CN102226932B - 一种基于射频识别技术的测量车辆速度的方法 - Google Patents

一种基于射频识别技术的测量车辆速度的方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种基于射频识别技术的测量车辆速度的方法，属于交通运输技术领域，包括：在测量路段内检测通过车辆的信息、发送车辆信息到车辆数据管理中心、车辆数据管理中心处理基于最小二乘法计算车辆速度；本发明的方法能够保证在较长距离内测量车辆速度的测量精度，可广泛地应用于道路上行进车辆速度的测量。

Description

一种基于射频识别技术的测量车辆速度的方法
技术领域
本发明属于交通运输技术领域，特别涉及一种基于射频识别技术的测量车辆速度的方法。
背景技术
传统的仪器测速的实际运用，现阶段可以主要分为三大测速系统：雷达测速、激光测速、线圈法测速，该三大测速方法都具有较高的精度，但都不可避免的存在各自的缺陷，雷达测速成本较高，受杂波干扰影响，误报率较高；激光测速成本较高，环影响因素较大(雨天)，成本较高；线圈法测速成本高，应用领域有限。自动测速装置通常被放置在重要的高速公路，不仅体积庞大，造价昂贵，而且维护负担较大，维护费用较为昂贵，不适用需要对车辆速度进行较长路段的监测测速要求。
现有的基于RFID(射频识别)的测速系统功能单一，内置算法仅支持在一段路程中简单的平均速度的测量，路段较长时测速精度较低，受精度限制，所测速度的有效范围较小，不适合用于距离较长的非高速路段测速。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种基于射频识别技术的测量车辆速度的方法，该方法基于最小二乘法对通过射频识别(RFID)技术多点测得的车辆的数据进行处理。
本发明方法的硬件是基于射频技术的测量车辆速度系统，该系统包括前端机读写器组模块、车辆数据管理中心模块；
所述前端机读写器组模块包括RFID读写器、ARM核心控制板、第一无线通信模块、第二无线通信模块；
所述RFID读写器包括微控制器、RFID读写模块，微控制器通过SPI接口与RFID读写模块相连接；
所述ARM核心控制板通过串口与第一无线通信模块通讯、第二无线通信模块；
所述车辆数据管理中心模块包括车辆数据服务器、终端监控模块、第三无线通信模块；
所述车辆数据服务器分别通过扁平电缆与终端监控模块的相连接、通过串口与第三无线通信模块相连接；
本发明的基于射频识别技术的测量车辆速度的方法，包括如下步骤：
步骤1、启动测量路段内的所有RFID读写器；
步骤2、所有RFID读写器各自检测并记录车辆的RFID标签信息及通过时间；
步骤3、ARM核心控制板判定车辆的RFID标签信息：
步骤4、通过无线通信模块发送已判定车辆RFID信息到车辆数据管理中心：
步骤5、车辆数据管理中心处理数据：
步骤5.1记录RFID标签信号，记录第一个RFID读写器～第二个RFID读写器的布点距离、记录第二个RFID读写器～第三个RFID读写器的布点距离…第N-1个RFID读写器～第N个RFID读写器的布点距离为(s1，s2，...，sn-1)，记为S[N-1]，将第一个RFID读写器～第N个RFID读写器记录的车辆通过时间记为(t1，t2，...，tn)，记为T[N]；
步骤5.2使用公式计算速度vi，将(v1，v2，...，vn-1)记为V[N-1]；
其中：vi为车辆通过第i个RFID读写器～第i+1个RFID读写器的速度；
si为第i个RFID读写器～第i+1个RFID读写器的布点距离；
V[N-1]为速度序列；
步骤5.3使用公式
Figure BDA0000065198030000022
计算数据，将计算得出的基于时间的数据(x1，x2，...，xn-1)记为X[N-1]；生成基于速度的数据序列Y[N-1]＝V[N-1]；
步骤5.4将X[N-1]、Y[N-1]代入如下公式：
设f＝(y1，y2，...，yn-1)T，取正交组
Figure BDA0000065198030000023
并利用基于最小二乘函数
Figure BDA0000065198030000024
的测速算法求出车辆在路段内的最大行驶速度和最小二乘平均速度；
本发明的基于射频技术的测量车辆速度的方法有益效果：采用基于最小二乘法测量车辆速度，能够保证在较长距离内测量车辆速度的测量精度。
附图说明
图1为本发明的测量车辆速度系统的硬件框图；
图2为本发明的测量车辆速度系统的实施例的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的基于射频识别技术的测量车辆速度的方法做进一步详细描述。
本发明的方法的硬件是基于射频技术的测量车辆速度系统，本发明的实施例采用的设备或芯片如下：
微控制器为AT89S52；
RFID读写模块为YHY502B；
第一、第二、第三无线通信模块型号均为GPRS/GSM模块；
ARM核心控制板为TQ2440，其中ARM采用ARM9架构的Samsung S3C2440AL，主频400MHz(最高可达533MHz)，板载64MB SDRAM，256MB Nand Flash，核心板采用3.3V供电；
车辆数据服务器为普通PC机；
终端监控模块为AT070TN83 V.1的TFT LCD屏；
实施例：
如图2所示，本发明的实施例是采用4个RFID读写器在测量路段上进行布点，相邻RFID读写器之间的布点距离均为50m；
如图1所示，本发明的基于射频识别技术的测量车辆速度的硬件系统包括前端机读写器组模块、车辆数据管理中心模块；
所述前端机读写器组模块包括RFID读写器、ARM核心控制板TQ2440、第一无线通信GPRS/GSM模块、第二无线通信GPRS/GSM模块；
所述RFID读写器包括微控制器AT89S52、RFID读写模块，微控制器通过SPI接口与RFID读写模块相连接；
所述ARM核心控制板TQ2440通过串口与第一无线通信GPRS/GSM模块通讯、第二无线通信GPRS/GSM模块通讯；
所述车辆数据管理中心模块包括车辆数据服务器、终端监控模块、第三无线通信模块GPRS/GSM；
所述车辆数据服务器分别通过扁平电缆与终端监控模块AT070TN83 V.1的相连接、通过串口与第三无线通信GPRS/GSM模块相连接；
本发明的基于射频识别技术的测量车辆速度的方法，包括如下步骤：
步骤1、启动测量路段内的所有5个RFID读写器；
步骤2、5个RFID读写器各自检测并记录通过车辆的RFID标签信息及通过时间，其记录的通过时间按布点顺序依次为0s，1.8173s，3.9429s，5.7411s，7.7372s；
步骤3、ARM核心控制板TQ2440判定车辆的RFID标签信息：
步骤4、通过无线通信GPRS/GSM模块发送已判定车辆RFID信息到车辆数据管理中心：
步骤5、车辆数据管理中心处理数据：
步骤5.1、记录RFID标签信号，并记录第一个RFID读写器～第二个RFID读写器的布点距离、记录第二个RFID读写器～第三个RFID读写器的布点距离…第四个RFID读写器～第五个RFID读写器的布点距离为(s1，s2，s3，s4)＝(50，50，50，50)，记为S[4]，将第一个RFID读写器～第5个RFID读写器记录的车辆通过时间记为(t1，t2，t3，t4，t5)＝(0，1.8173，3.9429，5.7411，7.7372)记为T[5]；
步骤5.2使用公式
Figure BDA0000065198030000041
计算速度vi，将计算得出的(v1，v2，v3，v4)＝(26.7197，24.0840，27.8059，25.0489)记为V[4]；
其中：vi为车辆通过第i个RFID读写器～第i+1个RFID读写器的速度；
si为第i个RFID读写器～第i+1个RFID读写器的布点距离；
V[4]为速度序列；
步骤5.3使用公式
Figure BDA0000065198030000042
计算数据，将计算得出的基于时间的数据(x1，x2，x3，x4)＝(0.9356，2.9093，4.8464，6.7436)记为X[4]；
生成基于速度的数据序列Y[4]＝V[4]；
步骤5.4将X[4]、Y[4]代入如下公式：
设f＝(y1，y2，y3，y4)T，取正交组
Figure BDA0000065198030000043
并利用基于最小二乘函数求出拟合曲线为
Figure BDA0000065198030000044
，再求出车辆在路段内的最大行驶速度为28.9214m/s、最小二乘平均速度为25.9146m/s；
测量上述测量的最大行驶速度为28.9214m/s、最小二乘平均速度为25.9146m/s后，可以依此判定车辆行驶是否超速；如果超速，将测量车辆的RFID标签信息以及违规时间、违规地点记入数据库。

