Córas feithicleach RFID le teicneolaíocht cumarsáide gan sreang gearr-raoin

Is córas aitheantais gan sreang é an córas seo atá bunaithe ar phrionsabal na cumarsáide digití agus ag baint úsáide as trasghlacadóir minicíochta ultra-ard-mhinicíochta caolbhanda aon-sliseanna. Mínítear bunphrionsabal oibre agus smaointe dearaidh crua-earraí an chórais aitheantais minicíochta raidió, agus tugtar sreabhchairt scéim deartha an chláir. Dear clibeanna aitheantais minicíochta raidió atá oiriúnach do fheithiclí ó thaobh tomhaltas ísealchumhachta, aithint éifeachtach agus praiticiúlacht. Léiríonn na torthaí tástála gur féidir leis an gcóras seo aitheantas éifeachtach a bhaint amach laistigh de raon 300m faoi choinníollacha bóthair casta (coinníollacha bóithre gnóthacha), agus is féidir aitheantas éifeachtach a bhaint amach laistigh de raon 500m faoi choinníollacha líne radhairc.

Tagraíonn Idirlíon na Rudaí do bhailiú fíor-ama aon fhaisnéise ar gá monatóireacht a dhéanamh air, trí threalamh braite faisnéise éagsúla, mar shampla braiteoirí, teicneolaíocht aitheantais minicíochta raidió (RFID), córais suite domhanda, braiteoirí infridhearg, scanóirí léasair, braiteoirí gáis. agus gléasanna agus teicneolaíochtaí eile. Trí Réada nó próisis a nascadh agus a idirghníomhú, bailíonn sé faisnéis riachtanach éagsúla amhail fuaim, solas, leictreachas, bitheolaíocht, suíomh, etc., agus nasctar é leis an Idirlíon chun líonra ollmhór a chruthú. Is é an cuspóir atá aige ná an nasc idir rudaí agus rudaí, rudaí agus daoine, agus gach rud agus an líonra a bhaint amach, chun aithint, bainistíocht agus rialú a éascú. Díríonn an tionscadal seo ar na príomhcheisteanna a bhaineann le bailiú sonraí, tarchur agus cur i bhfeidhm i bhfeithicil Idirlíon Rudaí, agus dearadh sé giniúint nua de chóras aitheantais minicíochta raidió feithicle bunaithe ar theicneolaíocht cumarsáide minicíochta raidió gan sreang gearr-raoin. Tá an córas comhdhéanta d'aonad gearr-achair cumarsáide gan sreang ar bord (Aonad Ar Bord, OBU) agus córas bunstáisiúin (Córas Stáisiúin Bonn, BSS) chun córas aitheantais gan sreang pointe-go-ilphointe a fhoirmiú (Córas aitheantais gan sreang, WIS), ar féidir a úsáid laistigh de limistéar clúdaigh an stáisiúin bonn. Sainaithint feithicle agus treoir chliste.

1. Dearadh crua-earraí an chórais

Tá crua-earraí an chórais comhdhéanta den chuid is mó den chuid rialaithe, den chuid minicíochta raidió agus den chuid iarratais leathnaithe seachtrach. Úsáideann sé MCU ísealchumhachta mar an t-aonad rialaithe, comhtháthaíonn sé transceiver minicíocht ultra-ard-mhinicíochta caol-sliseanna aon-sliseanna, agus tá antenna dearadh optamaithe ionsuite aige. Tá sé faoi thiomáint ag cealla fótavoltach chun cinn agus is críochfort minicíochta raidió aitheantais gearr-raoin ard-chomhtháite (OBU) é. Tá méid beag, tomhaltas ísealchumhachta, inoiriúnaitheacht leathan ag an gcríochfort seo, agus tá prótacail oscailte bunaithe agus comhéadain chaighdeánacha chun Á éascú le córais atá ann cheana féin nó le córais eile.

1.1 Dearadh ciorcad rialaithe

Glacann an t-aonad rialaithe an tsraith MSP430 arna dtáirgeadh ag TI, atá sách aibí in iarratais ísealchumhachta sa tionscal. Is próiseálaí comharthaí measctha ultra-ísealchumhachta 16-giotán (Mired Signal Processor) í an tsraith seo a sheol TI ar an margadh i 1996. Tá sé dírithe ar iarratais phraiticiúla. Comhtháthaíonn ceanglais feidhmchláir go leor ciorcaid analógacha, ciorcaid dhigiteacha agus micreaphróiseálaithe ar aon tslis amháin chun "monolithic" réiteach. Sa chóras WIS, tá prionsabail oibre OBU agus BSS mar an gcéanna, agus mar sin dírímid ar dhearadh cuid OBU.

