)門傳感器傳來的信息后，開始播放效勞用語，并預(yù)報(bào)下一站，此時(shí)車上顯示電路也開始指向下一站的站名，如此循環(huán)，從而實(shí)現(xiàn)了公交車對(duì)站名的自動(dòng)識(shí)別、自動(dòng)報(bào)站的功能。圖2.2公交報(bào)站系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖Figure2.2Busstopannouncementsystemblockdiagram2-1-3〔1〕系統(tǒng)采用全自動(dòng)報(bào)站方式，克服了人工報(bào)站和電子報(bào)站時(shí)操作不便和誤報(bào)情況；〔2〕射頻通信頻率使用433MHz的ISM〔工業(yè)、科學(xué)、醫(yī)療〕頻段，無需繳費(fèi)即可使用，節(jié)約本錢；〔3〕系統(tǒng)在設(shè)計(jì)過程中緊緊圍繞性價(jià)比低、功耗低和所使用器件盡量少以及開發(fā)簡單等特點(diǎn)；〔4〕系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)車載讀寫器和站牌主動(dòng)式電子標(biāo)簽間的雙工通信；〔5〕制訂了電子標(biāo)簽與讀寫器間的數(shù)據(jù)通信協(xié)議，并在軟件上采取防沖突算法，可以有效防止干擾，造成誤報(bào)，保證系統(tǒng)能夠平安可靠的通信；〔6〕系統(tǒng)通信距離能夠到達(dá)100米，傳輸距離遠(yuǎn)，完全能滿足報(bào)站要求；〔7〕系統(tǒng)還采用RS-232串口可以與PC機(jī)進(jìn)行通信，通用性強(qiáng)，可靠性高。2-2RFID在自動(dòng)報(bào)站應(yīng)用中主要器件的選型2-2-1作為應(yīng)用系統(tǒng)的核心部件，微處理器的選擇對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的性能起著至關(guān)重要的作用。本系統(tǒng)重點(diǎn)從性價(jià)比考慮如何去選擇器件，所選元器件需要滿足低價(jià)格、開發(fā)簡單的特點(diǎn)。在市場上像工控領(lǐng)域的單片微處理器，目前廣泛應(yīng)用的有51系列的8位單片機(jī)、面向大量數(shù)字信號(hào)處理領(lǐng)域的數(shù)字信號(hào)處理器〔DSP〕以及32位的ARM芯片。51單片機(jī)作為從八十年代就開始流行的處理器，其價(jià)格低廉，開發(fā)技術(shù)成熟，應(yīng)用廣泛，其缺乏在于ROM和RAM的容量比擬小，功能過于簡單，計(jì)算能力有限，但是目前好多公司已經(jīng)制造出與51兼容的單片機(jī)，其FLASHROM能到達(dá)64K，并且執(zhí)行速度更快，可以到達(dá)40MHz，完全可以適應(yīng)于目前小型測控系統(tǒng)功能和速度的要求。DSP器件在工控領(lǐng)域的應(yīng)用，從長遠(yuǎn)的觀點(diǎn)來看是一個(gè)必然的趨勢。但從現(xiàn)階段各種DSP器件的情況來看，偏重高端應(yīng)用領(lǐng)域，其結(jié)構(gòu)功能設(shè)計(jì)側(cè)重于有大量數(shù)字信號(hào)處理的場合，如雷達(dá)、多媒體等領(lǐng)域，不適合在數(shù)據(jù)處理量不大的小型系統(tǒng)使用。而且目前其價(jià)格較高，開發(fā)技術(shù)難度大。ARM芯片具有體積小、功耗低、低本錢和高性能的特點(diǎn)，但是與DSP器件一樣，不適合應(yīng)用在小型系統(tǒng)的場合。綜合以上考慮，本系統(tǒng)選用ATMEL公司的AT89S52單片機(jī)，AT89S52單片機(jī)是8051的兼容機(jī)，是一種低功耗、高性能的8位CMOS單片機(jī)，具有8K在系統(tǒng)可編程FLASH存儲(chǔ)器和256字節(jié)RAM。除此之外，AT89S52單片機(jī)內(nèi)部還集成了看門狗定時(shí)器等外圍模塊，這可以進(jìn)一步減少外圍元器件的數(shù)量，進(jìn)而降低系統(tǒng)整體功耗和本錢。2-2-2無線射頻芯片是整個(gè)無線通信模塊單元的核心部件，它的選擇成功與否將直接關(guān)系到整個(gè)無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的性能、本錢和開發(fā)周期。正確的選擇射頻芯片可以使研發(fā)過程少走彎路，降低本錢，更快地將產(chǎn)品推向市場?；诒鞠到y(tǒng)的實(shí)際需求，應(yīng)該選用本錢低、體積小、功耗低、集成度高、兼容性強(qiáng)、外圍元件少、抗干擾能力強(qiáng)、接口簡單、開發(fā)方便的無線射頻收發(fā)一體芯片。目前市場上無線收發(fā)一體類芯片較多，在選用時(shí)，主要參考以下原那么：〔1〕收發(fā)芯片的數(shù)據(jù)是否需要由軟件進(jìn)行曼徹斯特編碼需要由軟件進(jìn)行曼徹斯特編碼的芯片，在編程上會(huì)需要較高的技巧和經(jīng)驗(yàn)，需要更多的內(nèi)存和程序容量，并且曼徹斯特編碼大大降低數(shù)據(jù)傳輸?shù)男?，一般僅能到達(dá)標(biāo)稱速率的1/3?！?〕芯片發(fā)射功率發(fā)射功率決定無線芯片的信號(hào)覆蓋范圍，在同等條件下為保證有效可靠的通信，應(yīng)該選用發(fā)射功率較高、功率調(diào)節(jié)范圍更大的產(chǎn)品?！?