Projekt skalowalnego systemu wykrywania miejsc parkingowych AMR opartego na technologii RFID opartej na WiFi

wprowadzenie

Wykrywanie miejsc parkingowych w czasie rzeczywistym na parkingach jest kluczem do realizacji inteligentnego zarządzania parkingami i poprawy wykorzystania miejsc parkingowych. Jest to również wymóg nowoczesnego zarządzania parkingami. Rozwój systemu wykrywania miejsc parkingowych na parkingach przechodził generalnie przez trzy etapy: wykrywanie cewki wykrywającej podłoże, sterowanie bramą i wykrywanie miejsc parkingowych w czasie rzeczywistym. Wykrywanie miejsc parkingowych jest ściśle związane z poziomem technologii wykrywania. Szybki rozwój czujników jest gwarancją poziomu wykrywania. Podstawowa architektura pierwszych dwóch systemów wykrywania miejsc parkingowych jest zbyt duża, a instalacja jest zbyt uciążliwa; nie mogą one sprostać potrzebom szybkiego rozwoju parkingów pod względem niezawodności, czasu rzeczywistego, dokładności, skalowalności, niskiego zużycia energii i niewielkiej ilości inżynierii.

WiFi to technologia bezprzewodowa krótkiego zasięgu, która łączy się z Internetem za pomocą fal radiowych i jest szeroko stosowana przy tworzeniu wewnętrznych bezprzewodowych sieci LAN. Wybitne zalety WiFi to: po pierwsze, zasięg fal radiowych jest szeroki, z promieniem do około 100 m; po drugie, prędkość transmisji WiFi jest bardzo szybka, która może osiągnąć 54 Mb/s; po trzecie, próg wejścia jest niski, o ile urządzenie końcowe obsługuje WiFi. Do sieci WiFi można dołączyć zgodnie z określonymi uprawnieniami. W systemie wykrywania miejsc parkingowych technologia WiFi jest wykorzystywana do zbierania i przesyłania parametrów węzła systemu wykrywania oraz do przesyłania i kontrolowania sygnałów sterujących. Dzięki temu unika się układania uciążliwych linii danych na parkingu, co ma pewne znaczenie dla redukcji kosztów i zużycia energii oraz sprawia, że wykrywanie jest bardziej wydajne. Skalowalność systemu jest bardziej elastyczna.

Technologia identyfikacji radiowej (RFID) to bezkontaktowa technologia automatycznej identyfikacji, która wykorzystuje komunikację radiową. RFID w paśmie częstotliwości 2,4 GHz może zmniejszyć wymagania dotyczące odpowiedniego sprzętu w systemie i zmniejszyć wrażliwość na odchylenia częstotliwości. Wprowadzenie technologii RFID do systemu wykrywania miejsc parkingowych sprzyja rozwojowi standardowego wyposażenia. Unikalny numer identyfikacyjny detektora pojazdu może być używany do szybkiej lokalizacji miejsc parkingowych, co jest korzystne dla kierowania miejscami parkingowymi na parkingu.

Niniejszy dokument łączy wymagania systemu wykrywania miejsc parkingowych na parkingu, aby zaprojektować oparty na WiFi rozszerzalny system wykrywania miejsc parkingowych AMR RFID, który znacznie obniża koszty i złożoność systemu wykrywania miejsc parkingowych, zmniejsza zużycie energii przez system i poprawia dokładność wykrywania systemu. i wykonalność w celu osiągnięcia skalowalności systemu.

