CN110366143A - 一种构建公共安全射频管控网的车载移动基站 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种构建公共安全射频管控网的车载移动基站，其包括主控制器单元、3个定向天线单元和报警单元，主控制器单元包括主控模块、RFID采集模块、第一定向天线单元、GPS模块、蓝牙模块、2G/3G/4G通讯模块、存储模块和以太网模块，依据4个天线单元采集的RSSI信号强度做比较，快速判断出可移动目标物的方向和距离，迅速定位到可移动目标物与稽查人员的相对方向和位置，引导稽查人员按照正确的方向行驶稽查，实现有效管控。
Description
技术领域
本发明涉及射频识别技术和物联网技术领域，尤其是一种构建公共安全射频管控网的车载移动基站。
背景技术
近几年，加强与完善城市公共安全管理的工作迫在眉睫。为了破解城市公共安全面临的困局，应用射频传感技术、物联网技术、云计算技术、下一代通信技术在内的新一代信息技术，能有效地将人和数据与各种事物以不同方式连入网络，使城市变得更易于被感知，城市资源更易于被充分整合。
射频识别即RFID(Radio Frequency Identification)技术，是自动识别技术的一种。射频识别技术可以通过无线射频信号识别特定目标物并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。该技术已被广泛应用于安防、仓储、物流、追溯、防伪、旅游、医疗、教育等不同领域。而在城域范围内，急需组建一张覆盖城市各个角落的射频管控网，对各类机动车、非机动车、航空器、船舶、危化物品、贵重物品、重点管控物品以及人员等可移动的目标物进行管控，从而可以实现对城市的公共安全精细化和智能化管理，弥补传统公共安全管理中的不足和缺陷，实现城市的可持续发展。
公共安全射频管控网由设置于可移动目标物上的目标物信号发射和接收标签、安装于道路口的固定式基站、手持式的定向设备、用户手机终端和公共安全射频管控平台组成。在城市范围内，依靠安装于道路口的固定式基站采集到可移动目标物上的标签信号，判断出可移动目标物出现过的地点，依靠手持式的定向设备在可移动目标物最后消失的固定式基站的地理位置周边稽查可移动目标物的具体位置。但上述稽查方式存在稽查范围大、信号遮挡、方向判断不够精确、例行的街道路面巡防不方便等影响稽查效率的问题。在城市某些区域内需要机动的搭建临时的基站，对部分没有部署固定式基站的区域进行临时补位，形成完整的公共安全射频管控网。在可移动目标物快速移动，目标物方向不断变化的，无法快速响应和灵活机动地跟踪稽查。因此，基于上述问题，设计一种构建公共安全射频管控网的车载移动基站，成为一个亟待解决的问题。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种构建公共安全射频管控网的车载移动基站，其能够快速的行进在道路上，方便的搭建临时的基站，能够迅速的判断出可移动目标物与稽查人员的相对方向和位置，引导稽查人员按照正确的方向行驶稽查，实现有效管控。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种构建公共安全射频管控网的车载移动基站，其特征在于：包括主控制器单元、三个定向天线单元和报警单元，主控制器单元包括主控模块、RFID采集模块、第一定向天线单元、GPS模块、蓝牙模块、2G/3G/4G通讯模块、存储模块和以太网模块；主控制器单元至少含有 4个RFID采集模块单元，所述三个定向天线单元分别为第二定向天线单元、第三定向天线单元和第四定向天线单元，所述第一定向天线与其中1个RFID采集模块单元连接，第二定向天线单元、第三定向天线单元和第四定向天线单元分别通过馈线与主控制器单元中的另外3个RFID采集模块连接；
所述第一定向天线单元设置于主控制器单元内，第一定向天线方向与车辆行进方向一致，所述第二定向天线单元方向与车辆行进的方向呈逆时针夹角90度，