〕芯片抗干擾性能無線通信易受干擾，為保證數(shù)據(jù)通信的可靠性，應(yīng)該選用抗干擾能力強(qiáng)的芯片?！?〕芯片功耗由于系統(tǒng)需要供電，對(duì)功耗要求苛刻，因而本系統(tǒng)中的無線芯片應(yīng)該選用功耗較小的產(chǎn)品?！?〕收發(fā)芯片正常工作所需的外圍元器件數(shù)目芯片外圍元件的數(shù)量的直接決定產(chǎn)品的本錢，因此應(yīng)該選擇外圍元件少的收發(fā)芯片?！?〕收發(fā)芯片的封裝和管腳數(shù)較少的管腳以及較小的封裝，有利于減少面積降低本錢，適合便攜式產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，也有利于開發(fā)和生產(chǎn)。目前，開展較為成熟的RFID系統(tǒng)主要是125kHz和13.56MHz系統(tǒng)，相應(yīng)的RFID專用芯片也比擬多。然而，用于UHFRFID的專用芯片卻很少，為了滿足用戶對(duì)遠(yuǎn)識(shí)別距離的要求，一般需使用有源UHFRFID系統(tǒng)，而目前有源UHFRFID專用芯片更少，所以，需要尋找一款適合超高頻RFID且易于開發(fā)的低本錢射頻芯片，來設(shè)計(jì)有源UHFRFID系統(tǒng)。常用超高頻無線射頻收發(fā)芯片主要有nRF401、nRF905、TRF69OO和RF2915，表2.1是這幾種芯片的主要性能比擬。表2.1幾種無線收發(fā)芯片性能比擬Table2.1Theperformancecomparisonofseveralwirelesstransceiverchips從表中可以看出，相比其它幾種芯片，Nordic公司的nRF905無線射頻收發(fā)一體芯片功耗低，數(shù)據(jù)傳輸速率最快，所需外圍元器件最少，輸出功率最大，并且采用了比FSK調(diào)制抗干擾能力更強(qiáng)的GFSK調(diào)制，數(shù)據(jù)傳輸更加穩(wěn)定可靠，因而本系統(tǒng)選用Nordic公司的nRF905無線射頻收發(fā)一體芯片，nRF905射頻芯片功能原理介紹如下。nRF905是挪威Nordic公司推出的單片無線收發(fā)一體的芯片，nRF905的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3.3所示。該芯片工作電壓為1.9V～3.6V，可通過編程工作于433/868/915MHz3個(gè)ISM個(gè)頻段，使SPI接口與微處理器通信，配置非常方便。nRF905由頻率合成器、接收解調(diào)器、功率放大器、晶體振蕩器和調(diào)制器組成，不需外加聲外表濾波器，其外部連接元件包括一個(gè)基準(zhǔn)晶振、偏壓電阻、外部天線等幾個(gè)局部，是目前集成度較高的無線數(shù)傳產(chǎn)品，具有性能優(yōu)異、功耗低、開發(fā)簡單等優(yōu)點(diǎn)。nRF905內(nèi)置了完整的通信協(xié)議和CRC校驗(yàn)電路，并且由片內(nèi)硬件自動(dòng)完成曼徹斯特編碼/解碼，只需通過SPI接口即可完成所有的無線收發(fā)傳輸，無線通信如同SPI通信一樣方便。nRF905傳輸數(shù)據(jù)時(shí)采用非實(shí)時(shí)方式，即發(fā)送端發(fā)出數(shù)據(jù)，接收端接收到后先暫存在芯片的存儲(chǔ)器中，由微處理器在需要的時(shí)候通過SPI接口讀取。nRF905采用抗干擾能力強(qiáng)的高斯頻移鍵控(GFSK)調(diào)制方式，抗干擾能力強(qiáng)，能很好的減少噪聲環(huán)境對(duì)系統(tǒng)性能的影響，與幅移鍵控(ASK)和開關(guān)鍵控(OOK)方式相比，GFSK的通信范圍更廣，特別是在附近有類似設(shè)備工作的場合通信更加可靠，更適合工業(yè)現(xiàn)場控制場合。圖2.3nRF905的內(nèi)部結(jié)構(gòu)Figure2.3nRF905blockdiagram表2.2nRF905芯片主要管腳功能說明Table2.2MainpinfunctionofnRF905chipnRF905共有四種工作方式：兩種工作模式和兩種節(jié)能模式，分別為關(guān)機(jī)模式、待機(jī)模式、ShockBurstTM接收模式和ShockBurstTM發(fā)送模式，這幾種模式由外界CPU通過控制nRF905的3個(gè)引腳PWR_UP、TRX_CE和TX_EN的上下電平來決定，ShockBurstTM收發(fā)模式下，使用片內(nèi)的先入先出堆棧區(qū)，數(shù)據(jù)低速從微控制器送入，但高速發(fā)射，這樣可以盡量節(jié)能，因此，使用低速的微控制器也能得到很高的射頻數(shù)據(jù)發(fā)射速率，與射頻協(xié)議相關(guān)的所有高速信號(hào)處理都在片內(nèi)進(jìn)行，這種做法有三大好處：盡量節(jié)能；低的系統(tǒng)費(fèi)用(低速微處理器也能進(jìn)行高速射頻發(fā)射)；數(shù)據(jù)在空中停留時(shí)間短，抗干擾性高，ShockBurstTM技術(shù)同時(shí)也減小了整個(gè)系統(tǒng)的平均工作電流，如表2.3所示。表2.3nRF905的工作方式Table2.3TheworkwayofnRF905nRF905的節(jié)能模式包括關(guān)機(jī)模式和空閑模式。