中南大学
毕业论文(设计)调研报告
题 目
学生姓名
指导教师 刘
学 院 信息科学与工程学院
专业班级
完成时间
教务处制
摘 要
毕业设计之前，对课题即基于无线射频技术的智能停车场的设计与应用进行了相关调研，以便更好的完成毕业设计。调研内容主要为无线射频技术的相关理论知识和技术实现以及本课题的分析讨论。在论述完以上内容之后，会对本次调研进行一些总结。
关键词：无线射频识别技术、自动化、停车场
目录
第一章 前言------------------------------------------------------4
第二章 相关知识介绍----------------------------------------------5
2.1 无线射频识别技术的需求----------------------------------5
2.2 无线射频识别技术的工作原理及组成------------------------5
2.3 智能停车场系统------------------------------------------8
第三章 课题分析--------------------------------------------------11
3.1 RFID仿真------------------------------------------------11
3.2数据库实现-----------------------------------------------13
第四章 结束------------------------------------------------------14
参考资料
第一章、前言
无线射频识别技术RFID是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境。RFID可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便。
RFID是一种简单的无线系统，只有两个基本器件，该系统用于控制、检测和跟踪物体。系统由一个询问器（或阅读器）和很多应答器（或标签）组成。
RFID是一种新技术,它是用来通过无线电波鉴别激活或无生命的，利用如此重要的技术与应用是本研究唯一的目的. 在这项研究中,通过射频识别技术，实现一种自动的车辆辨识系统。车辆的停入和驶出能在一个快速的方式下处理，无人、安全、自动化。
第二章.相关知识介绍
2.1 无线射频识别技术的需求
RFID是射频识别技术的英文(Radio Frequency Identification)的缩写，射频识别技术是20世纪90年代开始兴起的一种自动识别技术，射频识别技术是一项利用射频信号通过空间耦合(交变磁场或电磁场)实现无接触信息传递并通过所传递的信息达到识别目的的技术。
无线射频识别技术(RFID)已经成为一个很热门的话题。据业内人士预测，RFID技术市场将在未来五年内在新的产品与服务上带来30至100亿美金的商机，随之而来的还有服务器、资料储存系统、资料库程序、商业管理软件、顾问服务，以及其他电脑基础建设的庞大需求。 或许这些预测过于乐观，但RFID将会成为未来的一个巨大市场是毫无疑问的。许多高科技公司正在加紧开发RFID专用的软件和硬件，这些公司包括英特尔、微软、甲骨文、SAP和SUN，而最近全球最大的零售商沃尔玛的一项"要求其前100家供应商在20##年1月之前向其配送中心发送货盘和包装箱时使用RFID技术，20##年1月前在单件商品中使用这项技术"的决议，把RFID再次推到了聚光灯下。因此可以说无线射频识别技术(RFID)正在成为全球热门新科技。
1970-1980年，射频识别技术与产品研发处于一个大发展时期，各种射频识别技术测试得到加速。出现了一些最早的射频识别应用，80年代之后，射频识别技术及产品进入商业应用阶段，各种规模应用开始出现。 进入20世纪以来，射频识别技术标准化问题日趋得到重视，射频识别产品得到广泛采用，射频识别产品逐渐成为人们生活中的一部分。同时，标准化问题日趋为人们所重视，射频识别产品种类更加丰富，有源电子标签、无源电子标签及半无源电子标签均得到发展，电子标签成本不断降低，规模应用行业扩大。至今，射频识别技术的理论得到丰富和完善。单芯片电子标签、多电子标签识读、无线可读可写、无源电子标签的远距离识别、适应高速移动物体的射频识别技术与产品正在成为现实并走向应用。
2.2 无线射频识别技术的工作原理及组成
1、工作原理
