專利名稱：基于Zigbee與RFID的無人駕駛車輛行駛控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及無人駕駛領(lǐng)域，特別是一種基于Zigbee與RFID的無人駕駛車輛行駛控制系統(tǒng)，采用以Zigbee和RFID等為基礎(chǔ)的無線互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，使得無人駕駛在更加低廉的成本與更加高效的環(huán)境下成為了可能。
背景技術(shù)：
為解決城市交通擁堵等問題，無人駕駛已被越來越多地應(yīng)用于日常生活中，目前， 在校園里，或者企業(yè)園區(qū)、景點(diǎn)區(qū)等地方大多還采用傳統(tǒng)的人工駕駛車輛方法，人們往往不能及時(shí)知道車輛信息，需要在站臺(tái)上盲目地等候，若車輛在行車途中出現(xiàn)故障等情況，人們不能及時(shí)知道，不能及時(shí)更換其它線路，從而浪費(fèi)了大量的等車時(shí)間，使得出行極為不方便，人工駕駛車輛不僅增加了成本，且不能確保行車過程中的安全性，無法避免行車過程中司機(jī)不按線路行車、司機(jī)與乘客發(fā)生爭吵等情況的發(fā)生，現(xiàn)有的人工駕駛車輛不具備實(shí)時(shí)監(jiān)控功能，管理中心無法實(shí)時(shí)知道車體情況，在事故發(fā)生時(shí)，無法第一時(shí)間做出補(bǔ)救，進(jìn)行責(zé)任追究時(shí)也無法明確責(zé)任人，現(xiàn)有的無人駕駛不適用于低廉的成本與高效的環(huán)境等情況。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的即在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于Zigbee與RFID的無人駕駛車輛行駛控制系統(tǒng)，采用以Zigbee和RFID等為基礎(chǔ)的無線互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)建無人駕駛系統(tǒng)，人們呼叫公交像按電梯一樣，方便了人們出行，更體現(xiàn)了環(huán)保與節(jié)能高效。若使用傳統(tǒng)方法構(gòu)建一座30m的單管塔移動(dòng)基站需要20萬元，在本實(shí)用新型中，使用Zigbee構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)，具有成本低廉，耗能低等優(yōu)點(diǎn)。本實(shí)用新型通過Zigbee和RFID技術(shù)，具有實(shí)時(shí)監(jiān)控等功能，使得無人駕駛在更加低廉的成本與更加高效的環(huán)境下成為了可能。本實(shí)用新型的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)基于Zigbee與RFID的無人駕駛車輛行駛控制系統(tǒng)，它包括至少一個(gè)車輛子系統(tǒng)和至少一個(gè)站臺(tái)子系統(tǒng)，所述的車輛子系統(tǒng)主要由主控制模塊、車載網(wǎng)關(guān)、RFID站臺(tái)識(shí)別模塊、乘車卡讀卡模塊、?？空驹O(shè)置模塊和驅(qū)動(dòng)模塊組成，車載網(wǎng)關(guān)、RFID站臺(tái)識(shí)別模塊、乘車卡讀卡模塊、停靠站設(shè)置模塊和驅(qū)動(dòng)模塊均通過傳輸介質(zhì)與主控制模塊連接；所述的站臺(tái)子系統(tǒng)主要由RFID卡、車輛呼喚器和Zigbee節(jié)點(diǎn)器組成,車輛呼喚器通過傳輸介質(zhì)與Zigbee節(jié)點(diǎn)器連接,Zigbee節(jié)點(diǎn)器與車載網(wǎng)關(guān)通過無線線路連接組成Zigbee網(wǎng)絡(luò)。基于Zigbee與RFID的無人駕駛車輛行駛控制系統(tǒng)，它還包括一個(gè)監(jiān)控子系統(tǒng)，監(jiān)控子系統(tǒng)通過傳輸介質(zhì)與車輛子系統(tǒng)連接，所述的監(jiān)控子系統(tǒng)可遠(yuǎn)程對(duì)車輛子系統(tǒng)進(jìn)行緊急處理。