Is é an voltas ionchuir MSP430F2274 ná 1.8~3.6V. Nuair a bhíonn sé ag rith faoi choinníoll clog 1mHz, tá tomhaltas cumhachta an sliseanna thart ar 200 ~ 400 μA, agus níl an tomhaltas cumhachta is ísle sa mhodh múchadh clog ach 0.1μA. Ós rud é go bhfuil na modúil fheidhmiúla a osclaíodh nuair a bhíonn an córas ag rith difriúil, glactar le trí mhodh oibre éagsúla de fuireachas, rith agus geimhriú, rud a laghdaíonn tomhaltas cumhachta an chórais go héifeachtach.

Úsáideann an córas dhá chóras clog; an córas clog bunúsach agus an córas clog Oscillator Rialaithe Digiteach (DCO), a úsáideann oscillator criostail seachtrach (32 768Hz). Tar éis athshocrú cumhachta a dhéanamh, cuireann DCOCLK tús leis an MCU (Aonad Rialaithe Micrláraithe) ar dtús chun a chinntiú go dtosaíonn an clár ag feidhmiú ón suíomh ceart agus go bhfuil go leor ama tosaithe agus cobhsaithe ag an oscillator criostail. Is féidir le bogearraí ansin na giotán rialaithe clár cuí a shocrú chun minicíocht clog an chórais deiridh a chinneadh. Má theipeann ar an oscillator criostail nuair a úsáidtear é mar an clog MCU MCLK, tosóidh an DCO go huathoibríoch chun gnáthoibriú an chórais a chinntiú; má ritheann an clár ar shiúl, is féidir faireoir a úsáid chun é a athshocrú. Úsáideann an dearadh seo an faire modúl forimeallach ar-sliseanna (WDT), comparadóir analógach A, lasc ama A (Timer_A), lasc ama B (Timer_B), port srathach USART, iolraitheoir crua-earraí, ADC 10-giotán/12-giotán, SPI bus, srl. .

1.2 ciorcad RF

An minicíocht raidióúsáideann an chuid TI's CC1020 mar aonad rialaithe minicíochta raidió. Is é an tslis seo an chéad fhíor-trasghlacadóir minicíochta ultra-ard-mhinicíochta caolbhanda aon-sliseanna. Tá trí mhodh modhnú ann: FSK/GFSK/OOK. Is é 50 kHz an spásáil íosta cainéal, ar féidir leis freastal ar riachtanais ilchainéil Ceanglais dhian d'iarratais caolbhanda (bannaí minicíochta 402 ~ 470mHz agus 804 ~ 94OmHz), is féidir bannaí minicíochta oibriúcháin iolracha a aistriú go saor, agus is é an voltas oibriúcháin 2.3 ~ 3.6 V. Tá sé an-oiriúnach le haghaidh comhtháthú agus leathnú isteach gléasanna soghluaiste le húsáid mar tharchur sonraí gan sreang nó clibeanna leictreonacha. Comhlíonann an sliseanna sonraíochtaí EN300 220.ARIB STD-T67 agus FCC CFR47 part15.

Roghnaigh an minicíocht iompróra 430mHz mar an banna minicíochta oibre. Is é an banna minicíochta seo an banna ISM agus comhlíonann sé caighdeáin an Choiste Náisiúnta um Bainistíocht Gan Sreang. Ní gá iarratas a dhéanamh ar phointe minicíochta. Ag baint úsáide as modh modhnú FSK, tá cumas ard frith-chur isteach aige agus ráta earráide íseal giotán. Glacann sé le teicneolaíocht códaithe cainéal um cheartú earráide chun tosaigh chun cumas na sonraí a fheabhsú chun cur i gcoinne trasnaíochta pléasctha agus trasnaíochta randamach a fheabhsú. Is é an ráta earráide giotán cainéal ná 10-2 Nuair is féidir an ráta earráide giotán iarbhír a fháil ó 10-5 go 10-6. Is féidir leis an achar tarchurtha sonraí 800m a bhaint amach faoi choinníollacha líne radhairc i réimse oscailte, ráta baud de 2A Kbs, agus antenna cupán súchán mór (fad 2m, gnóthachan 7.8 dB, airde 2m os cionn na talún). Is féidir le cumraíocht chaighdeánach an sliseanna RF seo 8 gcainéal a sholáthar chun modhanna teaglaim cumarsáide éagsúla a chomhlíonadh. Mar gheall ar úsáid na teicneolaíochta cumarsáide caolbhanda, feabhsaítear cobhsaíocht chumarsáide agus frith-chur isteach. Tá léaráid scéimeach na coda minicíochta raidió léirithe i bhFíor 3.

