CN203552474U

CN203552474U - 一种基于rfid的斑马线识别报警装置

Info

Publication number: CN203552474U
Application number: CN201320676059.3U
Authority: CN
Inventors: 李景文; 吴博; 王珂
Original assignee: Guilin University of Technology
Current assignee: Guilin University of Technology
Priority date: 2013-12-11
Filing date: 2013-12-11
Publication date: 2014-04-16
Anticipated expiration: 2023-12-11

Abstract

本实用新型公开了一种基于RFID的斑马线识别报警装置。包括RFID阅读器、车载显示报警装置、外置圆极化天线和路埋电子标签装置。RFID阅读器包括控制单元模块、射频模块、天线接口、电源模块一和串口通信模块一。车载显示报警装置包括电源模块二、单片机、液晶显示屏、报警器、串口通信模块二。路埋电子标签装置包括电子标签、PC耐力板和银色反光膜。本实用新型的装置采用RFID自动识别方法主动采集临近斑马线的电子标签数据，快速、实时获取车辆与斑马线的精确距离，通过液晶屏显示及报警的方式提前为机动车辆驾驶人员提供有效距离内的斑马线的位置警示及实时报警。通过视觉及听觉上的信息反馈，让机动车驾驶人员无论处于被遮挡视线或是斑马线无预告标识的情况下都可以了解自己与斑马线的有效距离，以及时采取相应措施。

Description

一种基于RFID的斑马线识别报警装置

技术领域

本实用新型涉及一种基于基于无线射频识别技术（RFID）的斑马线识别报警装置。

背景技术

目前我国主要采用交通信号灯、标志牌或菱形标识等路标警示机动车辆前方斑马线的有效位置，但由于斑马线的交通信号少或标志牌及标识不明显，导致机动车辆驾驶员无法提前发现斑马线，酿成机动车辆在斑马线附近伤及行人等交通事故，而且“中国式过马路”容易引起机动车辆急刹车导致车辆追尾事故发生。因此，很有必要提供一种斑马线识别报警装置和相应方法，即采用RFID自动识别方法主动采集临近斑马线的电子标签数据，快速、实时获取车辆与斑马线的精确距离，通过液晶屏显示及报警的方式提前为机动车辆驾驶人员提供有效距离内的斑马线的位置警示及实时报警。该设备具有识读速度快、不受环境干扰、投资费用低等特点。

发明内容

本实用新型的目的时为了充分发挥我国城市道路斑马线的作用，提供一种基于RFID的城市道路斑马线识别报警装置。

本实用新型是这样实现的：基于RFID的斑马线识别报警装置包括RFID阅读器、车载显示报警装置、外置圆极化天线和路埋电子标签装置。

RFID阅读器包括控制单元模块、射频模块、天线接口、电源模块一和串口通信模块一。

车载显示报警装置包括电源模块二、单片机、液晶显示屏（LCD）、报警器、串口通信模块二。

其中，天线接口与外置圆极化天线相连接，外置圆极化天线安装于汽车前保险杠下，安装时与水平面呈25°至30°夹角以增大通信区域，从而尽可能避免漏读取标签的情况发生。串口通信模块一与车载显示报警装置的串口通信模块二相连接，控制单元模块与电源模块一相连接，射频模块和串口通信模块一都分别与控制单元模块相连接。串口通信模块二与RFID阅读器的串口通信模块一相连接，单片机、液晶显示屏、报警器分别与电源模块二相连接。

路埋电子标签装置包括电子标签、PC（聚碳酸酯）耐力板和银色反光膜。其中，PC耐力板为半球形密封结构，上部分能旋转打开用于更换电子标签，半球形PC耐力板内壁附着银色反光膜。PC耐力板具有较大的抗冲击力，比传统玻璃强200倍，足够承受汽车的压力，并且本身具有较好的隔热性，对保护电子标签非常有利。同时，银色反光膜用于夜晚通过反射光源来标注出电子标签位置，同时白天能阻挡一定热量以保护内部电子标签。

利用基于RFID的斑马线识别报警装置操作如下：

1、电子标签写入表示斑马线距离、道路等级和限速等的产品电子代码（EPC）数据；将电子标签序装入相应路埋电子标签装置内；路埋电子标签装置按要求埋设在道路上。

2、打开或关闭RFID阅读器电源，以调整RFID阅读器的工作状态；RFID阅读器通过外置圆极化天线以无线方式与电子标签进行通信，接收并解调采集到的电子标签的射频信号；实现获取电子标签识别码和读内存数据的操作。

3、打开或关闭车载显示报警装置电源，以调整车载显示报警装置的工作状态，从而控制RFID阅读器开始或停止接收电子标签数据；车载显示报警装置控制RFID阅读器接收电子标签数据；通过串口通信模块与RFID阅读器通信；单片机处理RFID阅读器读取的数据后传输给液晶显示屏显示，即显示距离斑马线距离、道路等级和限速信息；根据距离远近，单片机控制报警器发出相应等级的报警声。

