基于RFID的物聯(lián)網(wǎng)車載系統(tǒng) - 全文

在信息化高速發(fā)展的今天，數(shù)字化信息的應(yīng)用越來(lái)越成熟，各行業(yè)通過(guò)其優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、搶占市場(chǎng)。目前得到廣泛應(yīng)用的車載終端，大多僅利用了攝像頭的錄像功能，不能及時(shí)將監(jiān)控信息及時(shí)傳回監(jiān)控中心，并非真正的實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控終端，不能滿足自動(dòng)化作業(yè)需求。隨著當(dāng)前物流行業(yè)的迅速發(fā)展，將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)引入物流行業(yè)管理，將對(duì)提升物流企業(yè)的效益起到事半功倍的作用。文中介紹的基于RFID的物聯(lián)網(wǎng)車載系統(tǒng)是運(yùn)行于車載終端中的智能系統(tǒng)，安裝在運(yùn)輸車輛后，通過(guò)RFID技術(shù)以及其他動(dòng)態(tài)信息采集技術(shù)，無(wú)需人工操作，自動(dòng)與控制中心進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛的全程掌控。

1 系統(tǒng)總體分析

物聯(lián)網(wǎng)車載系統(tǒng)采用ARM11嵌入式處理器在Linux平臺(tái)上進(jìn)行開發(fā)，采用了GPS定位、GPRS通信技術(shù)、RFID無(wú)線射頻技術(shù)等。車載終端的底層基于嵌入式平臺(tái)，將嵌入式軟件植入物流車載終端，通過(guò)寫入的控制程序完成對(duì)其他功能模塊的控制，從而實(shí)現(xiàn)以下功能：

1）實(shí)時(shí)完成信息傳輸;

2）遠(yuǎn)程終端內(nèi)植入讀卡器，對(duì)裝車的貨物進(jìn)行識(shí)別和記錄;

3）實(shí)現(xiàn)自身全程精確定位;

4）利用攝像裝置，獲取所需的圖像信息;

5）與控制中心的通信;

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

物聯(lián)網(wǎng)物流車載終端系統(tǒng)主要由ARM11核心系統(tǒng)、GPS模塊、GPRS模塊、RFID識(shí)別模塊、圖像采集模塊等組成。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

本系統(tǒng)要求實(shí)時(shí)傳輸、GPS位置、RFID識(shí)別信息等，對(duì)車輛實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)跟蹤，綜合各方面的需求，嵌入式系統(tǒng)的CPU選用Samsung公司的S3C 6410微處理器，其穩(wěn)定主頻667 MHz，最高主頻可達(dá)800 MHz，集成了許多外設(shè)接口，具有高性能、低功耗的特點(diǎn)，有較大的存儲(chǔ)空間和較強(qiáng)的計(jì)算能力，滿足本系統(tǒng)對(duì)于數(shù)據(jù)處理存儲(chǔ)的需要，實(shí)現(xiàn)各部分功能。

GPS定位模塊選用的GS-91 GES衛(wèi)星定位模塊，是一個(gè)高性能、低功耗的GPS衛(wèi)星接收引擎板，是一個(gè)完整的衛(wèi)星定位接收器具備全方位功能，定位精度可以達(dá)到10 m。

無(wú)線通信模塊選用SIMCOM公司的SIM300模塊。它是一款三頻段GSM/GPRS模塊，可在全球范圍內(nèi)的EGSM900 MHz、DCS 1 800 MHz、PCS 1 900 MHz 3種頻率下工作，能夠提供GPRS多信道類型多達(dá)10個(gè)，并且支持CS-1、CS-2、CS-3和CS-4 4種GPRS編碼方案，內(nèi)嵌了TCP/IP協(xié)議，只需通過(guò)AT指令就能很快接入Internet。

Nand flash為存儲(chǔ)外設(shè)。本系統(tǒng)將視頻信息存放在nandflash中，同時(shí)LINUX的Uboot、內(nèi)核、開機(jī)圖片和文件系統(tǒng)也都燒寫到nand flash中。

遠(yuǎn)程終端采用攝像頭模塊完成圖像采集功能。攝像頭模塊采用中星微Z301P USB攝像頭，模塊通過(guò)USB接口與嵌入式平臺(tái)直接連接，嵌入式系統(tǒng)對(duì)圖像進(jìn)行存儲(chǔ)，保障了數(shù)據(jù)的安全性。采集到的圖像信息，經(jīng)過(guò)嵌入式系統(tǒng)進(jìn)一步壓縮處理，通過(guò)無(wú)線通信模塊發(fā)送到遠(yuǎn)程控制中心。

射頻識(shí)別模塊選用nRF24L01無(wú)線射頻模塊，nRF24L01是一款工作在2.4～2.5 GHz世界通用ISM頻段的單片無(wú)線收發(fā)器芯片，它有極低的電流消耗。系統(tǒng)將標(biāo)簽放置在運(yùn)輸貨物上，通過(guò)終端上的RFID讀卡器，對(duì)進(jìn)入運(yùn)輸車輛的貨物進(jìn)行識(shí)別管理。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