所述的Zigbee網(wǎng)絡(luò)基于CC2430 ;所述的乘車卡讀卡模塊為IC卡讀卡模塊。本實(shí)用新型的有益效果是本實(shí)用新型提供一種基于Zigbee與RFID的無人駕駛車輛行駛控制系統(tǒng)，采用以Zigbee和RFID等為基礎(chǔ)的無線互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)建無人駕駛車輛行駛系統(tǒng)，人們呼叫公交像按電梯一樣，方便了人們出行，更體現(xiàn)了環(huán)保與節(jié)能高效。使用傳統(tǒng)方法構(gòu)建一座30m的單管塔移動(dòng)基站需要20萬元，本實(shí)用新型使用Zigbee構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)，具有成本低廉，耗能低等優(yōu)點(diǎn)。成熟的工業(yè)級(jí)發(fā)射模塊實(shí)際測量可達(dá)700m以上，足以應(yīng)對(duì)大型園區(qū)。車輛上搭載的CC2430模塊Zigbee網(wǎng)關(guān)，能接收各個(gè)站臺(tái)發(fā)出的請(qǐng)求信息，搭載的RFID讀卡器能識(shí)別站臺(tái)信息，搭載的無線模塊與上位機(jī)軟件進(jìn)行通信，完成實(shí)時(shí)監(jiān)控等功能。本實(shí)用新型通過Zigbee和RFID技術(shù)，使得無人駕駛在更加低廉的成本與更加高效的環(huán)境下成為了可能。

圖I為本實(shí)用新型的應(yīng)用分布框圖；圖2為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)框圖；圖3為本實(shí)用新型主控制模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖； 圖4為本實(shí)用新型M3的模塊框圖；圖5為本實(shí)用新型Zigbee網(wǎng)絡(luò)關(guān)系圖；圖6為本實(shí)用新型RFID卡結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為本實(shí)用新型RFID系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖8為本實(shí)用新型RFID讀卡器功能框圖；圖9為本實(shí)用新型循跡電路圖；圖10為本實(shí)用新型L298N的外部引腳圖；圖11為本實(shí)用新型L298N的輸入輸出關(guān)系表。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的描述，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍不局限于以下所述。如圖I、圖2所示，基于Zigbee與RFID的無人駕駛車輛行駛控制系統(tǒng)，它包括至少一個(gè)車輛子系統(tǒng)和至少一個(gè)站臺(tái)子系統(tǒng)，所述的車輛子系統(tǒng)主要由主控制模塊、車載網(wǎng)關(guān)、RFID站臺(tái)識(shí)別模塊、乘車卡讀卡模塊、停靠站設(shè)置模塊和驅(qū)動(dòng)模塊組成，車載網(wǎng)關(guān)、RFID站臺(tái)識(shí)別模塊、乘車卡讀卡模塊、?？空驹O(shè)置模塊和驅(qū)動(dòng)模塊均通過傳輸介質(zhì)與主控制模塊連接；所述的站臺(tái)子系統(tǒng)主要由RFID卡、車輛呼喚器和Zigbee節(jié)點(diǎn)器組成，車輛呼喚器通過傳輸介質(zhì)與Zigbee節(jié)點(diǎn)器連接，Zigbee節(jié)點(diǎn)器與車載網(wǎng)關(guān)通過無線線路連接組成Zigbee網(wǎng)絡(luò)。所述的Zigbee網(wǎng)絡(luò)基于CC2430 ;所述的乘車卡讀卡模塊為IC卡讀卡模塊?；赯igbee與RFID的無人駕駛車輛行駛控制系統(tǒng)，它還包括一個(gè)監(jiān)控子系統(tǒng)，監(jiān)控子系統(tǒng)通過傳輸介質(zhì)與車輛子系統(tǒng)連接，所述的監(jiān)控子系統(tǒng)可遠(yuǎn)程對(duì)車輛子系統(tǒng)進(jìn)行緊急處理。