專利名稱：一種基于有源射頻識(shí)別的電子車牌系統(tǒng)及其通信控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及射頻識(shí)別技術(shù)中短距離無線通信微功率控制技術(shù)、車輛管理技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種基于有源射頻識(shí)別的電子車牌系統(tǒng)及其通信控制方法。
背景技術(shù)：
隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，無線射頻識(shí)別技術(shù)應(yīng)用于車輛管理目前已經(jīng)十分普遍， 現(xiàn)階段針對車輛防盜管理方案主要有如下三種
方案1、通過在車身上安裝防盜報(bào)警裝置，車主通過遙控器使車輛處于監(jiān)控狀態(tài)，當(dāng)車輛受到其他人和物體觸動(dòng)時(shí)，就會(huì)觸發(fā)裝置上的輕微振動(dòng)開關(guān)從而驅(qū)動(dòng)蜂鳴器，喇叭等報(bào)警，而車主可通過遙控器解除監(jiān)控報(bào)警。方案2、在車身上安裝GPS、GSM等通信終端，車主可通過衛(wèi)星定位、手機(jī)隨時(shí)了解車輛的狀況，當(dāng)車輛受到非法觸碰時(shí)，非法狀態(tài)的信息將會(huì)被通過手機(jī)短信方式通知給車主或者車輛管理人員。方案3、采用RFID技術(shù)，整個(gè)管理系統(tǒng)分為讀寫器、車牌標(biāo)簽和司機(jī)標(biāo)簽三部分， 通過在車輛停放點(diǎn)安裝射頻識(shí)別讀寫器，用于讀取車牌標(biāo)簽和司機(jī)標(biāo)簽，通過對兩個(gè)標(biāo)簽的數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配查詢，來獲取車輛和司機(jī)的狀態(tài)。上述方案1通過安裝低成本報(bào)警裝置， 可以在一定程度上避免車輛被盜，但當(dāng)車主遠(yuǎn)離車身時(shí)，車身上的報(bào)警信息可能無法傳到車主，此方案更無法組建車輛管理系統(tǒng)平臺(tái)；方案2通過在車身上采用移動(dòng)通信技術(shù)、衛(wèi)星定位技術(shù)等先進(jìn)的技術(shù)手段可以對車輛進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控管理，但整個(gè)系統(tǒng)的成本很高，無法普及；方案3采用了射頻識(shí)別技術(shù)，雖然成本比較低，也解決了信息采集的問題，但讀寫器要同時(shí)讀取車牌和司機(jī)標(biāo)簽，判斷匹配狀態(tài)，過程復(fù)雜。特別是在密集型車輛監(jiān)控的情況下，要判斷一張車牌標(biāo)簽的匹配狀態(tài)，需要在所有采集到的司機(jī)標(biāo)簽中查找，不僅采集速率會(huì)比較低，更不利于迅速鎖定非法車輛目標(biāo)。文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，中國專利申請?zhí)枮?200910252920. 1的《有源電子標(biāo)簽及其應(yīng)用系統(tǒng)和方法》專利申請，與本發(fā)明主題最為接近，但是，本發(fā)明就其發(fā)明目的、技術(shù)方案與對比文件比較，本發(fā)明的目的與解決問題的技術(shù)方案，與所述專利申請對比文件是有所不同而且是有區(qū)別的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是公開一種基于有源射頻識(shí)別的電子車牌系統(tǒng)及其通信控制方法； 其中的司機(jī)電子標(biāo)簽和車牌電子標(biāo)簽之間的通信采用了低成本、低功耗的設(shè)計(jì)，司機(jī)電子標(biāo)簽可以直接與車牌電子標(biāo)簽進(jìn)行信息交互，通過車牌電子標(biāo)簽反饋給讀寫器的狀態(tài)信息來達(dá)到車輛管理、實(shí)時(shí)監(jiān)控、識(shí)別、防盜等目的，克服了上述技術(shù)的諸多不足。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的之技術(shù)解決方案如下一種基于有源射頻識(shí)別的電子車牌系統(tǒng)通信控制方法，包括支撐系統(tǒng)的射頻識(shí)別讀寫器、車牌電子標(biāo)簽和司機(jī)電子標(biāo)簽；所述車牌電子標(biāo)簽?zāi)軐?shí)時(shí)檢測司機(jī)電子標(biāo)簽的存在并獲取司機(jī)電子標(biāo)簽的數(shù)據(jù)，并將自身數(shù)據(jù)和司機(jī)電子標(biāo)簽數(shù)據(jù)一起發(fā)送給讀寫器；所述的車牌電子標(biāo)簽以設(shè)定的周期從休眠狀態(tài)喚醒后開始檢測司機(jī)電子標(biāo)簽，所述司機(jī)電子標(biāo)簽以設(shè)定的周期從休眠狀態(tài)喚醒并發(fā)送自身數(shù)據(jù)； 車牌電子標(biāo)簽?zāi)軌蜃孕姓{(diào)整喚醒時(shí)鐘，以實(shí)現(xiàn)與司機(jī)電子標(biāo)簽喚醒時(shí)鐘同步、低功耗接收的功能。