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基于RFID技術的車輛倒車輔助系統(tǒng)研究

作者:馬曉春 尹繼輝
來源:新技術
日期:2016-09-30 14:01:15
摘要:本文以大型車輛的輔助倒車為背景,根據大型車輛在倒車過程中由于車身較長、盲區(qū)較大的特點,設計了一種能夠方便部署、基于RFID等無線射頻信號傳輸的智能倒車輔助系統(tǒng)。通過對超聲波測距原理和文中系統(tǒng)設計方案的介紹,利用溫度補償方式來消除溫度對超聲波測距精度所產生的影響,并通過無線射頻技術來減少雷達主機和顯示器之間的諸多不便。

  基于RFID技術,可以實現雙向通信,為數據和信息的遠程和批量獲取提供基礎,能夠識別高速運動的物體,已經成為無線傳輸中的主要技術。以RFID技術為基礎,輔以超聲波測距技術、紅外感應技術、自動化技術等,文中實現了對大型車輛的倒車輔助系統(tǒng)的設計。

基于RFID技術的車輛倒車輔助系統(tǒng)研究

  一、系統(tǒng)需求分析與設計

  對于大型車輛而言,其最大的特點就是車身普遍較長,倒車過程中的盲區(qū)較大。所以,文中所設計的基于RFID技術的車輛倒車輔助系統(tǒng),就針對該特點,將系統(tǒng)分為兩個不同的部分,分別是雷達主機和駕駛室終端,同時,這兩部分之間還可以通過射頻信號進行通信。通常,將雷達主機布置在車尾,其主要功能是通過各種模塊來檢測車身尾部的各種信號,如距離信號、生命體信號、外部溫度信號等,其中,距離信號用超聲波收發(fā)模塊來檢測、生命體信號用紅外感應模塊來檢測、溫度信號用溫度傳感器模塊來檢測。此外,系統(tǒng)中的MCU模塊可以對這些信號進行處理,并將結果傳送到射頻模塊,經由射頻天線發(fā)送到駕駛室終端。系統(tǒng)的駕駛室終端部署在車輛的駕駛室內部,可以作為倒車輔助系統(tǒng)與駕駛人員的人機接口。

  二、系統(tǒng)硬件設計說明

  在系統(tǒng)的MCU模塊,主要采用性能較高的C805IF340芯片來構建,該芯片為一種集成子啊單塊芯片上的混合信號系統(tǒng)級單片機。在C805IF340內部,其內核為增強的CIP-51,主要采用流水線結構,將峰值執(zhí)行速度提高到100MIPS。

  2.1 溫度傳感器、超聲波模塊和紅外感應模塊設計說明

  在本系統(tǒng)中,采用了DS18B20數字式溫度傳感器來完成溫度測量,該傳感器的溫度測量范圍能夠控制在-55~125℃之間,具有功耗低、抗干擾能力強的特點。而測距模塊則選用HY-SRF05超聲波測距模塊,能夠為系統(tǒng)提供2~450cm的非接觸式測距功能,其精度可以達到3mm,能夠滿足車輛距離測量的需要,不過,由于缺少溫度補償功能,需要在測量溫度后,在通過軟件編程對溫度進行補償?;贖C-SR501的人體紅外感應模塊,能夠用于對車輛周圍生命體的檢測,且其感應范圍小于120錐角,7m范圍內,如果在此范圍內檢測到生命體的進入,HC-SR501則產生高電平,當生命體離開感應范圍后,就會自動延時關閉高電平。

  2.2 MCU射頻收發(fā)模塊說明

  系統(tǒng)中所設計的MCU射頻模塊,其功能主要是實現雷達主機與駕駛室終端的數據收發(fā)和管理。在雷達主機和駕駛室終端各設置一個射頻收發(fā)模塊,這兩個模塊都是采用nRF905芯片,是一種單片射頻發(fā)射器芯片,工作電壓控制在1.9~3.6V,工作于3個不同的ISM頻道,芯片中包含了頻率合成器、功率放大器、晶體振蕩器和調制器等多種功能模塊,其輸出功率和通信頻道可以通過程序來進行配置。芯片的能耗低,滿足系統(tǒng)的節(jié)能需求。

  RF905芯片能夠采用的天線有多種形式,本系統(tǒng)中采用的就是50Ω的阻抗天線,其兩個不同的輸出引腳為差分輸出,使得輸出阻抗與天線的輸入阻抗不同,需要在ANT引腳和天線之間設置匹配網絡,用以提高無線傳輸的性能。

  2.3 駕駛室終端的硬件電路設計

  系統(tǒng)的顯示模塊采用RT12864-S液晶顯示模塊,能夠顯示字幕、數字和漢字,設置了三種控制接口,分別是8位微處理器接口、4位微處理器接口、串行接口等,這里,PSB接地主要選擇串行接口模式,其引腳19和20能夠提供背光電源;在系統(tǒng)主機上,還設計了按鍵和蜂鳴報警電路,可以為用戶提供參數設置和報警感應。

  三、系統(tǒng)軟件設計

  在Nrf905芯片中,由于采用了ShockBurst技術,能夠為用戶提供活動和節(jié)電模式,即ShockBurst RX、ShockBurst TX、掉電和SPI編程,以及STANDBY和SPI編程等。在ShorckBurst工作模式下,可以在最大速率連接的情況下,通過降低數字應用部分的速度,實現對應用平均電流的降低。在系統(tǒng)中所收發(fā)的數據包中主要包括:Preamble、Address、Payload、CRC。其中,Preamble數據包的引導字節(jié),Address為接收模塊的地址,Payload表示數據位,如有無生命體、環(huán)境溫度、距離數據,CRC則表示校驗碼。在處于發(fā)送模式的情況下,nRF905能夠自動生成前導碼和CRC校驗碼,在接收到有效的數據包時,就可以對前導碼、地址和CRC校驗碼進行分別驗證,接著,可以將PAYLOAD數據傳送到微控制處理器。

  四、結語

  本文以大型車輛的輔助倒車為背景,根據大型車輛在倒車過程中由于車身較長、盲區(qū)較大的特點,設計了一種基于RFID等無線射頻信號傳輸的智能倒車輔助系統(tǒng)。能夠有效減少大型車輛車尾到駕駛室布線的不便,還可通過對軟件來設置射頻工作模塊的不同切換方式,有效降低系統(tǒng)的能耗。