专利名称：：基于无线射频识别的机动车车速智能监测系统的制作方法
技术领域：
：本发明涉及一种机动车车速实时监测、预警及路段平均速度测量。
背景技术：
：无线射频识别(RadioFrequencyIdentification,RFID)，是利用射频信号进行非接触双向通信，以达到自动识别目标对象并获取相关数据的技术。RFID系统由电子标签(也称RFID标签)、读写器、数据交换与管理系统所组成，读写器可无接触地读取信息，并通过计算机及计算机网络实现对物体识别信息的采集、处理及远程传送等管理功能。机动车超速行驶是引发交通事故的主要原因之一。对高速公路、国道、主要省道和旅游路线上超速机动车的管理，目前主要有两种手段一是安装固定测速系统，一旦发现超速，通过联网实行处罚；二是流动管理，如沪宁高速公路沿线各交警大队加强巡逻和动态纠违；固定测速种类有很多，包括磁感应检测器、波频车辆检测器、视频检测器等。根据安装方式可以分为埋设式和悬挂式。流动式测速装置可以安装在巡逻车上，能够在运动中实现车速检测，是"移动电子警察"非常重要的组成部分，包括激光测速与雷达测速。实际上，这两种方法是用测速设备监测行驶中的机动车行驶速度，驾驶人员处于被动的监管状态，而交警则是"暗中执法"。另外，这些测速方法对部分不守规矩的驾驶人员没有起到震慑作用，他们往往超速行驶，一旦见到电子眼和警车便刹车减速。
发明内容本发明的目的在于提供一种使得驾驶人员从被动的监管成为主动的执行，使机动车行驶速度的人工定点监测变为网络实时监测和路段平均速度测量，以减少交通事故的发生。本发明的技术解决方案是—种基于无线射频识别的机动车车速智能监测系统，有安装于机动车内的将机动车实际行驶车速采出、接受无线射频识别读写器限速等信息并向无线射频识别读写器发射机动车身份及行驶速度信息的无线射频识别电子标签；通过车速传感器实现车速采集处理、智能超速预警的数字化速度仪；接受无线射频识别电子标签信息并向无线射频识别电子标签发射限速信息、路况信息的无线射频识别读写器；读写器装于高速公路沿线的龙门架上，各无线射频识别读写器通过联成网络并与控制中心相联。电子标签模块由串口通讯模块SP3223、MSP430单片机、收发合一芯片nRF2401A、射频天线和电源模块构成，利用MSP430系列单片机控制nRF2401A芯片，通过射频天线接收读取命令和限速值，并按照相关通讯协议发送机动车信息给读写器模块；速度采集及处理模块包括速度采集模块和信息处理模块，其中速度采集模块由车速传感器及与车速传感器连接的施密特触发器组成，负责接收轮轴转速信息并完成脉冲信号的整形，速度采集模块基于车速传感器，机动车轮轴每转一圈，速度传感器感应发出若干个脉冲，将这些脉冲信号通过施密特触发器整形，实现机动车速度的采集；信息处理模块包括单片机，整形后的电压输入单片机进行定时计数，通过对数据进行相应的运算可以实现机动车速度的转换，实现对采集到的速度信息的处理和整体控制，信息处理模块是采用直接测频法进行频率计数的模块；智能超速预警模块与速度采集及处理模块连接，采集的机动车速度超过限速要求时，进行智能声光报警，并且实时显示该路段的限速信息及该车的实时速度值；读写器模块由串口通讯模块SP3223、MSP430单片机、收发合一芯片nRF2401A、射频天线和电源模块构成，利用MSP430系列单片机控制nRF2401A芯片，通过射频天线按照相关通讯协议发送读取命令和限速值，并接收标签上传的机动车相关信息，通过SP3223串口模块将该信息传送给控制中心的上位机；控制中心通过上位机利用MicrosoftVisualBasic6.0实现系统软件的开发，利用MSComm控件实现串口数据的发送及读取，利用API数据库实现组网数据的保存及查询，以备查询使用。该软件可以自动监测到车辆的信息，并将获得的信息在控制中心界面上实时显示，显示的信息不仅包括当前汽车的ID号，还包括当前机动的超速信息及身份资料；各读写器之间的距离是确定的，记录机动车通过各读写器时的实际时间，从而计算出机动车经过路段的平均车速，以判断路段平均车速是否超过规定的速度。