所述的電子車牌系統(tǒng)通信控制方法，其特征在于，車牌電子標(biāo)簽從休眠狀態(tài)喚醒后，檢測司機(jī)電子標(biāo)簽及與射頻識(shí)別讀寫器進(jìn)行數(shù)據(jù)交互的流程步驟如下
步驟1、判斷喚醒源是傳感器喚醒還是喚醒時(shí)鐘喚醒，如果被傳感器喚醒，表明車輛正處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，微控制器會(huì)記錄此信息，然后繼續(xù)休眠；如果是喚醒時(shí)鐘喚醒，則進(jìn)入步驟 2 ；
步驟2、微控制器檢查傳感器記錄信息，如果車輛是靜止?fàn)顟B(tài)，則進(jìn)入步驟7和讀寫器進(jìn)行通信；如果車輛處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，判斷車輛之前是否為多次非法狀態(tài)即設(shè)定車輛在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下連續(xù)三次未收到司機(jī)電子標(biāo)簽的狀態(tài)，如果是，進(jìn)入步驟5 ；否則，需要讀取司機(jī)電子標(biāo)簽的信息，進(jìn)入步驟3;
步驟3、車輛電子標(biāo)簽進(jìn)入接收狀態(tài)，接收對應(yīng)的司機(jī)電子標(biāo)簽信息，持續(xù)接收的時(shí)間需大于司機(jī)電子標(biāo)簽的發(fā)射間隔時(shí)間以保證接收到一次；車牌電子標(biāo)簽收到對應(yīng)的司機(jī)電子標(biāo)簽后，對自己的喚醒時(shí)鐘進(jìn)行一次校準(zhǔn)，使其和司機(jī)電子標(biāo)簽的喚醒時(shí)鐘同步；同步后的車牌電子標(biāo)簽在下次接收司機(jī)電子標(biāo)簽時(shí)，接收的開始時(shí)間剛好是司機(jī)電子標(biāo)簽的發(fā)送時(shí)間，接收所用時(shí)間縮短，節(jié)省了功耗；車牌電子標(biāo)簽接收完司機(jī)電子標(biāo)簽后記錄司機(jī)電子標(biāo)簽數(shù)據(jù)，并記錄車輛狀態(tài)為正常行駛，進(jìn)入步驟7 ；如果在持續(xù)接收時(shí)間內(nèi)沒有收到司機(jī)電子標(biāo)簽信息，進(jìn)入步驟4;
步驟4、對沒有讀到司機(jī)電子標(biāo)簽信息進(jìn)行計(jì)數(shù)，如果在規(guī)定的定時(shí)喚醒次數(shù)內(nèi)一直沒有收到司機(jī)電子標(biāo)簽，則記錄車輛狀態(tài)為多次非法；記錄完畢后進(jìn)入步驟7 ；
步驟5、若車牌電子標(biāo)簽多次沒有檢測到司機(jī)電子標(biāo)簽，為節(jié)省功耗，設(shè)定一個(gè)較長的周期，達(dá)到周期計(jì)數(shù)上限時(shí)進(jìn)入步驟6處理；否則不接收司機(jī)標(biāo)簽，直接進(jìn)入步驟7 ；
步驟6、車牌電子標(biāo)簽進(jìn)入接收狀態(tài)，接收對應(yīng)的司機(jī)電子標(biāo)簽信息，持續(xù)接收的時(shí)間需大于司機(jī)電子標(biāo)簽的發(fā)射間隔時(shí)間以保證接收到一次；車牌電子標(biāo)簽收到對應(yīng)的司機(jī)電子標(biāo)簽后，對自己的喚醒時(shí)鐘進(jìn)行一次校準(zhǔn)，使其和司機(jī)電子標(biāo)簽的喚醒時(shí)鐘同步；同步后的車牌電子標(biāo)簽在下次接收司機(jī)電子標(biāo)簽時(shí)，接收的開始時(shí)間剛好是司機(jī)電子標(biāo)簽的發(fā)送時(shí)間；車牌電子標(biāo)簽接收完司機(jī)電子標(biāo)簽后記錄司機(jī)電子標(biāo)簽數(shù)據(jù)，并記錄車輛狀態(tài)為正常行駛，進(jìn)入步驟7 ；如果在持續(xù)接收時(shí)間內(nèi)沒有收到司機(jī)電子標(biāo)簽信息，設(shè)置車輛狀態(tài)為非法狀態(tài)后進(jìn)入步驟7 ；