物聯(lián)網(wǎng)物流車載終端的軟件系統(tǒng)選用嵌入式Linux操作系統(tǒng)作為開發(fā)平臺(tái)。首先在PC機(jī)上搭建Linux操作系統(tǒng)，然后在建立交叉編譯環(huán)境。在這個(gè)過(guò)程中，GPS定位信息、GPRS無(wú)線傳輸、圖像采集、RFID識(shí)別信息的采集等都是采用C語(yǔ)言在PC機(jī)上編寫，然后采用交叉編譯產(chǎn)生可執(zhí)行文件下到S3C6410上運(yùn)行。

3.1 GPS模塊

GPS模塊程序是本系統(tǒng)的關(guān)鍵和基礎(chǔ)，主要完成經(jīng)緯度、車速、加速度、海拔、方位角等信息的自動(dòng)采集工作。打開設(shè)備以后，首先需要串口初始化，設(shè)置波特率、數(shù)據(jù)位、停止位、校驗(yàn)位等參數(shù)，然后打開串口讀取原始GPS信息，最后調(diào)用函數(shù)gps_phame（char*line，GPS_ INF0*GPS）;對(duì)GPS信息進(jìn)行解析。該模塊程序處理流程如圖2所示。

3.2 GPRS模塊

GPRS模塊程序是實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程無(wú)線聯(lián)網(wǎng)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通信的關(guān)鍵和基礎(chǔ)，主要完成交互數(shù)據(jù)通信、短信接收發(fā)送、在線數(shù)據(jù)更新、調(diào)度中心遠(yuǎn)程指令控制等功能。為了兼顧數(shù)據(jù)通信和短信收發(fā)功能，GPRS模塊沒(méi)有使用TCP/IP透明傳輸模式，而是工作在AT指令模式，數(shù)據(jù)通信采用TCP/IP協(xié)議，通信格式為自定義PDU雙字節(jié)編碼模式，短信采用國(guó)際通用標(biāo)準(zhǔn)PDU數(shù)據(jù)格式。

3.3 行程回放

本系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)對(duì)車輛進(jìn)行定位，同時(shí)將行車路線存儲(chǔ)在nand flash中，而視頻信息在車載終端進(jìn)行采集，視頻信息同樣可以存儲(chǔ)在nand flash中，行車路線信息可以選擇回放，如圖3所示。

3.4 圖像采集模塊

本系統(tǒng)采用Linux2.6.36內(nèi)核，它采用了UVC的驅(qū)動(dòng)v412（video4linux2的簡(jiǎn)稱）框架。v412為L(zhǎng)inux視頻設(shè)備程序提供了一套接口規(guī)范，包括一套數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和底層v412驅(qū)動(dòng)接口。圖像采集的處理流程如圖4所示。

3.5 識(shí)別信息采集

nRF24L01通過(guò)UART串口與Linux系統(tǒng)通信，它在接收模式下可以接收6路不同通道的數(shù)據(jù)，設(shè)置為接收模式的nRF24L01可以對(duì)這6個(gè)發(fā)射端進(jìn)行識(shí)別，nRF24L01確認(rèn)收到數(shù)據(jù)后記錄地址，以此地址為目標(biāo)地址發(fā)送應(yīng)答信號(hào)，在發(fā)送端數(shù)據(jù)通道0被用做接收應(yīng)答信號(hào)。

nRF24L01初始化部分代碼如下：

4 結(jié)果及分析

本系統(tǒng)上位機(jī)監(jiān)視控制操作界面是用Java語(yǔ)言開發(fā)的，管理平臺(tái)結(jié)合GIS信息，實(shí)時(shí)的顯示當(dāng)前

5 結(jié)束語(yǔ)

文中提出了一種基于RFID技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)車載終端系統(tǒng)，選擇嵌入式Linux操作系統(tǒng)和S3C6410處理器作為軟件和硬件平臺(tái)，成功的開發(fā)出樣機(jī)。通過(guò)對(duì)物流企業(yè)的車輛進(jìn)行實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控，提高物流效率，節(jié)約物流成本;通過(guò)車輛定位、車況信息監(jiān)控等功能實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛行車全程監(jiān)控，提高行車安全?；赗FID的物聯(lián)網(wǎng)物流車載終端的使用，將先進(jìn)的物流管理理念引入生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)過(guò)程，同時(shí)由于系統(tǒng)采用的是無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，只要GPRS網(wǎng)絡(luò)覆蓋的范圍內(nèi)即可實(shí)現(xiàn)與控制中心的實(shí)時(shí)通信，很好的實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)精確定位監(jiān)控，有非常實(shí)用的價(jià)值。