专利名称：基于toa测距的读卡器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于定位系统的读卡器，特别是一种基于TOA测距的精确定位读卡器。
背景技术：
目前，国内市场已经开发出基于有源RFID技术的人员考勤管理系统，并得到了成 功推广应用。从严格意义上说，现有的矿用人员定位系统只是考勤系统，若是标识卡在读卡器的测量范围内，则表示标识卡进入测量区域，反之则没有进入测量区域，无法确定标识卡的具体位置。市场上出现了一些精确定位系统，但它们的定位精度很低，还达不到煤矿的需求标准，并且也无法和RFID定位系统相兼容，更换成本太高。TOA测距方法目前还没有运用于煤矿人员定位系统上，并且也没有出现TOA测距方法与RFID技术相兼容的定位系统。
实用新型内容本实用新型的目的就是提供一种基于TOA测距的读卡器，它通过与TOA精确定位标识卡的配合使用，准确的计算出标识卡距离读卡器的距离。本实用新型的目的是通过这样的技术方案实现的，所述读卡器为基于TOA测距方法进行精确测距的TOA精确定位读卡器，包括有读卡器处理器、读卡器定位模块、读卡器级联模块和读卡器电源模块，读卡器处理器，用于读卡器数据总汇，标识卡的ID识别，读卡器之间的通信，控制读卡器的其它模块工作，实现读卡器休眠模式与正常模式之间的切换；读卡器定位模块，发送定位数据包、接收应答消息，计算发送、接收之间时间延迟，通过时间延迟计算标识卡与读卡器之间的距离信息，并计算标识卡的位置信息；读卡器级联模块，实现多个读卡器基于CAN通信协议的级联工作；读卡器电源模块，为读卡器各模块提供工作电源。进一步，所述读卡器定位模块的芯片型号为NAN0PAN5375。进一步，读卡器包括有一个主读卡器和I个以上辅读卡器，辅读卡器将标识卡距离信息发送给主读卡器，主读卡器计算标识卡位置信息。进一步，所述读卡器还包括有读卡器通信协议模块，用于读卡器与上位机之间的通信。进一步，所述读卡器还包括有读卡器显示模块，用于显示读卡器的数据信息。进一步，所述读卡器还包括有读卡器存储模块，用于存储标识卡的卡号、距离等信肩、O进一步，所述读卡器还包括有指示灯。进一步，所述TOA精确定位读卡器识别RFID格式数据包，对发出RFID格式数据包的标识卡进行RFID定位。由于采用了上述技术方案，本实用新型具有如下的优点[0017]本实用新型配合TOA精确定位标识卡可以通过TOA测距方法准确测算出携带标识卡人员的具体位置和距离读卡器的距离，实现矿井下的人员准确定位，并且可以兼容RFID定位技术，配合RFID标识卡可以继续使用，降低一次性更换的成本。本实用新型的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本实用新型的实践中得到教导。本实用新型的目标和其他优点可以通过下面的说明书和权利要求书来实现和获得。
本实用新型的附图说明如下。图I为本实用新型与标识卡的结构示意图；图2为读卡器定位模块的电路图； 图3为读卡器计算标识卡位置信息的原理图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。基于TOA测距的读卡器，所述读卡器为基于TOA测距方法进行精确测距的TOA精确定位读卡器，包括有读卡器处理器、读卡器定位模块、读卡器级联模块和读卡器电源模块，读卡器处理器，用于读卡器数据总汇，标识卡的ID识别，读卡器之间的通信，控制读卡器的其它模块工作，实现读卡器休眠模式与正常模式之间的切换；读卡器定位模块，发送定位数据包、接收应答消息，计算发送、接收之间时间延迟，通过时间延迟计算标识卡与读卡器之间的距离信息，并计算标识卡的位置信息；读卡器级联模块，实现多个读卡器基于CAN通信协议的级联工作；读卡器电源模块，为读卡器各模块提供工作电源。读卡器分为TOA精确定位读卡器和RFID读卡器，本实用新型所述TOA精确定位读卡器，可以接收、发送TOA格式数据包，与TOA精确定位标识卡共同实现精确定位，同时也可以接收、发送RFID格式数据包，与RFID标识卡共同实现RFID定位。以读卡器和标识卡的类型进行划分，本实用新型可以分为4种情况第一种，TOA精确定位读卡器和TOA精确定位标识卡，标识卡发送TOA格式握手信息给读卡器，读卡器能识别，确认为精确定位模式。第二种，TOA精确定位读卡器和RFID标识卡，标识卡发送RFID格式握手信息给读卡器，读卡器能识别，确认为RFID定位模式。第三种，RFID读卡器和TOA精确定位标识卡，标识卡先发送TOA格式握手信息给读卡器，读卡器不能识别，标识卡切换为RFID格式握手信息，读卡器能识别，确认为RFID定位模式。第四种，RFID读卡器和RFID标识卡，标识卡发送RFID格式握手信息给读卡器，读卡器能识别，确认为RFID定位模式。