Návrh škálovateľného systému detekcie parkovacích miest AMR na báze WiFi

úvod

Detekcia parkovacích miest na parkoviskách v reálnom čase je kľúčom k realizácii inteligentného riadenia parkovísk a zlepšeniu využitia parkovacích miest. Je to tiež požiadavka na moderný manažment parkovania. Vývoj systému detekcie parkovacieho miesta na parkovisku vo všeobecnosti prešiel tromi fázami: detekcia cievky pozemného snímania, ovládanie brány a detekcia parkovacieho miesta v reálnom čase. Detekcia parkovacieho miesta úzko súvisí s úrovňou technológie detekcie. Rýchly vývoj senzorov je zárukou úrovne detekcie. Základná architektúra prvých dvoch systémov detekcie parkovacieho miesta je príliš veľká a inštalácia je príliš ťažkopádna; nedokážu uspokojiť potreby rýchleho rozvoja parkovísk z hľadiska spoľahlivosti, reálneho času, presnosti, škálovateľnosti, nízkej spotreby energie a malého množstva inžinierstva.

WiFi je bezdrôtová technológia krátkeho dosahu, ktorá sa pripája k internetu prostredníctvom rádiových vĺn a je široko používaná pri vytváraní vnútorných bezdrôtových sietí LAN. Vynikajúce výhody WiFi sú: po prvé, pokrytie rádiových vĺn je široké, s polomerom až asi 100 m; po druhé, prenosová rýchlosť WiFi je veľmi rýchla, ktorá môže dosiahnuť 54 Mb/s; po tretie, vstupný prah je nízky, pokiaľ koncové zariadenie podporuje WiFi. K WiFi sieti sa môžete pripojiť na základe určitých povolení. V systéme detekcie parkovacieho miesta sa technológia WiFi používa na zber a prenos parametrov uzla detekčného systému a na prenos a riadenie riadiacich signálov. Zabráni sa tak rozmiestneniu ťažkopádnych dátových liniek na parkovisku, čo má určitý význam pre zníženie nákladov a spotreby energie a zefektívni detekciu. Škálovateľnosť systému je flexibilnejšia.

Technológia rádiofrekvenčnej identifikácie (RFID) je bezkontaktná technológia automatickej identifikácie, ktorá využíva rádiofrekvenčnú komunikáciu. RFID vo frekvenčnom pásme 2,4 GHz môže znížiť požiadavky na zodpovedajúce zariadenia v systéme a znížiť citlivosť na frekvenčné odchýlky. Zavedenie technológie RFID do systému detekcie parkovacieho miesta prispieva k vývoju štandardného vybavenia. Jedinečné ID číslo detektora vozidiel je možné použiť na rýchle vyhľadanie parkovacích miest, čo je výhodné pri navádzaní parkovacieho miesta na parkovisku.

Tento dokument kombinuje požiadavky systému detekcie parkovacieho miesta na parkovisku s cieľom navrhnúť rozšíriteľný systém detekcie parkovacieho miesta AMR na báze WiFi založený na RFID, ktorý výrazne znižuje náklady a zložitosť systému detekcie parkovacieho miesta, znižuje spotrebu energie systému. a zlepšuje presnosť detekcie systému. a uskutočniteľnosť na dosiahnutie škálovateľnosti systému.

1 Návrh systému

1.1 Návrh systému detekcie parkovacieho miesta

Systém detekcie parkovacieho miesta pozostáva zo servera, bezdrôtového smerovača, displeja parkovacieho miesta, čítačky RFID a uzla senzora AMR (Anizotropic Magneto Resistive). Server je zodpovedný za spracovanie nahraných údajov, odosielanie výsledkov spracovania na obrazovku displeja a je zodpovedný za odosielanie pokynov do čítačky/zapisovačky. Bezdrôtový router je dôležitou súčasťou celého systému detekcie parkovacieho miesta. Je zodpovedný za organizáciu všetkých častí celého systému do lokálnej siete. Obrazovka zobrazenia parkovacieho miesta slúži na zobrazenie aktuálneho stavu parkovacieho miesta v reálnom čase. Čítačka RFID prijíma dáta nahrané uzlom senzora AMR a prenáša ich na server cez WiFi. Tiež prijíma inštrukcie servera a posiela ich do uzla senzora AMR. Senzorový uzol AMR je zodpovedný za detekciu magnetického poľa na parkovacom mieste, na základe zmien v magnetickom poli posudzuje, či sa tam nachádza vozidlo, odráža zistenú situáciu prostredníctvom údajov, zabalí údaje a prenesie ich bezdrôtovo do čítačky RFID. , uzol a RFID čítačka. Komunikácia je obojsmerná.

Pri navrhovaní systému je štruktúra systémovej siete hviezdicová topológia, systémová čítačka a zapisovač RFID je sieťový radič a uzly senzorov AMR sú všetky podriadené uzly. Topológia siete je znázornená na obrázku. Čítačka RFID má funkciu vysielača a prijímača a je zodpovedná za správu a kontrolu údajov alebo inštrukcií systému uplink a downlink; uzol senzora AMR je zodpovedný za zber údajov parametrov magnetického poľa a ich predbežné spracovanie.

1.2 Návrh obvodu systému

Návrh obvodu systému detekcie parkovacieho miesta zahŕňa:

(1) Obvod uzla snímača AMR, vrátane napájacej časti uzla, parkovacie sčasť na získavanie stimulačného magnetického poľa, časť na predspracovanie údajov a časť rádiofrekvenčného vysielača a prijímača atď.;

(2) Obvod čítačky/zapisovačky RFID vrátane časti rádiofrekvenčného vysielača a prijímača, časti WiFi, časti spracovania údajov a riadiacej časti.

Základný obvod uzla snímača AMR je znázornený na obrázku. Napájacia časť používa TI APL5312-33, aby fungovala ako LDU. Vstupné napätie zdroja je 4,2 V a výstupné 3,3 V.

Detekcia intenzity magnetického poľa využíva senzor MMC2122MG AMR. Tento snímač sa vyznačuje malými rozmermi, dlhou životnosťou, vysokou citlivosťou, nízkou spotrebou energie a stabilitou. Môže byť široko používaný v elektronických kompasoch, GPS navigácii, snímaní polohy, detekcii vozidiel a magnetometrii. MMC2122MG je dvojosový magnetorezistívny snímač. Dokáže dokončiť spracovanie signálu na čipe a integruje zbernicu I2C. Nevyžaduje A/D konverziu a dá sa priamo pripojiť k mikroprocesoru.

MSP430F2618, ktorý má nízku spotrebu a vysoký výkon, slúži na predspracovanie zozbieraných dát, komunikáciu s 2,4 GHz rádiofrekvenčným čipom CC2500 cez vlastný SPI port a nahrávanie predspracovaných dátových paketov do RFID čítačky. Prijímajte pokyny z čítačky RFID.

Obvod RF transceiveru RFID čítačky je znázornený na obrázku 5. CC2500 komunikuje s riadiacou časťou čítačky cez SPI. CC2591 zvyšuje rozpočet spojenia poskytnutím výkonového vysielača na zlepšenie výstupného výkonu; CC2591 má nízke šumové číslo. Zosilňovač šumu (LNA) na zlepšenie citlivosti prijímača, výkonový zosilňovač (PA), spínací RF dorovnávač a balunový obvod na splnenie jednoduchého dizajnu vysokovýkonných bezdrôtových aplikácií.