1.3 Córas soláthair cumhachta

Tá an chuid soláthair cumhachta den chóras á thiomáint ag meascán de chealla fótavoltach mar sholáthar cumhachta laethúil agus fo-cheallraí litiam mar cheallraí cúltaca. An ceallraí stórála fuinnimh a mhuirearú trí fhuinneamh na gréine faoi choinníollacha soilsithe maith, a chinntiú go bhféadfaidh am soilsithe áirithe gach lá freastal go bunúsach ar riachtanais oibre laethúla an OBU, ag leathnú go mór le saol seirbhíse na ceallraí cúltaca, agus ag an am céanna an saol oibre a leathnú. den OBU. Tá sé oiriúnach do fheithiclí a oibríonn go minic lasmuigh agus is féidir leo solas na gréine leordhóthanach a bhailiú chun cealla fótavoltach a bheith ag obair.

1.4 Timpeallacht forbartha córais

Seo a leanas timpeallacht forbartha an chórais:

1) tiomsaitheoir formSP430 workbench Leabaithe IAR;

2) PADS PCB Design Solutions 2007 Uirlis dearadh boird chiorcaid Bisi.

2. Cláir chórais

Glacann an clár dearadh modúlach agus tá sé scríofa i dteanga C. Tá sé comhdhéanta go príomha de 4 chuid: modúl príomhchláir, modúl clár cumarsáide, modúl próiseála ciorcad forimeallach, modúl idirbhriste agus stórála. Críochnaíonn an príomhchlár túsú an aonaid rialaithe go príomha, cumraíocht na bparaiméadar éagsúla, cumraíocht agus tosaigh gach modúl forimeallach, etc.; láimhseálann an modúl clár cumarsáide go príomha cumraíocht an sliseanna RF agus próiseáil transceiver 433mHz; láimhseálann an modúl próiseála ciorcaid forimeallach go príomha tásc stiúir seachtrach agus voltas an chórais. Brath, déantar leideanna fuaime a láimhseáil trí eochairbhuillí agus próiseáil eile; Láimhseálann an modúl idirbhriste agus stórála den chuid is mó idirbhriseadh an chórais agus stóráil taifead. Léirítear príomhshreabhadh an chláir i bhFíor 4.

3 próiseas cumarsáide RF

Tá an próiseas cumarsáide idir OBU agus BSS roinnte ina thrí chéim: bunú nasc, malartú faisnéise agus scaoileadh nasc, mar a thaispeántar i bhFíor 5.

Córas feithicleach RFID le teicneolaíocht cumarsáide gan sreang gearr-raoin

Céim 1: Nasc a bhunú. Stóráiltear faisnéis chomhordaithe an tsuímh OBU agus a chód aitheantais i Flash an aonaid rialaithe MCU trí pharaiméadair réamhshocraithe agus déantar iad a shábháil ar feadh i bhfad. Úsáideann an BSS (Córas Stáisiúin Bonn) an downlink chun faisnéis suite (rialú fráma aitheantais bunstáisiúin) a chraoladh go timthriallach agus a sheoladh chuig an OBU, an fhaisnéis sioncrónaithe struchtúr fráma agus faisnéis rialaithe nasc sonraí a chinneadh, agus iarraidh go mbunófar nasc tar éis an OBU sa réimse cumarsáide éifeachtach i ngníomh. Deimhnigh an bhailíocht agus seol faisnéis freagartha chuig an OBU comhfhreagrach, nó ní fhreagróidh sé;