步驟7、車牌電子標(biāo)簽向讀寫器發(fā)送帶有車輛識(shí)別號和狀態(tài)信息的數(shù)據(jù)，如果車輛是正常行駛的，則發(fā)送數(shù)據(jù)還可以包括司機(jī)的識(shí)別號；發(fā)送完畢后進(jìn)入接收狀態(tài)，等待讀寫器進(jìn)一步通信請求，等待時(shí)間一般設(shè)置較短；讀寫器如果需要進(jìn)一步和車牌電子標(biāo)簽進(jìn)行通信， 再收到數(shù)據(jù)后立即發(fā)送繼續(xù)通信請求；車牌電子標(biāo)簽如果收到繼續(xù)通信請求，則處理請求信息，并給予讀寫器回復(fù)；如果通信完畢，車牌電子標(biāo)簽進(jìn)入休眠狀態(tài)。一種基于有源射頻識(shí)別的電子車牌系統(tǒng)，包括支撐系統(tǒng)的射頻識(shí)別讀寫器、車牌電子標(biāo)簽和司機(jī)電子標(biāo)簽；其射頻識(shí)別讀寫器包括微控制器、射頻收發(fā)單元、接口電路、電源電路和天線；所述的車牌電子標(biāo)簽包括低功耗微控制器、喚醒時(shí)鐘、運(yùn)動(dòng)傳感器、射頻收發(fā)單元、天線和電源管理電路；所述的司機(jī)電子標(biāo)簽包括低功耗微控制器、喚醒時(shí)鐘、射頻收發(fā)單元、天線和電池。所述的車牌電子標(biāo)簽和司機(jī)電子標(biāo)簽采用的喚醒時(shí)鐘與微控制器芯片對應(yīng)的引腳Pl. 7腳和Pl. 6腳連接；所述讀寫器、車牌電子標(biāo)簽和司機(jī)電子標(biāo)簽的射頻收發(fā)單元各自通過同步通信串口 SPI分別與微控制器連接；所述車牌電子標(biāo)簽的運(yùn)動(dòng)傳感器與微控制器的一個(gè)I/O接口連接；所述的車牌電子標(biāo)簽和司機(jī)電子標(biāo)簽都采用電池供電。所述的車牌電子標(biāo)簽司與機(jī)電子標(biāo)簽采用的微控制器是C8051F982芯片。所述的射頻收發(fā)單元采用的是2. 4GHz無線收發(fā)芯片nRFMLOl芯片。電子標(biāo)簽在工作過程中，耗電量最大的是發(fā)射或接收無線數(shù)據(jù)，為進(jìn)一步保證車牌電子標(biāo)簽和司機(jī)電子標(biāo)簽都能滿足低功耗要求，采取如下措施1、司機(jī)電子標(biāo)簽周期性的發(fā)送數(shù)據(jù)，而車牌電子標(biāo)簽接收司機(jī)電子標(biāo)簽時(shí)，接收的時(shí)間窗口需大于司機(jī)電子標(biāo)簽的發(fā)送周期，因此需要將司機(jī)電子標(biāo)簽發(fā)送周期降低。司機(jī)電子標(biāo)簽每次發(fā)送的時(shí)間短暫，一般小于200微秒，每次發(fā)送所耗電量較小。 2、車牌電子標(biāo)簽的喚醒周期設(shè)計(jì)為司機(jī)電子標(biāo)簽的整數(shù)倍，方便車牌電子標(biāo)簽接收時(shí)間和司機(jī)電子標(biāo)簽發(fā)送時(shí)間的同步。3、司機(jī)電子標(biāo)簽和車牌電子標(biāo)簽采用接收地址碼匹配的方式，保證車牌電子標(biāo)簽只能收到它所對應(yīng)的司機(jī)電子標(biāo)簽，而不會(huì)收到其他的司機(jī)電子標(biāo)簽而浪費(fèi)處理時(shí)間。與現(xiàn)有技術(shù)比較，本發(fā)明有突出的優(yōu)點(diǎn)與有益效果
(1)讀寫器采集車牌電子標(biāo)簽的數(shù)據(jù)即可以獲得車輛及司機(jī)的信息，即時(shí)在大量車輛聚集的情況下，也可以高效的進(jìn)行數(shù)據(jù)收集。(2)車牌電子標(biāo)簽和司機(jī)電子標(biāo)簽采用地址碼匹配，車牌電子標(biāo)簽不會(huì)接收到其他的司機(jī)標(biāo)簽，節(jié)約了處理時(shí)間，也節(jié)省了功耗。(3)車牌電子標(biāo)簽和司機(jī)電子標(biāo)簽進(jìn)行時(shí)鐘同步，同步后車牌電子標(biāo)簽進(jìn)入檢測狀態(tài)馬上就收到司機(jī)電子標(biāo)簽，省去了持續(xù)接收的時(shí)間，同步后通常在1毫秒內(nèi)收到司機(jī)電子標(biāo)簽。這樣在車輛一直處于正常行駛時(shí)，車牌標(biāo)簽功耗很低。(4)車牌電子標(biāo)簽在持續(xù)收不到司機(jī)電子標(biāo)簽時(shí)，延長檢測司機(jī)電子標(biāo)簽的時(shí)間間隔。這樣在車輛一直處于非法行駛時(shí)，電子標(biāo)簽可以保持較低的功耗。(5)管理者通過司機(jī)電子標(biāo)簽直接與車牌電子標(biāo)簽進(jìn)行信息交互，車牌電子標(biāo)簽反饋給讀寫器的狀態(tài)信息可以達(dá)到有效的管理車輛、實(shí)時(shí)監(jiān)控、車輛識(shí)別、車輛防盜等目的。