所述第三定向天线单元方向与车辆行进的方向呈逆时针夹角180度，
所述第四定向天线单元方向与车辆行进的方向呈逆时针夹角270度；
RFID采集模块单元采集的信息经主控模块处理后存至存储模块中，
主控模块将GPS模块采集的实时位置经2G/3G/4G通讯模块与公共安全射频管控网平台进行数据连接，
主控模块通过蓝牙模块与用户终端进行数据连接，以太网模块与主控模块连接。
进一步的，所述车载移动基站安装于有警灯且无云台的车辆上，车载移动基站通过车载监控支架安装于车辆的车顶上，所述第一定向天线单元的最下沿高于警灯的最上沿。
进一步的，所述车载移动基站安装于有警灯且有云台的车辆上，车载移动基站通过车载监控支架安装于车辆的车顶上，所述第一定向天线单元的最下沿高于警灯的最上沿，并且第一定向天线单元沿着车身方向远离云台的距离大于1米。
进一步的，车载移动基站通过车载电源线缆与车辆电源连接，车载电源线缆上安装有保险盒，保险盒内含有保险丝，车载电源线缆上还串联有一个控制车载移动基站的电源通断的开关。
采用上述方案，本发明的车载移动基站的电源取自车辆电源，电压等级12V，当汽车钥匙打开，启动车辆发动机后车载移动基站才得电。当钥匙拔出后，车载移动基站的电源失电；车载移动基站作为临时补位基站时，需要开启GPS定位和 2G/3G/4G通讯功能；RFID采集模块通过天线采集到可移动目标物的信息后传输至主控模块并存储于存储模块中，GPS模块采集的位置信息通过主控模块经由 2G/3G/4G网络模块传输至公共安全射频管控网平台，主控模块通过蓝牙模块与用户手机终端连接，用户手机终端中安装有公共安全射频管控网APP，用户手机终端通过网络接收公共安全射频管控平台发送的可移动目标物信息，以及通过网络将可移动目标物信息传输至公共安全射频管控平台。
本发明的有益效果在于：将车载移动基站安装于车辆上后，可大大降低复杂环境中的信号干扰因素，迅速精确判断出可移动目标物的运动方向和距离，与用户手机终端配合使用后，能快速识别可移动目标物的方向和距离，大大减少复杂环境中可移动目标物的搜寻稽查效率。同时方便的架设临时基站，加密公共安全射频管控网的基站数量。
下面结合附图对本发明作进一步描述。
附图说明
附图1为本发明具体实施例中构建公共安全射频管控网的车载移动基站的示意图；
附图2为本发明具体实施例中主控制器单元的示意图；
附图3为本发明具体实施例中车载移动基站的天线安装实物结构示意图；
附图4为本发明具体实施例中车载移动基站的方向和距离之间的判别的具体过程示意图。
附图5为本发明具体实施例中主控模块的结构示意图。
具体实施方式
本发明的具体实施例如图1所示是构建公共安全射频管控网的车载移动基站的示意图，由图中可以看出，该车载移动基站固定于车载监控支架上，车载监控支架固定在车辆车顶上。
其结构包括主控制器单元1、第二定向天线单元2、第三定向天线单元3、第四定向天线单元4、报警单元5。
主控制器单元1采用ST公司的中央处理器芯片自动实现RFID信号的采集、传输、存储和处理的作用，是车载移动基站的控制核心。本实施例采用的第二定向天线单元2、第三定向天线单元3和第四定向天线单元4的工作频率范围为2.4- 2.5GHz，增益为12dBi。第二定向天线单元2、第三定向天线单元3和第四定向天线单元4分别通过各自的天线馈线与主控制器单元1连接。所有天线馈线外被室外用波纹管，保护天线馈线。为便于安装，所有的天线馈线采用空中对接方式连接。
本实施例的报警单元5利用警用声光一体报警灯，接收来自主控制器单元1的报警信息后，按照给定的报警时长、报警频率、声音音量和灯光信息实现相应的报警信号的处理。报警单元5灵活设置了报警的启用和关闭。
图2示出了本发明实施例中提供的主控制器单元的示意图，由图中可以看出，主控制器单元1主要包括主控模块6、RFID采集模块7、第一定向天线单元8、GPS 模块9、蓝牙模块10、2G/3G/4G通讯模块11、存储模块12和以太网模块13。主控模块6如图5所示，其由电源系统100、中央处理器101、晶振时钟电路102、复位电路103、存储电路104等电路组成。本实施例采用的电源系统100具体的是 LM2576芯片构成DC-DC转换电路。中央处理器101具体是STM32F207。晶振时钟电路102采用的是TXC公司的无源25MHz晶振。复位电路103采用的是看门狗芯片 IMP706SESA和周围电路组成。存储电路104采用的是MX25L6406E。