如圖3所示，主控制模塊采用STM32F103vc，32位的MCU，芯片內(nèi)部擁有豐富的資源，主頻可達(dá)到72MHz，精度可達(dá)13. 8ns。主模塊上有8個(gè)LED與按鍵，其中，8個(gè)LED用于顯示車輛的行徑情況、站臺(tái)的呼叫情況、上位機(jī)的呼叫等，按鍵用于選擇要去的站臺(tái)。如圖4所示，主控制模塊是基于ARM-cortexM3內(nèi)核的，Cortex_M3是一款低功耗處理器，具有門數(shù)目少、中斷延遲短、調(diào)試成本低等特點(diǎn)，是為要求有快速中斷響應(yīng)能力的深度嵌入式應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。該處理器采用ARMv7-M架構(gòu)，同時(shí)，M3還可運(yùn)行UC0s-II操作系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)多線程、高實(shí)時(shí)性等需求。如圖5所示，本實(shí)用新型采用CC2430構(gòu)建Zigbee網(wǎng)絡(luò)，把無線模塊分網(wǎng)關(guān)和節(jié)點(diǎn)(站臺(tái))，網(wǎng)關(guān)固定于車體上，實(shí)時(shí)接收站臺(tái)的信息。當(dāng)有人呼叫車時(shí)，節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)發(fā)送站臺(tái)的請(qǐng)求信息。網(wǎng)關(guān)模塊與處理器通過UART鏈接，網(wǎng)關(guān)先建立網(wǎng)絡(luò)，節(jié)點(diǎn)再加入網(wǎng)絡(luò)，形成Zigbee網(wǎng)絡(luò)。本實(shí)用新型所使用的CC2430是Chipcon公司推出的用來實(shí)現(xiàn)嵌入式Zigbee應(yīng)用的片上系統(tǒng)。它支持2. 4GHz IEEE 802. 15. 4/Zigbee協(xié)議。CC2430是一顆真正的系統(tǒng)芯片(SoC)CMOS解決方案。這種解決方案能夠提高性能并滿足以Zigbee為基礎(chǔ)的2. 4GHzISM波段應(yīng)用對(duì)低成本，低功耗的要求。它結(jié)合一個(gè)高性能2. 4GHz DSSS (直接序列擴(kuò)頻)射頻收發(fā)器核心和一顆工業(yè)級(jí)小巧高效的8051控制器。在單個(gè)芯片上整合了 Zigbee射頻(RF)前端、內(nèi)存和微控制器。它使用I個(gè)8位MCU (8051)，具有32/64/128 KB可編程閃存和8KB的RAM，還包含模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)、幾個(gè)定時(shí)器(Timer)、AES128協(xié)同處理器、看門狗定時(shí)器(Watchdog Timer)>32 kHz晶振的休眠模式定時(shí)器、上電復(fù)位電路(Power OnReset)、掉電檢測電路(Brown Out Detection)以及21個(gè)可編程I/O引腳。如圖6、圖7、圖8所示，RFID讀卡器模塊基于MFRC522，不接觸通信頻率13. 56MHz，通信距離5cm。讀卡器位于車底，RFID的卡片固定于站臺(tái)旁的軌道上。這樣讀卡器就可以輕易讀取到卡片信息。MFRC522利用了先進(jìn)的調(diào)制和解調(diào)概念，完全集成了在13. 56MHz下所有類型的被動(dòng)非接觸式通信方式和協(xié)議。支持IS014443A的多層應(yīng)用。支持IS014443212kbit/s和424kbit/s的更高傳輸速率的通信。支持MIFAREOClassic加密；支持的主機(jī)接口 一 10Mbit/s的SPI接口一 I2C接口，快速模式的速率為400kbit/s，高速模式的速率為3400kbit/s 一串行UART，我們采用SPI接口;關(guān)于射頻識(shí)別技術(shù)的簡介射頻識(shí)別(Radio Frequency Identification, RFID)技術(shù)是一種非接觸自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，利用射頻信號(hào)通過空間耦合(電感或電磁耦合)實(shí)現(xiàn)無接觸信息傳遞并通過傳遞的信息達(dá)到識(shí)別目的。