本实用新型与标识卡进行配合进行定位的具体方法为[0036]I)标识卡向读卡器发送握手信息,读卡器判断基于TOA精确定位或基于RFID定位，若为RFID定位则转入步骤2)，若为精确定位则转入步骤3)；2)读卡器发送RFID定位模式确认信息至标识卡，标识卡收到确认信息后向读卡器发送定位信息，若读卡器收到定位信息，则表示该标识卡在读卡器测量区间内，若读卡器未收到定位信息，则表示该标识卡不在读卡器测量区间内，完成RFID定位；3)读卡器发送精确定位模式确认信息至标识卡；4)标识卡收到读卡器精确定位模式确认信息，向读卡器发送第一次定位数据包，读卡器收到第一次定位数据包后，立即发出第一次应答消息，并且读卡器记录下收到第一次定位数据包到发出第一次应答消息的时间段，记为T2，标识卡收到读卡器发出的第一次应答消息，记录下标识卡从发送第一次定位数据包到接收到第一次应答消息的时间段，记为T1 ；·[0040]5)读卡器向标识卡发出第二次定位数据包，并接收标识卡发回的第二次应答消息，记录读卡器从发出第二次定位数据包到接收第二次应答消息的时间段记为T3，标识卡收到第二次定位数据包后向读卡器发出第二次应答消息，标识卡记录从接收到发送的时间段记为T4,读卡器收到标识卡的第二次应答消息后，标识卡将记录有T1和T4信息的数据包发送给读卡器；6)标识卡根据T1U和T4时间信息，代入公式计算读卡器与标识卡之间的距离d d H土H XC
4其中C为光速；7)根据多台读卡器测算同一标识卡的距离信息，主读卡器测算出标识卡的方位信
肩、O本实用新型第一步进行工作模式选择，确认了工作模式后再进行精确定位或RFID定位，RFID定位系统基于RFID射频原理，标识卡处于读卡器测量范围内，读卡器能收到定位信息，则表明标识卡位于检测区域，无法再进一步精确定位，RFID定位技术一般用于工作考勤，确认员工是否在工作区域。而TOA测距方法根据时间可以计算出标识卡与读卡器之间的准确距离，若有两台或两台以上的读卡器同时显示标识卡的距离信息就可以定位出标识卡的位置信息，完成精确定位过程。而TOA测距方法有一个技术难点在于时间同步，若时间同步出现误差，则测量出的结果相差会很大。如图I所示，本实用新型为了解决时间同步问题，采用了时间段计算的方式，通过标识卡和读卡器各自收、发数据包的时间差来计算距离，避免了时间同步的问题，计算结果精确。所述读卡器定位模块的芯片型号为NAN0PAN5375。读卡器包括有一个主读卡器和I个以上辅读卡器，辅读卡器将标识卡距离信息发送给主读卡器，主读卡器计算标识卡位置信息。辅读卡器将计算出的标识卡数据信息传给主读卡器，主读卡器根据多组信息推算出标识卡的准确方位信息。所述读卡器还包括有读卡器通信协议模块，用于读卡器与上位机之间的通信。所述读卡器还包括有读卡器显示模块，用于显示读卡器的数据信息。所述读卡器还包括有读卡器存储模块，用于存储标识卡的卡号、距离等信息。[0050]所述读卡器还包括有指示灯。所述TOA精确定位读卡器识别RFID格式数据包，对发出RFID格式数据包的标识卡进行RFID定位。最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
权利要求1.基于TOA测距的读卡器，其特征在于所述读卡器为基于TOA测距方法进行精确测距的TOA精确定位读卡器,包括有读卡器处理器、读卡器定位模块、读卡器级联模块和读卡器电源模块， 读卡器处理器，用于读卡器数据总汇，标识卡的ID识别，读卡器之间的通信，控制读卡器的其它模块工作，实现读卡器休眠模式与正常模式之间的切换； 读卡器定位模块，发送定位数据包、接收应答消息，计算发送、接收之间时间延迟，通过时间延迟计算标识卡与读卡器之间的距离信息，并计算标识卡的位置信息； 读卡器级联模块，实现多个读卡器基于CAN通信协议的级联工作； 读卡器电源模块，为读卡器各模块提供工作电源。
2.如权利要求I所述的基于TOA测距的读卡器，其特征在于所述读卡器定位模块的芯片型号为NAN0PAN5375。
3.如权利要求I所述的基于TOA测距的读卡器，其特征在于读卡器包括有一个主读卡器和I个以上辅读卡器，辅读卡器将标识卡距离信息通过CAN总线发送给主读卡器，主读卡器计算标识卡位置信息。
4.如权利要求1、2或3所述的基于TOA测距的读卡器，其特征在于所述读卡器还包括有读卡器通信协议模块，用于读卡器与上位机之间的通信。
5.如权利要求4所述的基于TOA测距的读卡器，其特征在于所述读卡器还包括有读卡器显示模块，用于显示读卡器的数据信息。
6.如权利要求5所述的基于TOA测距的读卡器，其特征在于所述读卡器还包括有读卡器存储模块，用于存储标识卡的卡号、距离信息。
7.如权利要求5所述的基于TOA测距的读卡器，其特征在于所述读卡器还包括有指示灯。
专利摘要基于TOA测距的读卡器，它包括有读卡器处理器、读卡器定位模块、读卡器级联模块和读卡器电源模块，读卡器处理器，用于读卡器数据总汇，标识卡的ID识别，读卡之间的通信，控制读卡器的其它模块工作，实现读卡器休眠模式与正常模式之间的切换；读卡器定位模块，发送定位数据包、接收应答消息，计算发送、接收之间时间延迟，通过时间延迟计算标识卡与读卡器之间的距离信息，并计算标识卡的位置信息；读卡器级联模块，实现多个读卡器基于CAN通信协议的级联工作；读卡器电源模块，为读卡器各模块提供工作电源。它通过与TOA精确定位标识卡的配合使用，准确的计算出标识卡距离读卡器的距离。
文档编号G06K7/00GK202758361SQ20122005219
公开日2013年2月27日 申请日期2012年2月17日 优先权日2012年2月17日
发明者汤朝明, 郭海军, 孙维, 吴畏, 刘世森 申请人:中煤科工集团重庆研究院