基於Zigbee與RFID的無人駕駛車輛行駛控制系統的製作方法

2023-09-17 17:57:15 7

專利名稱：基於Zigbee與RFID的無人駕駛車輛行駛控制系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及無人駕駛領域，特別是一種基於Zigbee與RFID的無人駕駛車輛行駛控制系統，採用以Zigbee和RFID等為基礎的無線網際網路，使得無人駕駛在更加低廉的成本與更加高效的環境下成為了可能。
背景技術：
為解決城市交通擁堵等問題，無人駕駛已被越來越多地應用於日常生活中，目前， 在校園裡，或者企業園區、景點區等地方大多還採用傳統的人工駕駛車輛方法，人們往往不能及時知道車輛信息，需要在站臺上盲目地等候，若車輛在行車途中出現故障等情況，人們不能及時知道，不能及時更換其它線路，從而浪費了大量的等車時間，使得出行極為不方便，人工駕駛車輛不僅增加了成本，且不能確保行車過程中的安全性，無法避免行車過程中司機不按線路行車、司機與乘客發生爭吵等情況的發生，現有的人工駕駛車輛不具備實時監控功能，管理中心無法實時知道車體情況，在事故發生時，無法第一時間做出補救，進行責任追究時也無法明確責任人，現有的無人駕駛不適用於低廉的成本與高效的環境等情況。

實用新型內容本實用新型的目的即在於克服現有技術的不足，提供一種基於Zigbee與RFID的無人駕駛車輛行駛控制系統，採用以Zigbee和RFID等為基礎的無線網際網路，構建無人駕駛系統，人們呼叫公交像按電梯一樣，方便了人們出行，更體現了環保與節能高效。若使用傳統方法構建一座30m的單管塔移動基站需要20萬元，在本實用新型中，使用Zigbee構建網絡，具有成本低廉，耗能低等優點。本實用新型通過Zigbee和RFID技術，具有實時監控等功能，使得無人駕駛在更加低廉的成本與更加高效的環境下成為了可能。本實用新型的目的是通過以下技術方案來實現基於Zigbee與RFID的無人駕駛車輛行駛控制系統，它包括至少一個車輛子系統和至少一個站臺子系統，所述的車輛子系統主要由主控制模塊、車載網關、RFID站臺識別模塊、乘車卡讀卡模塊、停靠站設置模塊和驅動模塊組成，車載網關、RFID站臺識別模塊、乘車卡讀卡模塊、停靠站設置模塊和驅動模塊均通過傳輸介質與主控制模塊連接；所述的站臺子系統主要由RFID卡、車輛呼喚器和Zigbee節點器組成,車輛呼喚器通過傳輸介質與Zigbee節點器連接,Zigbee節點器與車載網關通過無線線路連接組成Zigbee網絡。基於Zigbee與RFID的無人駕駛車輛行駛控制系統，它還包括一個監控子系統，監控子系統通過傳輸介質與車輛子系統連接，所述的監控子系統可遠程對車輛子系統進行緊急處理。所述的Zigbee網絡基於CC2430 ;所述的乘車卡讀卡模塊為IC卡讀卡模塊。本實用新型的有益效果是本實用新型提供一種基於Zigbee與RFID的無人駕駛車輛行駛控制系統，採用以Zigbee和RFID等為基礎的無線網際網路，構建無人駕駛車輛行駛系統，人們呼叫公交像按電梯一樣，方便了人們出行，更體現了環保與節能高效。使用傳統方法構建一座30m的單管塔移動基站需要20萬元，本實用新型使用Zigbee構建網絡，具有成本低廉，耗能低等優點。成熟的工業級發射模塊實際測量可達700m以上，足以應對大型園區。車輛上搭載的CC2430模塊Zigbee網關，能接收各個站臺發出的請求信息，搭載的RFID讀卡器能識別站臺信息，搭載的無線模塊與上位機軟體進行通信，完成實時監控等功能。本實用新型通過Zigbee和RFID技術，使得無人駕駛在更加低廉的成本與更加高效的環境下成為了可能。

圖I為本實用新型的應用分布框圖；圖2為本實用新型的結構框圖；圖3為本實用新型主控制模塊內部結構圖； 圖4為本實用新型M3的模塊框圖；圖5為本實用新型Zigbee網絡關係圖；圖6為本實用新型RFID卡結構示意圖；圖7為本實用新型RFID系統結構示意圖；圖8為本實用新型RFID讀卡器功能框圖；圖9為本實用新型循跡電路圖；圖10為本實用新型L298N的外部引腳圖；圖11為本實用新型L298N的輸入輸出關係表。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型做進一步的描述，但本實用新型的保護範圍不局限於以下所述。