非接觸式車輛信息管理系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

摘    要：本文介紹了一種結(jié)合了無線數(shù)傳、單片機控制以及手持數(shù)據(jù)終端應用等多項技術(shù)的非接觸式車輛信息管理系統(tǒng)。并對該系統(tǒng)的應用背景，硬件電路構(gòu)成以及相關(guān)軟件的設(shè)計思想進行了詳細分析。
關(guān)鍵詞：自動車輛識別技術(shù); 無線數(shù)傳; 單片機; 手持數(shù)據(jù)終端; 無線通信協(xié)議 

引言
近幾年,隨著無線數(shù)據(jù)傳輸以及微型計算機技術(shù)的發(fā)展, 自動車輛識別技術(shù)(簡稱AVI)得到飛速發(fā)展。本文所介紹的“非接觸式無線車輛信息管理系統(tǒng)”實現(xiàn)了執(zhí)法者與待檢車輛之間的“零接觸”，提高了執(zhí)法安全性和效率。系統(tǒng)借鑒了了已有的各種AVI系統(tǒng)的優(yōu)點，尤其在系統(tǒng)總造價、操作便利性等方面具有其自身的特點，對于實現(xiàn)在途車輛信息的“零接觸、不停車”檢查，有效提高車輛稽查速度與準確度等具有重要的意義。

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡介
本系統(tǒng)主要由前端與后端兩部分組成。其中前端系統(tǒng)由主站(手持數(shù)據(jù)采集終端)與從站(車載臺)組成，結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。完成對車輛數(shù)據(jù)的不停車采集，并將所采集到的數(shù)據(jù)進行初步的整理、暫存，然后一次性傳輸?shù)胶蠖俗鲞M一步處理。后端系統(tǒng)主要完成數(shù)據(jù)建庫與管理機能，對由前端系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)進行整理、建檔，并建立起相關(guān)數(shù)據(jù)庫，以備使用。

系統(tǒng)設(shè)計難點解析
首先，為了完成“零接觸”的數(shù)據(jù)采集方式，前端采用了無線鏈路作為數(shù)據(jù)傳輸通道，但這會帶來電磁干擾的問題。本設(shè)計通過采用具有優(yōu)良抗誤碼性能的RF傳輸模塊作為無線數(shù)據(jù)傳輸平臺，為數(shù)據(jù)信息的無誤傳輸提供了堅實的硬件基礎(chǔ)。同時通過編寫基于“通信時長嚴格受限的半雙工無線通信協(xié)議算法”的通信進程控制軟件，并精心設(shè)計了數(shù)據(jù)流在無線信道中傳輸?shù)膸袷?，從而從軟件方面也減少了干擾。此外，本設(shè)計還在碼流中運用了多種冗余糾錯措施，在接收端對接收數(shù)據(jù)進行糾錯運算，使得系統(tǒng)抗干擾性能達到實際應用的要求。
其次，在測試信號有效覆蓋范圍內(nèi)，很可能出現(xiàn)多臺車輛爭搶信道造成同頻干擾的現(xiàn)象，嚴重時，將導致系統(tǒng)完全無法工作。目前，常見的同頻干擾消除技術(shù)有：直接序列擴頻、跳變頻率、跳變時間、寬帶線性調(diào)頻等，且均有成品電路可供使用。但是，如果采用專用集成電路來實現(xiàn)消除同頻干擾，將使系統(tǒng)成本劇增。本設(shè)計運用單片機靈活的位控能力，通過編寫基于跳頻技術(shù)的通信協(xié)議，并配合多工作頻點RF模塊的應用，實現(xiàn)了對區(qū)域內(nèi)同時出現(xiàn)的多臺車輛的實時數(shù)據(jù)采集。
再次，考慮到系統(tǒng)主要在戶外環(huán)境下使用，在實際的設(shè)計當中，通過選用適當?shù)淖酉到y(tǒng)，并通過對系統(tǒng)功能的優(yōu)化，將主站端的無線收發(fā)、單片機控制、信碼編碼與檢錯、糾錯等幾大功能集成到了一臺掌上終端中，使得系統(tǒng)具有良好的便攜性和操控性。
最后，整個系統(tǒng)借鑒了無線局域網(wǎng)技術(shù)中的主、從站數(shù)據(jù)傳輸模式，以主站(手持數(shù)據(jù)采集終端)為中心、隨機加入的從站(車載臺)圍繞其形成星型拓撲結(jié)構(gòu)。為了能夠高速、低差錯的實現(xiàn)車輛數(shù)據(jù)的無線傳輸，前端系統(tǒng)的無線收發(fā)模塊具備較高的通信速率以及較大的通信傳輸距離，允許車輛以高速(≤60km/h)通過數(shù)據(jù)采集區(qū)域。如圖2所示：設(shè)有效通信范圍半徑為r，車輛從進入到駛出有效通信范圍的距離d，Θ為有效通信范圍的車輛進入點與移出點對應半徑的夾角，每輛車待傳數(shù)據(jù)量為B字節(jié)，系統(tǒng)無線傳輸速率為b字節(jié)/秒，車輛保持勻速v通過，則上述各變量之間存在約束關(guān)系：
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