專利名稱：基于光纖網(wǎng)絡(luò)的高速公路rfid車輛監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于車輛監(jiān)控系統(tǒng)領(lǐng)域，具體涉及利用一種基于光纖網(wǎng)絡(luò)的無線射頻識(shí)別(Radio Frequency Identification，RFID)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)高速公路車輛實(shí)時(shí)監(jiān)控的處理系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著無線通訊技術(shù)的發(fā)展，GPS技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于地面移動(dòng)目標(biāo)的跟蹤定位和監(jiān)控。特別是美國(guó)取消SA限制后，其定位精度和可靠性有了很大的提高。GSM(全球公眾數(shù)字移動(dòng)網(wǎng))的普及為GPS技術(shù)的廣泛應(yīng)用提供了可靠保障，使信息傳輸更加方便快捷，也使GPS系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用有了較大幅度的下降。但是GPS系統(tǒng)的定位精度受天氣影響十分嚴(yán)重，在室內(nèi)或樓群間等衛(wèi)星信號(hào)接收不好的地區(qū)其性能和可用性都受到了嚴(yán)重的限制；按短消息收費(fèi)的運(yùn)營(yíng)模式無法保證信息的可得性，容易出現(xiàn)延遲、丟失的現(xiàn)象；其定位速度相對(duì)較慢，難于識(shí)別、監(jiān)控高速移動(dòng)的物品，實(shí)施部署上也比較昂貴。
RFID技術(shù)是一種非接觸的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，其基本原理是利用射頻信號(hào)和空間耦合(電感或電磁耦合)傳輸特性，實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)物體的自動(dòng)識(shí)別和監(jiān)控。RFID技術(shù)有多種應(yīng)用領(lǐng)域，尤其適用于需要頻繁改變數(shù)據(jù)內(nèi)容的場(chǎng)合。但是，在應(yīng)用RFID技術(shù)追蹤物品的系統(tǒng)中，往往將RF識(shí)別裝置置于車內(nèi)，利用無線通訊技術(shù)傳輸獲取的信息，具有數(shù)據(jù)傳輸速度較慢，對(duì)高速運(yùn)動(dòng)的物品可能失效的缺點(diǎn)。
光纖通信具有通信容量大、中繼距離長(zhǎng)、不受電磁干擾、資源豐富、光纖重量輕、體積小等優(yōu)點(diǎn)。進(jìn)入″九五″以來，我國(guó)高速公路的光纖網(wǎng)絡(luò)建設(shè)發(fā)展非常迅速，高速公路網(wǎng)正在逐步形成，高速公路通信系統(tǒng)已開始從單條路的內(nèi)部通信向路網(wǎng)環(huán)境的廣域通信轉(zhuǎn)變。就總體而言，高速公路光纖網(wǎng)絡(luò)建設(shè)投入大、設(shè)施先進(jìn)但利用率非常低，造成了巨大的資源浪費(fèi)。
現(xiàn)有的技術(shù)解決了高速公路車輛監(jiān)控問題的部分困難，但是上述技術(shù)仍存在不足之處，突出表現(xiàn)在GPS系統(tǒng)技術(shù)復(fù)雜，成本高，具有相當(dāng)程度的不穩(wěn)定性；RFID車載系統(tǒng)必須利用無線網(wǎng)絡(luò)，速度慢、精度低。為了進(jìn)一步改善車輛監(jiān)控系統(tǒng)，存在這樣的需求提出一種可提高車輛實(shí)時(shí)監(jiān)控的準(zhǔn)確性、增強(qiáng)車輛動(dòng)態(tài)信息的可得性，以及實(shí)現(xiàn)高敏捷客戶響應(yīng)的車輛監(jiān)控系統(tǒng)。