如圖I、圖2所示，基於Zigbee與RFID的無人駕駛車輛行駛控制系統，它包括至少一個車輛子系統和至少一個站臺子系統，所述的車輛子系統主要由主控制模塊、車載網關、RFID站臺識別模塊、乘車卡讀卡模塊、停靠站設置模塊和驅動模塊組成，車載網關、RFID站臺識別模塊、乘車卡讀卡模塊、停靠站設置模塊和驅動模塊均通過傳輸介質與主控制模塊連接；所述的站臺子系統主要由RFID卡、車輛呼喚器和Zigbee節點器組成，車輛呼喚器通過傳輸介質與Zigbee節點器連接，Zigbee節點器與車載網關通過無線線路連接組成Zigbee網絡。所述的Zigbee網絡基於CC2430 ;所述的乘車卡讀卡模塊為IC卡讀卡模塊。基於Zigbee與RFID的無人駕駛車輛行駛控制系統，它還包括一個監控子系統，監控子系統通過傳輸介質與車輛子系統連接，所述的監控子系統可遠程對車輛子系統進行緊急處理。如圖3所示，主控制模塊採用STM32F103vc，32位的MCU，晶片內部擁有豐富的資源，主頻可達到72MHz，精度可達13. 8ns。主模塊上有8個LED與按鍵，其中，8個LED用於顯示車輛的行徑情況、站臺的呼叫情況、上位機的呼叫等，按鍵用於選擇要去的站臺。如圖4所示，主控制模塊是基於ARM-cortexM3內核的，Cortex_M3是一款低功耗處理器，具有門數目少、中斷延遲短、調試成本低等特點，是為要求有快速中斷響應能力的深度嵌入式應用而設計的。該處理器採用ARMv7-M架構，同時，M3還可運行UC0s-II作業系統，實現多線程、高實時性等需求。如圖5所示，本實用新型採用CC2430構建Zigbee網絡，把無線模塊分網關和節點(站臺)，網關固定於車體上，實時接收站臺的信息。當有人呼叫車時，節點負責發送站臺的請求信息。網關模塊與處理器通過UART連結，網關先建立網絡，節點再加入網絡，形成Zigbee網絡。本實用新型所使用的CC2430是Chipcon公司推出的用來實現嵌入式Zigbee應用的片上系統。它支持2. 4GHz IEEE 802. 15. 4/Zigbee協議。CC2430是一顆真正的系統晶片(SoC)CMOS解決方案。這種解決方案能夠提高性能並滿足以Zigbee為基礎的2. 4GHzISM波段應用對低成本，低功耗的要求。它結合一個高性能2. 4GHz DSSS (直接序列擴頻)射頻收發器核心和一顆工業級小巧高效的8051控制器。在單個晶片上整合了 Zigbee射頻(RF)前端、內存和微控制器。它使用I個8位MCU (8051)，具有32/64/128 KB可編程快閃記憶體和8KB的RAM，還包含模擬數字轉換器(ADC)、幾個定時器(Timer)、AES128協同處理器、看門狗定時器(Watchdog Timer)>32 kHz晶振的休眠模式定時器、上電復位電路(Power OnReset)、掉電檢測電路(Brown Out Detection)以及21個可編程I/O引腳。如圖6、圖7、圖8所示，RFID讀卡器模塊基於MFRC522，不接觸通信頻率13. 56MHz，通信距離5cm。讀卡器位於車底，RFID的卡片固定於站臺旁的軌道上。這樣讀卡器就可以輕易讀取到卡片信息。MFRC522利用了先進的調製和解調概念，完全集成了在13. 56MHz下所有類型的被動非接觸式通信方式和協議。支持IS014443A的多層應用。支持IS014443212kbit/s和424kbit/s的更高傳輸速率的通信。支持MIFAREOClassic加密；支持的主機接口 一 10Mbit/s的SPI接口一 I2C接口，快速模式的速率為400kbit/s，高速模式的速率為3400kbit/s 一串行UART，我們採用SPI接口;關於射頻識別技術的簡介射頻識別(Radio Frequency Identification, RFID)技術是一種非接觸自動識別技術，利用射頻信號通過空間耦合(電感或電磁耦合)實現無接觸信息傳遞並通過傳遞的信息達到識別目的。射頻識別技術的顯著優點在於非接觸性，因此完成識別工作時無須人工幹預，能夠實現識別自動化且不易損壞；可識別高速運動物體並可同時識別多個射頻標籤，操作快捷方便；射頻標籤不怕油潰、灰塵汙染等惡劣的環境。當前，射頻識別技術在國內最廣泛的應用是射頻識別卡；射頻識別卡的說明射頻識別卡(簡稱射頻卡、RFID卡)也被稱作非接觸式IC卡(Contactless Smart Card, CSS)或非接觸IC卡、非接觸卡、感應卡，誕生於20世紀90年代初。