Entwurf eines WiFi-basierten RFID-skalierbaren AMR-Parkplatzerkennungssystems

Einführung

Die Echtzeiterkennung von Parklücken auf Parkplätzen ist der Schlüssel zu einer intelligenten Parkraumbewirtschaftung und einer verbesserten Parkraumnutzung. Es ist auch eine Voraussetzung für ein modernes Parkraummanagement. Die Entwicklung des Parkplatzerkennungssystems auf dem Parkplatz hat im Allgemeinen drei Phasen durchlaufen: Bodenerkennungsspulenerkennung, Torsteuerung und Echtzeit-Parkplatzerkennung. Die Parkplatzerkennung hängt eng mit dem Niveau der Erkennungstechnologie zusammen. Die rasante Entwicklung der Sensoren ist der Garant für das Erkennungsniveau. Die Grundarchitektur der ersten beiden Parklückenerkennungssysteme ist zu groß und die Installation zu umständlich; Sie können den Anforderungen der rasanten Entwicklung von Parkplätzen hinsichtlich Zuverlässigkeit, Echtzeit, Genauigkeit, Skalierbarkeit, geringem Energieverbrauch und geringem technischen Aufwand nicht gerecht werden.

WiFi ist eine drahtlose Technologie mit kurzer Reichweite, die über Funkwellen eine Verbindung zum Internet herstellt und häufig bei der Einrichtung von drahtlosen LANs in Innenräumen eingesetzt wird. Die herausragenden Vorteile von WLAN sind: Erstens ist die Abdeckung der Funkwellen groß, mit einem Radius von bis zu etwa 100 m; Zweitens ist die Übertragungsgeschwindigkeit von WLAN sehr hoch und kann 54 Mbit/s erreichen. Drittens ist die Eintrittsschwelle niedrig, solange das Endgerät WLAN unterstützt. Sie können dem WLAN-Netzwerk nach bestimmten Berechtigungen beitreten. Im Parkplatzerkennungssystem wird die WiFi-Technologie zur Erfassung und Übertragung von Knotenparametern des Erkennungssystems sowie zur Übertragung und Steuerung von Steuersignalen eingesetzt. Dadurch wird die Verlegung umständlicher Datenleitungen auf dem Parkplatz vermieden, was für die Reduzierung von Kosten und Energieverbrauch von Bedeutung ist und die Erkennung effizienter macht. Die Skalierbarkeit des Systems ist flexibler.

Bei der Radio Frequency Identification (RFID)-Technologie handelt es sich um eine berührungslose automatische Identifikationstechnologie, die Funkfrequenzkommunikation nutzt. RFID im 2,4-GHz-Frequenzband kann den Bedarf an entsprechenden Geräten im System reduzieren und die Empfindlichkeit gegenüber Frequenzabweichungen verringern. Die Einführung der RFID-Technologie in das Parkplatzerkennungssystem trägt zur Entwicklung von Standardgeräten bei. Mithilfe der eindeutigen ID-Nummer des Fahrzeugdetektors können Parkplätze schnell gefunden werden, was der Parkplatzführung auf dem Parkplatz zugute kommt.

In diesem Artikel werden die Anforderungen des Parkplatzerkennungssystems auf dem Parkplatz kombiniert, um ein WiFi-basiertes, RFID-erweiterbares AMR-Parkplatzerkennungssystem zu entwerfen, das die Kosten und Komplexität des Parkplatzerkennungssystems erheblich reduziert und den Energieverbrauch des Systems senkt und verbessert die Systemerkennungsgenauigkeit. und Machbarkeit, um eine Skalierbarkeit des Systems zu erreichen.