本实用新型通过视觉及听觉上的信息反馈，让机动车驾驶人员无论处于被遮挡视线或是斑马线无预告标识的情况下都可以了解自己与斑马线的有效距离，以及时采取相应措施。

本实用新型优点在于：

（1）车辆位置的准确获取：

在接近斑马线仅短短两三百米较小场景中，通过现有民用全球定位系统（GPS）导航的定位速度，不易实现快速定位，且精度不高。利用基于RFID的移动式主动获取信息的方法，安装方便灵活，位置信息准确，适应小场景快速获取位置信息的需要。

（2）获取位置方法简单高效：

采用主动读取电子标签的方法获取位置信息，方法简单且大大提高了效率。满足需要的同时，也避免了采用复杂算法带来的开发困难和硬件成本提高。

（3）提供更为人性化的安全辅助：

通过RFID辅助，汽车驾驶员只需根据警报声和液晶显示屏直观的信息反馈来采取相应措施，而不需要左右观望，分散注意力。同时，排除了周围车辆对驾驶员视线上的干扰而产生对前方斑马线情况不明引发交通事故的隐患，让驾驶员和行人都能有个更为安全、智能的交通环境。

（4）替代标示牌等道路交通资源：

电子标签写入的EPC号，通过RFID阅读器读取，控制装置处理转换以后显示在显示屏上的信息包括至斑马线距离、限速及道路等级等。在一定程度上，使得电子标签取代交通信号、标示牌或标识等道路交通资源，将复杂多样的交通指示标志整合成一系列直观的可视信息。

附图说明

图1为本实用新型结构原理示意图。

图中标记：1-RFID阅读器；2-车载显示报警装置；3-外置圆极化天线；4-路埋电子标签装置。

图2为本实用新型RFID阅读器结构原理示意图。

图中标记：101-控制单元模块；102-射频模块；103-天线接口；104-电源模块一；105-串口通信模块一。

图3为本实用新型车载显示报警装置原理示意图。

图中标记：201-电源模块二；202-单片机；203-液晶显示屏；204-报警器；205-串口通信模块二。

图4为本实用新型实施例外置圆极化天线位置示意图。

图中标记：3-外置圆极化天线；5-汽车；6-外置圆极化天线通信区域。

图5为本实用新型实施例外置圆极化天线通信区域示意图。

图中标记：5-汽车；6-外置圆极化天线通信区域。

图6为本实用新型实施例车载各部件安装示意图。

图中标记：1-RFID阅读器；2-车载显示报警装置；203-液晶显示屏；204-报警器；7-汽车方向盘。

图7为本实用新型实施例路埋电子标签装置示意图。

图中标记：401-电子标签；402-PC耐力板；403-银色反光膜。

图8为本发明实施例路埋电子标签装置分布图。

具体实施方式

实施例：

如图1所示，基于RFID的斑马线识别报警装置装置包括RFID阅读器1、车载显示报警装置2、外置圆极化天线3和路埋电子标签装置4；如图2所示，RFID阅读器1包括控制单元模块101、射频模块102、天线接口103、电源模块一104和串口通信模块一105；如图3 所示，车载显示报警装置2包括电源模块二201、单片机202、液晶显示屏（LCD）203、报警器204和串口通信模块二205。

图4示出的外置圆极化天线3采用增益6dBi的圆极化定向天线以降低因道路上环境因素不确定性较大，信号传播受阴影衰落、非视距传播等环境因素影响而带来的误差。它安装于汽车5前保险杠下，与水平面呈30°夹角。图5示出的是安装在汽车5的外置圆极化天线3发射电磁波产生的通信区域6的范围。同时，其功率设置为10（由RFID阅读器1设置程序依据实际情况设置其功率），以避免同时读取多个标签。

图6示出的RFID阅读器1固定在汽车方向盘7左侧A柱底部。其查询标签间隔时间设置为300毫秒（由RFID阅读器1设置程序依据实际情况设置其查询标签时间），满足需要的同时尽量减少阅读电子标签次数，以延长其寿命。图6中还示出车载显示报警装置2，固定于汽车A柱中部，面对驾驶员方向。

图7是路埋电子标签装置4的示意图，图中示出的半球形12毫米厚PC耐力板402埋设于地下，其高于地面部分为20毫米，切面圆半径45毫米，可旋转开启，以便更换内部电子标签401。半球形PC耐力板402内壁粘有银色反光膜403，它的作用在于夜晚通过反射光源来标注出电子标签401位置，同时白天能阻挡一定热量以保护内部电子标签401。其中，电子标签401固定在距道路平面下10毫米的位置。

