Návrh škálovatelného systému detekce parkovacích míst AMR na bázi WiFi

zavedení

Detekce parkovacích míst na parkovištích v reálném čase je klíčem k realizaci inteligentní správy parkovišť a zlepšení využití parkovacích míst. Je to také požadavek na moderní správu parkování. Vývoj systému detekce parkovacího místa na parkovišti obecně prošel třemi fázemi: detekcí cívky pozemního snímání, ovládáním brány a detekcí parkovacího místa v reálném čase. Detekce parkovacího místa úzce souvisí s úrovní detekční technologie. Rychlý vývoj senzorů je zárukou úrovně detekce. Základní architektura prvních dvou systémů detekce parkovacích míst je příliš velká a instalace je příliš těžkopádná; nemohou vyhovět potřebám rychlého rozvoje parkovišť z hlediska spolehlivosti, reálného času, přesnosti, škálovatelnosti, nízké spotřeby energie a malého množství techniky.

WiFi je bezdrátová technologie krátkého dosahu, která se připojuje k internetu prostřednictvím rádiových vln a je široce používána při zřizování vnitřních bezdrátových sítí LAN. Vynikající výhody WiFi jsou: za prvé, pokrytí rádiovými vlnami je široké, s poloměrem až asi 100 m; za druhé, přenosová rychlost WiFi je velmi rychlá, která může dosáhnout 54 Mb/s; za třetí, vstupní práh je nízký, pokud koncové zařízení podporuje WiFi. K WiFi síti se můžete připojit na základě určitých oprávnění. V systému detekce parkovacího místa se technologie WiFi používá ke sběru a přenosu parametrů uzlu detekčního systému a k přenosu a řízení řídicích signálů. Tím se zabrání rozmístění těžkopádných datových linek na parkovišti, což má určitý význam pro snížení nákladů a spotřeby energie a zefektivní detekci. Škálovatelnost systému je flexibilnější.

Technologie RFID (Radio Frequency Identification) je bezkontaktní technologie automatické identifikace, která využívá vysokofrekvenční komunikaci. RFID ve frekvenčním pásmu 2,4 GHz může snížit požadavky na odpovídající zařízení v systému a snížit citlivost na frekvenční odchylky. Zavedení technologie RFID do systému detekce parkovacích míst přispívá k vývoji standardního vybavení. Jedinečné ID číslo detektoru vozidel lze použít k rychlému vyhledání parkovacích míst, což je výhodné pro navádění parkovacích míst na parkovišti.

Tento dokument kombinuje požadavky systému detekce parkovacích míst na parkovišti k návrhu rozšiřitelného systému detekce parkovacích míst AMR na bázi WiFi založeného na RFID, který výrazně snižuje náklady a složitost systému detekce parkovacích míst, snižuje spotřebu energie systému a zlepšuje přesnost detekce systému. a proveditelnost dosažení škálovatelnosti systému.

1 Návrh systému

1.1 Návrh systému detekce parkovacích míst

Systém detekce parkovacího místa se skládá ze serveru, bezdrátového routeru, displeje parkovacího místa, čtečky RFID a senzorového uzlu AMR (Anisotropic Magneto Resistive). Server je odpovědný za zpracování nahraných dat, odesílání výsledků zpracování na obrazovku displeje a je odpovědný za odesílání pokynů do čtecího/zapisovacího zařízení. Bezdrátový router je důležitou součástí celého systému detekce parkovacího místa. Je zodpovědný za organizaci všech částí celého systému do místní sítě. Obrazovka zobrazení parkovacího místa slouží k zobrazení aktuálního stavu parkovacího místa v reálném čase. Čtečka RFID přijímá data nahraná uzlem senzoru AMR a přenáší je na server prostřednictvím WiFi. Také přijímá instrukce serveru a předává je do uzlu senzoru AMR. Senzorový uzel AMR je zodpovědný za detekci magnetického pole na parkovacím místě, na základě změn v magnetickém poli posuzuje, zda se zde nachází vozidlo, odráží detekovanou situaci prostřednictvím dat a zabaluje data a bezdrátově je přenáší do RFID čtečky, uzlu a RFID čtečky. Komunikace je obousměrná.

Při navrhování systému je struktura systémové sítě hvězdicová topologie, systémová čtečka a zapisovač RFID je síťový řadič a uzly senzorů AMR jsou všechny podřízené uzly. Topologie sítě je znázorněna na obrázku. Čtečka RFID má funkci transceiveru a je zodpovědná za správu a kontrolu systémových uplinkových a sestupných dat nebo instrukcí; uzel senzoru AMR je zodpovědný za sběr dat parametrů magnetického pole a předzpracování dat.

1.2 Návrh obvodu systému

Návrh obvodu systému detekce parkovacího místa zahrnuje:

(1) Obvod uzlu snímače AMR, včetně napájecí části uzlu, parkovací sčást pro získávání stimulačního magnetického pole, část pro předzpracování dat a část radiofrekvenčního transceiveru atd.;

(2) Obvod čtečky/zapisovače RFID, včetně části radiofrekvenčního transceiveru, části WiFi, části pro zpracování dat a řídicí části.

Základní obvod uzlu snímače AMR je znázorněn na obrázku. Napájecí část využívá TI APL5312-33, aby fungovala jako LDU. Vstupní napětí zdroje je 4,2 V a výstupní 3,3 V.

Detekce síly magnetického pole využívá senzor MMC2122MG AMR. Tento senzor se vyznačuje malými rozměry, dlouhou životností, vysokou citlivostí, nízkou spotřebou energie a stabilitou. Může být široce používán v elektronických kompasech, GPS navigaci, snímání polohy, detekci vozidel a magnetometrii. MMC2122MG je dvouosý magnetorezistivní senzor. Dokáže dokončit zpracování signálu na čipu a integruje sběrnici I2C. Nevyžaduje A/D konverzi a lze jej přímo připojit k mikroprocesoru.

MSP430F2618, který má nízkou spotřebu a vysoký výkon, slouží k předzpracování shromážděných dat, komunikaci s 2,4 GHz radiofrekvenčním čipem CC2500 přes vlastní SPI port a nahrání předzpracovaných datových paketů do čtečky RFID. Přijměte pokyny ze čtečky RFID.

Obvod RF transceiveru RFID čtečky je znázorněn na obrázku 5. CC2500 komunikuje s ovládací částí čtečky přes SPI. CC2591 zvyšuje rozpočet spojení poskytnutím výkonového vysílače pro zlepšení výstupního výkonu; CC2591 má nízké šumové číslo. Zesilovač šumu (LNA) pro zlepšení citlivosti přijímače, výkonový zesilovač (PA), spínací RF dohazovač a balunový obvod pro splnění jednoduchého designu vysoce výkonných bezdrátových aplikací.