在關(guān)機(jī)模式，nRF905的工作電流最小，一般為2.5uA。進(jìn)入關(guān)機(jī)模式后，nRF905保持配置字中的內(nèi)容，但不會(huì)接收或發(fā)送任何數(shù)據(jù)。待機(jī)模式有利于減小工作電流，其從待機(jī)模式到發(fā)送模式或接收模式的啟動(dòng)時(shí)間也比擬短。在空閑模式下，RF905內(nèi)部的局部晶體振蕩器處于工作狀態(tài)。在ShockBurstTM收發(fā)模式下，RF905自動(dòng)處理字頭和CRC校驗(yàn)碼。在接收數(shù)據(jù)時(shí)，自動(dòng)把字頭和CRC校驗(yàn)碼移去；在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，自動(dòng)加上字頭和CRC校驗(yàn)碼，當(dāng)發(fā)送過程完成后，DR引腳通知微處理器數(shù)據(jù)發(fā)射完畢。只有在關(guān)機(jī)模式和待機(jī)模式下nRF905才能通過SPI接口進(jìn)行通信，因而單片機(jī)AT89S52對(duì)nRF905進(jìn)行讀寫操作前都應(yīng)該將置于待機(jī)模式。2-2-3目前的汽車報(bào)站器中用的語音芯片為固態(tài)數(shù)字化聲音壓縮存儲(chǔ)形式，工作方式為聲音首先變?yōu)槟M量，然后再經(jīng)過A/D存儲(chǔ)，放音的時(shí)候首先經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換變?yōu)槟M量然后再進(jìn)行播放，這種方式的語音芯片外圍電路復(fù)雜，聲音質(zhì)量有一定的失真。而美國ISD公司生產(chǎn)的ISD4000系列的語音合成芯片，采用E2PROM存儲(chǔ)方法將模擬語音數(shù)據(jù)直接寫入半導(dǎo)體存儲(chǔ)單元中，不需另加A/D或D/A變換來存放或重放，該器件具有音質(zhì)自然、使用方便、單片存放、反復(fù)錄音、低功耗、抗斷電等許多種功能。因此，在許多領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。本文選用美國ISD公司生產(chǎn)的ISD4003語音合成芯片作為公交報(bào)站的語音存儲(chǔ)器。ISD4003語音芯片工作電壓為3V，單片錄放時(shí)4至8分鐘，音質(zhì)好，適用于移動(dòng)及其他便攜式電子產(chǎn)品中。芯片采用CMOS技術(shù)，內(nèi)含振蕩器、防混淆濾波器、平滑濾波器、音頻放大器、自動(dòng)靜噪及高密度多電平閃爍存貯陳列。芯片設(shè)計(jì)是基于所有操作必須由微控制器控制，操作命令可通過串行通信接口送入。芯片采用多電平直接模擬量存儲(chǔ)技術(shù),每個(gè)采樣值直接存貯在片內(nèi)閃爍存貯器中，因此能夠非常真實(shí)、自然地再現(xiàn)語音、音樂、音調(diào)和效果聲，防止了一般固體錄音電路因量化和壓縮造成的量化噪聲和"金屬聲"。采樣頻率可為4.0、5.3、6.4、8.0kHz，頻率越低，錄放時(shí)間越長，而音質(zhì)那么有所下降，片內(nèi)信息存于閃爍存貯器中，可在斷電情況下保存100年(典型值)，反復(fù)錄音10萬次。2-2-所謂車載讀寫器就是安裝在公交車上的讀寫器設(shè)備，是公交智能報(bào)站系統(tǒng)的重要組成局部，主要功能是接收識(shí)別從站臺(tái)發(fā)來的有效數(shù)據(jù)，驅(qū)動(dòng)語音芯片報(bào)站，并向站牌發(fā)送本路車車次號(hào)，完成與電子標(biāo)簽之間的雙工通信。就其硬件構(gòu)成而言，主要由控制模塊電路、射頻收發(fā)電路、語音功放電路、站點(diǎn)顯示電路、穩(wěn)壓電路及串口通信電路等幾局部組成,具體結(jié)構(gòu)框圖如圖2.4所示。圖2.4車載讀寫器結(jié)構(gòu)框圖Figure2.3Theblockdiagramofon-boardreader2-4控制模塊的組成包括微控制器及其復(fù)位電路、時(shí)鐘電路、指示裝置電路，在車載設(shè)備系統(tǒng)中，微控制器是整個(gè)系統(tǒng)的核心器件，本設(shè)計(jì)選用AT89S52單片機(jī)作為主控制器，主要負(fù)責(zé)對(duì)射頻收發(fā)芯片、語音芯片的初始化工作，檢測、判斷和處理射頻芯片接收到的數(shù)據(jù)，一方面啟動(dòng)語音芯片送出聲音信號(hào)進(jìn)行報(bào)站和站名的顯示；另一方面通過指令控制收發(fā)裝置由接收轉(zhuǎn)為發(fā)射，向站牌返回一個(gè)數(shù)據(jù)，控制完成接收、發(fā)射、顯示、語音報(bào)站等各項(xiàng)操作。2-4射頻收發(fā)電路包括射頻收發(fā)芯片、天線和外圍輔助電路。射頻收發(fā)電路是車載讀寫器的關(guān)鍵部件，完成與站牌電子標(biāo)簽間的雙向數(shù)據(jù)通信，是整個(gè)公共交報(bào)站系統(tǒng)的核心。作為車載讀寫器的一局部，射頻收發(fā)電路一方面要接收從電子標(biāo)簽發(fā)射來的信號(hào)，將其解調(diào)、解碼復(fù)原出有效數(shù)據(jù)，經(jīng)處理后放入數(shù)據(jù)緩存器中，等待微處理器的讀取；另一方面要給電子標(biāo)簽做出答復(fù)，發(fā)送已經(jīng)收到此站牌信息的響應(yīng)，并發(fā)送數(shù)據(jù)告訴站牌該路車即將到站。