尤其是這種系統(tǒng)需要能夠充分利用高速公路現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施，使供應(yīng)商可以不必提供復(fù)雜的服務(wù)基礎(chǔ)設(shè)施而實(shí)現(xiàn)便利而有效的高速公路車輛監(jiān)控服務(wù)。本發(fā)明正是提出了這樣一種高速公路車輛監(jiān)控系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種高速公路車輛實(shí)時(shí)監(jiān)控方法，能夠?qū)崿F(xiàn)以下功能車輛監(jiān)控信息數(shù)字化，為車輛提供專用的RF識(shí)別卡，可存儲(chǔ)被監(jiān)管車輛的相關(guān)信息；RF識(shí)別卡防偽、防拆，每張RF識(shí)別卡均具有全球唯一的標(biāo)示號(hào)，并采用防拆技術(shù)安裝；不停車遠(yuǎn)距離自動(dòng)化識(shí)別，可識(shí)別高速行駛的車輛；黑名單車輛自動(dòng)排查；提供EDI接口，生成專用電子報(bào)文。
本發(fā)明提供了一個(gè)基于高速公路光纖網(wǎng)絡(luò)的車輛監(jiān)控系統(tǒng)，它由以下部分組成光纖網(wǎng)絡(luò)、高速公路緊急電話亭、RF識(shí)別卡、微波天線、讀頭、智能控制器、控制管理信息系統(tǒng)。
其中，高速公路緊急電話亭是高速公路建設(shè)的必要配套設(shè)施，依照中國(guó)高速公路設(shè)置要求，每1公里安裝一座緊急電話亭。因此，規(guī)律設(shè)置的高速公路沿線緊急電話亭成為高速公路上顯著的標(biāo)志，將每個(gè)緊急電話亭設(shè)為一個(gè)節(jié)點(diǎn)，通過連接車輛依次經(jīng)過的各節(jié)點(diǎn)可有效擬和車輛行駛路徑，達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)控行駛車輛的目的。
其中，RF識(shí)別卡為基于RFID技術(shù)的超高頻、無源、免維修電子標(biāo)簽，采用陶瓷封裝另帶粘貼膠劑可直接貼在車輛的擋風(fēng)玻璃上。RF識(shí)別卡上記載所貼車輛在相關(guān)管理部門登記的合法編號(hào)，以及系統(tǒng)用戶認(rèn)為需要記載的車輛特征。本發(fā)明設(shè)計(jì)了專用的和臨時(shí)的兩種RF識(shí)別卡。
其中，天線向RF識(shí)別卡發(fā)送微波信號(hào)將其激活，并接收反饋的無線射頻信號(hào)將其傳送給讀頭。本發(fā)明采用的天線為高增益定制微波天線，方向性強(qiáng)、作用距離較遠(yuǎn)、可排除干擾，對(duì)除本身工作軸向正方向以外的其他方向輻射均不顯著，安全性高。
其中，讀頭用來自動(dòng)讀取微波天線視場(chǎng)內(nèi)RF識(shí)別卡上的數(shù)據(jù)，并進(jìn)行合法性判斷和相關(guān)信息采集。本發(fā)明的讀頭是專門針對(duì)高速公路共性基礎(chǔ)設(shè)施研制的，可直接置于高速公路緊急電話亭頂端，并通過智能控制器直接利用光纖網(wǎng)絡(luò)與控制管理信息系統(tǒng)通信。
其中，智能控制器是一臺(tái)嵌入式計(jì)算機(jī)，它控制讀頭工作，作為讀頭與光纖網(wǎng)絡(luò)的橋梁。本發(fā)明提供了這樣一種成低本、低功耗、完全適用于光纖網(wǎng)絡(luò)的智能控制器，置于讀頭內(nèi)，具有LAN、Com、I/O等接口，其作用有通過I/O檢測(cè)讀頭的狀態(tài)；通過串口控制讀頭、激活或關(guān)閉天線工作；讀寫RF識(shí)別卡并對(duì)數(shù)據(jù)加密、解密；解析命令；通過內(nèi)置的光纖適配器，遵循與中心服務(wù)器的既定通信協(xié)議實(shí)現(xiàn)與控制管理信息系統(tǒng)的信息交換。