本发明使得驾驶人员从被动的监管成为主动的执行，使机动车行驶速度的人工定点监测变为网络实时监测和路段平均速度测量，能在机动车行驶的全程实时采集并显示机动车速度值和路段平均速度值，并通过自行开发的车载RFID传感标签及监测系统主动提醒驾驶人员，交通管理部门可以通过测得的机动车经过各读写器时的实时速度及路段平均车速判断机动车有无超速，达到有效减少因超速行驶导致交通事故频发的目的。下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。图1是本发明一个实施例的系统组成图。图2系统整体结构示图。图3是速度采集处理及电子标签工作流程图。图4是读写器及控制中心工作流程图。具体实施例方式—种基于无线射频识别的机动车车速智能监测系统，有安装于机动车内的将机动车实际行驶车速采出、接受无线射频识别读写器限速等信息并向无线射频识别读写器发射机动车身份及行驶速度信息的无线射频识别电子标签；通过车速传感器实现车速采集处理、智能超速预警的数字化速度仪1;接受无线射频识别电子标签信息并向无线射频识别电子标签发射限速信息、路况信息的无线射频识别读写器2;读写器装于高速公路沿线的龙门架3上，各无线射频识别读写器通过联成网络并与控制中心4相联。如图2所示，整个系统分为速度采集及处理模块5、智能超速预警模块6、电子标签模块7、读写器模块8和控制中心9。其中速度采集及处理模块又包括速度采集模块和信息处理模块；智能预警模块包括声光报警模块和数码显示模块；读写器模块和标签模块共同实现RFID无线通讯功能；控制中心主要通过PC机利用MicrosoftVisualBasic6.0软件来开发实现的。速度采集模块该模块主要由车速传感器10和施密特触发器11组成。由车速传感器作为机动车"感觉器官"能够将各种输入参量转换为电信号，使之更为方便处理，因此在该模块中，利用车速传感器来实现机动车速度的测量功能。速度采集模块基于速度传感器，机动车轮轴每转一圈，速度传感器感应发出若干个脉冲，将这些脉冲信号通过施密特触发器整形，可以实现机动车速度的采集。信息处理模块该模块主要由单片机12(C8051F330)、及串口通讯模块26(MAX232)组成。由于速度传感器能够将各种输入参量转换为电信号，因此在信息处理模块中，只需将这些电信号以MCU(这里选用C8051F330单片机)为核心进行软硬件处理。在已经完成脉冲信号整形的情况下，将整形后的电压输入MCU进行定时计数，通过对数据进行相应的运算可以实现机动车速度的转换，这样就实现了对采集到的速度信息的处理和整体控制。在该模块中，频率计数采用直接测频法，其测量原理是由于频率是单位时间内信号发生周期变化的次数，因此，可以在给定的单位时间1S内(称为闸门，本发明中定时3S)对被测信号的脉冲数计数，得到的脉冲个数就是被测信号的频率。智能超速报警模块通过对采集到的信息进行处理，系统可获得当前机动车的速度信息，当采集的机动车速度超过限速要求(如120km/h)时，系统会智能声光报警，并且实时显示该路段的限速信息及该车的实时速度值。报警语音芯片选用TS-088B。电子标签模块电子标签模块由串口通讯模块13(SP3223)、MSP430单片机14、收发合一芯片15(nRF2401A)、射频天线16和电源模块17构成。在该模块中，利用MSP430系列单片机控制nRF2401A芯片，通过射频天线接收读取命令和限速值，并按照相关通讯协议发送机动车信息给读写器模块。读写器模块读写器模块由串口通讯模块18(SP3223)、MSP430单片机19、收发合一芯片20(nRF2401A)、射频天线21和电源模块22构成。在该模块中，利用MSP430系列单片机控制nRF2401A芯片，通过射频天线按照相关通讯协议发送读取命令和限速值，并接收标签上传的机动车相关信息，通过SP3223串口模块将该信息传送给上位机。控制中心控制中心通过上位机23利用MicrosoftVisualBasic6.0实现系统软件的开发。其中，利用MSComm控件实现串口数据的发送及读取，利用API数据库实现组网数据的保存及查询，以备查询使用。该软件可以自动监测到车辆的信息，并将获得的信息在控制中心界面上实时显示，显示的信息不仅包括当前汽车的ID号，还包括当前机动的超速信息及身份资料。图中还有转换接口24(RS485-232)、25(RS232-485)。