一种基于RSSI算法的RFID车辆定位系统及其定位方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于RSSI算法的RFID车辆定位系统及其定位方法，其特征在于，包括定位装置、阅读器以及电子标签，所述定位装置包括RSSI加权算法单元，所述RSSI加权算法单元连接微控制器，所述阅读器包括天线、阅读器芯片、微控制器和通信接口。本发明专利技术通过车辆进入安装无线射频识别功能个阅读器的停车场中，通过安装在车辆上的电子标签，个阅读器会对车辆进行定位，不需要人工录入信息，保管员通过电脑就可以自动查找车辆位置及车辆信息。可以自动查找车辆位置及车辆信息。可以自动查找车辆位置及车辆信息。

【技术实现步骤摘要】
一种基于RSSI算法的RFID车辆定位系统及其定位方法


[0001]本专利技术涉及汽车定位
，具体为一种基于RSSI算法的RFID车辆定位系统及其定位方法。

技术介绍

[0002]车辆进入某固定区域时只能根据车牌号识别车辆信息，无车牌车辆及特种车辆无法自动识别，且管理系统无法识别车辆在区域内的位置，在车辆管控中存在困难。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种基于RSSI算法的RFID车辆定位系统，解决了现有车辆制动器无降温功能，因频繁、长时间进行制动，导致制动器过热易造成行车安全的问题。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
[0005]一种基于RSSI算法的RFID车辆定位系统，其特征在于，包括定位装置、阅读器以及电子标签，所述定位装置包括RSSI加权算法单元，所述RSSI加权算法单元连接微控制器，所述阅读器包括天线、阅读器芯片、微控制器和通信接口。
[0006]优选的，所述微控制器为CC2530单片机，所述CC2530单片机包括CPU、储存单元、片内外设以及RF射频单元，所述片内外设主要包括5通道8位至14位可编程ADC转换器、定时器、USART、DMA控制器、AES128协同处理器、看门狗、内部稳压器以及可编程I/O引脚，该可编程I/O引脚可配置为通用I/O引脚。
[0007]优选的，所述CC2530单片机在接收模式下，电流的损耗低于27mA；所述CC2530 单片机在发射模式下，电流的损耗低于25mA。
[0008]优选的，所述RSSI加权算法单元采用一个二进制8bit的寄存器，该RSSI加权算法单元计算的值是计算8个周期功率电平的平均值，所述CC2530单片机中的RF内核可以发射频点为2405MHz，所述电子标签发射功率配置为4.5dBm。
[0009]一种基于RSSI算法的RFID车辆定位方法，具体包含如下步骤：
[0010]步骤一，在停车场安装多个参考电子标签以及多个阅读器；
[0011]步骤二，电子标签主动发送信号，阅读器获取参考电子标签的RSSI(Received Signal Strength Indicator)值；
[0012]步骤三，计算无线信号传输中采用的模型、接收端收到的信号强度以及在系统中计算出车辆的具体位置；
[0013]优选的，所述无线信号传输中采用的模型根据电磁波传播理论，考虑电子标签到，阅读器的上行链路，如果电子标签在自由空间中以额定功率辐射电磁波，则根据Friis传输理论空间任一点的接收功率或场强仅与距离有关，在实际环境中，由于多路径、障碍物、绕射等随机因素存在，无线信号传输中普遍采用的模型为：
[0014]PL(d)＝PL(d0)+10nlog
10
(d/d0)+X0ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
式(1
‑
1)
[0015]式中，PL(d)为经过距离d后的路径损耗，PL(d0)为经过单位距离后的路径损耗， d0为单位距离，通常为1m，X0为均值为0的随机数并服从高斯分布，其标准差范围是4～10， n是信号衰减因子，其范围为2～4。
[0016]优选的，在步骤二中，RSSI(Received Signal Strength Indicator)是接收信号的强度指示，该接收端收到的信号强度为：
[0017]P
R
(d)＝P
T
+G
T
‑
PL(d)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
式(1
‑
2)
[0018]式中，P
R
(d)是接收信号强度即RSSI，P
T
为发射信号的功率，G
T
为发射天线增益，基于该原理，IEEE802.15.4标准给出了简化后的信号衰减模型：
[0019][0020]但是考虑环境、成本、定位精度要求等因素，所以实际测量中测距模型可以进一步简化为
[0021]RSSI＝
‑
10nlog
10
d
‑
A
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
式(1
‑
4)
[0022]式中，n为信号衰减因子，范围一般为2～4，d为定位节点与参考节点之间的距离；A 为阅读器与参考标签之间的距离d为1m时测得RSSI值，上式就是RSSI测距的经典模型，得到了RSSI和d的函数关系，故已知接收到的RSSI值就可以算出与发射机之间的距离， A和n都是经验值和具体使用的硬件节点以及无线传播的环境有关，因此在不同的实际环境中A和n的取值是不一样的，在实际停车场中进行测量，可得测距模型为：