由於成功地結合射頻識別技術和IC卡技術，解決了無源(卡內無電池)和免接觸的難題，RFID卡擁有磁卡和接觸式IC卡不可比擬的優點。其一問世便立即引起廣泛關注，並以驚人的速度得到推廣應用；RFID卡由IC晶片、感應天線組成，完全密封在一個標準PVC卡片中，無外露部分；射頻識別系統的結構和原理最基本的RFID系統由三部分組成，如下所示①電子標籤(Tag，或稱射頻標籤、應答器)由晶片及內天線組成。晶片內保存有一定格式的電子數據，作為待識別物品的標識性信息，是射頻識別系統真正的數據載體。內天線用於和射頻天線間進行通信；②閱讀器讀取或讀/寫電子標籤信息的設備，主要任務是控制射頻模塊向標籤發射讀取信號，並接收標籤的應答，對標籤的對象標識信息進行解碼，將對象標識信息連帶標籤上其它相關信息傳輸到主機以供處理；③天線標籤與閱讀器之間傳輸數據的發射、接收裝置；RFID的工作原理電子標籤進入天線磁場後，如果接收到閱讀器發出的特殊射頻信號，就能憑藉感應電流獲得的能量發送出存儲在晶片中的產品信息(無源標籤)，或者主動發送某一頻率的信號(有源標籤)，閱讀器讀取信息並解碼後，送至中央信息系統進行有關數據處理。如圖9所示，基於5個光電傳感器的循跡電路，以H4為例(I)沒有檢測到黑線，則H4發光到白紙光反射到H4接收端，H4接收端導通，導通則Tl接地=0 ；(2)有檢測到黑線，則H4發光到黑線光全部被吸收，H4接收端，沒有收到任何信 號，因為H4不導通(截止)，則T1=VCC。變速電機的驅動模塊( I)電機電機採用直流減速電機，直流減速電機轉動力矩大，體積小，重量輕，裝配簡單，使用方便。由於其內部由高速電動機提供原始動力，帶動變速(減速)齒輪組，可以產生較大扭力。可選用減速比為I :74的直流電機，減速後電機的轉速為100r/min。若車輪直徑為6cm，則小車的最大速度可以達到V=2Jir · v=2*3. 14*0. 03*100/60=0. 314m/s，能夠較好的滿足系統的要求；(2)驅動驅動模塊採用專用晶片L298N作為電機驅動晶片，L298N是一個具有高電壓大電流的全橋驅動晶片，其響應頻率高，一片L298N可以分別控制兩個直流電機。圖10為L298N的外部引腳圖，圖11為L298N的輸入輸出關係表，L298N的5、7、10、12四個引腳接到控制晶片STM32F103VC上，通過對控制晶片的編程就可實現兩個直流電機的PWM調速控制。
權利要求1.基於Zigbee與RFID的無人駕駛車輛行駛控制系統，其特徵在於它包括至少一個車輛子系統和至少一個站臺子系統，所述的車輛子系統主要由主控制模塊、車載網關、RFID站臺識別模塊、乘車卡讀卡模塊、停靠站設置模塊和驅動模塊組成，車載網關、RFID站臺識別模塊、乘車卡讀卡模塊、停靠站設置模塊和驅動模塊均通過傳輸介質與主控制模塊連接；所述的站臺子系統主要由RFID卡、車輛呼喚器和Zigbee節點器組成，車輛呼喚器通過傳輸介質與Zigbee節點器連接,Zigbee節點器與車載網關通過無線線路連接組成Zigbee網絡。
2.根據權利要求I所述的基於Zigbee與RFID的無人駕駛車輛行駛控制系統，其特徵在於它還包括一個監控子系統，所述的監控子系統通過傳輸介質與車輛子系統連接。
3.根據權利要求I所述的基於Zigbee與RFID的無人駕駛車輛行駛控制系統，其特徵在於所述的Zigbee網絡基於CC2430。
4.根據權利要求I所述的基於Zigbee與RFID的無人駕駛車輛行駛控制系統，其特徵在於所述的乘車卡讀卡模塊為IC卡讀卡模塊。
專利摘要本實用新型公開了一種基於Zigbee與RFID的無人駕駛車輛行駛控制系統，它包括至少一個車輛子系統和至少一個站臺子系統，所述的車輛子系統主要由主控制模塊，以及通過傳輸介質與主控制模塊連接的車載網關、RFID站臺識別模塊、乘車卡讀卡模塊、停靠站設置模塊和驅動模塊組成；所述的站臺子系統主要由RFID卡、車輛呼喚器和Zigbee節點器組成，車輛呼喚器通過傳輸介質與Zigbee節點器連接，Zigbee節點器與車載網關通過無線線路連接組成Zigbee網絡。本實用新型採用Zigbee和RFID等為基礎的無線網際網路，使得無人駕駛在更加低廉的成本與更加高效的環境下成為了可能。
文檔編號G08G1/00GK202472939SQ201220056310
公開日2012年10月3日 申請日期2012年2月21日 優先權日2012年2月21日
發明者周冬梅, 李建敏, 王一飛, 王磊, 王貝貝 申請人:成都理工大學