本系統(tǒng)選用Nordic公司的nRF905無線射頻收發(fā)一體芯片。為了減少電路板噪聲對(duì)射頻通信的干擾，本系統(tǒng)使用了將nRF905射頻模塊局部做成單獨(dú)的電路板，在主電路板上留出插槽，射頻電路板插在插槽上與主電路板微處理器通信，這樣既減少了電路干擾對(duì)無線通信的影響，又方便了在無線模塊發(fā)生故障時(shí)更換無線模塊。圖2.5為nRF905的應(yīng)用電路原理圖，其中射頻收發(fā)的天線局部采用50Ω的PCB板天線。圖2.5nRF905射頻芯片的應(yīng)用電路Figure2.5TheapplicationcircuitofnRF905radiofrequencychipAT89S52通過端口P1、P3控制nRF905，其中XC1與XC2外接16MHz晶振，ANT1與ANT2外接PCB環(huán)形天線。由于nRF905的通信需要通過SPI端口來完成，而AT89S52又不具有SPI串口通信的功能，需要通過軟件模擬來實(shí)現(xiàn)。單片機(jī)與nRF905的接口圖如圖2.6所示。圖2.6nRF905與單片機(jī)的接口示意圖Figure2.6TheinterfacediagramofnRF905andMCUnRF905芯片共有32個(gè)引腳，重要的引腳有十五個(gè)，如上圖所示，與單片機(jī)的數(shù)據(jù)通信采用SPI接口，管腳MISO為SPI輸出，MOSI為SPI輸入，CSN為SPI使能端，SCK為SPI時(shí)鐘信號(hào)，分別與單片機(jī)的P1.6、P1.7、P3.3、P3.4引腳連接。而CD、AM、DR三個(gè)管腳分別為載波檢測輸出、地址匹配輸出、數(shù)據(jù)就緒輸出引腳，與單片機(jī)的P1.3、P1.4、P1.5引腳相連，使能芯片發(fā)射或接收引腳TRX_CE與P1.0相連，芯片上電引腳PWR_UP與P1.1相連，P1.2與uPLCK時(shí)鐘輸出引腳連接。單片機(jī)只需將要發(fā)送數(shù)據(jù)和接收機(jī)地址送給nRF905發(fā)送緩存器中，nRF905就會(huì)自動(dòng)產(chǎn)生前導(dǎo)碼和CRC校驗(yàn)碼，并發(fā)送數(shù)據(jù)；在接收數(shù)據(jù)時(shí)，當(dāng)nRF905監(jiān)測到有效的載波和相匹配的地址時(shí)，將開始接收數(shù)據(jù)，并自動(dòng)移去字頭和校驗(yàn)碼，將接收數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到接收緩存器中，等待微處理器讀取數(shù)據(jù)。2-4由于系統(tǒng)采取自動(dòng)報(bào)站方式，需要預(yù)錄取站名及提醒語句，所以電路中必須參加語音功放電路。語音功放電路包括：語音芯片、音頻功率放大器、揚(yáng)聲器等。本課題選用ISD4003語音芯片和LM386音頻功率放大器，ISD4003語音芯片具體原理參考3-2-5節(jié)，語音電路接口設(shè)計(jì)原理圖如圖2.7所示。圖2.7語音電路接口控制圖Figure2.7Interfacecontroldiagramofvoicecircuit從圖中可以看出，單片機(jī)控制ISD4003語音信號(hào)的連線很少，其中P2.0口接ISD4003片選引腳/SS,控制ISD4003的選通，P2.1口接ISD4003的串行輸出引腳MISO，P2.2接ISD4003的串行輸入引腳MOSI，從該引腳讀入放音的地址，P2.3和P2.4分別接ISD4003的串行時(shí)鐘引腳SCLK和中斷引腳/INT，音頻信號(hào)輸出引腳ANAIN+通過一個(gè)濾波電容與LM386功率放大器引腳3連接，LM386的引腳5通過濾波電容接地，并外接揚(yáng)聲器。語音功放原理如下：首先將準(zhǔn)備放音的內(nèi)容預(yù)先錄存儲(chǔ)到語音芯片中，當(dāng)公交車接收到從站牌發(fā)送來的數(shù)據(jù)后，單片機(jī)根據(jù)收到的有效站名數(shù)據(jù)，然后向語音芯片發(fā)送對(duì)應(yīng)的語音播放地址，啟動(dòng)語音芯片送出音頻信號(hào)，語音芯片將音頻數(shù)據(jù)濾波后經(jīng)功率放大器驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器播放語音，完成語音播放。2-4這局部電路的設(shè)計(jì)主要根據(jù)前面幾局部各個(gè)芯片的電源要求，由于汽車最大能提供12V直流電壓，本課題選用L7805將12V直流電轉(zhuǎn)換成5V直流穩(wěn)壓電源，用LM317將5V電壓轉(zhuǎn)換成3V的直流穩(wěn)壓電源給射頻芯片和語音芯片供電，電壓具體轉(zhuǎn)換電路原理圖如圖2.8所示。圖2.8電壓轉(zhuǎn)換電路圖Figure2.8Circuitdiagramofvoltageconversion電路中先采用將L7805電壓轉(zhuǎn)換芯片將12V直流電轉(zhuǎn)換成5V，再選用LM317將電壓調(diào)到3V。其中LM317是一款可調(diào)的電壓轉(zhuǎn)換模塊，輸出電壓范圍是1.25V-37V，因此需要通過外接電阻來調(diào)節(jié)輸出電壓。