CN107622288A - 一种具有无线定位功能的电子门票收发装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种具有无线定位功能的电子门票收发装置，包括电子门票，其射频信号的传输距离最远为300m；电子门票将射频信号传输至服务基站，服务基站包括RFID阅读器和服务基站数据传输串口/网口；服务基站将定位算法可识别格式信号传输至定位系统数据传输串口/网口，并利用位置估算模块处理数据信号得出电子门票位置，并记录所对应时刻的信息，然后将处理后的信息通过定位系统无线收发模块将数据传输至定位系统数据库，数据库服务器还包括数据库无线发射模块，数据库无线发射模块通过无线网络连接客户端。本发明的有益效果是：该设计以有源RFID技术、物联网技术、智能算法为技术支撑为管理人员提供便捷智能的景区管理方式，为游客提供舒适方便的参观模式。

Description

一种具有无线定位功能的电子门票收发装置

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其是涉及一种具有无线定位功能的电子门票收发装置。

背景技术

目前现有的旅游景点的门票，基本上都在采用纸质材料，或者是采用磁卡的形式。这些门票都属于一次性的门票，不但浪费资源，而且对环境还有污染。随着无线射频识别技术即RFID(Radio Frequency Identification)，的快速发展，给人们的日常生活带来了翻天覆地的变革。其系统基本工作原理：有源的RFID芯片能够主动地发射射频信号给阅读器，阅读器读取标签信息并将该信息传输至后端数据处理单元，后端数据库搜索、处理对应标签的信息，实现自动识别。目前，RFID技术主要应用于物流业、制造业、生物识别以及智能交通等行业。

而物联网技术(Internet of Things)是在互联网技术基础上延伸和扩展的一种网络技术，其用户端延伸和扩展到了任何物品和物品之间，进行信息交换和通讯。该项技术在近些年也得以飞速发展。该技术通过射频识别、传感器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，将任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、追踪、监控和管理。

目前，我国旅游业高速发展，景区趋于大型化、综合化，对景区的管理要求也越来越高。由此可见，如何研究出一种具有无线定位功能的电子门票收发装置，以有源RFID技术、物联网技术、智能算法为技术支撑，能够为管理人员提供便捷智能的景区管理方式，为游客提供舒适方便的参观模式，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种具有无线定位功能的电子门票收发装置。

本发明一种具有无线定位功能的电子门票收发装置，以nRF24LE1芯片为核心的电路模块加PVC板制成的电子门票，电子门票用于存储参观人员的身份信息及对应的身份门票编号，并发射含有相应身份信息和身份门票编号的射频信号，所述射频信号的传输距离最远为300m；电子门票将所述射频信号传输至服务基站，服务基站包括用于接受电子门票所发送RFID信号的RFID阅读器和服务基站数据传输串口/网口，RFID阅读器能够将接收到的射频信号转换成定位算法可识别格式信号；服务基站通过服务基站数据传输串口/网口将所述定位算法可识别格式信号传输至定位系统中的定位系统数据传输串口/网口，定位系统中的位置估算模块用于处理所述定位算法可识别格式信号得出相应电子门票所在位置，并记录所对应时刻的信息，然后将处理后的信息通过定位系统中的定位系统无线收发模块将信息数据传输至数据库服务器中的定位系统数据库，数据库服务器还包括数据库无线发射模块，数据库无线发射模块通过无线网络连接客户端。

进一步地，定位系统无线收发模块，用于发送定位系统数据库中所述电子门票的门票编号人员信息、时刻和位置信息至数据库服务器，发送范围 0-100m。

进一步地，数据库无线收发模块，用于用户端与定位系统数据库之间建立信息连接，以便游客查询自己的信息。

进一步地，用户终端可以通过登录景区局域网，输入电子门票上的门票编号在系统定位数据库以查询自己在任何时刻相应的个人身份及位置信息。

进一步地，用户终端包括智能手机、平板电脑。

进一步地，定位系统数据库，用于存储景区内参观的电子门票的门票编号游客身份信息、时刻及位置信息，服务基站编号及服务基站位置信息以及对应电子门票的通讯终端即用户终端的通讯信息。