电子标签401采用可读写的支持协议EPCC1-G2的超高频(UHF)无源抗金属电子标签，其工作能量来自外置圆极化天线接收到的RFID阅读器发出的电磁波信号，因而成本较低并具有很长的使用寿命。其频率为915兆赫，这样的标签具有穿透性强和无屏障阅读的特点，在被覆盖的情况下，RFID能够穿透非金属或非透明的材质，并能够进行穿透性通信，适合长期埋设在路面下，封闭无能量来源的地方使用。其较高的通信灵敏性也适应了相对速度较高的汽车读取标签的需要。电子标签401可读写使得其可以重复地新增、修改、删除标签内储存的数据，方便信息的更新。其数据内容可经由密码保护，使其内容不易被伪造及变造。适应了给电子标签写入距离数据和其安全性的需要。

以十六进制写入电子标签记录的数据包括道路级别和该电子标签至斑马线距离。道路四级划分及编号见表1：

表1：

道路等级	设计最高车速公里/每小时	双向机动车道数（条）	机动车道宽度（米）	编号
					一级	60-80	>=4	3.75	0010
二级	40-60	>=4	3.5	0020
					三级	30-40	>=2	3.5	0030
四级	30	>=2	3.5	0040

图7是路埋电子标签装置4分布示意图。根据道路等级或实际限速要求，在至斑马线一定距离的地方，沿着车道中线一定间隔均匀埋设电子标签401。间隔不宜过近，以防止误读取相邻标签的情况发生。依据不同道路级别的设计车速，路埋电子标签装置4的初始距离以及间隔设置见表2：

表2：

道路等级	初始距离（米）	80米外间隔（米）	80米-30米间隔（米）	30米内间隔（米）
					一级	400	20	10	5
二级	300	10	5	3
					三级	200	5	3	2
四级	100	3	2	2

以二级道路埋设的电子标签为例，写电子标签EPC号，格式按照道路等级编号设置+标签至斑马线距离+限制车速的顺序写十六进制码。距离180米且限速40公里/每小时的十六进制码就是：002001800040（注：EPC号的长度必须为4的倍数），利用专用RFID读写器写入电子标签401EPC号。按照设置，80米外（含80米路段）埋设共23个电子标签，80米-30米（包括30米路段）埋设共10个电子标签，最后30米路段埋设共9个电子标签。则距离斑马线从远及近的EPC号依次是002003000060、002002900060、002002800060、……、002001800040、002001700040、002001600040、……、002000800020、002000750020、002000700020、002000650020、……、002000300010、002000270010、002000240010、……、002000060005、002000030005。同时用该程序将每一个标签都写上访问密码（8位十六进制数），初始密码为00000000，防止标签数据被任意篡改。

根据道路级别的路埋电子标签装置4间隔设置，该例中路埋电子标签装置4间隔为10米。单片机2控制的警报声及限速分为四级：第四级为300-180米；第三级为180-80米；第二级为80-30米；第四级为30米以内。汽车越靠近斑马线、等级越高报警器的警报声频率将越高，以警示驾驶员提前采取相应措施。

当机动车行驶至300米处则开始读第一个标签“00200300060”，通过单片机202的处理转换，在液晶显示屏203中显示“距离斑马线300米，限速60公里/每小时”，并开始发出相应第四等级的警报声；当行驶至180米处则读第17个标签“002001800040”，通过单片机202处理转换，在液晶显示屏203中显示“距离斑马线180米，限速40公里/每小时”，并发出相应第三等级的报警声；当行驶至75米处则读第24个标签“002000750020”，通过单片机202处理转换，在液晶显示屏203中显示“距离斑马线75米，限速20公里/每小时”，并发出相应第二等级的报警声以此类推。距离越近报警声频率越高。

Claims

1.一种基于无线射频识别技术即RFID的斑马线识别报警装置，其特征在于基于RFID的斑马线识别报警装置包括RFID阅读器、车载显示报警装置、外置圆极化天线和路埋电子标签装置；

RFID阅读器包括控制单元模块、射频模块、天线接口、电源模块一和串口通信模块一；

车载显示报警装置包括电源模块二、单片机、液晶显示屏、报警器、串口通信模块二；

其中，天线接口与外置圆极化天线相连接，外置圆极化天线安装于汽车前保险杠下，安装时与水平面呈25°至30°夹角；串口通信模块一与车载显示报警装置的串口通信模块二相连接，控制单元模块与电源模块一相连接，射频模块和串口通信模块一都分别与控制单元模块相连接；串口通信模块二与RFID阅读器的串口通信模块一相连接，单片机、液晶显示屏、报警器分别与电源模块二相连接；

路埋电子标签装置包括电子标签、PC耐力板和银色反光膜；其中，PC耐力板为半球形密封结构，上部分能旋转打开用于更换电子标签，半球形PC耐力板内壁附着银色反光膜。