RFID采集模块7采用板载形式，灵活拆卸和装配，其由RF芯片、数字衰减器和周围电路等组成。本实施例采用的RF芯片具体的是NRF51822，数字衰减器具体的是PE4302。
第一定向天线单元8的工作频率范围为2.4-2.5GHz，增益为12dBi。第一定向天线单元8通过天线馈线与RFID采集模块7上的天线接口连接。
本实施例中的GPS模块9具体的采用瑞士U-blox公司的GPS芯片。蓝牙模块10具体的是使用Microchip的蓝牙4.2双模模块。2G/3G/4G通讯模块11具体的是使用移远公司的通讯模块EC20。
存储模块12至少利用TF卡和NAND FLASH芯片实现。TF卡具体的是采用金士顿CLASS4的8GB。NAND FLASH芯片具体的是兆易公司的 D5F1GQ4UBYIGR。
以太网模块13由PHY芯片电路、网络变压器和周围电路构成，与主控模块6 的以太网接口连接，实现其通讯功能。以太网模块13具体的核心芯片是 LAN8720。
主控制器单元1至少含有4个RFID采集模块单元7，4个RFID采集模块7分别与第一定向天线单元8、第二定向天线单元2、第三定向天线单元3、第四定向单元4通过馈线连接。
主控制器单元1中的GPS模块9向车载移动基站提供实时位置信息。GPS模块9由主控模块6经2G/3G/4G通讯模块11实时地向公共安全射频管控网平台提供位置信息。公共安全射频管控网平台能够实时的记录可移动目标物的移动轨迹。
主控模块6通过蓝牙模块10与用户手机终端连接，将主控模块6采集到的信息传递给用户手机终端。用户手机终端的公共安全射频管控网APP软件显示关联的信息，同时将信息通过网络发送给公共安全射频管控网平台，也接受公共安全射频管控网平台下发的防控指令。
主控模块6通过存储模块12存储RFID采集模块7采集到的大量数据。以太网模块13作为车载移动基站的调试用模块，设置参数和修改参数。
当车载移动基站安装于有警灯且无云台的车辆上时，第一定向天线单元的最下沿高于警灯的最上沿。当车载移动基站安装于有警灯且有云台的车辆上时，第一定向天线单元的最下沿高于警灯的最上沿，并且第一定向天线单元沿着车身方向远离云台的距离大于1米。
在本发明的实施例中，第一定向天线单元8设置于车辆的行进方向上，第一定向天线方向与车辆行进方向一致。第二定向天线单元2与车辆的行进方向呈逆时针夹角90度。第三定向天线单元3与车辆的行进方向呈逆时针夹角180度。第四定向天线单元3与车辆的行进方向呈逆时针夹角270度。第一定向天线单元8、第二定向天线单元2、第三定向天线单元3、第四定向天线单元4均用于采集可移动目标物上的RSSI信号强度。
当可移动目标物静止不动时，车载移动基站快速行进在道路上，依据第一定向天线单元8、第二定向天线单元2、第三定向天线单元3和第四定向天线单元4采集的RSSI信号强度做算法比较，信号强度最强的方向表示可移动目标物所在的相对车辆的方向，可以快速定位到可移动目标物的物理位置。针对最强的信号强度的 RSSI值的数字，根据RSSI信号强度与距离的关系，计算出可移动目标物与车辆的距离。
当公共安全射频管控网平台向车载移动基站下达受控布防的指令时，车载移动基站的天线扫描到可移动目标物，通过报警单元5发出报警声。第一定向天线、第二定向天线、第三定线天线和第四定向天线根据所接收的RSSI信号强度进行比较，通过用户手机终端，指示可移动目标物的信号最强方向，调整车辆的行进方向，使车辆的行进方向与可移动目标物的信号强度一致。当信号RSSI信号强度变化越来越强，表示与可移动目标物的距离越接近。
图3为本发明一个实施例中提供车载移动基站的天线安装示意图；第一定向天线单元8、第二定向天线单元2、第三定向天线单元3和第四定向天线单元4安装在车辆的车载监控支架上。