1 Systemdesign

1.1 Aufbau des Parkplatzerkennungssystems

Das Parkplatzerkennungssystem besteht aus einem Server, einem WLAN-Router, einer Parkplatzanzeige, einem RFID-Lesegerät und einem AMR-Sensorknoten (Anisotrop Magneto Resistiv). Der Server ist für die Verarbeitung der hochgeladenen Daten, das Senden der Verarbeitungsergebnisse an den Anzeigebildschirm und das Senden von Anweisungen an den Leser/Schreiber verantwortlich. Der WLAN-Router ist ein wichtiger Bestandteil des gesamten Parkplatzerkennungssystems. Es ist für die Organisation aller Teile des gesamten Systems in einem lokalen Netzwerk verantwortlich. Der Stellplatzanzeigebildschirm dient zur Anzeige des aktuellen Zustands des Stellplatzes in Echtzeit. Der RFID-Leser empfängt die vom AMR-Sensorknoten hochgeladenen Daten und überträgt sie über WLAN an den Server. Außerdem empfängt es die Anweisungen des Servers und leitet sie an den AMR-Sensorknoten weiter. Der AMR-Sensorknoten ist dafür verantwortlich, das Magnetfeld in der Parklücke zu erkennen, anhand der Änderungen im Magnetfeld zu beurteilen, ob sich dort ein Fahrzeug befindet, die erkannte Situation durch Daten wiederzugeben, die Daten zu verpacken und drahtlos an den RFID-Leser zu übertragen , Knoten und RFID-Leser. Die Kommunikation erfolgt in beide Richtungen.

Beim Entwurf des Systems ist die Netzwerkstruktur des Systems eine Sterntopologie, das RFID-Lese- und Schreibgerät des Systems ist der Netzwerkcontroller und die AMR-Sensorknoten sind alle Slave-Knoten. Die Netzwerktopologie ist wie in der Abbildung dargestellt. Der RFID-Leser verfügt über eine Transceiver-Funktion und ist für die Verwaltung und Steuerung der Uplink- und Downlink-Daten oder -Anweisungen des Systems verantwortlich; Der AMR-Sensorknoten ist für die Datenerfassung und Datenvorverarbeitung der Magnetfeldparameter verantwortlich.

1.2 Systemschaltungsdesign

Der Schaltungsaufbau des Parkplatzerkennungssystems umfasst:

(1) AMR-Sensorknotenschaltung, einschließlich Knotenstromversorgungsteil, ParksSchrittmacher-Magnetfeld-Erfassungsteil, Datenvorverarbeitungsteil und Hochfrequenz-Transceiver-Teil usw.;

(2) RFID-Lese-/Schreibschaltung, einschließlich Hochfrequenz-Transceiver-Teil, WiFi-Teil, Datenverarbeitungsteil und Steuerteil.

Die Grundschaltung des AMR-Sensorknotens ist in der Abbildung dargestellt. Der Stromversorgungsteil nutzt den APL5312-33 von TI, um als LDU zu fungieren. Die Eingangsspannung des Netzteils beträgt 4,2 V und die Ausgangsspannung 3,3 V.

Zur Erkennung der Magnetfeldstärke wird der AMR-Sensor MMC2122MG verwendet. Dieser Sensor zeichnet sich durch geringe Größe, lange Lebensdauer, hohe Empfindlichkeit, geringen Energieverbrauch und Stabilität aus. Es kann in großem Umfang in elektronischen Kompassen, GPS-Navigation, Positionserkennung, Fahrzeugerkennung und Magnetometrie eingesetzt werden. MMC2122MG ist ein zweiachsiger magnetoresistiver Sensor. Es kann die Signalverarbeitung auf dem Chip abschließen und den I2C-Bus integrieren. Es erfordert keine A/D-Wandlung und kann direkt an den Mikroprozessor angeschlossen werden.

Der MSP430F2618 mit geringem Stromverbrauch und hoher Leistung dient zur Vorverarbeitung der gesammelten Daten, zur Kommunikation mit dem 2,4-GHz-Hochfrequenzchip CC2500 über seinen eigenen SPI-Port und zum Hochladen der vorverarbeiteten Datenpakete auf den RFID-Leser. Erhalten Sie Anweisungen vom RFID-Lesegerät.

Die HF-Transceiver-Schaltung des RFID-Lesegeräts ist in Abbildung 5 dargestellt. CC2500 kommuniziert mit dem Lesegerät-Steuerteil über SPI. CC2591 erhöht das Verbindungsbudget durch Bereitstellung eines Leistungssenders zur Verbesserung der Ausgangsleistung; CC2591 hat eine niedrige Rauschzahl. Rauschverstärker (LNA) zur Verbesserung der Empfängerempfindlichkeit, Leistungsverstärker (PA), schaltender HF-Anpasser und Balun-Schaltkreis, um dem einfachen Design leistungsstarker drahtloser Anwendungen gerecht zu werden.