进一步地，数据库无线收发模块、定位系统数据库分别连接至数据库服务器；数据库服务器根据服务基站的基站编号调用数据库服务器的数据库中服务基站的基站位置信息，根据电子门票的门票编号及位置特征参数计算电子门票相对于服务基站的相对位置信息，从而计算出电子门票的实时位置信息；数据库服务器根据电子门票的门票编号从所述数据库中调用对应该电子门票的通讯终端即用户终端的通讯信息。

本发明一种具有无线定位功能的电子门票收发装置，与现有技术相比具有以下优点：

首先，该具有无线定位功能的电子门票收发装置中，采用无线射频技术即一种非接触式的自动识别技术，其利用射频信号通过空间耦合自动识别并获取目标对象相关数据，其过程无须人工干预，极大地提高了信息的收集和处理速度，具有读取精度高、抗干扰能力好、适应环境能力强等优点，因此应用与该电子门票手法装置中可以显著提升信息处理与传输精度和速度。

其次，智能算法能够解决的一般是最优化问题。该具有无线定位功能的电子门票收发装置则根据参观人员的参观路径和时间，利用智能算法实现景区游客的定位分析，以提供位置信息，因而提高了游客所处空间与时间的准确定位能力。

最后，本发明通过将无线射频技术、物联网技术和智能算法等现代技术手段，应用在电子门票当中，来代替以往的人工售票，检票，导游引导等一系列复杂而繁琐的流程，不仅减轻了工作人员的劳动强度，而且提高了工作人员的工作效率。此外，本发明更方便的是游客能够随时了解自己所在的位置信息，无需在找人询问。

综上所述，本发明以有源RFID技术、物联网技术、智能算法为技术支撑，能够为管理人员提供便捷智能的景区管理方式，为游客提供舒适方便的参观模式。该设计结构简单，使用成本低廉，同时检修频率大大降低。更重要的是所述射频信号的传输距离最远达到了300m，因而可以显著提升服务基站接受射频信号的能力，并能够大幅减少服务基站的安装数量，从而进一步显著降低本发明的应用成本。

附图说明

图1为本发明具有无线定位功能的电子门票收发装置系统结构图；

图2为本发明具有无线定位功能的电子门票电路原理图；

图3为本发明具有无线定位功能的电子门票的收发装置中RFID接收器电路原理图；

图4为本发明中定位系统中同步时钟电路原理图；

图5为本发明中定位系统无线收发模块和数据库无线发射模块电路原理图。

图中：1、电子门票，2、RFID阅读器，3、服务基站数据传输串口/网口，4、定位系统数据传输串口/网口，5、位置估算模块，6、定位系统无线收发模块，7、定位系统数据库，8、数据库无线发射模块，9、用户终端， 10、服务基站，11、定位系统，12、数据库服务器。

具体实施方式

为了更好的理解本发明，下面结合具体实施例和附图对本发明进行进一步的描述。

如图1-5所示，一种具有无线定位功能的电子门票收发装置，其为基于有源RFID的具有五项定位功能的电子门票收发装置系统，具体包括：电子门票1，用于存储参观人员身份信息，发射RFID射频信号。服务基站10，用于接收所述RFID射频信号、将RFID阅读器2接收到的射频信号转换成定位系统11能够识别的格式，并通过定位系统无线收发模块6发送给定位系统11。定位系统11，用于根据所述电子门票1的位置特征参数计算分析所述电子门票1的实时位置信息。数据库服务器12，用于存储景区内游客的实时位置信息及身份信息。用户终端9，通过景区内的局域无线网登录数据库，来查找对应所述电子门票1的实时位置信息。

其中，所述电子门票1通过RFID信号连接至所述服务基站10；所述服务基站10通过串口/网口连接至所述定位系统11，所述数据库服务器12通过局域无线网连接至所述定位系统11；电子门票1的位置特征参数包括所述服务基站10接收到该电子门票1的RFID定位信号的信号强度RSSI值以及该电子门票1相对于所述服务基站10的方向等全部存储在数据库服务器12中。