1 Projekt systemu

1.1 Projekt systemu wykrywania miejsc parkingowych

System wykrywania miejsc parkingowych składa się z serwera, routera bezprzewodowego, wyświetlacza miejsc parkingowych, czytnika RFID i węzła czujnika AMR (anizotropowy magneto-rezystancyjny). Serwer odpowiada za przetwarzanie przesłanych danych, wysyłanie wyników przetwarzania na ekran wyświetlacza i jest odpowiedzialny za wysyłanie instrukcji do czytnika/zapisywacza. Router bezprzewodowy jest ważną częścią całego systemu wykrywania miejsc parkingowych. Jest odpowiedzialny za organizowanie wszystkich części całego systemu w sieć lokalną. Ekran wyświetlacza miejsc parkingowych służy do wyświetlania bieżącego stanu miejsca parkingowego w czasie rzeczywistym. Czytnik RFID odbiera dane przesłane przez węzeł czujnika AMR i przesyła je do serwera przez WiFi. Otrzymuje również instrukcje serwera i przekazuje je do węzła czujnika AMR. Węzeł czujnika AMR jest odpowiedzialny za wykrywanie pola magnetycznego w miejscu parkingowym, ocenianie, czy jest tam pojazd na podstawie zmian pola magnetycznego, odzwierciedlanie wykrytej sytuacji za pomocą danych oraz pakowanie danych i przesyłanie ich bezprzewodowo do czytnika RFID, węzła i czytnika RFID. Komunikacja jest dwukierunkowa.

Podczas projektowania systemu struktura sieciowa systemu jest topologią gwiazdy, czytnik i zapis RFID systemu jest kontrolerem sieci, a węzły czujnika AMR są węzłami podrzędnymi. Topologia sieci jest taka, jak pokazano na rysunku. Czytnik RFID ma funkcję transceivera i jest odpowiedzialny za zarządzanie i kontrolę danych lub instrukcji łącza w górę i w dół systemu; węzeł czujnika AMR jest odpowiedzialny za zbieranie danych parametrów pola magnetycznego i wstępne przetwarzanie danych.

1.2 Projekt obwodu systemu

Projekt obwodu systemu wykrywania miejsca parkingowego obejmuje:

(1) Obwód węzła czujnika AMR, w tym część zasilania węzła, sczęść akwizycji pola magnetycznego, część wstępnego przetwarzania danych i część nadajnika-odbiornika częstotliwości radiowej itp.;

(2) obwód czytnika/zapisywacza RFID, w tym część nadajnika-odbiornika częstotliwości radiowej, część WiFi, część przetwarzania danych i część sterująca.

Podstawowy obwód węzła czujnika AMR pokazano na rysunku. Część zasilająca wykorzystuje APL5312-33 firmy TI do działania jako LDU. Napięcie wejściowe zasilacza wynosi 4,2 V, a wyjściowe 3,3 V.

Wykrywanie natężenia pola magnetycznego wykorzystuje czujnik AMR MMC2122MG. Czujnik ten charakteryzuje się małymi rozmiarami, długą żywotnością, wysoką czułością, niskim zużyciem energii i stabilnością. Może być szeroko stosowany w kompasach elektronicznych, nawigacji GPS, wykrywaniu położenia, wykrywaniu pojazdów i magnetometrii. MMC2122MG to dwuosiowy czujnik magnetorezystancyjny. Może on wykonywać przetwarzanie sygnału na chipie i integrować magistralę I2C. Nie wymaga konwersji analogowo-cyfrowej i może być bezpośrednio podłączony do mikroprocesora.

Układ MSP430F2618, który ma niskie zużycie energii i wysoką wydajność, służy do wstępnego przetwarzania zebranych danych, komunikacji z chipem częstotliwości radiowej 2,4 GHz CC2500 przez własny port SPI i przesyłania wstępnie przetworzonych pakietów danych do czytnika RFID. Odbieranie instrukcji z czytnika RFID.

Obwód transceivera RF czytnika RFID pokazano na rysunku 5. CC2500 komunikuje się z częścią sterującą czytnika przez SPI. CC2591 zwiększa budżet łącza, zapewniając nadajnik mocy w celu poprawy mocy wyjściowej; CC2591 ma niski współczynnik szumów. Wzmacniacz szumów (LNA) w celu poprawy czułości odbiornika, wzmacniacz mocy (PA), przełączający układ dopasowania RF i obwód balun w celu spełnienia prostej konstrukcji wysokowydajnych aPlikacji bezprzewodowych.