洪波洪波:13222276554 公交车公交车辆辆 RFIDRFID 定位跟踪定位跟踪 方案说明方案说明 洪波洪波:13222276554 目录 1 项目背景项目背景 . 3 1.1 公交定位应用现状 . 3 1.2 RFID 技术发展 . 3 2 解决方案解决方案 . 4 2.1 设计目标 . 4 2.2 系统组成 . 5 2.2.1 硬件部分 . 5 2.2.2 软件部分 . 5 2.3 2.4G 有源 RFID 技术 . 6 2.4 后台分析系统 . 8 2.4.1 通信接口协议 . 8 2.4.2 阅读器注册协议 . 8 2.4.3 后台数据库规范 . 9 2.4.4 车辆位置信息识别方式 . 10 洪波洪波:13222276554 1 项目项目背景背景 1.1 公交定位应用公交定位应用现状现状 城市公共交通系统作为重要的城市文明窗口， 成为公众衡量城市文明和信息化水平的直观形象，体现了公交行业的服务水平。当前苏州公交系统在公交智能化发展中已取得了一定的成果， 智能公交系统以 GPS 技术为基础，实现了车辆调度及到站信息发布的自动化、智能化。但由于 GPS 技术自身的不足，在高架环线以及高层建筑密集地区无法保证位置信息的准确性，对于公交运营造成了负面的影响，降低了智能公交系统的可靠性。 针对此情况， 苏州优频采用业内领先 RFID技术，设计了 RFID 定位跟踪系统，弥补智能公交 GPS 定位功能的不足之处。 1.2 RFID 技术发展技术发展 RFID 射频识别是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境。RFID 技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便。 RFID 是一种简单的无线系统，只有两个基本器件，该系统用于控制、检测和跟踪物体。系统由一个询问器（或阅读器）和很多应答器 （或标签） 组成。RFID 按能源的供给方式分为无源 RFID、 有源 RFID以及半有源 RFID。无源 RFID 读写距离近，价格低；有源 RFID 可以洪波洪波:13222276554 提供更远的读写距离，但是需要电池供电，成本要更高一些，适用于远距离读写的应用场合。以 RFID 为基础的无线传感器网络在军事、工农业生产、交通、生物、气象、医疗、安全、家庭等各个领域都有广泛的应用，特别是在一些人类无法到达或无法工作的环境下，可以代替人类收集、处理需要的信息。 2 解决解决方案方案 2.1 设计设计目标目标 以 RFID 技术为基础的、建立一套能满足城市公交系统位置识别需求的系统。该系统能够同时收集大量的车辆位置数数据；可根据用户需要查询、输出车辆位置信息。具体原则如下： 1）通信方式：车辆位置信息需通过移动 GPRS/TD 网络传送至系统后台； 2）识别速度：公交车运行时，车速最高为 80 公里/小时。该技术必须满足车辆移动时识别成功率等问题； 3）识别成功率：指对公交车辆识别的成功率，识别率要求大于 99.9 ，要求站台同时可以识别多个同时进站的车辆，并能克服车辆互遮挡信号等问题； 4）识别距离：指公交车辆被识别时，车辆与站台的距离。最大识别距离应控制在 5-10 米范围内，并可根据实际情况调整； 5）识别方向：系统应能准确识别和区分不同方向的公交车辆； 洪波洪波:13222276554 6）可扩展性：有良好的扩展性，采集系统可根据实际需求扩展或收敛； 7）工作环境：该设备需要满足室外 724 小时工作，克服风、霜、雨、雪等天气环境；系统设备需采用 IP67 安全标准，可以满足室外恶劣环境工作和 724 工作； 8）维护与扩展：系统需要低成本易于维护，且具有可扩展性。 2.2 系统组成系统组成 系统主要有硬、软件两部分组成。硬件部分主要由 RFID 设备组成；软件部分主要用于对硬件部分反馈的数据进行处理分析，计算出车辆位置信息。 