CN109387863A - 一种基于rfid及卫星定位技术的全天候车辆定位系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于RFID及卫星定位技术的全天候车辆定位系统，包括外壳、RFID收发系统、GPS定位系统、中央数据处理系统；RFID收发系统分为车载部分和市政建设部分，车载部分为电子标签，其包括天线、射频模块、电源、储存器、控制模块，其电源为车载电瓶供电模式；市镇建设部分为电源、射频模块、天线、读写模块，市镇建设部分为沿街设置，在普通的市区公路段每隔20m设置一个，其电源为电池供电和市政电网供电两种模式；所述GPS定位系统包括GPS信号收发器，设置于车辆上，GPS卫星端，设置于卫星上，GPS信号收发器通过电路连接到汽车的电瓶。本发明能够在全天候环境下对车辆进行定位，且定位精度更好。

Description

一种基于RFID及卫星定位技术的全天候车辆定位系统

技术领域

本发明涉及导航定位技术领域，具体涉及一种基于RFID及卫星定位技术的全天候车辆定位系统。

背景技术

随着现在民用移动物体定位的日益普及，几乎所有车辆都配备有定位系统，以方便人们在导航的时候使用，减少因为不熟悉路况等造成的问题。目前的定位技术，一般都是采用导航设备进行定位，导航设备通过实时的GPS或者北斗卫星导航，将当前的定位点绘制在地图上，目前常用的GPS定位系统因为技术原因，偏差在10米左右，而在城市交通这种拥堵的环境下，10米的距离足以造成定位错误，尤其是在岔路口等，给使用者带来麻烦；同时GPS定位受到天气、地形的影响，如果刚好车辆在隧道中，无法收到信号，即便车辆离开隧道也要一定时间才能再次识别到信号，而这个时间差也可能导致车辆跑到错误的道路上去，因此，有部分导航装置结合了射频识别技术(RFID)，通过在城市道路上设置多个读写器，并在车辆上设置对应的标签，来实现定位，由于RFID技术是通过读取的方式得到的，无需与太空的卫星连接，且识别距离一般都很近，因此能够非常方便且高精度的定位，适合在城市中的交通使用。然而目前，市面上还没有一种能够很好的配合使用的全天候RFID和GPS定位系统，能够满足城市中车辆的使用。其主要原因是，RFID安装的位置不合适，在车内的话容易受到车体阻挡影响识别效果，在车外容易被日晒雨淋侵蚀，还是会影响其识别效果，不仅降低识别率，甚至根本就无法识别和读取，而且很多设备上GPS和RFID的安装位置距离较远，以此避免信号干扰产生噪音，但由于GPS和RFID一般都是向上方发射信号，如果分别设置于不同位置，势必会造成车辆上方的区域安装起来更加分散，影响车辆的外观，并增大供电线路排布的复杂程度。

发明内容

针对上述问题，本发明通过设计出一整套适用于车辆的基于RFID及卫星定位技术的全天候定位系统，使其能够在全天候环境下对车辆进行定位，且定位精度更好。

本发明的技术方案是：

一种基于RFID及卫星定位技术的全天候车辆定位系统，包括外壳、RFID收发系统、GPS定位系统、中央数据处理系统；

所述RFID收发系统分为车载部分和市政建设部分，车载部分为电子标签，其包括天线、射频模块、电源、储存器、控制模块，其电源为车载电瓶供电模式；市镇建设部分为电源、射频模块、天线、读写模块，市镇建设部分为沿街设置，在普通的市区公路段每隔20m设置一个，在岔路口周边20米内每隔2米设置一个，隧道内和立交桥下方每隔5m设置一个，其电源为电池供电和市政电网供电两种模式；

所述GPS定位系统包括GPS信号收发器，设置于车辆上，GPS卫星端，设置于卫星上，GPS信号收发器通过电路连接到汽车的电瓶。

进一步的，所述GPS定位系统和RFID收发系统安装在车辆的顶部，其外壳结构为正方形的筒状结构，作为外筒，GPS定位系统的信号收发器和RFID收发系统的天线、射频模块分别设置于筒体的两端，中部分别放置RFID收发系统的储存器、控制模块，各自的电路汇聚到中部后通过统一的外层绝缘管线，埋设在车顶的内侧，并连接到车辆电瓶上。

进一步的，所述GPS定位系统和RFID系统设有两组，分别安装在车辆上方，且两组GPS定位系统和RFID收发系统的安装位置为相对安装。

进一步的，所述GPS定位系统和RFID收发系统的外筒为高强度工程塑料，如peek材料等，其间隔一段距离设有加强筋，并连接在车顶，外筒可作为车顶行李架使用，不占用额外的空间，也不影响车体美观。