圖1. 1、圖1.2分別是本發(fā)明的一實(shí)施例，所述系統(tǒng)構(gòu)成及工作方式示意圖。圖2是所述車牌電子標(biāo)簽、司機(jī)電子標(biāo)簽與讀寫器進(jìn)行通信步驟流程示意圖。圖3是本發(fā)明所述的車牌電子標(biāo)簽程序流程步驟示意圖。圖4是本發(fā)明所述的車牌電子標(biāo)簽結(jié)構(gòu)框圖示意圖。圖5是本發(fā)明所述的司機(jī)電子標(biāo)簽結(jié)構(gòu)框圖示意圖。圖6是本發(fā)明所述的車牌電子標(biāo)簽電路連接示意圖。圖7是本發(fā)明所述的車牌標(biāo)簽與司機(jī)標(biāo)簽內(nèi)不采用時(shí)鐘同步的時(shí)序示意圖。圖8是本發(fā)明所述的車牌標(biāo)簽與司機(jī)標(biāo)簽內(nèi)采用時(shí)鐘同步后的時(shí)序示意圖。
具體實(shí)施方式
結(jié)合附圖給出實(shí)施例，并對本發(fā)明作進(jìn)一步的具體說明。參見圖1. 1、圖1.2是本發(fā)明的一實(shí)施例。可以看出，本發(fā)明所述的一種基于有源射頻識(shí)別的電子車牌系統(tǒng)通信控制方法，包括支撐系統(tǒng)的射頻識(shí)別讀寫器、車牌電子標(biāo)簽和司機(jī)電子標(biāo)簽。車牌電子標(biāo)簽?zāi)茉?0米范圍內(nèi)實(shí)時(shí)檢測司機(jī)電子標(biāo)簽的存在并獲取司機(jī)電子標(biāo)簽的數(shù)據(jù)，并將自身數(shù)據(jù)和司機(jī)電子標(biāo)簽數(shù)據(jù)一起發(fā)送給150米范圍內(nèi)的讀寫器；車牌電子標(biāo)簽以設(shè)定的周期即RTC喚醒時(shí)間間隔為1秒，從休眠狀態(tài)喚醒后開始檢測司機(jī)電子標(biāo)簽，司機(jī)電子標(biāo)簽以設(shè)定的周期即配置RTC喚醒使能，喚醒時(shí)間間隔為250毫秒， 然后進(jìn)入休眠狀態(tài)。從休眠狀態(tài)喚醒并發(fā)送自身數(shù)據(jù)；車牌電子標(biāo)簽?zāi)軌蜃孕姓{(diào)整喚醒時(shí)鐘，以實(shí)現(xiàn)與司機(jī)電子標(biāo)簽喚醒時(shí)鐘同步，達(dá)到低功耗接收的目的。參見圖4、圖5、圖6可知，本發(fā)明中的讀寫器包括微控制器、射頻收發(fā)單元、接口電路、電源電路和天線組成。其中微控制器通過串行或并行數(shù)據(jù)線控制射頻收發(fā)單元，射頻收發(fā)單元連接天線，接口電路包括RS232、RS485和以太網(wǎng)接口。車牌電子標(biāo)簽包括低功耗微控制器、射頻收發(fā)單元、電源管理電路、運(yùn)動(dòng)傳感器、喚醒時(shí)鐘和天線。其中傳感器可以表征車輛的運(yùn)動(dòng)或靜止?fàn)顟B(tài)，微控制器采集運(yùn)動(dòng)傳感器數(shù)據(jù)，控制射頻收發(fā)單元進(jìn)行無線數(shù)據(jù)收發(fā)，射頻收發(fā)單元和天線連接。喚醒時(shí)鐘一般是微控制器集成，如果外置，則定時(shí)給微控制器輸出喚醒信號。司機(jī)電子標(biāo)簽包括低功耗微控制器、射頻收發(fā)單元、電池、喚醒時(shí)鐘和天線。其中微控制器控制射頻收發(fā)單元進(jìn)行無線數(shù)據(jù)收發(fā)，射頻收發(fā)單元和天線連接。喚醒時(shí)鐘一般是微控制器集成，如果外置，則定時(shí)給微控制器輸出喚醒信號。車牌電子標(biāo)簽和司機(jī)電子標(biāo)簽采用的喚醒時(shí)鐘與微控制器芯片對應(yīng)的引腳Pl. 7 腳和Pl. 6腳連接；讀寫器、車輛電子標(biāo)簽和司機(jī)電子標(biāo)簽的射頻收發(fā)單元各自通過同步通信串口 SPI分別與微控制器連接；車牌電子標(biāo)簽的運(yùn)動(dòng)傳感器與微控制器的一個(gè)I/O接口連接；車牌電子標(biāo)簽和司機(jī)電子標(biāo)簽都采用電池供電。本實(shí)施例中讀寫器的微控制器是LPC1758，通過SPI接口控制由2. 4GHz無線收發(fā)芯片nRFMLOl及其外圍電路組成的射頻收發(fā)單元，天線采用14dBi平板天線，接口電路包括RS232接口轉(zhuǎn)換電路連接LPC1758的串口 0，RS485接口轉(zhuǎn)換電路連接LPC1758的串口 1， 網(wǎng)絡(luò)物理層芯片DP83848連接LPC1758的以太網(wǎng)接口，DP83848連接帶網(wǎng)絡(luò)變壓器的RJ45 接口 TBJ011B，讀寫器采用外部直流5V供電。司機(jī)電子標(biāo)簽的微控制器采用了一款體積小、成本低的單片機(jī)C8051F982，微控制器RTC的時(shí)鐘源采用了芯片外界的32. 768KHz晶體振蕩器。射頻處理單元與讀寫器的相同， 通過SPI數(shù)據(jù)接口和微控制器連接。