Разработка масштабируемой системы обнаружения парковочных мест AMR на основе WiFi RFID

введение

Обнаружение парковочных мест в режиме реального времени на парковках является ключом к реализации интеллектуального управления парковками и улучшению использования парковочных мест. Это также является требованием для современного управления парковками. Развитие системы обнаружения парковочных мест на парковках, как правило, прошло три этапа: обнаружение с помощью наземной сенсорной катушки, управление воротами и обнаружение парковочных мест в режиме реального времени. Обнаружение парковочных мест тесно связано с уровнем технологии обнаружения. Быстрое развитие датчиков является гарантией уровня обнаружения. Базовая архитектура первых двух систем обнаружения парковочных мест слишком велика, а установка слишком громоздка; они не могут удовлетворить потребности быстрого развития парковок с точки зрения надежности, реального времени, точности, масштабируемости, низкого энергопотребления и небольшого объема проектирования.

Wi-Fi — это беспроводная технология ближнего действия, которая подключается к Интернету через радиоволны и широко используется при создании внутренних беспроводных локальных сетей. Выдающиеся преимущества WiFi: во-первых, покрытие радиоволн широкое, с радиусом до 100 м; во-вторых, скорость передачи WiFi очень высокая, которая может достигать 54 Мбит/с; в-третьих, низкий порог входа, при условии, что конечное устройство поддерживает WiFi. Вы можете присоединиться к сети WiFi в соответствии с определенными разрешениями. В системе обнаружения парковочных мест технология WiFi используется для сбора и передачи параметров узлов системы обнаружения, а также для передачи и управления сигналами управления. Это позволяет избежать прокладки громоздких линий передачи данных на парковке, что имеет определенное значение для снижения затрат и потребления энергии, а также делает обнаружение более эффективным. Масштабируемость системы более гибкая.

Технология радиочастотной идентификации (RFID) - это бесконтактная технология автоматической идентификации, использующая радиочастотную связь. RFID в диапазоне частот 2,4 ГГц позволяет снизить требования к соответствующему оборудованию в системе и снизить чувствительность к отклонениям частоты. Внедрение технологии RFID в систему обнаружения парковочных мест способствует разработке стандартного оборудования. Уникальный идентификационный номер детектора транспортного средства может использоваться для быстрого поиска парковочных мест, что полезно для навигации по парковочным местам на парковке.

В этой статье объединены требования к системе обнаружения парковочных мест на парковке для разработки расширяемой системы обнаружения парковочных мест AMR на основе WiFi RFID, что значительно снижает стоимость и сложность системы обнаружения парковочных мест, снижает энергопотребление системы и повышает точность обнаружения системы. и осуществимость достижения масштабируемости системы.

1 Проектирование системы

1.1 Проектирование системы обнаружения парковочных мест

Система обнаружения парковочных мест состоит из сервера, беспроводного маршрутизатора, дисплея парковочных мест, считывателя RFID и узла датчика AMR (анизотропный магниторезистивный). Сервер отвечает за обработку загруженных данных, отправку результатов обработки на экран дисплея и отправку инструкций считывателю/писателю. Беспроводной маршрутизатор является важной частью всей системы обнаружения парковочного места. Он отвечает за организацию всех частей всей системы в локальную сеть. Экран отображения парковочного места используется для отображения текущего состояния парковочного места в режиме реального времени. Считыватель RFID получает данные, загруженные узлом датчика AMR, и передает их на сервер через WiFi. Он также получает инструкции сервера и пересылает их узлу датчика AMR. Узел датчика AMR отвечает за обнаружение магнитного поля на парковочном месте, оценку наличия транспортного средства на основе изменений в магнитном поле, отражение обнаруженной ситуации с помощью данных, а также упаковку данных и передачу их по беспроводной связи на считыватель RFID, узел и считыватель RFID. Связь двусторонняя.

При проектировании системы структура сети системы представляет собой топологию звезды, считыватель и писатель RFID системы является сетевым контроллером, а узлы датчиков AMR являются ведомыми узлами. Топология сети показана на рисунке. Считыватель RFID имеет функцию приемопередатчика и отвечает за управление и контроль данных или инструкций восходящей и нисходящей линии связи системы; узел датчика AMR отвечает за сбор данных о параметрах магнитного поля и предварительную обработку данных.

1.2 Проектирование схемы системы

Проектирование схемы системы обнаружения парковочного места включает в себя:

(1) Схема узла датчика AMR, включая часть питания узла, часть сбора магнитного поля парковочного места, часть предварительной обработки данных и часть радиочастотного приемопередатчика и т. д.;

(2) Схема считывателя/записи RFID, вкл.luding часть радиочастотного приемопередатчика, часть WiFi, часть обработки данных и часть управления.

Базовая схема узла датчика AMR показана на рисунке. Часть источника питания использует APL5312-33 от TI для работы в качестве LDU. Входное напряжение источника питания составляет 4,2 В, а выходное - 3,3 В.

Для обнаружения напряженности магнитного поля используется датчик AMR MMC2122MG. Этот датчик имеет такие характеристики, как небольшой размер, длительный срок службы, высокая чувствительность, низкое энергопотребление и стабильность. Он может широко использоваться в электронных компасах, GPS-навигации, определении местоположения, обнаружении транспортных средств и магнитометрии. MMC2122MG - это двухосный магниторезистивный датчик. Он может выполнять обработку сигнала на чипе и интегрировать шину I2C. Он не требует АЦП и может быть напрямую подключен к микропроцессору.

MSP430F2618, который имеет низкое энергопотребление и высокую производительность, используется для предварительной обработки собранных данных, связи с радиочастотным чипом CC2500 2,4 ГГц через собственный порт SPI и загрузки предварительно обработанных пакетов данных в считыватель RFID. Получает инструкции от считывателя RFID.

Схема приемопередатчика RFID-считывателя показана на рисунке 5. CC2500 взаимодействует с управляющей частью считывателя через SPI. CC2591 увеличивает бюджет линии связи, предоставляя передатчик мощности для улучшения выходной мощности; CC2591 имеет низкий коэффициент шума. Усилитель шума (LNA) для улучшения чувствительности приемника, усилитель мощности (PA), коммутирующий RF-согласующий элемент и схема симметрирования для соответствия простой конструкции высокопроизводительных беспроводных приложений.