CN102509528B - 基于射频识别技术的电子导航系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于射频识别技术的电子导航系统，由射频主机模块、控制电路模块、信息播报电路模块，以及独立存在的智能卡组成。当智能卡靠近或远离射频主机时，射频主机产生高电平响应脉冲信号并输入到控制电路，控制电路进行延时，信息播报电路得以导通，完成该电路中存储的信息播报。本发明的有益效果是，实现了自助式导航。另外，也可在本发明的基础上稍加改动，即可应用到电子地图、电子导游、电子导盲等多个领域，具有十分广阔的应用前景。

Description

基于射频识别技术的电子导航系统

技术领域

本发明是关于信息播报的电子导航系统的，尤其涉及基于射频识别技术(RFID)的电子导航系统。

背景技术

RFID，射频识别技术，是英文(Radio Frequency Identification)的缩写，又称电子标签。RFID技术是20世纪90年代开始兴起的一种自动识别技术，由美国麻省理工学院Auto ID Centre所主导，它是一项利用射频信号通过空间耦合（交变磁场或电磁场）实现无接触信息传递并通过所传递的信息达到识别目的的技术。射频识别技术具有精度高、适应环境能力强、抗干扰强、操作快捷等许多优点。

RFID系统的基本组成主要包括以下几个部分：1.天线(Antenna，or Coil)，用于感应和产生射频无线电波，以收发信息；2.感应器(Transponder，or Tag)，也被称为电子标签，相当于条码技术中的条码符号，用来存储需要识别的信息，但与条码不同的是，标签必须能够自动或在外力的作用下，把存储的信息主动发射出去，根据电子标签内有无电源的不同，电子标签又可分无源标签和有源标签；3.信号接收器(Transceiver，or Reader)，也称为阅读器，用于提供与标签进行数据传输的途径，包括接收主机端的命令，并将存储在标签中的资料以有线或无线的方式传送回主机；4.主机(Host Computer)，以有线或无线的方式与阅读器连接，其内的应用系统用以控制阅读器的信息收发、辨识与管理工作。

RFID技术的工作原理是：电子标签独立存在，当它进入主机系统所产生的磁场后，如果接收到阅读器发出的特殊射频信号，就能凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的信息（即Passive Tag，无源标签或被动标签），或者主动发送某一频率的信号（即Active Tag，有源标签或主动标签），阅读器读取信息并解码后，送至中央信息系统进行有关数据处理。

RFID技术在国外发展非常迅速，射频识别产品种类繁多。在北美、欧洲、大洋洲、亚太地区及非洲南部，射频识别技术被广泛应用于工业自动化、商业自动化、交通运输控制管理等众多领域：汽车、火车等交通监控；高速公路自动收费系统；停车场管理系统；物品管理；流水线生产自动化；安全出入检查；仓储管理；动物管理；车辆防盗等。而在中国，由于射频识别技术起步较晚，应用的领域不是很广，除了在中国铁路应用的车号自动识别系统外，主要应用仅限于射频卡。在我国，射频卡主要应用于公共交通、地铁、校园、社会保障等方面。目前一些大城市已陆续采用了射频公交卡。一些高档酒店也采用射频房卡。而第二代公民身份证采用的也是射频卡。

本发明所提出的电子导航系统，可用于相关提示信息的自动播报，供特定区域的特定人群使用。目前，基于射频识别技术的电子导航系统还不曾见，多处于研发阶段，成本较高，投入量产时日尚早，短期内难以解决社会需求。目前已有的电子导航技术或信息播报的例子有：

1.导游的现场解说：由导游或讲解员在风景名胜区通过麦克风或扬声器进行现场讲解。但是，在风景名胜区，由于游人如织，人声鼎沸，不同团队的导游利用扬声器对团体游客进行讲解的声音此起彼伏，使旅游环境显得非常混乱，甚至有可能破坏了游客的心情。

2.电子导航台：在大型书城、图书馆、音乐厅、医院、政府服务部门等场所，常常配备电子导航台，但是由于数目有限和使用人数众多，常常出现排队等待的情况，而且导航台系统又易被损坏，所以利用率不高且增加了维护成本。

3.针对目前视觉障碍人士开发的导盲装置：为帮助视觉障碍人士的出行，目前利用红外、声波等技术已开发出很多不同类型的装置，但这些装置有的是造价过高，有的是处于研发阶段，短期内难以大量使用。

本发明在上述领域中均可获得应用，可以有效地提高游客、办事人员以及视觉障碍人士出行的便利性。

发明内容

本发明的目的，是提供一种基于射频识别技术的区域导航系统，将存有特定信息的电子标签作为便携定位仪器提供给使用者，并在制定的区域安放射频接受器，当使用者经过时，接收器检测到标签中的信息，便向使用者播报预先存储好的导航信息，实现自助式导航。

本发明通过如下技术方案予以实现。

基于射频识别技术的电子导航系统，由射频主机模块、控制电路模块、信息播报电路模块，以及独立存在的智能卡组成；

所述射频主机模块为RFID模块。

当智能卡靠近或远离射频主机时，射频主机在检测到电子标签的响应后，产生高电平响应脉冲信号并输入到控制电路，控制电路进行延时，维持一定时间的高电平输出，信息播报电路得以导通，完成该电路中的录音芯片存储的信息播报。

所述控制电路的核心部分为NE555芯片，将NE555按脉冲启动型单稳类电路的连接方法进行连接，实现对输入的高电平响应脉冲信号的延时。

本发明的有益效果是，提供了一种基于射频识别技术的区域导航系统，使用者随身携带电子标签作为便携定位仪器，可在指定区域内设置本发明的导航信息播报系统，标签中的内容由导航系统识别，便对使用者播报导航信息，实现了自助式导航。另外，也可在本发明的基础上稍加改动，即可应用到电子地图、电子导游、电子导盲等多个领域，具有十分广阔的应用前景。