为实现附图l和附图2所描述的结构及功能，系统软件程序流程如图3和图4所示。读写器和标签模块工作频率为2.4GHzISM微波段，传输的距离不小于50米，电子标签和车速传感器之间采用有线通讯，读写器和电子标签之间采用无线通讯，其通讯指令定义如表1，通讯协议如表2所示。表1系统通讯指令定义<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>下面通过一实例来说明通讯指令和通讯协议的含义上位机让地址为12的读写器下传限速值为80(128km/h)的数据上位机发送数据帧为BBBB35048012CBED。若读写器已监测到3辆汽车的信息，则分别上传3辆车的数据信息后，再发送上传数据完毕命令，具体如下读写器返回汽车1的信息BBBB5506AO157B129DED，表明速度值为A0，即160km/h，55代表超速信息(即实际车速超过了限速值)，车的标签号为157B，和校验为:55+06+A0+15+7B+12=19D，取低八位数据，为9D。读写器返回汽车2的信息BBBB55069612AC12C1ED，表明速度值为96，即150km/h，55代表超速信息(即实际车速超过了限速值)，车的标签号为12AC，和校验为:55+06+96+12+AC+12=1C1，取低八位数据，为Cl。读写器返回汽车3的信息BBBBB506781A3F12犯ED，表明速度值为78，即120km/h，B5代表实时速度信息(即实际车速没有超过限速值)，车的标签号为1A3F，和校验为:B5+06+78+1A+3F+12=19E，取低八位数据，为9E。读写器上传数据完毕BBBB930312A8ED。如果读写器没有监测到汽车，则读写器返回数据帧BBBB950312AAED。权利要求一种基于无线射频识别的机动车车速智能监测系统，其特征是有安装于机动车内的将机动车实际行驶车速采出、接受无线射频识别读写器限速等信息并向无线射频识别读写器发射机动车身份及行驶速度信息的无线射频识别电子标签；通过车速传感器实现车速采集处理、智能超速预警的数字化速度仪；接受无线射频识别电子标签信息并向无线射频识别电子标签发射限速信息、路况信息的无线射频识别读写器；读写器装于高速公路沿线的龙门架上，各无线射频识别读写器通过联成网络并与控制中心相联；电子标签模块由串口通讯模块、收发合一芯片、射频天线和电源模块构成，通过射频天线接收读取命令和限速值，并按照相关通讯协议发送机动车信息给读写器模块；速度采集模块由车速传感器及与车速传感器连接的施密特触发器组成，负责接收轮轴转速信息并完成脉冲信号的整形；信息处理模块包括单片机，整形后的电压输入单片机进行定时计数，通过对数据进行相应的运算实现机动车速度的转换，实现对采集到的速度信息的处理和整体控制，采用直接测频法进行频率计数；智能超速预警模块与速度采集及处理模块连接，采集的机动车速度超过限速要求时，进行智能声光报警，并且实时显示该路段的限速信息及该车的实时速度值；读写器模块由串口通讯模块、收发合一芯片、射频天线和电源模块构成，通过射频天线按照相关通讯协议发送读取命令和限速值，并接收标签上传的机动车相关信息，通过串口模块将该信息传送给控制中心的上位机；控制中心通过上位机自动监测到车辆的信息，并将获得的信息在控制中心界面上实时显示，显示的信息不仅包括当前汽车的ID号，还包括当前机动的超速信息及身份资料。全文摘要本发明公开了一种基于无线射频识别的机动车车速智能监测系统，包括速度采集处理模块、智能超速预警模块、电子标签模块、读写器模块和控制中心。本发明使得驾驶人员从被动的监管成为主动的执行，使机动车行驶速度的人工定点监测变为网络实时监测和路段平均速度测量，能在机动车行驶的全程实时采集并显示机动车速度值和路段平均速度值，并通过自行开发的车载RFID传感标签及数字化速度仪主动提醒驾驶人员，交通管理部门可以通过测得的机动车经过各读写器时的实时速度及路段平均车速判断机动车有无超速，达到有效减少因超速行驶导致交通事故频发的目的。文档编号G08G1/01GK101692308SQ20091003624公开日2010年4月7日申请日期2009年10月12日优先权日2009年10月12日发明者徐中原,李娟,杨永杰,章国安,袁江,邱自学,邵建新申请人:南通大学