RFID城市车辆定位与导航系统

系统的总体设计理念

1.实现定位功能的过程

车辆通过安装在底盘上的读者获取代码信息,以标记唯一的道路位置,并将其传输到车辆端GIS数据处理模块,GIS根据此编码信息,结合电子地图信息数据库(GIS模块的一部分),找出该编码信息对应的电子地图上的具体地理位置,然后通过显示模块在电子地图上显示。这样,用户就可以看到自己目前的地理位置,实现车辆定位的功能。

2.实现导航功能的过程

所谓车辆导航,就是确定车辆当前位置和目的地位置的线路信息。如果车辆现在在A点,想到B点,则将B点信息(直接输入名称)输入车辆GIS车载在模块中GIS通过电子地图信息数据库找到目的地位置后,模块对应电子地图显示上的某一点,并在两点之间确定一条或多条可行路线,并向用户显示。这样,用户就可以根据电子地图上的目的地B点和当前位置A点,决定采用该路线到达目的地。这样,用户就可以根据电子地图上的目的地B点和当前位置A点决定采用该路线到达目的地。可以看出,该系统可以直接独立解决导航问题,而不需要外部信号或网络的辅助作用。

3.实现监控和调度功能的过程 

读者在完成定位功能的同时,通过车载通信模块,使用移动通信网络数据传输获得的位置编码信息和车辆本身唯一的标志信息(如GPRS等)传递给后台监控调度中心,调度中心根据收到的信息结合中心GIS系统可以了解车辆的确切位置,从而实现车辆的实时监控功能。同时,如果调度中心需要车辆到某个目的地执行任务(如消防、医院救援等),调度中心通过通信网络将目的地位置编码信息传递给特定车辆,车辆获取编码信息,对应电子地图上的点,实现导航,尽快到达任务目的地。因此,这主要用于特殊行业(公交车、租赁、医院救援、消防等)的应用。因为对于普通私家车用户来说,没有必要告诉其他人他们的位置信息,所以这是一个可选的功能(用虚线划分)。

系统各部件的详细设计说明

1、道路标签

概念-用于标记特定物理位置的唯一电子标签GIS 具体对应电子地图信息数据库中的某一点,实现物理位置的显示和定位。

标签中的数据编码格式-电子标签中的数据存储量可以很大,但这里不需要太复杂,因为只要编码数据能使实际代表的地理位置与电子地图信息数据库中的某一点对应,编码格式就可以非常灵活,位数不需要设计太复杂(这也可以加快数据读取)。所以现在完全可以了GIS在电子地图中编码格式的基础上,进行一定的改变。

标签道路粘贴和维护——这是系统最大的困难,不仅要考虑城市道路(硬、道路材料、道路变形),还要考虑外部环境(温度变化、雨雪天气),还要考虑一些车辆不规则驾驶标签滚动。考虑到路面条件,系统标签首先粘贴在一些理想的路面条件下(所谓理想,主要是指混凝土路面相对坚固,不会随外部压力和温度变化太大,如立交桥、高架桥车道路面相对理想);外部环境条件的影响主要取决于标签本身的物理特性(耐低温、耐高温、耐变形、压力等质量)。目前已有RFID标签产品的耐温范围可达-40℃~140℃,此外,抗变形和压力可通过特殊的外包装和道路粉刷工艺进行处理。至于车辆不规则行驶造成的碾压现象,由于标签本身体积小,车辆轮胎接触面积大,平均压力不会对标签造成直接物理损坏,不规则行驶在城市道路上并不常见。

2、车载终端

车载终端主要由读者模块组成,GIS整个定位信息的处理和显示由信息处理模块、通信模块(可选)和显示模块组成。

读取器模块——这部分模块负责准确、快速地获取道路上电子标签中的位置信息,直接决定了系统的定位精度。在相同的速度下,阅读器的阅读速度越快,路上的标签间隔越小,定位精度越高。目前,现有读者阅读电子标签的时间一般可达毫秒,而城市道路上运行的车辆速度一般限制在60km/h在此范围内,标签的间隔距离可根据此值计算在5左右m在这种情况下,标签数据的快速准确读取仍然可以得到保证。也就是说,相应的定位精度也可以达到5m当然,除了考虑内部精度外,还应该考虑GIS因此,模块的数据处理和显示速度为10m理论上,定位精度是可行的。