電路在開始接了一個(gè)二極管整流橋，有過流保護(hù)的作用，電容是起穩(wěn)壓濾波作用，電容的容量大小取值一方面根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來取，這里考慮到輸入端的連線可能超過15厘米，故采用了個(gè)2電容，這樣可以改變瞬態(tài)響應(yīng)，而電容C16、C17、C19、C20分別用來儲(chǔ)能和濾波。另一方面根據(jù)實(shí)際電壓量測值來調(diào)整，12V轉(zhuǎn)換到5V也可以直接采用DC/DC模塊，這樣的電壓轉(zhuǎn)換相對(duì)穩(wěn)定，但由于DC/DC模塊價(jià)格相對(duì)昂貴，一般不使用這種方案，因?yàn)檐囕d單元數(shù)量眾多，如果批量生產(chǎn)，整個(gè)系統(tǒng)費(fèi)用會(huì)大大增加，所以該系統(tǒng)使用了L7805和LM317電壓轉(zhuǎn)換模塊，可以降低系統(tǒng)的本錢。2-4車載讀寫器在實(shí)際工作中是不需要進(jìn)行串口通訊〔RS-232〕的，但本系統(tǒng)為了現(xiàn)場調(diào)試方便預(yù)留了RS232接口，同時(shí)也是為將來功能擴(kuò)展以及和PC通信。一般說來,計(jì)算機(jī)都有一個(gè)或多個(gè)串行端口,它們依次為Com1，Com2…這些串口還提供了外部設(shè)備與PC進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸和通信的通道,這些串口在CPU和外設(shè)之間充當(dāng)解釋器的角色。當(dāng)字符數(shù)據(jù)從CPU發(fā)送給外設(shè)時(shí),這些字符數(shù)據(jù)將被轉(zhuǎn)換成串行比特流數(shù)據(jù)；當(dāng)接收數(shù)據(jù)時(shí)，比特流數(shù)據(jù)被轉(zhuǎn)換為字符數(shù)據(jù)傳遞給CPU，本文選用的是PC機(jī)的Com3，RS-232串口通訊接口原理圖如圖2.9所示。圖2.9串口通信原理圖Figure2.9Principlediagramofserialcommunication單片機(jī)串口輸入輸出電平為TTL電平,而計(jì)算機(jī)串口符合RS232C串行總線標(biāo)準(zhǔn),采用的是負(fù)邏輯,邏輯“1〞為-5V～-15V,邏輯“0〞為+5V～+15V。這兩種電平是不一樣的,因此不能直接連在一起，在本設(shè)計(jì)中，從電壓和價(jià)格方面考慮，選用MAX232芯片來完成兩種電平的相互轉(zhuǎn)換，它完全滿足EIA/TIA-232-F標(biāo)準(zhǔn)，工作電壓3.0V到5.0V。地址線分配和連接：MAX232的T1IN和單片機(jī)的P3.1/TXD相連，單片機(jī)將要發(fā)送的TTL電平信號(hào)送MAX232進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換成適合串口通信的信號(hào)。MAX232的R1OUT和單片機(jī)的P3.0/RXD相連，MAX232將從串口發(fā)來的數(shù)據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)換成單片機(jī)能讀寫的TTL電平。MAX232的T1OUT和RS232的RXD0相連，MAX232將單片機(jī)的信號(hào)轉(zhuǎn)換好后發(fā)送給計(jì)算機(jī)。MAX232的R1IN和RS232的TXD0相連，MAX232接收計(jì)算機(jī)傳來的信號(hào)進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。2-4在車載設(shè)備上，為了更加方便乘客，我們?cè)O(shè)計(jì)了站名顯示和指示系統(tǒng)，通過按鍵來控制選擇公交的行車方向，然后在該路車所經(jīng)的各個(gè)公交站名下用一個(gè)紅色發(fā)光二級(jí)管來指示，線路中會(huì)標(biāo)識(shí)出該輛車所要經(jīng)過的各個(gè)站點(diǎn)。如果在相應(yīng)的站點(diǎn)下面安裝上一個(gè)發(fā)光二極管，以二極管的發(fā)光與否來指示公交車下站所要停的站點(diǎn)，這樣就能讓乘客更主觀的知道公交車現(xiàn)在所在的位置，從而可以及時(shí)準(zhǔn)備下車。從原理上講，如果單純的直接通過微控的I/O口來控制所有二極管的發(fā)光，這樣假設(shè)某路汽車經(jīng)過的站點(diǎn)共有16站的話，就需要16個(gè)并行的I/O口來控制，極大的浪費(fèi)了珍貴的口資源，而如果采用譯碼器的話，就可以在一定程度上極大的節(jié)約I/O口。本設(shè)計(jì)為了能說明問題，只設(shè)計(jì)了16個(gè)站點(diǎn)，故這里采用譯碼器74HC154譯碼器，作為站名顯示的控制器。站點(diǎn)信息顯示原理及其簡單：由于每輛公交車的路線是固定不變的，但是分去和返回兩個(gè)方向，用兩個(gè)按鍵來控制行車方向。在一條線路所有的站按順序排成一行，每個(gè)站的頂部用一個(gè)發(fā)光二級(jí)光來指示，每經(jīng)過一站時(shí)，在將要到達(dá)的下一站就用閃爍燈來提醒乘客，一次只有一個(gè)二極管被點(diǎn)亮，當(dāng)需要點(diǎn)亮哪一站的時(shí)，只需要向譯碼器送入相應(yīng)的地址即可實(shí)現(xiàn)，具體電路如圖2.10所示。