通过上述设备进行汽车定位的模型其计算方法如下：

RFID收发系统的市镇建设部分接收到的信息后，系统通过对这些信息和本车的GPS定位系统收集到的实时经纬度信息进行动态处理，可获得每一时刻的最新定位信息；

地球的周长是40008km。平均1纬度为111km，采用RFID收发系统采集到的经纬度信息精度为0.0001，则每万分之一单位代表距离等于11.1m，得一般测距模型：

其中，E₁和E₂分别表示本车的实际和理论经度信息，S₁和S₂分别表示本车的实际和理论纬度信息，a表示经纬度1°代表长度，约1.11×105m，前述数据均为GPS定位系统测得；Q为RFID收发系统所测得的定位参数，b为此时的速度，用上述模型对本车测得的两次经纬度计算得出卫星导航芯片经纬度扫描周期T内车辆移动距离，从而得出车辆的位置。

本发明的优点在于：

1、通过对车辆的RFID收发系统和GPS定位系统的结构进行改良，使其能够满足车辆的定位要求，提高车辆定位的精确度；

2、将RFID收发系统和GPS定位系统设置于车辆车顶，是信号的收发能够更加稳定，不需要担心车体本身对信号的阻挡，且由于RFID收发系统和GPS定位系统设置在距离车顶还有一定距离的车顶行李架上，使其能够几乎360度的接受和发送信号，更加全面的覆盖信号区域；

3、将RFID收发系统和GPS定位系统都设置两组，并且将其方向反向设置，能够确保信号传输稳定，且能够让车辆在行驶的过程中，通过RFID收发系统在前后两个不同位置的车载部分，分别给路边不同的市政建设部分发送和收集信号，能够更好的通过多重测试来满足定位精度的需求；即便在天气恶劣或者车辆在隧道等无卫星信号地区行驶的时候，也不会出现无法定位的情况，真正实现全天候定位；

4、本发明所提供的RFID收发系统和GPS定位系统不占用额外空间，其外筒可以作为车顶行李架使用，节约场地，提高使用效率。

附图说明

图1为GPS定位系统和RFID收发系统在筒体内的结构示意图；

图2为车辆上安装GPS定位系统和RFID收发系统的结构示意图；

图3为本发明的成套系统示意图。

图中：

1为车载部分、11为天线、12为射频模块、13为电源、14为储存器、15为控制模块、2为GPS定位系统、3为GPS信号收发器、4为GPS卫星端。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进一步说明。

一种基于RFID及卫星定位技术的全天候车辆定位系统，包括外壳、RFID收发系统、GPS定位系统2、中央数据处理系统；

所述RFID收发系统分为车载部分1和市政建设部分，车载部分1为电子标签，其包括天线11、射频模块12、电源13、储存器14、控制模块15，其电源13为车载电瓶供电模式；市镇建设部分为电源13、射频模块12、天线11、读写模块，市镇建设部分为沿街设置，在普通的市区公路段每隔20m设置一个，在岔路口周边20米内每隔2米设置一个，隧道内和立交桥下方每隔5m设置一个，其电源13为电池供电和市政电网供电两种模式；

所述GPS定位系统2包括GPS信号收发器3，设置于车辆上，GPS卫星端4，设置于卫星上，GPS信号收发器3通过电路连接到汽车的电瓶。

所述GPS定位系统2和RFID收发系统安装在车辆的顶部，其外壳结构为正方形的筒状结构，作为外筒，GPS定位系统2的信号收发器和RFID收发系统的天线11、射频模块12分别设置于筒体的两端，中部分别放置RFID收发系统的储存器14、控制模块15，各自的电路汇聚到中部后通过统一的外层绝缘管线，埋设在车顶的内侧，并连接到车辆电瓶上。

所述GPS定位系统2和RFID系统设有两组，分别安装在车辆上方，且两组GPS定位系统2和RFID收发系统的安装位置为相对安装。

所述GPS定位系统2和RFID收发系统的外筒为高强度工程塑料，如peek材料等，其间隔一段距离设有加强筋，并连接在车顶，外筒可作为车顶行李架使用，不占用额外的空间，也不影响车体美观。

通过上述设备进行汽车定位的模型其计算方法如下：

RFID收发系统的市镇建设部分接收到的信息后，系统通过对这些信息和本车的GPS定位系统2收集到的实时经纬度信息进行动态处理，可获得每一时刻的最新定位信息；

地球的周长是40008km。平均1纬度为111km，采用RFID收发系统采集到的经纬度信息精度为0.0001，则每万分之一单位代表距离等于11.1m，得一般测距模型：

其中，E₁和E₂分别表示本车的实际和理论经度信息，S₁和S₂分别表示本车的实际和理论纬度信息，a表示经纬度1°代表长度，约1.11×105m，前述数据均为GPS定位系统2测得；Q为RFID收发系统所测得的定位参数，b为此时的速度，用上述模型对本车测得的两次经纬度计算得出卫星导航芯片经纬度扫描周期T内车辆移动距离，从而得出车辆的位置。

