Progettazione di un sistema di rilevamento degli spazi di parcheggio AMR RFID scalabile basato su WiFi

introduzione

Il rilevamento in tempo reale dei posti auto nei parcheggi è la chiave per realizzare una gestione intelligente dei parcheggi e migliorare l'utilizzo degli spazi di parcheggio. È anche un requisito per la moderna gestione dei parcheggi. Lo sviluppo del sistema di rilevamento dei posti auto nei parcheggi ha generalmente attraversato tre fasi: rilevamento della bobina di rilevamento del terreno, controllo del cancello e rilevamento in tempo reale dei posti auto. Il rilevamento dei posti auto è strettamente correlato al livello della tecnologia di rilevamento. Il rapido sviluppo dei sensori è la garanzia del livello di rilevamento. L'architettura di base dei primi due sistemi di rilevamento dei posti auto è troppo grande e l'installazione è troppo ingombrante; non possono soddisfare le esigenze del rapido sviluppo dei parcheggi in termini di affidabilità, tempo reale, precisione, scalabilità, basso consumo energetico e piccola quantità di Ingegneria.

Il WiFi è una tecnologia wireless a corto raggio che si collega a Internet tramite onde radio ed è ampiamente utilizzata nella creazione di LAN wireless interne. I vantaggi eccezionali del WiFi sono: in primo luogo, la copertura delle onde radio è ampia, con un raggio fino a circa 100 m; in secondo luogo, la velocità di trasmissione del WiFi è molto elevata, che può raggiungere i 54 Mb/s; in terzo luogo, la soglia di ingresso è bassa, purché il dispositivo terminale supporti il WiFi. È possibile unirsi alla rete WiFi in base a determinate autorizzazioni. Nel sistema di rilevamento dello spazio di parcheggio, la tecnologia WiFi viene utilizzata per raccogliere e trasmettere i parametri del nodo del sistema di rilevamento e per trasmettere e controllare i segnali di controllo. Ciò evita di disporre ingombranti linee dati nel parcheggio, il che ha una certa importanza per la riduzione dei costi e del consumo energetico e rende il rilevamento più efficiente. La scalabilità del sistema è più flessibile.

La tecnologia di identificazione a radiofrequenza (RFID) è una tecnologia di identificazione automatica senza contatto che utilizza la comunicazione a radiofrequenza. RFID nella banda di frequenza a 2,4 GHz può ridurre i requisiti per le apparecchiature corrispondenti nel sistema e ridurre la sensibilità alle deviazioni di frequenza. L'introduzione della tecnologia RFID nel sistema di rilevamento degli spazi di parcheggio favorisce lo sviluppo di apparecchiature standard. Il numero ID univoco del rilevatore del veicolo può essere utilizzato per individuare rapidamente gli spazi di parcheggio, il che è utile per la guida degli spazi di parcheggio nel parcheggio.

Questo documento combina i requisiti del sistema di rilevamento degli spazi di parcheggio nel parcheggio per progettare un sistema di rilevamento degli spazi di parcheggio AMR espandibile RFID basato su WiFi, che riduce notevolmente i costi e la complessità del sistema di rilevamento degli spazi di parcheggio, riduce il consumo energetico del sistema e migliora la precisione di rilevamento del sistema e la fattibilità per ottenere la scalabilità del sistema.

1 Progettazione del sistema

1.1 Progettazione del sistema di rilevamento dello spazio di parcheggio

Il sistema di rilevamento dello spazio di parcheggio è costituito da un server, un router wireless, un display dello spazio di parcheggio, un Lettore RFID e un nodo sensore AMR (Anisotropic Magneto Resistive). Il server è responsabile dell'elaborazione dei dati caricati, dell'invio dei risultati dell'elaborazione allo schermo di visualizzazione ed è responsabile dell'invio di istruzioni al lettore/scrittore. Il router wireless è una parte importante dell'intero sistema di rilevamento dello spazio di parcheggio. È responsabile dell'organizzazione di tutte le parti dell'intero sistema in una rete locale. Lo schermo di visualizzazione dello spazio di parcheggio viene utilizzato per visualizzare lo stato corrente dello spazio di parcheggio in tempo reale. Il lettore RFID riceve i dati caricati dal nodo sensore AMR e li trasmette al server tramite WiFi. Riceve anche le istruzioni del server e le inoltra al nodo sensore AMR. Il nodo sensore AMR è responsabile del rilevamento del campo magnetico nello spazio di parcheggio, della valutazione della presenza di un veicolo in base alle variazioni del campo magnetico, della riflessione della situazione rilevata tramite dati e del confezionamento dei dati e della loro trasmissione in modalità wireless al lettore RFID, al nodo e al lettore RFID. La comunicazione è bidirezionale.

Quando si progetta il sistema, la struttura di rete del sistema è una topologia a stella, il lettore e lo scrittore RFID del sistema sono il controller di rete e i nodi sensore AMR sono tutti nodi slave. La topologia di rete è come mostrato nella figura. Il lettore RFID ha una funzione di ricetrasmettitore ed è responsabile della gestione e del controllo dei dati o delle istruzioni di uplink e downlink del sistema; il nodo sensore AMR è responsabile della raccolta dei dati dei parametri del campo magnetico e della preelaborazione dei dati.

1.2 Progettazione del circuito di sistema

La progettazione del circuito del sistema di rilevamento dello spazio di parcheggio include:

(1) Circuito del nodo del sensore AMR, inclusa la parte di alimentazione del nodo, il parcheggioparte di acquisizione del campo magnetico, parte di preelaborazione dei dati e parte del trasmettitore a radiofrequenza, ecc.;

(2) Circuito lettore/scrittore RFID, inclusa parte del trasmettitore a radiofrequenza, parte WiFi, parte di elaborazione dati e parte di controllo.

Il circuito di base del nodo sensore AMR è mostrato nella figura. La parte di alimentazione utilizza APL5312-33 di TI per funzionare come LDU. La tensione di ingresso dell'alimentazione è di 4,2 V e l'uscita è di 3,3 V.

Il rilevamento dell'intensità del campo magnetico utilizza il sensore AMR MMC2122MG. Questo sensore ha le caratteristiche di piccole dimensioni, lunga durata, elevata sensibilità, basso consumo energetico e stabilità. Può essere ampiamente utilizzato in bussole elettroniche, navigazione GPS, rilevamento della posizione, rilevamento di veicoli e magnetometria. MMC2122MG è un sensore magnetoresistivo a due assi. Può completare l'elaborazione del segnale sul chip e integra il bus I2C. Non richiede conversione A/D e può essere collegato direttamente al microprocessore.

L'MSP430F2618, che ha un basso consumo energetico e prestazioni elevate, viene utilizzato per preelaborare i dati raccolti, comunicare con il chip a radiofrequenza a 2,4 GHz CC2500 tramite la propria porta SPI e caricare i pacchetti di dati preelaborati sul lettore RFID. Ricevere istruzioni dal lettore RFID.

Il circuito del transceiver RF del lettore RFID è mostrato nella Figura 5. CC2500 comunica con la parte di controllo del lettore tramite SPI. CC2591 aumenta il budget di collegamento fornendo un trasmettitore di potenza per migliorare la potenza di uscita; CC2591 ha una bassa cifra di rumore. Amplificatore di rumore (LNA) per migliorare la sensibilità del ricevitore, amplificatore di potenza (PA), commutatore RF matcher e circuito balun per soddisfare il design semplice delle applicazioni wireless ad alte prestazioni.