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1 概述 隨著(zhù)數據業(yè)務(wù)和多媒體業(yè)務(wù)的快速增加，人們對定位與導航的需求日益增大，尤其在復雜的室內環(huán)境，如機場(chǎng)大廳、展廳、倉庫、超市、圖書(shū)館、地下停車(chē)場(chǎng)、礦井等環(huán)境中，常常需要確定移動(dòng)終端或其持有者、設施與物品在室內的位置信息。但是受定位時(shí)間、定位精度以及復雜室內環(huán)境等條件的限制，比較完善的定位技術(shù)目前還無(wú)法很好地利用。 2 RFID工作原理 RFID (Radio Frequency Identification)系統稱(chēng)為射頻識別系統，其能量供應和數據交換是應用無(wú)線(xiàn)電和雷達技術(shù)實(shí)現的。RFID系統一般是由兩部份組成一閱讀器、應答器 。 a.應答器：應答器放在需要識別的物體上，可以發(fā)送和接收信息，可根據收到的操作命令作讀/寫(xiě)等處理; b.閱讀器：閱讀器是采集應答器信息并對應答器發(fā)出操作命令的裝置，發(fā)出的命令包含選擇，讀/寫(xiě)，取消選擇命令等。 一臺典型的閱讀器包含有高頻模塊(發(fā)送單元和接收單元)、控制單元以及與應答器連接的禍合元件。此外，閱讀器還應該有附加接口(RS232\RS485\USB等)，以便將獲得數據進(jìn)一步傳給另外的系統(計算機、機器人控制裝置等)。 應答器是RFID系統的數據信息載體，由耦合元件以及微電子芯片組組成。它具有智能讀寫(xiě)及加密通信的能力。一般是無(wú)源的，即內部不含電源，工作時(shí)，接收閱讀器發(fā)出的射頻電磁波，經(jīng)內部整流、電容穩壓后作為電源。此外還有有源應答器，一般是由電池供電，可以在較高頻段工作，識別距離較長(cháng)，和閱讀器之間的通信速率也較高。 系統的基本丁作流程是：閱讀器通過(guò)發(fā)射天線(xiàn)發(fā)送一定頻率的射頻信號，當應答器進(jìn)入發(fā)射天線(xiàn)工作區域時(shí)產(chǎn)生感應電流，應答器獲得能量被激活;應答器將自身編碼等信息通過(guò)其內置發(fā)送天線(xiàn)發(fā)送出去;系統接收天線(xiàn)接收到從應答器發(fā)送來(lái)的載波信號，經(jīng)天線(xiàn)調節器傳送到閱讀器，閱讀器對接收的信號進(jìn)行解調和解碼然后送到后臺主系統進(jìn)行相關(guān)處理;主系統根據邏輯運算判斷該應答器的合法性，針對不同的設定做出相應的處理和控制，發(fā)出指令信號控制執行機構動(dòng)作。 3 系統組成 3.1 總體描述 本系統的設計思路是在入口處給人員一RFID電子標簽，也叫電子卡，里面標有標簽的編號以及個(gè)人信息，在各個(gè)主要的據點(diǎn)安裝閱讀器。當人員接近閱讀器時(shí)，會(huì )自動(dòng)讀取出標簽。 圖1 讀卡的基本的流程 信息以有停留時(shí)間、行走路線(xiàn)等其它相關(guān)數據。閱讀器將數據傳人后臺服務(wù)器，對數據進(jìn)行平滑、數據校驗以及數據暫存等，數據經(jīng)RFID中間件進(jìn)行加工、處理后，傳送到應用程序接口�；镜牧鞒桃�(jiàn)圖1。 基本機理：每個(gè)電子卡內都有一個(gè)32位的號碼，當電子卡呈現在閱讀器讀出范圍內時(shí)，電子卡被閱讀器不斷發(fā)射的電磁問(wèn)詢(xún)信號激活，從而反饋給閱讀器一個(gè)攜帶有電子卡號碼的應答信號，正是通過(guò)電子卡與閱讀器互相之間的信號問(wèn)詢(xún)與應答，閱讀器就能夠準確快速地識別電子卡內攜帶的號碼，并將讀到的電子卡號碼按照一定的輸出格式輸出給計算機、外部控制器或其他終端設備，從而實(shí)現對電子卡的識別。當佩帶電子卡的人員來(lái)到終端人口處時(shí)，附近的閱讀器將讀到的電子卡號碼通過(guò)RS232傳遞給報到終端機，報到終端機再通過(guò)計算機網(wǎng)絡(luò )將數據(讀到的電子卡號碼)傳遞給遠地的計算機服務(wù)器。這樣與服務(wù)器相連的報到終端機和查詢(xún)終端機就能夠實(shí)時(shí)更新數據。 3.2系統組成 本系統主要由人員定位、數據傳輸、計算機系統組成。 