非接触式车辆信息管理系统的设计与实现

摘 要：本文介绍了一种结合了无线数传、单片机控制以及手持数据终端应用等多项技术的非接触式车辆信息管理系统。并对该系统的应用背景，硬件电路构成以及相关软件的设计思想进行了详细分析。
关键词：自动车辆识别技术; 无线数传; 单片机; 手持数据终端; 无线通信协议

引言
近几年,随着无线数据传输以及微型计算机技术的发展, 自动车辆识别技术(简称AVI)得到飞速发展。本文所介绍的“非接触式无线车辆信息管理系统”实现了执法者与待检车辆之间的“零接触”，提高了执法安全性和效率。系统借鉴了了已有的各种AVI系统的优点，尤其在系统总造价、操作便利性等方面具有其自身的特点，对于实现在途车辆信息的“零接触、不停车”检查，有效提高车辆稽查速度与准确度等具有重要的意义。

系统结构简介
本系统主要由前端与后端两部分组成。其中前端系统由主站(手持数据采集终端)与从站(车载台)组成，结构框图如图1所示。完成对车辆数据的不停车采集，并将所采集到的数据进行初步的整理、暂存，然后一次性传输到后端做进一步处理。后端系统主要完成数据建库与管理机能，对由前端系统采集的数据进行整理、建档，并建立起相关数据库，以备使用。

系统设计难点解析
首先，为了完成“零接触”的数据采集方式，前端采用了无线链路作为数据传输通道，但这会带来电磁干扰的问题。本设计通过采用具有优良抗误码性能的RF传输模块作为无线数据传输平台，为数据信息的无误传输提供了坚实的硬件基础。同时通过编写基于“通信时长严格受限的半双工无线通信协议算法”的通信进程控制软件，并精心设计了数据流在无线信道中传输的帧格式，从而从软件方面也减少了干扰。此外，本设计还在码流中运用了多种冗余纠错措施，在接收端对接收数据进行纠错运算，使得系统抗干扰性能达到实际应用的要求。
其次，在测试信号有效覆盖范围内，很可能出现多台车辆争抢信道造成同频干扰的现象，严重时，将导致系统完全无法工作。目前，常见的同频干扰消除技术有：直接序列扩频、跳变频率、跳变时间、宽带线性调频等，且均有成品电路可供使用。但是，如果采用专用集成电路来实现消除同频干扰，将使系统成本剧增。本设计运用单片机灵活的位控能力，通过编写基于跳频技术的通信协议，并配合多工作频点RF模块的应用，实现了对区域内同时出现的多台车辆的实时数据采集。
再次，考虑到系统主要在户外环境下使用，在实际的设计当中，通过选用适当的子系统，并通过对系统功能的优化，将主站端的无线收发、单片机控制、信码编码与检错、纠错等几大功能集成到了一台掌上终端中，使得系统具有良好的便携性和操控性。
最后，整个系统借鉴了无线局域网技术中的主、从站数据传输模式，以主站(手持数据采集终端)为中心、随机加入的从站(车载台)围绕其形成星型拓扑结构。为了能够高速、低差错的实现车辆数据的无线传输，前端系统的无线收发模块具备较高的通信速率以及较大的通信传输距离，允许车辆以高速(≤60km/h)通过数据采集区域。如图2所示：设有效通信范围半径为r，车辆从进入到驶出有效通信范围的距离d，Θ为有效通信范围的车辆进入点与移出点对应半径的夹角，每辆车待传数据量为B字节，系统无线传输速率为b字节/秒，车辆保持匀速v通过，则上述各变量之间存在约束关系：
v