为了更方便的阐述多天线下综合判断出可移动目标物的位置和距离，图4为本发明一个实施例中提供的车载移动基站的方向和距离一种判别方法。t0时刻车辆行驶在图示的位置，第一定向天线单元8、第二定向天线单元2、第三定向天线单元3和第四定向天线单元4与可移动目标物的相对位置和距离L1、L2、L3和L4 不同，接收的信号RSSI值强度不同。当车辆继续行驶到t1时刻的位置，第一定向天线单元8、第二定向天线单元2、第三定向天线单元3和第四定向天线单元4的 RSSI值发生变化。当车辆继续行驶到t2时刻的位置，第一定向天线单元8、第二定向天线单元2、第三定向天线单元3和第四定向天线单元4的RSSI值发生变化。在这个行驶过程中，第二定向天线单元2接收的RSSI值强度大于第一定向天线单元1、第三定向天线单元3和第四定向天线单元4的接收到的RSSI值，第二定向天线单元接收的RSSI值由弱变强再变弱，该变化趋势可判断出可移动目标物所处的地理位置相对车辆的位置。根据RSSI信号强度与距离的关系，计算出可移动目标物与车辆的距离。同时引导车辆的行驶方向，快速接近可移动目标物。
本发明不局限于上述具体实施方式，本领域一般技术人员根据本发明公开的内容，可以采用其他多种具体实施方式实施本发明的，或者凡是采用本发明的设计结构和思路，做简单变化或更改的，都落入本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种构建公共安全射频管控网的车载移动基站，其特征在于：包括主控制器单元、三个定向天线单元和报警单元，主控制器单元包括主控模块、RFID采集模块、第一定向天线单元、GPS模块、蓝牙模块、2G/3G/4G通讯模块、存储模块和以太网模块；主控制器单元至少含有4个RFID采集模块单元，所述三个定向天线单元分别为第二定向天线单元、第三定向天线单元和第四定向天线单元，所述第一定向天线与其中1个RFID采集模块单元连接，第二定向天线单元、第三定向天线单元和第四定向天线单元分别通过馈线与主控制器单元中的另外3个RFID采集模块连接；
所述第一定向天线单元设置于主控制器单元内，第一定向天线方向与车辆行进方向一致，所述第二定向天线单元方向与车辆行进的方向呈逆时针夹角90度，
所述第三定向天线单元方向与车辆行进的方向呈逆时针夹角180度，
所述第四定向天线单元方向与车辆行进的方向呈逆时针夹角270度；
RFID采集模块单元采集的信息经主控模块处理后存至存储模块中，
主控模块将GPS模块采集的实时位置经2G/3G/4G通讯模块与公共安全射频管控网平台进行数据连接，
主控模块通过蓝牙模块与用户终端进行数据连接，
以太网模块与主控模块连接。
2.一种根据权利要求1所述的构建公共安全射频管控网的车载移动基站，其特征在于：所述车载移动基站安装于有警灯且无云台的车辆上，车载移动基站通过车载监控支架安装于车辆的车顶上，所述第一定向天线单元的最下沿高于警灯的最上沿。
3.根据权利要求1所述的构建公共安全射频管控网的车载移动基站，其特征在于：所述车载移动基站安装于有警灯且无云台的车辆上，车载移动基站通过车载监控支架安装于车辆的车顶上，所述第一定向天线单元的最下沿高于警灯的最上沿，并且第一定向天线单元远离云台的距离大于1米。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的构建公共安全射频管控网车载移动基站，其特征在于：车载移动基站通过车载电源线缆与车辆电源连接，车载电源线缆上安装有保险盒，保险盒内含有保险丝，车载电源线缆上还串联有一个控制车载移动基站的电源通断的开关。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication | ||
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |
Application publication date: 20191022 |