RFID的工作原理是：标签进入磁场后，如果接收到阅读器发出的特殊射频信号，就能凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息(即Passive Tag，无源标签或被动标签)，或者主动发送某一频率的信号(即Active Tag，有源标签或主动标签)，阅读器读取信息并解码后，送至中央信息系统进行有关数据处理。
RFID技术由Auto-ID中心开发，其应用形式为标记(tag)、卡和标签(label)设备。 标记设备由RFID芯片和天线组成，标记类型分为三种：自动式，半被动式和被动式。现在市场上开发的基本上是被动式RFID标记，因为这类设备造价较低，且易于配置。 被动标记设备运用无线电波进行操作和通信，信号必须在识别器允许的范围内，通常是10英尺(约3米)。这类标记适合于短距离信息识别，如一次性剃须刀或可移动刀片包装盒这类小商品。 RFID芯片可以是只读的，也可是读/写方式，依据应用需求决定。被动式标记设备采用E2PROM(电擦写可编程只读存储器)，便于运用特定电子处理设备往上面写数据。一般标记设备在出厂时都设定为只读方式。Auto-ID规范中还包含有死锁命令，以在适当情形下阻止跟踪进程。
Auto-ID中心开发的电子产品代码(EPC)规范能识别目标，以及所有与目标相关的数据。EPC系统运用正确的数据库链接到EPC码，厂商和零售商能依据权限进行查询、管理和变更操作。 一旦标记贴到产品或设备上，RFID识别器便能读取存储于标记中的数据。Auto-ID计划将EPC系统发展成为全球标准，该标准主要包括：识别目标的特定代码(EPC)；定义数据的所有者(EPC管理器)；定义代码及标记的其余信息；定义货物参数，如库存单元号；将EPC代码转换为Internet地址(目标命名服务ONS)；对目标进行描述(物理置标语言PML)；聚集和处理RFID数据(专家软件)；分配给每类目标的特定号码(串行号)；用于互操作性的规范最小集(标记及识别规范)，采用RFID技术最大的好处是可以对企业的供应链进行透明管理，有效地降低成本。
2、RFID系统的组成
射频识别系统至少应包括以下两个部分，一是读写器，二是电子标签(或称射频卡、应答器等，本文统称为电子标签)。另外还应包括天线，主机等。RFID系统在具体的应用过程中，根据不同的应用目的和应用环境，系统的组成会有所不同，但从RFID系统的工作原理来看，系统一般都由信号发射机、信号接收机、发射接收天线几部分组成。下面分别加以说明：
① 信号发射机
在RFID 系统中，信号发射机为了不同的应用目的，会以不同的形式存在，典型的形式是标签(TAG)。标签相当于条码技术中的条码符号，用来存储需要识别传输的信息，另外，与条码不同的是，标签必须能够自动或在外力的作用下，把存储的信息主动发射出去。
② 信号接收机
在RFID系统中，信号接收机一般叫做阅读器。根据支持的标签类型不同与完成的功能不同，阅读器的复杂程度是显著不同的。阅读器基本的功能就是提供与标签进行数据传输的途径。另外，阅读器还提供相当复杂的信号状态控制、奇偶错误校验与更正功能等。标签中除了存储需要传输的信息外，还必须含有一定的附加信息，如错误校验信息等。识别数据信息和附加信息按照一定的结构编制在一起，并按照特定的顺序向外发送。阅读器通过接收到的附加信息来控制数据流的发送。一旦到达阅读器的信息被正确的接收和译解后，阅读器通过特定的算法决定是否需要发射机对发送的信号重发一次，或者知道发射器停止发信号，这就是"命令响应协议"。使用这种协议，即便在很短的时间、很小的空间阅读多个标签，也可以有效地防止"欺骗问题"的产生。
③ 编程器
只有可读可写标签系统才需要编程器。编程器是向标签写入数据的装置。编程器写入数据一般来说是离线(OFF-LINE)完成的，也就是预先在标签中写入数据，等到开始应用时直接把标签黏附在被标识项目上。也有一些RFID应用系统，写数据是在线(ON-LINE)完成的，尤其是在生产环境中作为交互式便携数据文件来处理时。
④ 天线
天线是标签与阅读器之间传输数据的发射、接收装置。在实际应用中，除了系统功率，天线的形状和相对位置也会影响数据的发射和接收，需要专业人员对系统的天线进行设计、安装。
2.3 智能停车场系统
2.3.1 智能停车场系统简介
智能停车场系统一般设在小区内，有若干入口和出口。所有出入口都要求联网，实现数据通信，并采用统一的管理。
车辆进入：
1、车辆驶入时，进行识别，然后检索数据得出车辆类别
2、显示屏显示该车的有效期或余额，欢迎光临等提示语