其中，控制管理信息系統(tǒng)包括門禁模塊、定位模塊、信息采集模塊、信息處理分析模塊、安全救援模塊及其他管理應(yīng)用模塊，實(shí)現(xiàn)電子化基礎(chǔ)信息采集和數(shù)據(jù)分析挖掘。
本發(fā)明考慮了一種專用車輛檔案數(shù)據(jù)庫(kù)，專門處理智能控制器向其提供的信息。通過唯一的RF識(shí)別卡編碼可以在此數(shù)據(jù)庫(kù)中檢索到車輛的詳細(xì)信息及歷史記錄，為數(shù)據(jù)分析和挖掘提供基礎(chǔ)；通過車輛經(jīng)過個(gè)電話亭的時(shí)間記錄可計(jì)算車輛整體行駛路徑、實(shí)時(shí)速率，再通過控制管理信息系統(tǒng)的相關(guān)模塊輸出；通過車輛歷史記錄的分析可形成車輛的個(gè)性化檔案，并與RF識(shí)別卡關(guān)聯(lián)。
本發(fā)明考慮了一種專用的智能控制器與中心服務(wù)器的通信協(xié)議，智能控制器和中心服務(wù)器建立面向連接的專用Socket連接，將車輛位置和其他信息封裝在數(shù)據(jù)包中，通過Socket連接發(fā)送給對(duì)方。收發(fā)雙方遵循統(tǒng)一的數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)進(jìn)行封裝和解析。
如上所述，整個(gè)系統(tǒng)無須提供任何服務(wù)基礎(chǔ)設(shè)施，也無須改造現(xiàn)有設(shè)施，安裝方便、作用距離遠(yuǎn)、抗干擾能力強(qiáng)、處理速率快、穩(wěn)定可靠、準(zhǔn)確度高，實(shí)現(xiàn)了快捷、方便的高速公路車輛監(jiān)控，以及車輛的個(gè)性化管理。
本發(fā)明將參考以下示意圖，結(jié)合具體實(shí)例進(jìn)行說明，以便發(fā)明被更好的理解。因此，以下所示的具體情況僅包含對(duì)本發(fā)明原理和概念方面的易于理解的詮釋，并不包含本發(fā)明的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)。


圖1是本發(fā)明中系統(tǒng)各部分及其工作方式的示意圖。
圖2是對(duì)高速公路中車輛進(jìn)行全程監(jiān)控的流程圖。
圖3是智能控制器的原理框圖。
圖4是智能控制器的邏輯模塊示意圖。
具體實(shí)施例方式
參考圖1，將RF識(shí)別卡4安裝在車輛5的擋風(fēng)玻璃上，或根據(jù)需要安裝在其他合適的地方，例如車身側(cè)面。將內(nèi)置智能控制器的讀頭1安裝在高速公路緊急電話亭6頂端，并通過高速公路光纖網(wǎng)絡(luò)7與安裝有控制管理信息系統(tǒng)的中心服務(wù)器8連接。將微波天線3置于電話亭6旁的合適位置。
當(dāng)安裝有RF識(shí)別卡4的車輛5駛?cè)敫咚俟酚行ПO(jiān)控范圍內(nèi)時(shí)，智能控制器2控制讀頭1通過微波天線3發(fā)送出一定頻率的射頻信號(hào)，RF識(shí)別卡4產(chǎn)生感應(yīng)電流，發(fā)送出與電話亭6相關(guān)的位置編碼及其他相關(guān)信息，通過天線3被讀頭1讀取、解析、并可被保存、傳送和顯示，在中心服務(wù)器8及與之相連的瀏覽器9上，可應(yīng)用控制管理信息系統(tǒng)獲取圖形化的車輛5實(shí)時(shí)信息。
參考圖2，車輛5進(jìn)入高速公路前須讀取相關(guān)信息，通過識(shí)別卡4的標(biāo)志位判斷該卡的類型。對(duì)進(jìn)行臨時(shí)卡有效期和當(dāng)日進(jìn)出高速公路次數(shù)的判斷，對(duì)于符合要求的臨時(shí)卡，給予和常規(guī)卡相同的處理。對(duì)常規(guī)卡進(jìn)行是否廢卡和有效期限的判斷，準(zhǔn)許帶有符合要求常規(guī)卡的車輛5進(jìn)入。