Claims (1)

1.一种基于射频识别技术的测量车辆速度的方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1、启动测量路段内的所有RFID读写器；
步骤2、所有RFID读写器各自检测并记录车辆的RFID标签信息及通过时间；
步骤3、ARM核心控制板判定车辆的RFID标签信息；
步骤4、通过无线通信模块发送已判定车辆RFID标签信息到车辆数据管理中心；
步骤5、车辆数据管理中心处理数据；
步骤5.1记录RFID标签信息，记录第一个RFID读写器～第二个RFID读写器的布点距离、记录第二个RFID读写器～第三个RFID读写器的布点距离…第N-1个RFID读写器～第N个RFID读写器的布点距离为(s1,s2,...,sn-1)，记为S[N-1]，将第一个RFID读写器～第N个RFID读写器记录的车辆通过时间记为(t1,t2,...,tn)，记为T[N]；
步骤5.2使用公式
Figure FDA00002921198400011
计算速度vi，将(v1,v2,...,vn-1)记为V[N-1]；
其中：vi为车辆通过第i个RFID读写器～第i+1个RFID读写器的速度；
si为第i个RFID读写器～第i+1个RFID读写器的布点距离；
V[N-1]为速度序列；
步骤5.3使用公式
Figure FDA00002921198400012
计算数据，将计算得出的基于时间的数据(x1,x2,...,xn-1)记为X[N-1]；生成基于速度的数据序列Y[N-1]=V[N-1]；
步骤5.4将X[N-1]、Y[N-1]代入如下公式：
设f=(y1,y2,...,yn-1)T，取正交组
Figure FDA00002921198400013
并利用基于最小二乘函数
Figure FDA00002921198400014
的测速算法求出车辆在路段内的最大行驶速度和最小二乘平均速度。
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