基于RFID和传感器网络的智能车辆系统

1、RFID 具有实体标识功能,传感器网络具有信息收集功能,地理信息系统具有空间信息集成功能。本文介绍了这3种技术的特点和原理以及如何将这三者的功能结合起来,应用于车辆系统,构建智能车辆系统,实现车辆运行的智能控制。关键词无线射频识别;传感器网络;智能车辆系统;体系结构基于RFID 和传感器网络的智能车辆系统张传武(西南民族大学电气信息工程学院成都610041摘要硕博论文1引言无线射频识别(RFID 是由美国军方提出的用于标识敌我战机的一种无线技术,传感器网络是美国军方提出的用于战场信息收集、侦察的一种技术,而地理信息系统则是由加拿大和美国提出的地球空间信息管理系统。作为这三者最为基本功能即实体标

2、识、信息采集和信息的空间集成功能的组合可以扩展应用到各个领域。智能车辆系统是其中最有可能首先应用的领域之一。2系统原理2.1RFID 原理RFID 与原有的分类编码技术不同的是针对每一个个体进行编码。无线射频识别通常由3个部分组成:标签、阅读器和数据处理系统,其结构如图1所示。在无线射频识别系统中,用RFID 标签标识需要识别的实体,其信息编码标准主要有日本UID 编码和美国的EPC 编码两种。它们之间的不同在于采用的无线频段、信息编码位数和应用领域等。RFID 阅读器采用无线射频读取RFID 标签中的信息,实现实体的标识和识别功能。与其他自动识别技术如条形码等相似,其最根本的目的是允许计算机

3、收集现实世界中物理实体的标识信息。RFID 标签可以附着于一定环境中的多个实体上,且可以实现对各个实体的自动识别和描述。如果采用移动的阅读器终端,用户可以利用其阅读被标识的环境信息,决定是否需要服务或需要什么服务。同时,由于无线射频传输的非视距特性,RFID 标签不需要放置于能看得见的位置,使得其比传统的基于光扫描的自动识别技术有更大的灵活性,可以应用到各种领域。为了维护完整的系统信息,需要建立相应的信息系统,主要包含有关RFID 标签标识实体的空间信息和属性信息等,以反映标识实体在其生命周期中的运行状态等特性。2.2传感器网络原理传感器网络的主要功能是对某种环境中事物的数据采集。传感器网络的

4、相关研究包括传感器、通信和计算(包括硬件、软件和算法等等3个方面。一方面,可以将传感器网络看作是将互联网的信息共享功能扩充为包括信息采集、信息处理和信息利用的集成网络,其中信息采集功能增强了信息处理的流程;另一方面,可以将传感器网络看作是传感器节点发图1无线射频识别的体系结构68电信科学2006年第7期展为具有互连结构的新型信息处理功能的网络。在传感器网络中,大量的传感器节点(sensor node分散于特定的区域中,这些节点根据地理坐标分为不同的簇(cluster。每个簇中有一个传感器节点作为主节点(master node,以便于负责本簇的通信路由及其他管理。所有节点中有一个负责与诸如互联网

5、等主干网络进行通信的宿主节点(sink node。2.3地理信息系统原理地理信息系统于20世纪60年代由加拿大和美国提出,并在20世纪80年代获得发展,其应用从最初的地理领域扩展到与地球坐标有关的其他领域,如数字城市、交通运输和公共安全等。地理信息系统的基本功能是对地理信息的编码、存储、变换、分析和利用等。3基于RFID和传感器网络的智能车辆系统当前的交通运行系统由车辆、道路和驾驶员三要素构成。操作员根据车辆状态和道路状态的判断来决定车辆的运行、驾驶。由于车辆状况和道路状态的相对客观性和驾驶员的主观性,往往使得驾驶员成为三要素中最为关键的部分,这便需要新的方法辅助驾驶员进行车辆和道路状态的估计

6、及其匹配分析,以便于做出正确的操作。我们可以归纳出3个主要功能来加强交通运行系统的运行性能:利用标识技术识别系统中特定的实体、利用信息采集技术来获得相应实体的状态信息以及利用相关的坐标技术获得实体之间的位置关系,从而在立体空间获得被标识实体的运行状态信息,以便用这些信息进行相应的决策支持。在交通运行系统中综合RFID、传感器网络和地理信息系统的最基本功能可以有效地增强系统的性能。其中RFID技术用于标识车辆的关键部件和道路系统中的关键组成部分;传感器网络用于对车辆的关键部件和道路的组成部分进行状态参数采集;地理信息系统用于提供系统中不同实体的坐标位置关系。这样,系统不仅可以提供有关车辆的关键部

7、件标识及其运行状态,同时可以提供具有坐标特性的道路状况信息,从而智能车辆系统可以利用这两组信息进行车辆运行的决策判断,达到自动汽车驾驶或辅助驾驶的功能。图2为智能车辆系统的结构。图2中,一方面,RFID标签用于标识车辆的关键部件如轴承、轮胎等,传感器网络采集这些关键部件的运行状态信息,利用这些信息去更新车辆信息系统中的信息,车辆信息系统作为车辆运行控制的信息来源之一。另一方面,RFID标签同时用于标识道路系统,传感器网络采集道路系统的状态信息,并用于更新地理信息系统中有关道路状况的属性信息。在智能车辆系统中,利用车辆部件的RFID标签信息作为车辆中某个部件的标识符,查找车辆信息系统获得车辆本身的运行状况;利用道路环境中的RFID标签作为道路环境的某一位置的属性标识符,查找地理信息系统以获得道路状况信息。这样,车辆的驾驶员可以借助于车辆信息系统和地理信息系统来进行驾驶决策。图2智能车辆系统结构Intelligent Vehicle System Based on RFID and Sensor NetworkZhang Chuanwu(CEIE,Southwest University for Nation