Céim 2: Malartú faisnéise. Úsáideann an dearadh seo an modh chun neart na comhartha minicíochta raidió a bhrath chun a chinneadh an bhfuil an OBU tar éis dul isteach sa réimse seirbhíse. Nuair a bhíonn an neart comhartha braite níos mór ná 1/2 den uaschomhartha, cuireann na páirtithe seolta agus glactha croitheadh láimhe gan sreang i bhfeidhm. Ag an am seo, meastar go ndeachaigh an OBU isteach sa limistéar seirbhíse. dúiche. Sa chéim seo, caithfidh sainaithint naisc phríobháideach an OBU a bheith ar gach fráma agus rialú earráide a chur i bhfeidhm. Chun breithiúnas OBU in aghaidh an tsrutha agus le sruth, is féidir leat an uimhir aitheantais a úsáid chun a chinneadh an mbaineann sé leis an gcóras céanna. Déanfar OBUanna a bhfuil uimhreacha aitheantais orthu nach bhfuil an córas céanna acu a scriosadh go huathoibríoch den taifead. Úsáideann an OBU meicníocht hopping minicíochta nuair a bhíonn faisnéis á tuairisciú agus roghnaíonn sé go randamach cainéal seasta sa réimse seirbhíse le haghaidh cumarsáid croitheadh láimhe chun brú tráchta a chosc.

Céim 3: Scaoileadh an nasc. Nuair a bhíonn an neart comhartha braite níos lú ná 1/2 den neart uasta, meastar gur fhág an carr an stáisiún. Tar éis don RSU agus OBU gach feidhmchlár a chomhlánú, scriosann siad an t-aitheantóir naisc agus eisíonn siad ordú um scaoileadh nasc cumarsáide tiomnaithe. Scaoileann an t-amadóir scaoileadh nasc an nasc de réir dheimhniú na seirbhíse iarratais.

4. Próiseas cumarsáide a fhorbairt idir OBU agus BSS

Bunaítear leis an bprótacal cumarsáide struchtúr prótacail simplí trí chiseal bunaithe ar an tsamhail prótacail seacht-ciseal d'ailtireacht idirnasctha an chórais oscailte, eadhon an ciseal fisiceach, ciseal nasc sonraí agus ciseal iarratais.

1) Ciseal fisiceach Is é an ciseal fisiceach caighdeán comhartha cumarsáide den chuid is mó. Ós rud é nach bhfuil aon chaighdeán aontaithe faoi láthair maidir le cumarsáid gan sreang gearr-achair 433mHz ar fud an domhain, tá an ciseal fisiceach atá sainmhínithe ag caighdeáin éagsúla difriúil freisin, mar a thaispeántar i dTábla 1. Léiríonn Fíor 6 modh ionchódaithe Manchain.

2) Ciseal nasc sonraí Rialaíonn an ciseal nasc sonraí an próiseas malartaithe faisnéise idir OBU agus BSS, bunú agus scaoileadh naisc nasc sonraí, sainmhíniú agus sioncrónú fráma frámaí sonraí, rialú tarchur sonraí fráma, rialú lamháltais locht, agus sonraí. tras-seoladh. Sonraítear rialú ciseal nasc agus malartú paraiméadar ar naisc nasc. Déantar tarchur sonraí ag tarchur fráma sonraí, mar a thaispeántar i bhFíor 7.

3) Ciseal iarratais Déanann an ciseal feidhmchláir ríomhchláir chaighdeánacha feidhm úsáideora a fhoirmiú, sainmhíníonn sé formáid na dteachtaireachtaí cumarsáide idir feidhmchláir éagsúla, agus soláthraíonn sé comhéadan teachtaireachta oscailte do ghlaonna ó bhunachair shonraí nó ó fheidhmchláir eile.

5 Conclúid

Úsáideann an córas aitheantais minicíochta raidió atá deartha san Airteagal seo micrea-rialtóir sraith ísealchumhachta TI MSP430, atá deartha go speisialta ag TI le haghaidh tomhaltas ísealchumhachta trealaimh faoi thiomáint ceallraí. Is TI's CC1020 an tslis minicíochta raidió freisin. Tá comhtháthú ard aige, is féidir le méid beag, tomhaltas ísealchumhachta a bhaint amach, agus is furasta é a shuiteáil. Tá sé oiriúnach chun córais monatóireachta agus faireachais saor ó pháirceáil feithiclí a thógáil. Léiríonn na torthaí tástála, i gcoinníollacha casta bóthair (bóithre gnóthacha), gur féidir aitheantas éifeachtach a bhaint amach laistigh de raon 300m, agus i gcoinníollacha líne radhairc, is féidir aitheantas a bhaint amach laistigh de raon 500m.