車輛5進(jìn)入高速公路后，系統(tǒng)連續(xù)等待新的位置信息的反饋。每當(dāng)車輛5經(jīng)過一個(gè)讀頭1的時(shí)候，產(chǎn)生一個(gè)新的位置信息，系統(tǒng)接收并顯示實(shí)時(shí)位置信息，對(duì)車輛5進(jìn)行監(jiān)控。在沒有接收到下一個(gè)位置信息之前，系統(tǒng)根據(jù)車輛5歷史速度來計(jì)算并虛擬車輛5行駛路徑，如果系統(tǒng)在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)(超過系統(tǒng)設(shè)定的最長(zhǎng)時(shí)間)沒有接收到下一個(gè)反饋，則自動(dòng)啟動(dòng)判斷程序，進(jìn)行事故勘察、交通堵塞處理或者安全救援。
車輛5即將離開高速公路時(shí)，系統(tǒng)將判斷所用識(shí)別卡4是否臨時(shí)卡，對(duì)臨時(shí)卡進(jìn)行回收，寫入相關(guān)記錄，并準(zhǔn)許車輛5離開。
參考圖3，智能控制器2通過內(nèi)部集成的供電模塊14來供電，當(dāng)它置于磁場(chǎng)中，內(nèi)部直流電壓開始上升，如果供電電壓比上電復(fù)位15電壓門檻值低，電路總是處于復(fù)位狀態(tài)，這樣可以防止不穩(wěn)定操作，在此模式下調(diào)制器12是關(guān)斷的。當(dāng)供電電壓超出上電復(fù)位15電壓門檻值后，電路開始讀配置字并進(jìn)入默認(rèn)的讀模式，在配置字讀出期間，調(diào)制器12還是關(guān)斷狀態(tài)。當(dāng)智能控制器2工作在默認(rèn)讀模式下，它監(jiān)測(cè)天線3信號(hào)來探測(cè)從讀頭1可能發(fā)來的命令。事實(shí)上讀頭1磁場(chǎng)停止時(shí)間長(zhǎng)過時(shí)鐘解壓器10超時(shí)的時(shí)間，智能控制器2就中斷讀模式并等待讀頭1發(fā)出的命令。當(dāng)有效的命令模型被探測(cè)到，命令就被解析并執(zhí)行，命令執(zhí)行后又進(jìn)入默認(rèn)讀模式。其中，光纖適配器17可實(shí)現(xiàn)信號(hào)的轉(zhuǎn)換，使信息可以通過光纖網(wǎng)絡(luò)7快速傳達(dá)至中心服務(wù)器8，當(dāng)智能控制器2有數(shù)據(jù)要傳輸時(shí)，邏輯模塊13將發(fā)一個(gè)信號(hào)至光纖適配器17，其內(nèi)容包括數(shù)據(jù)的類型、長(zhǎng)度等，光纖適配器17遵循既定協(xié)議轉(zhuǎn)換并發(fā)送數(shù)據(jù)，發(fā)送完畢后返回相應(yīng)的信號(hào)給邏輯模塊13。
參考圖4，邏輯模塊13控制智能控制器2的狀態(tài)、配置字的調(diào)入、編碼、解碼、加密等，是智能控制器2的核心部分，它由多個(gè)子模塊組成。其中，控制器19控制智能控制器2的狀態(tài)，主要包括關(guān)電狀態(tài)(power supply below PORlevel)、上電初始化、默認(rèn)讀模式、命令處理、禁止模式。上電時(shí)當(dāng)供電電壓電平高于上電復(fù)位門檻電壓，EEPROM的配置字內(nèi)容被調(diào)入配置寄存器20，智能控制器2進(jìn)入默認(rèn)讀模式。時(shí)序發(fā)生器18從時(shí)鐘解壓器10中獲得時(shí)鐘信號(hào)，產(chǎn)生數(shù)率時(shí)鐘和其他模塊工作時(shí)所需的時(shí)序信號(hào)。編碼器21在數(shù)據(jù)被傳送到調(diào)制器12之前將被編碼成連續(xù)的NRZ數(shù)據(jù)，有多種選項(xiàng)來實(shí)現(xiàn)多種不同編碼，并進(jìn)行加密，這些編碼在RFID中常用(如Manchester，Bi-phase，Miller，PSK，F(xiàn)SK)。命令解碼器22檢測(cè)數(shù)據(jù)解壓器11的輸出，當(dāng)一個(gè)場(chǎng)停止?fàn)顟B(tài)(field stop)被檢測(cè)到，它使控制器19轉(zhuǎn)到命令處理狀態(tài)并對(duì)流入的數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼。