电子门票1中的RFID标签为有源式，其电路原理图如图3，所述电子门票1由以nRF24LE1芯片为核心的电路模块加PVC板制成。nRF24LE1 是一种内置微控制器的智能2.4GHz射频收发器，它拥有16KB片上程序存储器，1KB片上数据存储器，512字节非易失性数据存储器，AES对称加密硬件加速，16-32位乘法除法协处理器，6-12位ADC，高灵活性输入输出端口，从超低功耗到高效运行的省点模式，支持硬件调试器，硬件支持固件更新。对于应用层，nRF24LE1提供的外设包括：SPI、IIC、UART、6 至12位ADC、PWM和一个用于电压等级系统唤醒的超低功耗模拟比较器。该种芯片作为电子门票1的控制核心，其负责完成存储参观人员身份信息，发射RFID定位信号的功能。

服务基站10包括：RFID阅读器2，用于接收所述电子门票1发射的RFID射频信号，其电路原理图如图3，所述RFID阅读器2主要由主读写模块、从读写模块、2个ISP接口和其他外围电路组成，主读写模块通过SPI 接收从读写模块识别到的RFID定位信号，通过串口上报主读写模块和从读写模块识别的RFID定位信号，向电子门票1下发休眠/唤醒指令、射频信号强度配置指令，调节RFID信号发射距离；从读写模块通过SPI向主读写模块传送识别到的标签信息；ISP接口用于向主读写模块、从读写模块烧写程序；其他外围电路用于供电、复位等功能。

位置估算模块5，用于根据所述RFID定位信号获取所述电子门票1的门票编号及所述电子门票1的位置特征参数。位置估算模块5采用定位算法为智能算法(Intelligentalgorithm)，其在工程实践中有着广泛应用，要解决的一般是最优化问题。

如求解一个函数中，使得函数值最小的自变量取值的函数优化问题，在一个解空间里面，寻找最优解，使目标函数值最小的组合优化问题。本发明则根据参观人员的参观路径和时间，利用智能算法实现景区游客的定位分析，以提供位置信息。

基站数据传输串口/网口3，用于发送所述电子门票1的门票编号及位置特征参数以及该服务基站10的基站编号至所述定位系统11，该电路选用 APC320模块，该模块是高度集成的低功耗、半双工、小功率无线数据传输单元，其内部嵌入高速低、功耗单片机和高性能射频芯片SI4463，创新性地采用高效循环交织纠检错门票编号技术，抗干扰强、灵敏度高。APC320 模块提供了多个频道的选择，可在线修改串口速率，收发频率、发射功率、射频速率等各种参数。

该模块工作电压为2.1-3.6V，接收状态下仅消耗15mA。APC320模块具有四种工作模式，各模式之间可任意切换，在1秒周期轮询唤醒省电模式下，接收仅仅消耗几十微安。据测试，其可在一节3.6V/3.6AH的锂亚电池供电下工作数年，非常适合电池供电的系统使用。该模块传输距离理想情况下可达2000米，频率410-440MHz、868MHz、915MHz可选；多频道可设，双256Bytes数据缓冲区，具有零等待唤醒和空中唤醒功能。

APC320模块的四种工作模式可通过SET_A，SET_B的高低电平逻辑组合实现；其设置采用HEX码，波特率为9600，无效验模式，设置指令协议有二条，格式如下：(1)读设置命令：0xFF，0x56，0xAE，0x35，0xA9， 0x55，0xF0；应答：0x24，模块型号，版本号，频率，空中速率，发射功率，串口速率，串口效验，唤醒时间；(2)写设置命令：0xFF，0x56， 0xAE，0x35，0xA9，0x55，0x90频率，空中速率，发射功率，串口速率，串口效验，唤醒时间；应答：0x24，模块型号，版本号，频率，空中速率，发射功率，串口速率，串口效验，唤醒时间；通讯电路采用3.3V直流供电。

其中，RFID阅读器2、服务基站串口数据传输3连接至定位系统11。

服务基站10设置于大型景区内，不同服务基站10的设定位置平均分布，以确保景区内的每个位置发射出的RFID信号都能有至少一个服务基站10 可以接收到。电子门票1的位置特征参数包括服务基站10接收到的该电子门票1的RFID定位信号的信号强度RSSI值以及该电子门票1相对于服务基站10的方向。