2.2.1 硬件部分硬件部分 1）公交车辆 RFID 电子标签：标签内含有唯一的 ID 信息，作为公交车的身份识别设备； 2）公交站点电子标签阅读器：阅读器包含唯一的 ID 信息，作为站台的身份标识设备。 通过电子标签阅读器读取其信号覆盖范围内的RFID 电子标签信息，并通过 GPRS/TD 网络将标签数据及阅读器自身的身份信息发送至后台分析系统。 2.2.2 软件部分软件部分 后台分析系统根据阅读器返回的信息分析、 输出车辆的位置信息及行驶方向。 洪波洪波:13222276554 假设道路上有三个站点，分别为 A 站、B 站、C 站。每辆公交车上安装一个 RFID 标签，称为 Tag；每一个站点安装一个阅读器，假定为下图分布，分别称为 ReaderA、ReaderB、ReaderC。 假定公交车路线为：A 站B 站C 站双向。定义 A 到 B再到 C 方向为 ABC，C 到 B 再到 A 方向为 CBA。 公交车标签被站台阅读器读取后，阅读将标签 ID 以及阅读器 ID传至服务器，软件分析系统根据标签 ID、车牌对应关系确定车辆，然后根据站台阅读器 ID 确定站台，计算出车辆的实时位置信息。 设定公交车行驶方向为 ABC，当公交车到达 A 站时，ReaderA 获取了公交车 RFID 标签的信息，然后上传至后台分析软件，记录此时公交车在 A 站，当公交车行驶到下一个站点，即 B 站，也可以获取当前公交车的位置在 B 站。结合公交车在 AB 站台轨迹的先后信息判断公交车的行驶方向为 ABC。 2.3 2.4G 有源有源 RFID 技术技术 主要特点如下： 1）没有管制的无线工控频段： 2.4G 工控频段无线通讯为公用开放频段，无需无线电管制委员会批准，不需缴纳频谱占用费用； 洪波洪波:13222276554 2）高速移动识别能力：2.4G 有源通讯技术标准，在通讯中，可以满足 80-100 公里/小时的高速移动车辆探测和识别通讯； 3）高识别率：标签采用有源 RFID 技术，具有信号穿透性好，稳定性高等特点；经测试，在车辆密集和不同方向车辆集中出现时，该系统可以正确的现实各进站车辆信息； 4）可调整的识别距离：2.4G 有源 RFID 技术的通讯距离可以达到 80 米-100 米，可以根据客户需求调整天线，实现对识别距离的调整； 5）精密、可靠：有源 RFID 技术的精确性、可靠性、稳定性是传统方式的百倍以上，同时，网络的高冗余性保证了在个别节点故障不影响整个系统的正常运转； 6）设备体积小：无线传感器网络的基本单元是体积很小的智能计算传感卡，大大降低了安装和维护的环境要求与成本； 7）网络容量大：单个阅读器可同时采集 180 张左右的有源 RFID标签，整个系统理论上无容量限制； 8）可扩展性强：RFID 阅读器配合移动 GRPS/TD 网络可快速实现网络的扩展与收敛。 综上所述，2.4G 有源 RFID 技术完全符合公交车 RFID 定位跟踪系统对于可靠性、稳定性、可扩展性及易维护性的要求，具有较好的应用前景。 洪波洪波:13222276554 2.4 后台分析系统后台分析系统 2.4.1 通信通信接口接口协议协议 RFID 阅读器通过 GRPS/TD 网络以 UDP 协议实时发送采集数据。读卡器一旦识别到某一标签，即发送数据。数据包格式如下： *VERSION|RECORDTIME|READERID|TAGID#。 VERSION 为版本标识，用十六进制表示，第一版表述为 0x0001。RECORDTIME 为标签读取时间，以 UTC 格式，例如 1210562005 表示2008 年 05 月 12 日 11 点 13 分 25 秒。READERID 为阅读器 ID，TAGID为标签 ID， ID 是以 ASCII 码表示的十六进制， 例如： READERID 为 1，2，3，15，18，用十六进制表示为 0x0001，0x0002，0x0003，0x000E，0x0012