采用实际数据对本系统进行实验，实验时间为1小时，采用车型为城市越野车，行驶区域包括1.3km的隧道，2次路过立交桥下方，14次路过天桥，城市为平原地形，将实验测试的数据代入上式，其所测得的位置与实际车辆所在的位置的平均误差值仅为0.428m，大大超过目前常用的同类系统的数据。

本套实验所用元器件的具体型号及特点如下：

CPU，即中央处理器，采用英特尔公司的H61微处理器芯片，具有数据处理、压缩、存储、控制四大功能。

射频模块12采用JF24D无线双向模块，其整合了高频键控收发电路的功能，以特小体积更低成本实现高速数据传输的功能。JF24D升级版本传输速率可选择2M，1M，250K，从原来的87个通道增加到128个通道，可在拥挤的ISM频段中达到稳定可靠的短距离数据传输而互不干扰。JF24D工作在全球开放的ISM频段。

天线11采用243-1EX08无线通讯模块，用于通过无线网络将车辆的实时数据传回到远程数据库，方便数据管理和查询，配合适当的软件平台可以起到远程调度和远程监视的功能，其工作于CDMA1000MHz频率，具备传送大量数据的能力，同时具备通话功能。能够让司机和中心调度进行语音沟通，243-1EX08无线通讯模块具备不同的无线传输模块接口，能够适应2G/3G的各种无线通讯网络。

存储器包括32Mb的SDRAM和128Mb的FLASH芯片，可以扩展SD卡存储器和铁电储存器(FRAM)。SD卡存储器储存图片和语音文件，具有存储容量大，性价比较高等优点。铁电存储器存储车辆行驶的关键数据，具有存储速度快，存储可靠性高等优点。

控制模块15采用思必拓英频杰R2000模块。

GPS模块采用新诺XA-200芯片。该芯片主要优点是：采用低电压，低功耗，封装小，性能稳定，定位时间快，定位精度符合要求，能够兼容GPS和北斗系统。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (5)

1.一种基于RFID及卫星定位技术的全天候车辆定位系统，包括外壳、RFID收发系统、GPS定位系统、中央数据处理系统；

其特征在于，所述RFID收发系统分为车载部分和市政建设部分，车载部分为电子标签，其包括天线、射频模块、电源、储存器、控制模块，其电源为车载电瓶供电模式；市镇建设部分为电源、射频模块、天线、读写模块，市镇建设部分为沿街设置，在普通的市区公路段每隔20m设置一个，在岔路口周边20米内每隔2米设置一个，隧道内和立交桥下方每隔5m设置一个，其电源为电池供电和市政电网供电两种模式；

所述GPS定位系统包括GPS信号收发器，设置于车辆上，GPS卫星端，设置于卫星上，GPS信号收发器通过电路连接到汽车的电瓶。

2.根据权利要求1所述的一种基于RFID及卫星定位技术的全天候车辆定位系统，其特征在于，所述GPS定位系统和RFID收发系统安装在车辆的顶部，其外壳结构为正方形的筒状结构，作为外筒，GPS定位系统的信号收发器和RFID收发系统的天线、射频模块分别设置于筒体的两端，中部分别放置RFID收发系统的储存器、控制模块，各自的电路汇聚到中部后通过统一的外层绝缘管线，埋设在车顶的内侧，并连接到车辆电瓶上。

3.根据权利要求1所述的一种基于RFID及卫星定位技术的全天候车辆定位系统，其特征在于，所述GPS定位系统和RFID系统设有两组，分别安装在车辆上方，且两组GPS定位系统和RFID收发系统的安装位置为相对安装。

4.根据权利要求1所述的一种基于RFID及卫星定位技术的全天候车辆定位系统，其特征在于，所述GPS定位系统和RFID收发系统的外筒为高强度工程塑料，如peek材料等，其间隔一段距离设有加强筋，并连接在车顶，外筒可作为车顶行李架使用，不占用额外的空间，也不影响车体美观。

5.采用如权利要求1-4中任意一项所述的基于RFID及卫星定位技术的全天候车辆定位系统进行汽车定位的模型的方法，步骤如下：

RFID收发系统的市镇建设部分接收到的信息后，系统通过对这些信息和本车的GPS定位系统收集到的实时经纬度信息进行动态处理，可获得每一时刻的最新定位信息；

地球的周长是40008km。平均1纬度为111km，采用RFID收发系统采集到的经纬度信息精度为0.0001，则每万分之一单位代表距离等于11.1m，得一般测距模型：

其中，E₁和E₂分别表示本车的实际和理论经度信息，S₁和S₂分别表示本车的实际和理论纬度信息，a表示经纬度1°代表长度，约1.11×105m，前述数据均为GPS定位系统测得；Q为RFID收发系统所测得的定位参数，b为此时的速度，用上述模型对本车测得的两次经纬度计算得出卫星导航芯片经纬度扫描周期T内车辆移动距离，从而得出车辆的位置。