圖2.1074HC154譯碼器與單片機(jī)接口圖Figure2.10Interfacediagramof74HC154decoderandMCU對(duì)于公交報(bào)站系統(tǒng)不可或缺的電路就是開關(guān)門傳感信號(hào)，由于開關(guān)門信號(hào)的識(shí)別只是確認(rèn)是否有開門和關(guān)門的動(dòng)作執(zhí)行，然后傳給控制器去執(zhí)行相應(yīng)的操作。本文設(shè)置兩個(gè)按鍵來模擬開關(guān)門的動(dòng)作，既節(jié)約本錢操作起來還很方便。當(dāng)車門翻開或關(guān)閉是高電平還是低電平來確認(rèn)是否有開們和關(guān)門動(dòng)作，就可以確認(rèn)是關(guān)門還是開門，從而可以執(zhí)行相應(yīng)的操作。2-2-站牌主動(dòng)式電子標(biāo)簽由射頻收發(fā)電路、控制電路以及LED顯示電路組成，完成對(duì)電子站牌編碼信息的發(fā)送、接收來自車載讀寫器設(shè)備發(fā)來的信息和顯示等功能，原理框圖如圖2.11所示。圖2.11主動(dòng)式電子標(biāo)簽結(jié)構(gòu)圖Figure2.11StructurediagramofactiveRFID主動(dòng)式電子標(biāo)簽安裝在站牌上，主要用于發(fā)送站臺(tái)數(shù)據(jù)并接收從公交車讀寫器返回的信息，并通過LED顯示，其工作原理是預(yù)先對(duì)每一個(gè)站牌進(jìn)行統(tǒng)一編碼，設(shè)置一個(gè)識(shí)別號(hào)，當(dāng)系統(tǒng)開始運(yùn)行時(shí)，電子標(biāo)簽就不停地發(fā)送已經(jīng)設(shè)置好的編碼信息，并且間隔地接收來自公交車發(fā)送的數(shù)據(jù)，當(dāng)單片機(jī)讀取到接收數(shù)據(jù)后，對(duì)其進(jìn)行比擬判斷，經(jīng)過校驗(yàn)確認(rèn)為有效數(shù)據(jù)后，然后通過數(shù)碼管顯出來，從而完成站牌信息的顯示功能。2-2-5控制模塊電路組成包括微控制器及其復(fù)位電路、時(shí)鐘電路、指示裝置電路〔發(fā)光二極管和蜂鳴器，分別表示電子站牌處于數(shù)據(jù)發(fā)送和接收狀態(tài)〕。在電子站牌系統(tǒng)中，微控制器也是整個(gè)系統(tǒng)的核心控制器件，本設(shè)計(jì)選用單片機(jī)作為主控制器，主要負(fù)責(zé)對(duì)射頻模塊的初始化工作，檢測、判斷和處理收發(fā)模塊接收到的數(shù)據(jù)，并以此為標(biāo)準(zhǔn)讀取相應(yīng)的地址，控制完成電子站牌數(shù)據(jù)的接收、發(fā)射、顯示等各項(xiàng)操作。電子站牌中選用的微控制器為AT89S52單片機(jī)。2-2-5射頻收發(fā)電路：包括收發(fā)芯片、天線和外圍輔助電路。射頻收發(fā)電路是車載讀寫器的關(guān)鍵部件，完成與站牌電子標(biāo)簽間的雙向數(shù)據(jù)通信，是整個(gè)公共交報(bào)站系統(tǒng)的核心。作為車載讀寫器的一局部，射頻收發(fā)電路一方面要接收從電子標(biāo)簽發(fā)射來的信號(hào)，將其解調(diào)、解碼復(fù)原出有效數(shù)據(jù)，經(jīng)處理后放入數(shù)據(jù)緩存器中，等待微處理器的讀??；另一方面要給電子標(biāo)簽做出答復(fù)，發(fā)送已經(jīng)收到此站牌信息的響應(yīng)，并發(fā)送數(shù)據(jù)告訴站牌該路車即將到站。本系統(tǒng)選用Nordic公司的nRF905無線射頻收發(fā)一體芯片。為了減少電路板噪聲對(duì)射頻通信的干擾，本系統(tǒng)使用了將nRF905射頻模塊局部做成單獨(dú)的電路板，在主電路板上留出插槽，射頻電路板插在插槽上與主電路板微處理器通信，這樣既減少了電路干擾對(duì)無線通信的影響，又方便了在無線模塊發(fā)生故障時(shí)更換無線模塊。圖2.12為nRF905的應(yīng)用電路原理圖，其中射頻收發(fā)的天線局部采用50Ω的PCB板天線。圖2.12nRF905射頻芯片的應(yīng)用電路Figure2.12ApplicationcircuitofnRF905radiofrequencychipAT89S52通過端口P1、P3連接nRF905，其中XC1與XC2外接16MHz晶振，ANT1與ANT2外接PCB環(huán)形天線。由于nRF905的通信需要通過SPI端口來完成，而AT89S52的P1端口具有SPI串口傳輸?shù)墓δ埽涌趫D如圖2.13所示。nRF905芯片共有32個(gè)引腳，重要的引腳有十五個(gè)，如上圖所示，與單片機(jī)的數(shù)據(jù)通信采用SPI接口，管腳MISO為SPI輸出，MOSI為SPI輸入，CSN為SPI使能端，SCK為SPI時(shí)鐘信號(hào)，分別與單片機(jī)的P1.6、P1.7、P3.3、P3.4引腳連接，CD、AM、DR三個(gè)管腳分別為載波檢測輸出、地址匹配輸出、數(shù)據(jù)就緒輸出引腳，與單片機(jī)的P1.3、P1.4、P1.5引腳相連，使能芯片發(fā)射或接收引腳TRX_CE與P1.0相連，芯片上電引腳PWR_UP與P1.1相連，P1.2與uPLCK時(shí)鐘輸出引腳連接。