附图说明

图1是RFID导航系统原理框图。

图2是射频主机的外部接线结构框图。

图3是延时控制电路原理框图。

具体实施方式

本发明以市售的RFID系统套件为基础进行开发。RFID系统包括两个主要部分：主机部分和智能卡（即电子标签）。当主机中的阅读器读出智能卡的标签内容后，可产出响应信号输出。在我们发明的可提供信息播报的电子导航系统中，则对主机的响应信号加以提取和利用，实现所需的功能。

本发明基于RFID技术的导航系统的原理，如图1所示。当射频主机在检测到电子标签的响应后，产生高电平响应输入到控制电路，并控制喊话器的语音输出。

本发明各部分的具体功能解释下。

模块一、射频主机部分

对于RFID系统来说，主机中的阅读器可以对电子标签进行辨识，可根据需要产生相应的输出。当智能卡靠近主机时，阅读器在识别了电子标签后，可产生高电平信号的响应。同时，当智能卡远离主机时，阅读器由于无法再继续获得已识别的电子标签的内容，也会产生另一路的响应信号。

射频主机部分的外部接线的结构框图如图2所示。当智能钥匙（电子标签）靠近或远离主机时，分别通过两路输出响应信号。这两路响应信号均为一个电脉冲信号，不足以驱动后级信息播报电路，因此，我们在射频主机和扬声器之间加了一级控制电路。

模块二、控制电路部分。

对RFID系统产生的响应高电平脉冲信号进行延时，延长的时间以保证后级信息播报电路完成信息播报为准，可通过调整电路元件参数实现。

电路信号的延时可通过不同方式实现，本发明利用NE555实现延时功能，在获取了射频主机的电脉冲信号后，对其进行延时，用于驱动下一级回路。将NE555按脉冲启动型单稳类电路的连接方法进行连接，其电路原理如图3所示。

图3中，当射频读卡器检测到射频芯片的动作并输出正脉冲后，由NE555触发端的管脚2，使NE555输出端的管脚3由低电平变成高电平，继电器KS吸合，扬声器被接通，播放预先录好的提示音。

同时，NE555管脚7内部截止，电源便通过R1给C1充电，定时开始。

当电容C1上电压上升至电源电压的2/3时，NE555管脚7内部导通，C1开始放电，使管脚3的输出由高电平变回到低电平，继电器释放，扬声器断电，定时结束。

定时时间长短由R1、C1决定：T1=1.1R1×C1。R1、C1的不同，可改变时延时间的长短，可由几秒到几分钟任意调整。

模块三、信息播报部分。

此部分用于完成提示信息的语音播报。由于涉及到提示信息的录制，可采用录音芯片和相关的控制电路来实现。模块二在获得了模块一的高电平脉冲后进行延时，维持一段时间的高电平输出，模块三信息播报回路得以导通，并完成存储于录音芯片中信息的播报。

按上述工作原理制作的区域导航系统的天津市博物馆的具体实施例如下：

存有特定信息的电子标签作为便携定位仪器，以标签卡或者耳机的形式提供给使用者。在制定的区域安放射频接受器。当主机接通电源后，如果电子标签由远处逐渐靠近主机，接收器检测到标签中的信息，主机开始播报：“欢迎来到天津市博物馆。”，并向游客/顾客播报预先存储好的导航信息，随着电子标签远离主机，主机开始播报：“谢谢参观，请您再来。”实现了自助式导航。

景区导航方面的具体实施例如下：

通过录制讲解/导航语音，制成讲解导航系统，然后在需要讲解的地点进行安放，实现电子导航。当游客进入风景名胜区时，射频识别芯片可以随门票一同发放给游客，游客在到达安放有讲解系统附近时，导游词被播放，语音信号通过蓝牙技术传送到游客的耳机上，保证了旅游环境的有序。并且，通过识别芯片的不同功能模块，可以实现个性化导游。

导盲方面的具体实施例如下：

将装有射频芯片的耳机分发给视力障碍人士，而将存储有道路信息提示内容的播送装置固定于街口，当通过路口时，耳机中的射频芯片被识别，前方路况信息以蓝牙技术传送到视力障碍人士的耳机上，从而提高了视力障碍人士的出行安全。由于射频芯片的成本很低，而用于提供信息播报的导航系统做为公益事业由政府部门统一安装，因此可大大减轻了视力障碍人士在导盲方面的经济支出。

对外来人员的具体实施例如下：

政府部门将射频识别芯片耳机免费或以低廉的价格提供给来此旅游或进行商务活动的外来人员，当外地人员迷路时，就可以很方便通过架设与街口的播送装置得知自己所处的位置，可以减少不必要的麻烦。

Claims (2)

1.一种基于射频识别技术的电子导航系统，由射频主机模块、控制电路模块、信息播报电路模块，以及独立存在的智能卡组成；

所述射频主机模块为RFID模块；

当智能卡靠近或远离射频主机时，射频主机在检测到电子标签的响应后，产生高电平响应脉冲信号并输入到控制电路，控制电路进行延时，维持一定时间的高电平输出，信息播报电路得以导通，完成该电路中的录音芯片存储的信息播报。

2.根据权利要求1的基于射频识别技术的电子导航系统，其特征在于，所述控制电路的核心部分为NE555芯片，将NE555按脉冲启动型单稳类电路的连接方法进行连接，实现对输入的高电平响应脉冲信号的延时。

Images