[0023]RSSI＝
‑
26log
10
d
‑
38
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
式(1
‑
5)
[0024]使用VB在Windows系统上开发上位机软件，查看接收到的RSSI(Received SignalStrength Indicator)值。
[0025]优选的，在步骤三中，所述系统中计算出车辆的具体位置，通过测量电子标签到达阅读器的电波功率可以算出待测标签到三个阅读器的距离D1、D2、D3，这样待测电子标签的位置就在分别以三个阅读器为圆心，D1、D2、D3为半径的圆的交点处；
[0026]利用经典三边测量法，三个阅读器对应的坐标分别为(x1，y1)，(x2，y2)，(x3， y3)，三个圆的交点D即为待定位的标签位置，坐标为(x，y)，对应的测量点与待测标签的距离为d1、d2、d3，根据几何关系可知：
[0027][0028]将最后式减去前两式，可得：
[0029][0030]有上式得最终的位置坐标：
[0031][0032]使用Matlab在Windows平台上开发计算软件中，将同一个电子标签在三个阅读器上接收到的RSSI值和三个阅读器的坐标位置输入到系统中可以计算出车辆的具体位置。
[0033]本专利技术通过车辆进入安装无线射频识别功能个阅读器的停车场中，通过安装在车辆上的电子标签，个阅读器会对车辆进行定位，不需要人工录入信息，保管员通过电脑就可以自动查找车辆位置及车辆信息。
附图说明
[0034]图1为本专利技术的装置结构示意图；
[0035]图2为本专利技术待测标签到三个阅读器的距离示意图；
[0036]图3为本专利技术系统中计算出车辆的具体位置示意图；
具体实施方式
[0037]下面结合附图对本专利技术作进一步详细说明。
[0038]CC2530单片机是德州仪器生产的一款专用于IEEE 802.15.4和Zigbee协议通信的片上系统解决方案。芯片尺寸小，底层硬件结构满足Zigbee的各种技术要求，需要添加的外围器件很少，成本低廉用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于RSSI算法的RFID车辆定位系统，其特征在于，包括定位装置、阅读器以及电子标签，所述定位装置包括RSSI加权算法单元，所述RSSI加权算法单元连接微控制器，所述阅读器包括天线、阅读器芯片、微控制器和通信接口。2.根据权利要求1所述的一种基于RSSI算法的RFID车辆定位系统，其特征在于，所述微控制器为CC2530单片机，所述CC2530单片机包括CPU、储存单元、片内外设以及RF射频单元，所述片内外设主要包括5通道8位至14位可编程ADC转换器、定时器、USART、DMA控制器、AES128协同处理器、看门狗、内部稳压器以及可编程I/O引脚，该可编程I/O引脚可配置为通用I/O引脚。3.根据权利要求2所述的一种基于RSSI算法的RFID车辆定位系统，其特征在于，所述CC2530单片机在接收模式下，电流的损耗低于27mA；所述CC2530单片机在发射模式下，电流的损耗低于25mA。4.根据权利要求1所述的一种基于RSSI算法的RFID车辆定位系统，其特征在于，所RSSI加权算法单元采用一个二进制8bit的寄存器，该RSSI加权算法单元计算的值是计算8个周期功率电平的平均值，所述CC2530单片机中的RF内核可以发射频点为2405MHz，所述电子标签发射功率配置为4.5dBm。5.根据权利要求4所述的一种基于RSSI算法的RFID车辆定位方法，其特征在于，具体包含如下步骤：步骤一，在停车场安装多个参考电子标签以及多个阅读器；步骤二，电子标签主动发送信号，阅读器获取参考电子标签的RSSI(Received Signal Strength Indicator)值；步骤三，计算无线信号传输中采用的模型、接收端收到的信号强度以及在系统中计算出车辆的具体位置；6.根据权利要求5所述的一种基于RSSI算法的RFID车辆定位方法，其特征在于，所述无线信号传输中采用的模型根据电磁波传播理论，考虑电子标签到，阅读器的上行链路，如果电子标签在自由空间中以额定功率辐射电磁波，则根据Friis传输理论空间任一点的接收功率或场强仅与距离有关，在实际环境中，由于多路径、障碍物、绕射等随机因素存在，无线信号传输中普遍采用的模型为：PL(d)＝PL(d0)+10nlog
10
(d/d0)+X0ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
式(1
‑
1)式中，PL(d)为经过距离d后的路径损耗，PL(d0)为经过单位距离后的路径损耗，d0为单位距离，通常为1m，X0为均值为0的随机数并服从高斯分布，其标准差范围是4～10，n是信号衰减因子，其范围为2～4。7.根据权利要求5所述的一种基于RSSI算法的RFID车辆定位方法，其特征在于，在步骤二中，RSSI(Received Signal Strength Indi...

【专利技术属性】
技术研发人员：张洁浩，李明洋，李磊德，陈继伟，
申请(专利权)人：江西昌河汽车有限责任公司，
类型：发明
国别省市：