3、如果非満位，则开闸放行，同时记下车辆的进入时间。车辆越过进口，驶入停车场内，车位显示刷新新车，整个过程自动完成，无须工作人员干预。车辆一直处于行驶状态，无段暂停。
车辆离开：
1、车辆驶出时，进行自动识别，然后检索数据得出车辆类别
2、显示屏显示该车的有效期或余额，祝您一路顺风等提示语
3、若如果车辆在没有RFID通知下驶入，事后它将无法签出。其他情况下可正常驶出停车场。同时记下车辆的驶出时间，车位显示屏刷新车位。
结构方案图如下：
网络拓扑图如下：
2.3.2如何实现管理
停车场实施智能管理系统，是一个以非接触式射频卡为车辆出入停车场凭证、以车辆图像对比管理为核心的多媒体综合车辆管理系统。再将射频卡识别技术和高速的视频图像存储比较相结合，通过计算机的图像处理，对车辆进出进行全方位管理。
首先建立一个数据库，为不同用户存储用户信息以及车型的视频图像。建立一个管理系统，能通过对比分析射频卡信息和数据库中存储信息。给出相关车辆管理信息，例如是否缴费、缴费多少。
以RFIDDATA为标题的一个中央数据库，用于存储数据来自于城市里的停车场。在数据库中， “Vehiclelnformation” 作为主表、 “VehicleCirculationlnfo”作为一个分表被创建。有关车辆的一般信息存储在主表，而信息的流通是在分表保存。主表包括的领域如车辆的ID，数量，类型和模式。为了监控车辆的市内停车的运动，“VehicleCirculationlnfo”表被使用，记录停入和驶出的尝试，日期，时间，停车的相关信息和总停车费。
当有汽车驶入或停出时，汽车的身份信息首先在中央数据库被搜索，如果车辆没有登记到数据库中的任何纪录，初次进入车辆的信息将存储在数据库中。如果车辆有纪录储存在系统上，将不会有任何附加的资料，从而可避免重复项。在正常情况下，如果车辆在没有RFID通知下驶入，事后它将无法签出。这样，未经许可进入将可避免。如果签入的车辆没有得到签出，那么它在城市里的任何一个停车场将不能办理登机手续。只有中央数据库管理员可以设法解决这个问题。登记车辆的鉴定信息在RFID读写器的覆盖范围将不断地被读取。如果在这一过程中，汽车的信息被记录到数据库中，这将会有重复的项目，导致系统内的问题。为了避免这个问题，车辆超出RFID读取器的距离时，阅读的任务就完成了。如果两个车辆并排的进入一个停车场，在RFID读写器的范围内，该系统将无法阅读他们的身份信息和过程。为了避免这些问题，停车场入口的设计应是同一时间一辆车。在停车场的入口地段，射灯直接连接到RFID读取器，通知有关的停车位，互联网在拆除的过程将关闭到中央数据库的连接。在这种情况下，本地数据库系统将启用。当互联网连接恢复，系统将再次切换到远程数据库。
第三章.课题分析
3.1 RFID仿真
基于MATLAB SIMULINK的RFID系统仿真
一、 SIMULINK仿真的特点：
（1） 交互建模
SIMULINK提供大量的功能模块，方便用户建立动态系统模型。
（2） 交互仿真
SIMULINK提供交互性更强的非线性仿真环境，用户可以通过下拉菜单执行仿真，或者用命令行进行批处理。
（3） 能够扩充和定制
SIMULINK的开放式结构允许用户扩充仿真环境的功能。
（4） 与MATLAB和工具箱集成
由于SIMULINK可以直接利用MATLAB的数学、图形和编程功能，用户可以直接在SIMULINK下完成诸如数据分析、过程自动化、优化参数等工作。
二、Simulink中常用的模块库包括以下几种。
（1）信宿（Sinks）模块库：包括显示或将输出回写的模块。Display显示输入的值；Output创建子系统的输出端口或外部输出端口；Scope、Float Scope显示仿真时产生的信号；StopSimulation当输入不等于零时停止仿真；Terminator将未连接的输出端口作为终端；XY Graph显示XY坐标图。
（2）信源（Sources）模块库：包括产生各种信号的模块。Band－Limited White Noise为连续系统引入白噪声；Chirp Signal产生一个扫频信号；Clock产生和显示仿真时间；Constant产生一个常量值；Digital Clock在特定的采样间隔产生仿真时间；Ground将未连接的输入端口接地等。
（3）连续（Continuous）模块库：包括线性函数模型。包括有微分单元（Derivative）、积分单元（Integrator）、线性状态空间系统单元（State－Space）、线性传递函数单元（Transfer Fen）、延时单元（Transport Delay）、可变传输延时单元（Variable Transport Delay）、指定零极点输入函数单元（Zero－Pole）。