天線采用PCB印刷天線。司機(jī)電子標(biāo)簽采用500毫安時(shí)3V紐扣電池直接供電。車牌電子標(biāo)簽微控制器采用了和司機(jī)電子標(biāo)簽一樣的微控制器芯片C80521F982， 芯片VDD引腳接電源管理單元輸出的3. 3V電壓，芯片Pl. 7腳和Pl. 6腳外接一個(gè)32. 768KHz 的無源晶振X2，提供系統(tǒng)所需的精確RTC時(shí)鐘源。單片機(jī)的MISO、MOSI、SCK、CE、CSN、FINT 引腳分別與射頻芯片對應(yīng)的引腳連接。車牌電子標(biāo)簽與司機(jī)電子標(biāo)簽一樣采用PCB印刷天線，車牌電子標(biāo)簽微控制器PO. 5腳通過限流電阻R5的第一腳，R5的另一腳與外部上拉電阻R4的第一腳連接后和運(yùn)動(dòng)傳感器J3的正端連接，R4的第二腳接3. 3V的直流電壓，運(yùn)動(dòng)傳感器J3的負(fù)端接地。車牌電子標(biāo)簽使用運(yùn)動(dòng)傳感器通過所述的上拉電阻和限流電阻后與微控制器的輸入端口連接，可以通過微控制器的端口匹配功能將微控制器從休眠中喚醒。車牌電子標(biāo)簽使用800毫安時(shí)3. 7V可充電鋰電池供電，車牌電子標(biāo)簽的電源管理部分包括3. 7V充電電路和3. 3V穩(wěn)壓電路。讀寫器通過數(shù)據(jù)接口接收上位機(jī)即計(jì)算機(jī)或其他控制器的命令，執(zhí)行采集標(biāo)簽或是讀寫標(biāo)簽的工作，當(dāng)收到采集標(biāo)簽的命令時(shí)，配置nRFMLOl進(jìn)入接收狀態(tài)，收到后將數(shù)據(jù)傳給上位機(jī)。司機(jī)電子標(biāo)簽上電后，初始化微控制器C8051F982的同步通信串口 SPI等硬件資源，并配置RTC喚醒使能，喚醒時(shí)間間隔為250毫秒，然后進(jìn)入休眠狀態(tài)。當(dāng)RTC喚醒微控制器后，將nRFMLOl配置為發(fā)送模式，并以唯一地址碼發(fā)送數(shù)據(jù)，其中唯一地址碼即視為司機(jī)識(shí)別號，數(shù)據(jù)可以為其他信息，如司機(jī)姓名等。發(fā)送完畢后將nRFMLOl配置為休眠，微控制器也進(jìn)入休眠狀態(tài)，等待RTC的下一次喚醒。車牌電子標(biāo)簽上電后，初始化微控制器C8051F982的硬件資源，初始化微控制器系統(tǒng)時(shí)鐘并配置RTC和運(yùn)動(dòng)傳感器所接的端口匹配兩種喚醒源使能，RTC喚醒時(shí)間間隔為1 秒，配置nRFMLOl的接收地址為它對應(yīng)的司機(jī)標(biāo)簽發(fā)送地址，然后進(jìn)入休眠狀態(tài)。當(dāng)微控制器被喚醒后，按如下流程步驟執(zhí)行，參見圖2、圖3
步驟1、判斷喚醒源是端口匹配喚醒還是RTC喚醒，如果端口匹配喚醒，表明車輛正處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，將運(yùn)動(dòng)狀態(tài)置為1，然后繼續(xù)休眠；如果是RTC喚醒，則進(jìn)入步驟2 ；
步驟2、微控制器檢查運(yùn)動(dòng)狀態(tài)記錄信息，檢測完畢后將狀態(tài)清0.如果檢查的狀態(tài)為 0，則記錄車輛狀態(tài)為靜止，并進(jìn)入步驟7和讀寫器進(jìn)行通信；如果運(yùn)動(dòng)狀態(tài)為1，判斷車輛之前是否為多次非法狀態(tài)，如果是，進(jìn)入步驟5。否則，需要讀取司機(jī)電子標(biāo)簽的信息，進(jìn)入步驟3 ；
步驟3、車牌電子標(biāo)簽進(jìn)入接收狀態(tài)，接收對應(yīng)的司機(jī)標(biāo)簽信息，持續(xù)接收的時(shí)間窗口設(shè)為300毫秒。車牌電子標(biāo)簽收到對應(yīng)的司機(jī)標(biāo)簽后，設(shè)置RTC時(shí)鐘的計(jì)數(shù)器為50，車牌電子標(biāo)簽接收完司機(jī)標(biāo)簽后記錄司機(jī)標(biāo)簽數(shù)據(jù)，并記錄車輛狀態(tài)為正常行駛，進(jìn)入步驟7。如果在持續(xù)接收時(shí)間內(nèi)沒有收到司機(jī)電子標(biāo)簽信息，記錄車輛狀態(tài)為非法行駛，并進(jìn)入步驟 4;需要說明的是司機(jī)電子標(biāo)簽的RTC發(fā)送后自動(dòng)歸零，這里的設(shè)置略大于接收后的處理時(shí)間，則下次喚醒比司機(jī)電子標(biāo)簽稍微超前約200微秒；
步驟4、對沒有讀到的進(jìn)行計(jì)數(shù)，如果連續(xù)沒有收到司機(jī)電子標(biāo)簽的次數(shù)達(dá)3次，則記錄車輛狀態(tài)為多次非法。記錄完畢后進(jìn)入步驟7;