單片機(jī)只需將要發(fā)送數(shù)據(jù)和接收機(jī)地址送給nRF905發(fā)送緩存器中，nRF905就會(huì)自動(dòng)產(chǎn)生前導(dǎo)碼和CRC校驗(yàn)碼，并發(fā)送數(shù)據(jù)；在接收數(shù)據(jù)時(shí)，當(dāng)nRF905監(jiān)測到有效的載波和相匹配的地址時(shí)，將開始接收數(shù)據(jù),并自動(dòng)移去字頭和校驗(yàn)碼，將接收數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到接收緩存器中，等待微處理器讀取數(shù)據(jù)。圖2.13nRF905與單片機(jī)的接口示意圖Figure2.13TheinterfacediagramofnRF905andMCU2-2-5這局部電路的設(shè)計(jì)主要根據(jù)各個(gè)芯片的電源要求，借鑒L7805和LM317的參考電路設(shè)計(jì)完成的。本設(shè)計(jì)中選用L7805和LM317作為穩(wěn)壓芯片，將12V的電壓轉(zhuǎn)換成5V和3V的直流穩(wěn)壓電源，具體電路如圖2.14所示。圖2.14電壓轉(zhuǎn)換電路圖Figure2.14Thecircuitdiagramofvoltageconversion電路中先采用將L7805電壓轉(zhuǎn)換芯片將12V直流電轉(zhuǎn)換成5V，再選用LM317將電壓調(diào)到3V。其中LM317是一款可調(diào)的電壓轉(zhuǎn)換模塊，輸出電壓范圍是1.25V-37V，因此需要通過外接電阻來調(diào)節(jié)輸出電壓。電路在開始接了一個(gè)二極管整流橋，有過流保護(hù)的作用，電容是起穩(wěn)壓濾波作用，電容的容量大小取值一方面根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來取，這里考慮到輸入端的連線可能超過15厘米，故采用了個(gè)2電容，這樣可以改變瞬態(tài)響應(yīng)，而電容C16、C17、C19、C20分別用來儲(chǔ)能和濾波。2-2-5-4為了方便調(diào)試和提高站牌的人性化設(shè)計(jì)，在站牌電子標(biāo)簽上增加了LED顯示，主要作用就是實(shí)時(shí)顯示電子標(biāo)簽從車載讀寫器發(fā)來的數(shù)據(jù)，即實(shí)時(shí)顯示公交車的車次，實(shí)現(xiàn)站牌和公交車之間的雙工通信，更方便乘客上車。單片機(jī)驅(qū)動(dòng)LED數(shù)碼管有很多方法，按顯示方式可分靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示，按譯碼方式可分硬件譯碼和軟件譯碼。靜態(tài)顯示就是顯示驅(qū)動(dòng)電路具有輸出鎖存功能，單片機(jī)將所要顯示的數(shù)據(jù)送出后就不再管，直到下一次顯示數(shù)據(jù)需要更新時(shí)再傳送一次新數(shù)據(jù)，顯示數(shù)據(jù)穩(wěn)定，占用很少的CPU時(shí)間。動(dòng)態(tài)顯示需要CPU時(shí)刻對(duì)顯示器件進(jìn)行數(shù)據(jù)刷新，顯示數(shù)據(jù)有閃爍感，占用的CPU時(shí)間多。這兩種顯示方式各有利弊：靜態(tài)顯示雖然數(shù)據(jù)穩(wěn)定，占用很少的CPU時(shí)間，但每個(gè)顯示單元都需要單獨(dú)的顯示驅(qū)動(dòng)電路，使用的硬件較多；動(dòng)態(tài)顯示雖然有閃爍感，占用的CPU時(shí)間多，但使用的硬件少，能節(jié)省線路板空間，本設(shè)計(jì)采用動(dòng)態(tài)掃描的方式驅(qū)動(dòng)三個(gè)級(jí)聯(lián)數(shù)碼管。2-3RFID在智能交通管理中的應(yīng)用RFID技術(shù)在交通管理應(yīng)用中表達(dá)了管理智能化，物流可視化的理念和開展趨勢。在RFID智能交通管理系統(tǒng)中，對(duì)每輛合法注冊(cè)的機(jī)動(dòng)車輛加裝RFID電子標(biāo)簽，標(biāo)簽可安裝在汽車內(nèi)部的儀表盤或固封在車輛號(hào)碼牌中。閱讀器的安裝可在主干道上每1至5公里設(shè)置一組，或直接安裝在各個(gè)高速公路收費(fèi)車道內(nèi)及交通流量大的路口，當(dāng)車輛過時(shí)，閱讀器經(jīng)天線讀的通過車輛的ID及經(jīng)過的時(shí)間值等，然后通過光纖，移動(dòng)GSM網(wǎng)的GPRS方式或短信通信方式傳輸?shù)叫畔⒅行?。由后端?jì)算機(jī)收集及統(tǒng)計(jì)相關(guān)車輛和車流動(dòng)態(tài)信息，經(jīng)數(shù)據(jù)分析處理后，可作為交通疏導(dǎo)決策的依據(jù)，并實(shí)時(shí)調(diào)整該路段信號(hào)燈或可變標(biāo)志，對(duì)外發(fā)布相關(guān)交通信息。另外，在各路段閱讀器收集到的交通流信息，除用于提供實(shí)時(shí)路況信息外，還作為歷史數(shù)據(jù)保存于數(shù)據(jù)庫內(nèi)，以便日后作為交通道路規(guī)劃的依據(jù)。2-3-1在不良?xì)夂驐l件下的應(yīng)用到目前為止，國內(nèi)交通管理上應(yīng)用最為廣泛的還是電子攝像監(jiān)管技術(shù)，也就是大家都熟識(shí)的“電子眼〞。