定位系统11包括：数据传输串口/网口4，用于将经过服务基站10转换后的RFID信号传输到定位系统11中的位置估算模块5。位置估算模块5，用于根据所述电子门票1的门票编号及所述位置特征参数、所述服务基站 10的基站编号及经服务基站10转换后的位置信息来计算分析所述电子门票 1的实时位置信息。定位系统无线收发模块6，用于将定位系统11中位置估算模块5分析得出的实时位置信息传送到数据库服务器12中。

数据库服务器12包括：定位系统数据库7，用于存储游客的实时位置信息；数据库无线发射模块8，通过局域无线传输，与用户终端9连接，将游客的实时位置信息发送给游客；

本发明中，用户终端9为智能手机，在用户即游客的智能手机等各种电子通讯设备内安装专用的APP应用软件，通过局域网访问数据库服务器12，获取电子门票1的具体地理位置。

以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。

Claims (7)

1.一种具有无线定位功能的电子门票收发装置，其特征在于，包括：以nRF24LE1芯片为核心的电路模块加PVC板制成的电子门票(1)，电子门票(1)用于存储参观人员的身份信息及对应的身份门票编号，并发射含有相应身份信息和身份门票编号的射频信号，所述射频信号的传输距离最远为300m；

电子门票(1)将所述射频信号传输至服务基站(10)，服务基站(10)包括用于接受电子门票(1)所发送RFID信号的RFID阅读器(2)和服务基站数据传输串口/网口(3)，RFID阅读器(2)能够将接收到的射频信号转换成定位算法可识别格式信号；

服务基站(10)通过服务基站数据传输串口/网口(3)将所述定位算法可识别格式信号传输至定位系统(11)中的定位系统数据传输串口/网口(4)，定位系统(11)中的位置估算模块(5)用于处理所述定位算法可识别格式信号得出相应电子门票(1)所在位置，并记录所对应时刻的信息，然后将处理后的信息通过定位系统(11)中的定位系统无线收发模块(6)传输至数据库服务器(12)中的定位系统数据库(7)，数据库服务器(12)还包括数据库无线发射模块(8)，数据库无线发射模块(8)通过无线网络连接客户端(9)。

2.根据权利要求1所述的具有无线定位功能的电子门票收发装置，其特征在于：定位系统无线收发模块(6)，用于发送定位系统数据库(7)中电子门票(1)门票编号人员信息、时刻和位置信息至数据库服务器(12)，发送范围0-100m。

3.根据权利要求1所述的具有无线定位功能的电子门票收发装置，其特征在于：数据库无线收发模块(8)，用于用户端(9)与定位系统数据库(7)之间建立信息连接，以便游客查询自己的信息。

4.根据权利要求1所述的具有无线定位功能的电子门票收发装置，其特征在于：用户终端(9)可以通过登录景区局域网，输入电子门票(1)上的门票编号在系统定位数据库(7)以查询自己在任何时刻相应的个人身份及位置信息。

5.根据权利要求1所述的具有无线定位功能的电子门票收发装置，其特征在于：用户终端(9)包括智能手机、平板电脑。

6.根据权利要求1所述的具有无线定位功能的电子门票收发装置，其特征在于：定位系统数据库(7)，用于存储景区内参观的电子门票(1)的门票编号游客身份信息、时刻及位置信息，服务基站(10)编号及服务基站(10)位置信息以及对应电子门票(1)的通讯终端的通讯信息。

7.根据权利要求1-6中任意一项所述的具有无线定位功能的电子门票收发装置，其特征在于：数据库无线发射模块(8)、定位系统数据库(7)分别连接至数据库服务器(12)；数据库服务器(12)根据服务基站(10)的基站编号调用数据库服务器(12)的数据库中服务基站(10)的基站位置信息，根据电子门票(1)的门票编号及位置特征参数计算电子门票(1)相对于服务基站(10)的相对位置信息，从而计算出电子门票(1)的实时位置信息；数据库服务器(12)根据电子门票(1)的门票编号从所述数据库中调用对应该电子门票(1)的通讯终端的通讯信息。