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基于RFID技术的车辆倒车辅助系统研究

作者:马晓春 尹继辉 来源:新技术 2016-09-30 14:01:15

摘要:本文以大型车辆的辅助倒车为背景,根据大型车辆在倒车过程中由于车身较长、盲区较大的特点,设计了一种能够方便部署、基于RFID等无线射频信号传输的智能倒车辅助系统。通过对超声波测距原理和文中系统设计方案的介绍,利用温度补偿方式来消除温度对超声波测距精度所产生的影响,并通过无线射频技术来减少雷达主机和显示器之间的诸多不便。

关键词:倒车辅助系统[0篇]  RFID[2007篇]  超声波[6篇]  

  基于RFID技术,可以实现双向通信,为数据和信息的远程和批量获取提供基础,能够识别高速运动的物体,已经成为无线传输中的主要技术。以RFID技术为基础,辅以超声波测距技术、红外感应技术、自动化技术等,文中实现了对大型车辆的倒车辅助系统的设计。

基于RFID技术的车辆倒车辅助系统研究

  一、系统需求分析与设计

  对于大型车辆而言,其最大的特点就是车身普遍较长,倒车过程中的盲区较大。所以,文中所设计的基于RFID技术的车辆倒车辅助系统,就针对该特点,将系统分为两个不同的部分,分别是雷达主机和驾驶室终端,同时,这两部分之间还可以通过射频信号进行通信。通常,将雷达主机布置在车尾,其主要功能是通过各种模块来检测车身尾部的各种信号,如距离信号、生命体信号、外部温度信号等,其中,距离信号用超声波收发模块来检测、生命体信号用红外感应模块来检测、温度信号用温度传感器模块来检测。此外,系统中的MCU模块可以对这些信号进行处理,并将结果传送到射频模块,经由射频天线发送到驾驶室终端。系统的驾驶室终端部署在车辆的驾驶室内部,可以作为倒车辅助系统与驾驶人员的人机接口。

  二、系统硬件设计说明

  在系统的MCU模块,主要采用性能较高的C805IF340芯片来构建,该芯片为一种集成子啊单块芯片上的混合信号系统级单片机。在C805IF340内部,其内核为增强的CIP-51,主要采用流水线结构,将峰值执行速度提高到100MIPS。

  2.1 温度传感器、超声波模块和红外感应模块设计说明

  在本系统中,采用了DS18B20数字式温度传感器来完成温度测量,该传感器的温度测量范围能够控制在-55~125℃之间,具有功耗低、抗干扰能力强的特点。而测距模块则选用HY-SRF05超声波测距模块,能够为系统提供2~450cm的非接触式测距功能,其精度可以达到3mm,能够满足车辆距离测量的需要,不过,由于缺少温度补偿功能,需要在测量温度后,在通过软件编程对温度进行补偿。基于HC-SR501的人体红外感应模块,能够用于对车辆周围生命体的检测,且其感应范围小于120锥角,7m范围内,如果在此范围内检测到生命体的进入,HC-SR501则产生高电平,当生命体离开感应范围后,就会自动延时关闭高电平。

  2.2 MCU射频收发模块说明

  系统中所设计的MCU射频模块,其功能主要是实现雷达主机与驾驶室终端的数据收发和管理。在雷达主机和驾驶室终端各设置一个射频收发模块,这两个模块都是采用nRF905芯片,是一种单片射频发射器芯片,工作电压控制在1.9~3.6V,工作于3个不同的ISM频道,芯片中包含了频率合成器、功率放大器、晶体振荡器和调制器等多种功能模块,其输出功率和通信频道可以通过程序来进行配置。芯片的能耗低,满足系统的节能需求。

  RF905芯片能够采用的天线有多种形式,本系统中采用的就是50Ω的阻抗天线,其两个不同的输出引脚为差分输出,使得输出阻抗与天线的输入阻抗不同,需要在ANT引脚和天线之间设置匹配网络,用以提高无线传输的性能。

  2.3 驾驶室终端的硬件电路设计

  系统的显示模块采用RT12864-S液晶显示模块,能够显示字幕、数字和汉字,设置了三种控制接口,分别是8位微处理器接口、4位微处理器接口、串行接口等,这里,PSB接地主要选择串行接口模式,其引脚19和20能够提供背光电源;在系统主机上,还设计了按键和蜂鸣报警电路,可以为用户提供参数设置和报警感应。

  三、系统软件设计

  在Nrf905芯片中,由于采用了ShockBurst技术,能够为用户提供活动和节电模式,即ShockBurst RX、ShockBurst TX、掉电和SPI编程,以及STANDBY和SPI编程等。在ShorckBurst工作模式下,可以在最大速率连接的情况下,通过降低数字应用部分的速度,实现对应用平均电流的降低。在系统中所收发的数据包中主要包括:Preamble、Address、Payload、CRC。其中,Preamble数据包的引导字节,Address为接收模块的地址,Payload表示数据位,如有无生命体、环境温度、距离数据,CRC则表示校验码。在处于发送模式的情况下,nRF905能够自动生成前导码和CRC校验码,在接收到有效的数据包时,就可以对前导码、地址和CRC校验码进行分别验证,接着,可以将PAYLOAD数据传送到微控制处理器。

  四、结语

  本文以大型车辆的辅助倒车为背景,根据大型车辆在倒车过程中由于车身较长、盲区较大的特点,设计了一种基于RFID等无线射频信号传输的智能倒车辅助系统。能够有效减少大型车辆车尾到驾驶室布线的不便,还可通过对软件来设置射频工作模块的不同切换方式,有效降低系统的能耗。

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