它可為道路交通管理提供可視圖像和大量交通管理實(shí)時(shí)信息。缺點(diǎn)是容易受地形，建筑物，大型車輛及其他障礙物遮擋；受天氣(如雨霧等)能見度和夜間照度等因素影響，可靠獨(dú)行對(duì)較低。據(jù)相關(guān)調(diào)查，社會(huì)上局部駕駛員為了躲避“電子眼〞的監(jiān)管，成心遮擋，污損，涂抹機(jī)動(dòng)車輛號(hào)牌，甚至出現(xiàn)了“克隆車〞等嚴(yán)重違章，違法的行為，嚴(yán)重干擾了道路交通秩序，危害了人民群眾的生命平安。而RFID智能交通監(jiān)管具有防水、防磁、耐高溫、使用壽命長，可以遠(yuǎn)距離識(shí)別、讀取速度快、信息采集量與存儲(chǔ)量大、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確以及可根據(jù)環(huán)境變化相應(yīng)調(diào)整，還可以即時(shí)顯示或者加置語音電路即時(shí)語音提醒。2-2-2在交通意外救援和特殊車輛監(jiān)控的應(yīng)用通過在在主干道上，個(gè)高速公路出入口及交叉路口，設(shè)立RFID信息采集點(diǎn)，當(dāng)車輛通過時(shí)，閱讀器得到通過車輛的ID及經(jīng)過時(shí)間，形成記錄，這樣便可以知道車輛的行駛路線，及大概位置。一旦車輛發(fā)生突發(fā)意外，需緊急救援，而又不能描述具體事發(fā)地點(diǎn)時(shí)，交通管理部門可迅速根據(jù)事主提供的車牌及事發(fā)時(shí)間等線索，收索該時(shí)段內(nèi)發(fā)生意外車輛的相關(guān)行駛信息，去頂大致事發(fā)地點(diǎn)，以方便救援隊(duì)及時(shí)趕赴現(xiàn)場實(shí)施救援，減少意外造成的生命和財(cái)產(chǎn)損失。另外，根據(jù)各RFID信息采集點(diǎn)收集上來的車輛通過信息，大大方便了交通事故逃逸車輛的排查和跟蹤工作，同時(shí)，也為其他需跟蹤或“關(guān)注〞的可以或“特殊〞車輛的監(jiān)控工作提供了便利?！?〕路線導(dǎo)航。根據(jù)事先選定的路線，在抵達(dá)某關(guān)鍵路口的前一個(gè)路口，通過適當(dāng)?shù)男畔l(fā)布機(jī)制，可以告訴車輛應(yīng)準(zhǔn)備在某條行車道行駛或某個(gè)出口駛出?！?〕智能信號(hào)燈控制。通過安裝在路口的RFID閱讀器可以探測并計(jì)算出某兩個(gè)紅綠燈區(qū)間的車輛數(shù)目，從而智能地計(jì)算紅燈或綠燈的分配時(shí)間。同時(shí)，通過對(duì)公交車輛的類別的識(shí)別，可以實(shí)現(xiàn)公交優(yōu)先的交通信號(hào)控制?！?〕城市中心區(qū)域交通流量控制。對(duì)進(jìn)入城市中心區(qū)的車輛，通過安裝的路口的RFID閱讀器，自動(dòng)計(jì)算出行駛長度。從而可以對(duì)進(jìn)入中心區(qū)的車輛按行駛長度不停車地進(jìn)行收費(fèi)，以降低城市中心區(qū)的交通壓力?！?〕不停車收費(fèi)。廈門市路橋管理在不停車收費(fèi)系統(tǒng)中應(yīng)用RFID技術(shù)，發(fā)行RFID電子標(biāo)簽20萬張。2004年廣東聯(lián)合電子收費(fèi)股份建立不停車收費(fèi)系統(tǒng)，發(fā)行電子標(biāo)簽16萬張?！?〕進(jìn)入控制。通過裝在路口的RFID閱讀器，并輔以其他自動(dòng)控制系統(tǒng)，可以不讓特定類型的車輛、或有違章記錄的車輛進(jìn)入某區(qū)域或某路段?！?〕實(shí)時(shí)速度指標(biāo)?？梢酝ㄟ^計(jì)算兩閱讀器區(qū)間的車輛通過時(shí)間，進(jìn)而實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)出車輛的平均行駛速度。并且可以給出通告，讓其他車輛可以知道該路段的順暢程度，從而選擇是否行駛該路段。〔7〕超速警告。根據(jù)兩閱讀器區(qū)間的車輛通過時(shí)間，計(jì)算出該車輛行駛是否超速。如果超速，通過適當(dāng)?shù)男畔l(fā)布機(jī)制，對(duì)該車輛進(jìn)行通告或警告。以下是RFID高精度測速的實(shí)施方法：不同頻率的RFID識(shí)別距離不同，以433.92MHZ頻率為例，識(shí)別距離為50-100M，在任意公路旁設(shè)置此范圍距離的RFID系統(tǒng)的閱讀裝置，只要安裝了RFID系統(tǒng)無源電子標(biāo)簽的車輛均可在此距離內(nèi)被閱讀器讀取數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)整理即可測出車速。具體方法如下：當(dāng)車輛C1進(jìn)入高速公路時(shí)，在匝道入口處的讀卡器可以讀取車輛C1的RFID標(biāo)簽中的車牌號(hào)碼N以及車輛進(jìn)入時(shí)間t0等信息。假設(shè)完整的高速公路長度為S，高速公路最高限速為Vh，每隔距離h設(shè)置有RFID讀卡器，距離h與高速公路實(shí)際出入口相關(guān)，由于國內(nèi)高速公路車速限制為120km／h，所以檢測以半小時(shí)為間隔，即路段讀卡器設(shè)置應(yīng)以50km～60km為宜。

車輛在經(jīng)過讀卡器ni時(shí)，讀卡器獲取到車輛瞬時(shí)通過的時(shí)間t