步驟5、進(jìn)入此狀態(tài)后計(jì)一次數(shù)，計(jì)數(shù)滿10次則計(jì)數(shù)清0，并進(jìn)入步驟6，如不滿10次， 直接進(jìn)入步驟7 ；
步驟6、車牌電子標(biāo)簽進(jìn)入接收狀態(tài)，接收對應(yīng)的司機(jī)標(biāo)簽信息，持續(xù)接收的時(shí)間窗口設(shè)為300毫秒。車牌電子標(biāo)簽收到對應(yīng)的司機(jī)標(biāo)簽后，設(shè)置RTC時(shí)鐘的計(jì)數(shù)器為50，車牌電子標(biāo)簽接收完司機(jī)電子標(biāo)簽后記錄司機(jī)電子標(biāo)簽數(shù)據(jù)，并記錄車輛狀態(tài)為正常行駛，進(jìn)入步驟7。如果在持續(xù)接收時(shí)間內(nèi)沒有收到司機(jī)電子標(biāo)簽信息，記錄車輛狀態(tài)為非法行駛，直接進(jìn)入步驟7 ；
步驟7、車牌電子標(biāo)簽向讀寫器發(fā)送帶有車輛識(shí)別號和狀態(tài)信息的數(shù)據(jù)，如果車輛是正常行駛的，則發(fā)送數(shù)據(jù)還可以包括司機(jī)的識(shí)別號。發(fā)送完畢后進(jìn)入接收狀態(tài)，等待讀寫器進(jìn)一步通信請求，等待時(shí)間一般設(shè)置較短。讀寫器如果需要進(jìn)一步與車牌標(biāo)電子簽進(jìn)行通信， 在收到數(shù)據(jù)后立即發(fā)送繼續(xù)通信請求。車牌電子標(biāo)簽如果收到繼續(xù)通信請求，則處理請求信息，并給予讀寫器回復(fù)。如果通信完畢，車牌電子標(biāo)簽進(jìn)入休眠狀態(tài)。參見圖7、圖8可知車牌電子標(biāo)簽與司機(jī)電子標(biāo)簽在不采用和采用時(shí)鐘同步后的時(shí)序?qū)Ρ冉Y(jié)果為
在不采用時(shí)鐘同步的情況下，司機(jī)電子標(biāo)簽以定時(shí)250ms周期喚醒發(fā)送一次數(shù)據(jù)，車牌電子標(biāo)簽每次定時(shí)1秒周期喚醒后開始接收司機(jī)標(biāo)簽，由于開始接收的時(shí)間不一定剛好是司機(jī)電子標(biāo)簽的發(fā)送時(shí)間，所以需要一段時(shí)間的持續(xù)等待，等待的時(shí)間是隨機(jī)的，最長可能是250ms。在采用時(shí)鐘同步的情況下，車牌電子標(biāo)簽接收到司機(jī)電子標(biāo)簽后調(diào)整自身的時(shí)鐘和司機(jī)電子標(biāo)簽同步，同步完成后，在下一次定時(shí)喚醒時(shí)，開始接收司機(jī)電子標(biāo)簽的時(shí)間點(diǎn)剛好是司機(jī)電子標(biāo)簽開始發(fā)送的時(shí)間點(diǎn)。接收在500us內(nèi)即可完成。每次接收完成后又進(jìn)行一次時(shí)鐘調(diào)整，確保下一次的同步。這樣，每次接收耗時(shí)都很短。本發(fā)明具體使用工作過程實(shí)施例在讀寫器和電子標(biāo)簽均上電后，管理者使用PC 機(jī)通過串口或者網(wǎng)口給讀寫器發(fā)送指令，當(dāng)讀寫器收到接收車牌電子標(biāo)簽信息指令后開始監(jiān)聽接收，車牌電子標(biāo)簽會(huì)在一定的時(shí)間間隔內(nèi)給讀寫器發(fā)送車輛的狀態(tài)和ID，車輛的狀態(tài)主要有靜止、合法行駛、非法行駛?cè)齻€(gè)狀態(tài)。車輛在靜止不動(dòng)的情況下，車牌電子標(biāo)簽會(huì)定時(shí)給讀寫器發(fā)送靜止的狀態(tài)信息，車輛使用者攜帶有與自身車輛匹配的司機(jī)電子標(biāo)簽， 在這種情況下使用者直接駕駛自己的車輛，讀寫器會(huì)收到合法行駛的狀態(tài)信息并通過串口或網(wǎng)口傳給PC機(jī)。如果車輛周圍沒有與自身匹配的司電子機(jī)標(biāo)簽，在車輛收到外界觸碰時(shí)，讀寫器會(huì)收到非法行駛的狀態(tài)信息并通過串口或網(wǎng)口傳給PC機(jī)。同時(shí)管理者可以隨時(shí)通過相應(yīng)指令去讀取和寫入車輛的用戶信息。本發(fā)明用于電動(dòng)車管理實(shí)施例，實(shí)施效果顯示；讀寫器可以同時(shí)讀取大于100張車牌電子標(biāo)簽數(shù)據(jù)，并立即識(shí)別車輛是否處于沒有正確的司機(jī)電子標(biāo)簽狀態(tài)；司機(jī)電子標(biāo)簽平均工作電流小于25微安，一顆電池使用壽命超過兩年；車牌電子標(biāo)簽如果在耗電量最大的M小時(shí)非法行駛情況下，電池也可以支持30天以上，如果攜帶司機(jī)電子標(biāo)簽正常行駛，電池一次充電可使用1年以上。