GIS信息处理模块——该模块负责处理读者获得的道路标签的编码信息,并将其与电子地图信息库中的具体位置点进行比较,以实现物理位置与电子地图上的显示点之间的对应。同时,在导航应用程序中,该模块还可以实现查询功能,将即将输入的目的地转换为电子地图上特定对应点的信息,从而为车辆提供导航路线。从某种意义上说,这部分模块的设计是整个系统的核心和难点,因为所有的定位和导航数据的处理都是由它完成的实现时,可以使用现有的GIS 车载模块,做一些必要的改变。

通信模块-主要负责将车辆读取器读取的道路标签的编码信息传输到后台控制和调度中心,或将后台中心的控制和目的地信息传输到车辆端,实现中心对车辆的监控和调度。由于该系统可以在没有外部网络支持的情况下独立完成定位和导航功能,这部分模块本身是可选的。主要用于公交系统、消防、医院救援、交通事故处理系统等特殊行业。在这些行业中,需要实时掌握系统中车辆的准确位置信息,以便在紧急情况下做出最有效、最快的响应。就目前的网络情况而言,可以借助GPRS网络,因为GPRS一方面,网络的数据传输速率相对较高,另一方面,它可以实现连续在线、流量计费的特点,适合突发数据量的传输需求。

显示模块-即将到来GIS 处理后的信息数据完全显示在电子地图上,但不仅仅是是一个简单的显示,因为在完成独立导航时,需要输入目的地的相关信息。此时,流行的触摸屏显示终端可以集成操作和显示界面,以降低系统的操作复杂性。

实现系统方案具体分析

具体工程实施阶段必须考虑以下问题:

1.目前,主要城市道路仍处于沥青路面时代。这种路面会对标签的布局构成致命威胁,因为在高温下,这种路面会发生很大的变形,直接影响标签的位置和稳定性,甚至导致标签丢失和移位;

2.车辆违反交通规则造成的标签滚动可以说是一个必须考虑的问题,但可以通过多种方式避免和减少。道路标签基本布置在每条车道的中央。在大多数情况下,车辆不会滚动;其次,可以改进标签布置工艺,增加标签的应力面积,即在标签外包装一层高硬度防水硬材料(市场上许多标签具有一定的渗透性,不会对标签阅读范围产生太大影响),同时通过特殊的路面油漆工艺,可以大大提高标签 受力限制;

3、环境条件的影响,由于标签位于道路上,不可避免地会遇到雨雪天气的影响,为了减少外部条件变化的影响,要求标签具有较强的耐腐蚀、耐高温、低温特性,这是标签工艺的直接挑战,目前标签耐温范围为-40℃~140℃的产品;

4.在成本的影响下,标签的价格已经达到了几美分到几十美分的范围,但车载终端的价格仍然会带来更大的问题,但根据目前的情况GPS 车载终端的改造,加上阅读器模块,实际上不会带来太多问题;此外,在使用标签时,应及时更新一些特殊事故造成的标签损坏,尽管成本不高,但也要考虑。

系统应用的假设:

基于上述工程实施中必须考虑的实际问题,系统前期应用的主要领域和场合如下:

1、由于城市道路结构、标签物理特点,以及部分司机不规则驾驶问题,大规模铺设和推广系统太早,同时考虑到大多数城市(如北京)周边环境不是高层密集区,因此使用GPS没必要一次到位;

2.系统应用定位:作为现有GPS城市道路交通定位路交通定位系统的有益补充,即GPS大多数可以定位的路面都可以使用GPS该定位用于高层建筑密集区、立交桥、高架桥、大型地下停车场等特殊区域RFID实现系统定位,也就是说,在这些区域铺设小范围的道路标签;这就要求对车载终端进行一定的改造,并进行一定的改造GPS结合终端和读者,实现城市道路定位无盲区的目标。

本文来源:rfid世界网