人員定位：主要是基于RFID無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )平臺，其中包括定位網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)(應答器)、無(wú)線(xiàn)ID模塊、標準電纜等，RFID無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )跟蹤定位系統采用RFID無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)，應答器設置成一個(gè)電子卡，而閱讀器則是安裝在室內固定的位置上，安裝在超市的天花板或者走廊墻壁上，通常其位置是已知的，利用這些已知位置的閱讀器來(lái)定位處在運動(dòng)狀態(tài)的應答器。所安置的網(wǎng)絡(luò )模塊將自動(dòng)組成一個(gè)RFID通信網(wǎng)絡(luò )，這個(gè)通信網(wǎng)絡(luò )實(shí)際就是一個(gè)定位網(wǎng)絡(luò )，每一個(gè)網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)就是一個(gè)定位點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)可通過(guò)自動(dòng)讀取移動(dòng)目標的信息和信號強度，來(lái)確定移動(dòng)目標的位置信息，網(wǎng)絡(luò )定位點(diǎn)在已有的通信電纜的地方直接通過(guò)RS232接口與現有的通信電纜相連接，再通過(guò)交換機將信息上傳到終端管理計算機，實(shí)現人員的定位系統的全部功能。 圖2 系統的功能結構圖 數據傳輸：包括分線(xiàn)拉接頭、電纜接頭，網(wǎng)絡(luò )連接等，網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)可通過(guò)自動(dòng)讀取移動(dòng)目標的信息和信號強度，在RFID通信中各個(gè)節點(diǎn)之間傳輸，網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)在有通信電纜的地方直接接人已有的通信電纜，通過(guò)等再將信息傳到終端管理計算機，人員跟蹤定位系統軟件處理，實(shí)現人員跟蹤定位系統的全部功能。 計算機系統：計算機硬件系統包括主機、電源系統、轉換接口、軟件保護器、打印機等;軟件系統包括：信號采集與處理系統、通信系統、分析統計系統、數據庫，人機界面等。 3.3 系統功能模塊描述 系統的中央管理控制軟件是定位系統的中心，以控制閱讀器和RFID卡的工作狀態(tài)，以及進(jìn)行定位數據統計處理等。主要特點(diǎn)是：界面簡(jiǎn)單美觀(guān)，易于操作控制;通過(guò)串口通信協(xié)議，實(shí)現對閱讀器的控制與數據傳送;定位信息的錄入簡(jiǎn)單，方便，維護性和保密性好;快速查詢(xún)實(shí)時(shí)定位數據等。 系統軟件主要用VC++做開(kāi)發(fā)工具;SQL Server數據庫用于各個(gè)閱讀器及定位信息的存儲和查詢(xún);串口通信控件實(shí)現主機控制閱讀器的工作模式，并與閱讀器進(jìn)行數據交換。閱讀器控制模塊主要通過(guò)串口通信控件來(lái)實(shí)現主機對閱讀器的控制以及數據交換的功能;數據庫管理模塊是應用SQL Server數據庫進(jìn)行定位信息的存儲、修改、查詢(xún)、維護等，完成標簽參數采集的實(shí)時(shí)地理坐標、閱讀器、傳感器等的數據采集，采用數據庫的完整性約束等技術(shù)，結合室內地理信息實(shí)現室內定位系統所需的人員實(shí)時(shí)分布信息，綜合各方面的參數進(jìn)行提取、分析、處理等。保證數據的完整性和可靠性，而且便于錄人查詢(xún)工作;跟蹤查詢(xún)極模塊是結合WEB技術(shù)。把閱讀器和獲取的RFID卡信息迅速通過(guò)數據庫查詢(xún)配對，得到相應的定位人員信息資料，并將其顯示在屏幕上，便于查詢(xún)人員了解到整個(gè)場(chǎng)所的現場(chǎng)情況。 結束語(yǔ) 以上提出了一種低成本的室內射頻識別(RFID)定位系統，該系統是基于移動(dòng)臺自定位方案。在我們的系統中可以采用閱讀器安裝在室內固定的位置上，安裝在室內的天花板或者走廊墻壁上，通常其位置是已知的，利用這些已知位置的閱讀器來(lái)定位處在運動(dòng)狀態(tài)的電子標簽。閱讀器通過(guò)檢測其周的電子標簽對自己的位置進(jìn)行定位并將位置傳輸給計算機系統。 |