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明；對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種基于有源射頻識(shí)別的電子車牌系統(tǒng)通信控制方法，包括支撐系統(tǒng)的射頻識(shí)別讀寫器、車牌電子標(biāo)簽和司機(jī)電子標(biāo)簽；其特征在于，所述車牌電子標(biāo)簽?zāi)軐?shí)時(shí)檢測司機(jī)電子標(biāo)簽的存在并獲取司機(jī)電子標(biāo)簽的數(shù)據(jù)，并將自身數(shù)據(jù)和司機(jī)電子標(biāo)簽數(shù)據(jù)一起發(fā)送給讀寫器；所述的車牌電子標(biāo)簽以設(shè)定的周期從休眠狀態(tài)喚醒后開始檢測司機(jī)電子標(biāo)簽，所述司機(jī)電子標(biāo)簽以設(shè)定的周期從休眠狀態(tài)喚醒并發(fā)送自身數(shù)據(jù)；車牌電子標(biāo)簽?zāi)軌蜃孕姓{(diào)整喚醒時(shí)鐘，以實(shí)現(xiàn)與司機(jī)電子標(biāo)簽喚醒時(shí)鐘同步、低功耗接收的功能。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子車牌系統(tǒng)通信控制方法，其特征在于，車牌電子標(biāo)簽從休眠狀態(tài)喚醒后，檢測司機(jī)電子標(biāo)簽及與射頻識(shí)別讀寫器進(jìn)行數(shù)據(jù)交互的流程步驟如下步驟1、判斷喚醒源是傳感器喚醒還是喚醒時(shí)鐘喚醒，如果被傳感器喚醒，表明車輛正處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，微控制器會(huì)記錄此信息，然后繼續(xù)休眠；如果是喚醒時(shí)鐘喚醒，則進(jìn)入步驟 2 ；步驟2、微控制器檢查傳感器記錄信息，如果車輛是靜止?fàn)顟B(tài)，則進(jìn)入步驟7和讀寫器進(jìn)行通信；如果車輛處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，判斷車輛之前是否為多次非法狀態(tài)即設(shè)定車輛在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下連續(xù)三次未收到司機(jī)電子標(biāo)簽的狀態(tài)，如果是，進(jìn)入步驟5;否則，需要讀取司機(jī)電子標(biāo)簽的信息，進(jìn)入步驟3;步驟3、車牌電子標(biāo)簽進(jìn)入接收狀態(tài)，接收對應(yīng)的司機(jī)電子標(biāo)簽信息，持續(xù)接收的時(shí)間需大于司機(jī)電子標(biāo)簽的發(fā)射間隔時(shí)間以保證接收到一次；車牌電子標(biāo)簽收到對應(yīng)的司機(jī)電子標(biāo)簽后，對自己的喚醒時(shí)鐘進(jìn)行一次校準(zhǔn)，使其和司機(jī)電子標(biāo)簽的喚醒時(shí)鐘同步；同步后的車牌電子標(biāo)簽在下次接收司機(jī)電子標(biāo)簽時(shí)，接收的開始時(shí)間剛好是司機(jī)電子標(biāo)簽的發(fā)送時(shí)間，接收所用時(shí)間縮短，節(jié)省了功耗；車輛電子標(biāo)簽接收完司機(jī)電子標(biāo)簽后記錄司機(jī)電子標(biāo)簽數(shù)據(jù)，并記錄車輛狀態(tài)為正常行駛，進(jìn)入步驟7 ；如果在持續(xù)接收時(shí)間內(nèi)沒有收到司機(jī)電子標(biāo)簽信息，進(jìn)入步驟4;步驟4、對沒有讀到司機(jī)電子標(biāo)簽信息進(jìn)行計(jì)數(shù)，如果在規(guī)定的定時(shí)喚醒次數(shù)內(nèi)一直沒有收到司機(jī)電子標(biāo)簽，則記錄車輛狀態(tài)為多次非法；記錄完畢后進(jìn)入步驟7 ；步驟5、如果車牌電子標(biāo)簽多次沒有檢測到司機(jī)電子標(biāo)簽，為節(jié)省功耗，設(shè)定一個(gè)較長的周期，達(dá)到周期計(jì)數(shù)上限時(shí)進(jìn)入步驟6處理；否則不接收司機(jī)標(biāo)簽，直接進(jìn)入步驟7 ；步驟6、車牌電子標(biāo)簽進(jìn)入接收狀態(tài)，接收對應(yīng)的司機(jī)電子標(biāo)簽信息，持續(xù)接收的時(shí)間需大于司機(jī)電子標(biāo)簽的發(fā)射間隔時(shí)間以保證接收到一次；車牌電子標(biāo)簽收到對應(yīng)的司機(jī)電子標(biāo)簽后，對自己的喚醒時(shí)鐘進(jìn)行一次校準(zhǔn)，使其和司機(jī)電子標(biāo)簽的喚醒時(shí)鐘同步；同步后的車牌電子標(biāo)簽在下次接收司機(jī)電子標(biāo)簽時(shí)，接收的開始時(shí)間剛好是司機(jī)電子標(biāo)簽的發(fā)送時(shí)間；車牌電子標(biāo)簽接收完司機(jī)電子標(biāo)簽后記錄司機(jī)電子標(biāo)簽數(shù)據(jù)，并記錄車輛狀態(tài)為正常行駛，進(jìn)入步驟7 ；如果在持續(xù)接收時(shí)間內(nèi)沒有收到司機(jī)電子標(biāo)簽信息，設(shè)置車輛狀態(tài)為非法狀態(tài)后進(jìn)入步驟7 ；步驟7、車牌電子標(biāo)簽向讀寫器發(fā)送帶有車輛識(shí)別號和狀態(tài)信息的數(shù)據(jù)，如果車輛是正常行駛的，則發(fā)送數(shù)據(jù)還可以包括司機(jī)的識(shí)別號；發(fā)送完畢后進(jìn)入接收狀態(tài)，等待讀寫器進(jìn)一步通信請求，等待時(shí)間一般設(shè)置較短；讀寫器如果需要進(jìn)一步和車牌電子標(biāo)簽進(jìn)行通信， 在收到數(shù)據(jù)后立即發(fā)送繼續(xù)通信請求；車牌電子標(biāo)簽如果收到繼續(xù)通信請求，則處理請求信息，并給予讀寫器回復(fù)；如果通信完畢，車牌電子標(biāo)簽進(jìn)入休眠狀態(tài)。
3.一種基于有源射頻識(shí)別的電子車牌系統(tǒng)，包括射頻識(shí)別讀寫器、車牌電子標(biāo)簽和司機(jī)電子標(biāo)簽；其特征在于，所述的射頻識(shí)別讀寫器包括微控制器、射頻收發(fā)單元、接口電路、 電源電路和天線；所述的車牌電子標(biāo)簽包括低功耗微控制器、喚醒時(shí)鐘、運(yùn)動(dòng)傳感器、射頻收發(fā)單元、天線和電源管理電路；所述的司機(jī)電子標(biāo)簽包括低功耗微控制器、喚醒時(shí)鐘、射頻收發(fā)單元、天線和電池。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電子車牌系統(tǒng)，其特征在于，所述車牌電子標(biāo)簽和司機(jī)電子標(biāo)簽采用的喚醒時(shí)鐘與微控制器芯片對應(yīng)的引腳Pl. 7腳和Pl. 6腳連接；所述讀寫器、車牌電子標(biāo)簽和司機(jī)電子標(biāo)簽的射頻收發(fā)單元通過同步通信串口 SPI與微控制器連接；所述車牌電子標(biāo)簽的運(yùn)動(dòng)傳感器與微控制器的一個(gè)I/O接口連接；所述的車牌電子標(biāo)簽和司機(jī)電子標(biāo)簽都采用電池供電。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電子車牌系統(tǒng)，其特征在于，所述的車牌電子標(biāo)簽與司機(jī)電子標(biāo)簽采用的微控制器是C8051F982芯片。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電子車牌系統(tǒng)，其特征在于，所述的射頻收發(fā)單元采用的是 2. 4GHz無線收發(fā)芯片nRFMLOl芯片。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于有源射頻識(shí)別的電子車牌系統(tǒng)及其通信控制方法，涉及有源射頻識(shí)別技術(shù)及其車輛管理技術(shù)領(lǐng)域。車牌電子標(biāo)簽?zāi)軐?shí)時(shí)檢測司機(jī)電子標(biāo)簽的存在并獲取司機(jī)電子標(biāo)簽的數(shù)據(jù)，并將自身數(shù)據(jù)和司機(jī)電子標(biāo)簽數(shù)據(jù)一起發(fā)送給讀寫器；車牌電子標(biāo)簽以設(shè)定的周期從休眠狀態(tài)喚醒后開始檢測司機(jī)電子標(biāo)簽，司機(jī)電子標(biāo)簽以設(shè)定的周期從休眠狀態(tài)喚醒并發(fā)送自身數(shù)據(jù)；車牌電子標(biāo)簽?zāi)軌蜃孕姓{(diào)整喚醒時(shí)鐘，實(shí)現(xiàn)與司機(jī)電子標(biāo)簽喚醒時(shí)鐘同步、低功耗接收的功能。司機(jī)電子標(biāo)簽直接與車牌電子標(biāo)簽進(jìn)行信息交互，車牌電子標(biāo)簽反饋給讀寫器的狀態(tài)信息使管理者可以達(dá)到有效的管理車輛、實(shí)時(shí)監(jiān)控、車輛識(shí)別、車輛防盜等目的。
文檔編號G06K17/00GK102289693SQ20111022461
公開日2011年12月21日 申請日期2011年8月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月5日
發(fā)明者高 浩 申請人:高 浩