射頻識(shí)別技術(shù)的顯著優(yōu)點(diǎn)在于非接觸性，因此完成識(shí)別工作時(shí)無須人工干預(yù)，能夠?qū)崿F(xiàn)識(shí)別自動(dòng)化且不易損壞；可識(shí)別高速運(yùn)動(dòng)物體并可同時(shí)識(shí)別多個(gè)射頻標(biāo)簽，操作快捷方便；射頻標(biāo)簽不怕油潰、灰塵污染等惡劣的環(huán)境。當(dāng)前，射頻識(shí)別技術(shù)在國內(nèi)最廣泛的應(yīng)用是射頻識(shí)別卡；射頻識(shí)別卡的說明射頻識(shí)別卡(簡稱射頻卡、RFID卡)也被稱作非接觸式IC卡(Contactless Smart Card, CSS)或非接觸IC卡、非接觸卡、感應(yīng)卡，誕生于20世紀(jì)90年代初。由于成功地結(jié)合射頻識(shí)別技術(shù)和IC卡技術(shù)，解決了無源(卡內(nèi)無電池)和免接觸的難題，RFID卡擁有磁卡和接觸式IC卡不可比擬的優(yōu)點(diǎn)。其一問世便立即引起廣泛關(guān)注，并以驚人的速度得到推廣應(yīng)用；RFID卡由IC芯片、感應(yīng)天線組成，完全密封在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)PVC卡片中，無外露部分；射頻識(shí)別系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和原理最基本的RFID系統(tǒng)由三部分組成，如下所示①電子標(biāo)簽(Tag，或稱射頻標(biāo)簽、應(yīng)答器)由芯片及內(nèi)天線組成。芯片內(nèi)保存有一定格式的電子數(shù)據(jù)，作為待識(shí)別物品的標(biāo)識(shí)性信息，是射頻識(shí)別系統(tǒng)真正的數(shù)據(jù)載體。內(nèi)天線用于和射頻天線間進(jìn)行通信；②閱讀器讀取或讀/寫電子標(biāo)簽信息的設(shè)備，主要任務(wù)是控制射頻模塊向標(biāo)簽發(fā)射讀取信號(hào)，并接收標(biāo)簽的應(yīng)答，對(duì)標(biāo)簽的對(duì)象標(biāo)識(shí)信息進(jìn)行解碼，將對(duì)象標(biāo)識(shí)信息連帶標(biāo)簽上其它相關(guān)信息傳輸?shù)街鳈C(jī)以供處理；③天線標(biāo)簽與閱讀器之間傳輸數(shù)據(jù)的發(fā)射、接收裝置；RFID的工作原理電子標(biāo)簽進(jìn)入天線磁場后，如果接收到閱讀器發(fā)出的特殊射頻信號(hào)，就能憑借感應(yīng)電流獲得的能量發(fā)送出存儲(chǔ)在芯片中的產(chǎn)品信息(無源標(biāo)簽)，或者主動(dòng)發(fā)送某一頻率的信號(hào)(有源標(biāo)簽)，閱讀器讀取信息并解碼后，送至中央信息系統(tǒng)進(jìn)行有關(guān)數(shù)據(jù)處理。如圖9所示，基于5個(gè)光電傳感器的循跡電路，以H4為例(I)沒有檢測到黑線，則H4發(fā)光到白紙光反射到H4接收端，H4接收端導(dǎo)通，導(dǎo)通則Tl接地=0 ；(2)有檢測到黑線，則H4發(fā)光到黑線光全部被吸收，H4接收端，沒有收到任何信 號(hào)，因?yàn)镠4不導(dǎo)通(截止)，則T1=VCC。變速電機(jī)的驅(qū)動(dòng)模塊( I)電機(jī)電機(jī)采用直流減速電機(jī)，直流減速電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)力矩大，體積小，重量輕，裝配簡單，使用方便。由于其內(nèi)部由高速電動(dòng)機(jī)提供原始動(dòng)力，帶動(dòng)變速(減速)齒輪組，可以產(chǎn)生較大扭力?？蛇x用減速比為I :74的直流電機(jī)，減速后電機(jī)的轉(zhuǎn)速為100r/min。若車輪直徑為6cm，則小車的最大速度可以達(dá)到V=2Jir · v=2*3. 14*0. 03*100/60=0. 