本發(fā)明中智能控制器2與中心服務(wù)器8的通信協(xié)議如下智能控制器2可依照協(xié)議提交登錄請(qǐng)求、上傳數(shù)據(jù)請(qǐng)求、停止上傳數(shù)據(jù)請(qǐng)求，在得到中心服務(wù)器8的確認(rèn)或準(zhǔn)許后可實(shí)現(xiàn)登陸、上傳數(shù)據(jù)或停止傳輸。智能控制器2和中心服務(wù)器8任意一方均可主動(dòng)提出中止通信過程。
本發(fā)明中，RF識(shí)別卡4的容量大小、安裝位置、所存儲(chǔ)數(shù)據(jù)項(xiàng)均可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)定，以滿足各高速公路個(gè)性化管理的需要。
盡管對(duì)本發(fā)明已經(jīng)參照其實(shí)施例進(jìn)行了具體描述，但本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可對(duì)本發(fā)明做出上述或其他形式的細(xì)節(jié)上的修改。
權(quán)利要求
1.一種基于光纖網(wǎng)絡(luò)的無線射頻識(shí)別技術(shù)的高速公路車輛實(shí)時(shí)監(jiān)控的處理系統(tǒng)，由光纖網(wǎng)絡(luò)、高速公路緊急電話亭、RF識(shí)別卡、微波天線、讀頭、智能控制器、控制管理信息系統(tǒng)等部分組成，其特征在于智能控制器控制讀頭通過微波天線發(fā)送出一定頻率的射頻信號(hào)，RF識(shí)別卡產(chǎn)生感應(yīng)電流，發(fā)送出與電話亭相關(guān)的位置編碼及其他相關(guān)信息，通過天線被讀頭讀取、解析、并可被保存、傳送和顯示，在中心服務(wù)器及與之相連的瀏覽器上，可應(yīng)用控制管理信息系統(tǒng)獲取圖形化的車輛實(shí)時(shí)信息。其中，RF識(shí)別卡安裝于車身合適位置，例如車身側(cè)面或擋風(fēng)玻璃，讀頭安裝在高速公路緊急電話亭頂端，并通過高速公路光纖網(wǎng)絡(luò)與安裝有控制管理信息系統(tǒng)的中心服務(wù)器連接。其中，智能控制器為專用于控制此種讀頭并適用于光纖通信的嵌入式計(jì)算機(jī)，置于讀頭內(nèi)。該系統(tǒng)還包括專用的通信協(xié)議、信息管理系統(tǒng)及數(shù)據(jù)庫(kù)。
全文摘要
一種基于光纖網(wǎng)絡(luò)的無線射頻識(shí)別(RFID)技術(shù)的高速公路車輛實(shí)時(shí)監(jiān)控的處理系統(tǒng)，利用RFID技術(shù)監(jiān)控車輛，利用高速公路光纖網(wǎng)絡(luò)(7)進(jìn)行通信。將內(nèi)置智能控制器(2)的讀頭(1)安裝在高速公路緊急電話亭(6)頂端，當(dāng)安裝有RF識(shí)別卡(4)的車輛(5)駛?cè)敫咚俟酚行ПO(jiān)控范圍內(nèi)時(shí)，智能控制器(2)控制讀頭通過微波天線(3)發(fā)出一定頻率的射頻信號(hào)，RF識(shí)別卡(4)產(chǎn)生感應(yīng)電流，發(fā)送與電話亭(6)相關(guān)的位置編碼及其他相關(guān)信息，通過天線(3)被讀頭(1)讀取、解析、并可被保存、傳送和顯示，在中心服務(wù)器(8)及與之相連的訪問終端(9)上，可應(yīng)用控制管理信息系統(tǒng)獲取圖形化的車輛實(shí)時(shí)信息。
文檔編號(hào)G08G1/017GK1811847SQ20061003131
公開日2006年8月2日 申請(qǐng)日期2006年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月8日
發(fā)明者羅呈, 賴明勇, 許荻迪 申請(qǐng)人:羅呈, 賴明勇, 許荻迪