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基于有源RFID的非机动车辆管理系统初步设计

作　者: 高浩
导　师: 王世庆; 郭勇
学　校: 成都理工大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 车辆管理 RFID 读写器车辆标签钥匙标签
分类号: TP391.44
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

面对日益拥堵的城市交通状况，世界各地都提出了绿色出行的倡议。城市中非机动车辆数量及其出行比例的急剧增加也带来了诸多的管理难题，非机动车辆逆向行驶、占用机动车道、违规载人及车辆被盗等现象时有发生。射频识别（RFID）技术作为物联网的三大基础技术之一，通过非接触式双向数据通信方式完成对物体的快速准确识别，其应用于车辆管理具有实时、高效、远距离等特点。本文针对非机动车辆管理的现状设计了一套基于有源RFID的管理系统，包括由钥匙标签、车辆标签和阅读器组成的前端采集设备和后台数据管理软件。文中首先分析了车辆管理技术的研究背景与技术现状，并结合现有的技术提出了一种基于RFID的城市非机动车车辆管理系统，针对车辆管理系统中所用到核心技术（有源RFID技术）的基本理论、原理、应用特点作了阐述；结合有源RFID技术和非机动车辆管理的应用需求，搭建了系统的软硬件总体框架，接下来对系统的关键RFID设备软硬件设计进行了详细分析和阐述，最后给出了此系统的安装部署过程以及测试效果，证实了此系统已满足非机动车辆管理的基本性能要求。本文取得的主要成果如下：（1）此车辆管理系统不仅为管理用户提供了车辆注册、实时监控、随机盘查等功能，而且给车辆用户提供了电子钥匙的安全保障，可有效的遏制车辆违规行驶、车辆频繁被盗等现象。（2）设计采用了车辆标签和钥匙标签一一对应的工作模式，实现人车关联。针对两个电池供电的无线节点之间的相互通信问题，采用地址码匹配和动态时钟同步等方法，达成了超低功耗的通信效果，实现了车辆标签可以一年不充电连续使用，钥匙标签可持续工作三年；（3）读写器通过采用软件自动多字节读写算法实现了车辆标签信息的快速高效查询与修改，读写器与车辆标签的一次空中通信流程即可完成完整的车辆信息写入。（4）通过RFID读写模块与智能手机的蓝牙对接，实现了一套方便携带的低成本手持采集方案。按照主要研究内容，论文共分为五章，第一章：引言，介绍有关非机动车辆研究背景和技术现状；第二章：有源RFID技术及其应用，对RFID技术尤其是有源RFID技术的特点、原理、国际标准以及常用有源射频通信技术方案作了阐述；第三章：非机动车辆管理系统总体设计，结合有源RFID技术以及GPRS、蓝牙等多种无线通信技术对系统进行总体设计，并描述了系统的工作过程；第四章：系统关键设备（RFID设备）设计，详细分析和设计了系统中RFID设备的硬件电路和固件程序；第五章：系统部署与测试，介绍了系统中各组件的安装、部署过程以及系统界面运行及实测效果。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-10
第1章引言  10-13
  1.1 研究背景与意义  10
  1.2 国内外研究现状  10-12
    1.2.1 车辆管理技术现状  10-11
    1.2.2 RFID 车辆管理应用现状  11-12
  1.3 主要研究内容与章节安排  12-13
第2章有源 RFID 技术及其应用  13-26
  2.1 射频识别（RFID）技术  13-16
    2.1.1 RFID 技术发展及应用现状  13-14
    2.1.2 RFID 系统工作原理  14-15
    2.1.3 RFID 系统分类及应用  15-16
  2.2 有源 RFID 技术特点及前景  16-18
    2.2.1 有源 RFID 技术特点  16-17
    2.2.2 有源 RFID 技术应用前景  17-18
  2.3 有源 RFID 技术国际标准  18-22
    2.3.1 RFID 技术国际标准  18
    2.3.2 ISO18000-4 和 ISO18000-7 标准  18-22
  2.4 常用有源射频通信技术方案  22-26
    2.4.1 无线射频单芯片设计方案  22-24
    2.4.2 无线片上系统方案  24-26
第3章非机动车辆管理系统总体设计  26-30
  3.1 系统组成及其工作过程  26-27
  3.2 系统主要功能  27-30
第4章非机动车辆管理系统关键 RFID 设备设计  30-54
  4.1 有源 RFID 读写器  30-44
    4.1.1 读写器功能描述及设计框图  30
    4.1.2 读写器硬件设计  30-35
    4.1.3 读写器固件设计  35-44
  4.2 车辆标签与钥匙标签  44-52
    4.2.1 车辆标签与钥匙标签设计框图  44-45
    4.2.2 时钟同步低功耗工作方法  45-46
    4.2.3 车辆标签硬件设计  46-49
    4.2.4 车辆标签固件设计  49-52
    4.2.5 钥匙标签硬件设计  52
    4.2.6 钥匙标签固件设计  52
  4.3 手持巡检设备  52-54
    4.3.1 手持巡检设备实现方法  52-53
    4.3.2 手持巡检设备硬件设计  53-54
第5章非机动车辆管理系统部署和测试  54-59
  5.1 设备安装与系统部署  54-55
  5.2 管理界面运行效果  55-57
  5.3 实测结论  57-59
总结与展望  59-62
致谢  62-63
参考文献  63-65
攻读学位期间取得学术成果  65-66
附录 A 系统空中接口协议  66-68

基于有源RFID的非机动车辆管理系统初步设计

内容摘要

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