314m/s，能夠較好的滿足系統(tǒng)的要求；(2)驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)模塊采用專用芯片L298N作為電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片，L298N是一個(gè)具有高電壓大電流的全橋驅(qū)動(dòng)芯片，其響應(yīng)頻率高，一片L298N可以分別控制兩個(gè)直流電機(jī)。圖10為L298N的外部引腳圖，圖11為L298N的輸入輸出關(guān)系表，L298N的5、7、10、12四個(gè)引腳接到控制芯片STM32F103VC上，通過對(duì)控制芯片的編程就可實(shí)現(xiàn)兩個(gè)直流電機(jī)的PWM調(diào)速控制。
權(quán)利要求1.基于Zigbee與RFID的無人駕駛車輛行駛控制系統(tǒng)，其特征在于它包括至少一個(gè)車輛子系統(tǒng)和至少一個(gè)站臺(tái)子系統(tǒng)，所述的車輛子系統(tǒng)主要由主控制模塊、車載網(wǎng)關(guān)、RFID站臺(tái)識(shí)別模塊、乘車卡讀卡模塊、停靠站設(shè)置模塊和驅(qū)動(dòng)模塊組成，車載網(wǎng)關(guān)、RFID站臺(tái)識(shí)別模塊、乘車卡讀卡模塊、?？空驹O(shè)置模塊和驅(qū)動(dòng)模塊均通過傳輸介質(zhì)與主控制模塊連接；所述的站臺(tái)子系統(tǒng)主要由RFID卡、車輛呼喚器和Zigbee節(jié)點(diǎn)器組成，車輛呼喚器通過傳輸介質(zhì)與Zigbee節(jié)點(diǎn)器連接,Zigbee節(jié)點(diǎn)器與車載網(wǎng)關(guān)通過無線線路連接組成Zigbee網(wǎng)絡(luò)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于Zigbee與RFID的無人駕駛車輛行駛控制系統(tǒng)，其特征在于它還包括一個(gè)監(jiān)控子系統(tǒng)，所述的監(jiān)控子系統(tǒng)通過傳輸介質(zhì)與車輛子系統(tǒng)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于Zigbee與RFID的無人駕駛車輛行駛控制系統(tǒng)，其特征在于所述的Zigbee網(wǎng)絡(luò)基于CC2430。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于Zigbee與RFID的無人駕駛車輛行駛控制系統(tǒng)，其特征在于所述的乘車卡讀卡模塊為IC卡讀卡模塊。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種基于Zigbee與RFID的無人駕駛車輛行駛控制系統(tǒng)，它包括至少一個(gè)車輛子系統(tǒng)和至少一個(gè)站臺(tái)子系統(tǒng)，所述的車輛子系統(tǒng)主要由主控制模塊，以及通過傳輸介質(zhì)與主控制模塊連接的車載網(wǎng)關(guān)、RFID站臺(tái)識(shí)別模塊、乘車卡讀卡模塊、?？空驹O(shè)置模塊和驅(qū)動(dòng)模塊組成；所述的站臺(tái)子系統(tǒng)主要由RFID卡、車輛呼喚器和Zigbee節(jié)點(diǎn)器組成，車輛呼喚器通過傳輸介質(zhì)與Zigbee節(jié)點(diǎn)器連接，Zigbee節(jié)點(diǎn)器與車載網(wǎng)關(guān)通過無線線路連接組成Zigbee網(wǎng)絡(luò)。本實(shí)用新型采用Zigbee和RFID等為基礎(chǔ)的無線互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，使得無人駕駛在更加低廉的成本與更加高效的環(huán)境下成為了可能。
文檔編號(hào)G08G1/00GK202472939SQ201220056310
公開日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2012年2月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月21日
發(fā)明者周冬梅, 李建敏, 王一飛, 王磊, 王貝貝 申請(qǐng)人:成都理工大學(xué)