（4）数学操作（Simulink Math Operations和FixedˉPoint Blocket Math）模块库：包含常用的数学函数模块。包括输入信号绝对值单元（Abs），计算一个复位信号幅度与／或相位单元（Complex to Magnitude－Angle），计算一个复位信号的实部与虚部单元（Complex to Real－Imag）等数学函数。
（5）通信模块库（Comunications Blockset）
信源（Comm Sources）：在这个库中，可以形成随机或伪随机信号，也可以读取文件或模拟压控振荡器（VCO）来产生非随机信号。
Bernoulli Random Binary Generator模块：产生伯努利分布的二进制随机数。
Binary Vector Noise Generator模块：产生可以控制“1”的个数的二进制随机向量。
Random－Integer Generator模块：产生范围在（0～M-1）内的随机整数。
Poission Int Generator模块：产生洎松分布的随机整数。
PN Sequence Generator模块：产生伪随机序列。
Gaussian Noise Generator模块：产生离散高斯白噪声。
Rayleigh Noise Generator模块：产生瑞利分布的噪声。
Uniform Noise Generator模块：产生在一个特定区域内的均匀噪声。
Voltage-Controlled Oscillator模块：实现压控振荡器。
信宿（Comm Sinks）：此库中提供了信宿和显示的模块，以使对通信系统的分析更加简便。
Triggered Write to File模块：在输入信号上升沿向文件写入数据。
Enor Rate Calculation模块：计算输入信号的误比特率和误符号率。
信源编码（Source Coding）模块库：信源编码分为两个基本步骤：信源编码和信源译码。信源编码用量化的方法将一个源信号转化成一个数字信号。所得信号的符号都是在某个有限范围内的非负整数。信源译码就是从信源编码的信号恢复出原来的信息。
信道（Channel）模块库：提供各种通信信道模型，比如高斯白噪声信道等。 错误侦测与校验（Enor Detection Correction）模块库：提供用于分析输入输出的模块，比如计算误码率的模块。
调制解调（Modulation）模块：分为数字调制解调和模拟调制解调，再细分又可分为幅度调制、相位调制以及频率调制。
3.2数据库实现
采用Microsoft SQL Server 2005
先以RFIDDATA为标题的一个中央数据库，用于存储数据来自于城市里的停车场。在数据库中， 创建“Vehiclelnformation” 作为主表、 创建“VehicleCirculationlnfo”作为一个分表。有关车辆的一般信息存储在主表，而信息的流通是在分表保存。主表包括的领域如车辆的ID，数量，类型和模式。为了监控车辆的市内停车的运动，“VehicleCirculationlnfo”表被使用，记录停入和驶出的尝试，日期，时间，停车的相关信息和总停车费。
当有汽车驶入或停出时，汽车的身份信息首先在中央数据库被搜索，如果车辆没有登记到数据库中的任何纪录，初次进入车辆的信息将存储在数据库中。如果车辆有纪录储存在系统上，将不会有任何附加的资料，从而可避免重复项。登记车辆的鉴定信息在RFID读写器的覆盖范围将不断地被读取。如果在这一过程中，汽车的信息被记录到数据库中，这将会有重复的项目，导致系统内的问题。为了避免这个问题，车辆超出RFID读取器的距离时，阅读的任务就完成了。
第四章、结束语
通过以上介绍，可知射频识别技术在智能停车场管理实现上的方便性，利用网络管理一个集中的数据库系统，所有的停车场，在城市许多RFID读写器和RFID标签可以在一个经济和快速的方式运作。通过互联网，管理员可以查看任何车辆的识别信息和深层信息，监测拥有RFID的停车场的效率和功能。这样就是的无人安全自动化的停车场管理成为可能。
这次课题调研是一个收集相关资料和分析理解的过程。在分析理解的过程中，我查询了很多资料和书籍，对射频识别技术在智能停车场管理的实现都进行了很好的了解。
通过此次的调研，相信在之后2个月内的毕业设计中，必将能更好的完成课题。
参考文献：
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