一种基于RFID的移动目标监控系统的设计
![](http://m.amcfsurvey.com/editerupload/fetch/20130807/157029_2_0.jpg)
为了能够动态调整标签容量,适应不同应用场合的要求,根据系统MCU的处理能力,设置了4个标签容量值:16(10000)、64(1000000)、128(10000000)、256(100000000)。在数据帧中,标签ID号预留10个二进制位,最高位用来表示标签是否被激活,其余9位用来表示标签的ID,在ID号的分配过程中,首先由111111111与对应的标签容量作“与”运算,运算结果作为该容量下的编码范围。
2.2 软件流程
电子标签携带着相关信息,当微控制器接收到触发信号后,标签被激活,向阅读器发出呼叫请求,在定时器规定的时间内,不断地向距离最近的阅读器发送数据发送请求命令,直到收到阅读器发出的应答命令。在标签收到应答命令后,将携带的消息发送出去,判断阅读器的反馈信息,如果反馈信息与校验码相符,表示阅读器正确收到标签的数据。阅读器与标签的通信过程如图3所示。
从阅读器与标签进行通信的同时,还可以作为一个数据中转站进行数据传递,其工作流程如图4。中转站通信链路采用令牌环的传输方式,只有握有令牌的一方才有发送数据的权利。中转站每10 ms切换一次,具有执行中转站和与标签通信的双重作用。
2.3 防碰撞设计
系统所涉及的干扰主要有两个方面,一方面是阅读器与标签之间通信时,标签与标签之间的碰撞问题,当有较多的标签同时出现在阅读器的范围之内时,各标签之间传输的信号互相干扰,阅读器将收不到正确的信息。为此,阅读器与标签之间采用了帧时隙ALOHA算法,进行防碰撞设计。通过明确的分组,有效地限制每次响应的标签数量,使每次响应的标签数都与帧时隙算法的帧长相匹配,从而获得较高的标签识别效率。另一方向就是当2个以上的从阅读器同时向主阅读器传送数据时,将会产生干扰,出现错误信息。本文采用了时分多路法来解决,时分多路法的主要特点是利用不同的时隙来传送各路不同的信号,每路信号在时域上是分开的。
3 监控软件的开发
软件系统主要由三部分构成:数据库系统、地图编辑器、操作界面。软件界面的开发基于Visual Studio 2005,电子地图的二维显示框架主要使用了DirectX开发包。PC机通过RS232与主阅读器进行通信,获得的数据储存在基于Excel的数据库中。
电子地图信息系统的一大特点就是支持多场合的应用,为了提高软件的通用性,设计了辅助软件——地图编辑器,可以根据不同的应用场合,灵活地绘制、修改应用场景的地图。
通过对Excel的调用,完成数据的实时存储、查询调用功能,结果用数据表格和地图信息的方式进行显示。这样就可以对携带电子标签的移动目标进行实时的监控。
4 系统测试与结果分析
实验中使用了3个阅读器,2个电子标签。主要对标签与阅读器通信的误码率、阅读器的通信距离两方面进行了测试。另外根据MCU的数据处理速度,估算了阅读器识别范围内的标签容量,综合分析了单标签扫描次数与系统效率、标签容量之间的关系。
经测试发现,标签与阅读器数据传输的误码率与NRF2401芯片的工作频率选择有很大关系, NRF2401在2 400 MHz~2 570 MHz之间共有157个频点可供选择,选择适当的中心频率可以降低系统误码率,提高数据的传输效率。测试结果如图5所示。
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