非接觸式車(chē)輛信息管理系統的設計與實(shí)現

摘    要：本文介紹了一種結合了無(wú)線(xiàn)數傳、單片機控制以及手持數據終端應用等多項技術(shù)的非接觸式車(chē)輛信息管理系統。并對該系統的應用背景，硬件電路構成以及相關(guān)軟件的設計思想進(jìn)行了詳細分析。
關(guān)鍵詞：自動(dòng)車(chē)輛識別技術(shù); 無(wú)線(xiàn)數傳; 單片機; 手持數據終端; 無(wú)線(xiàn)通信協(xié)議 

引言
近幾年,隨著(zhù)無(wú)線(xiàn)數據傳輸以及微型計算機技術(shù)的發(fā)展, 自動(dòng)車(chē)輛識別技術(shù)(簡(jiǎn)稱(chēng)AVI)得到飛速發(fā)展。本文所介紹的“非接觸式無(wú)線(xiàn)車(chē)輛信息管理系統”實(shí)現了執法者與待檢車(chē)輛之間的“零接觸”，提高了執法安全性和效率。系統借鑒了了已有的各種AVI系統的優(yōu)點(diǎn)，尤其在系統總造價(jià)、操作便利性等方面具有其自身的特點(diǎn)，對于實(shí)現在途車(chē)輛信息的“零接觸、不停車(chē)”檢查，有效提高車(chē)輛稽查速度與準確度等具有重要的意義。

系統結構簡(jiǎn)介
本系統主要由前端與后端兩部分組成。其中前端系統由主站(手持數據采集終端)與從站(車(chē)載臺)組成，結構框圖如圖1所示。完成對車(chē)輛數據的不停車(chē)采集，并將所采集到的數據進(jìn)行初步的整理、暫存，然后一次性傳輸到后端做進(jìn)一步處理。后端系統主要完成數據建庫與管理機能，對由前端系統采集的數據進(jìn)行整理、建檔，并建立起相關(guān)數據庫，以備使用。

系統設計難點(diǎn)解析
首先，為了完成“零接觸”的數據采集方式，前端采用了無(wú)線(xiàn)鏈路作為數據傳輸通道，但這會(huì )帶來(lái)電磁干擾的問(wèn)題。本設計通過(guò)采用具有優(yōu)良抗誤碼性能的RF傳輸模塊作為無(wú)線(xiàn)數據傳輸平臺，為數據信息的無(wú)誤傳輸提供了堅實(shí)的硬件基礎。同時(shí)通過(guò)編寫(xiě)基于“通信時(shí)長(cháng)嚴格受限的半雙工無(wú)線(xiàn)通信協(xié)議算法”的通信進(jìn)程控制軟件，并精心設計了數據流在無(wú)線(xiàn)信道中傳輸的幀格式，從而從軟件方面也減少了干擾。此外，本設計還在碼流中運用了多種冗余糾錯措施，在接收端對接收數據進(jìn)行糾錯運算，使得系統抗干擾性能達到實(shí)際應用的要求。
其次，在測試信號有效覆蓋范圍內，很可能出現多臺車(chē)輛爭搶信道造成同頻干擾的現象，嚴重時(shí)，將導致系統完全無(wú)法工作。目前，常見(jiàn)的同頻干擾消除技術(shù)有：直接序列擴頻、跳變頻率、跳變時(shí)間、寬帶線(xiàn)性調頻等，且均有成品電路可供使用。但是，如果采用專(zhuān)用集成電路來(lái)實(shí)現消除同頻干擾，將使系統成本劇增。本設計運用單片機靈活的位控能力，通過(guò)編寫(xiě)基于跳頻技術(shù)的通信協(xié)議，并配合多工作頻點(diǎn)RF模塊的應用，實(shí)現了對區域內同時(shí)出現的多臺車(chē)輛的實(shí)時(shí)數據采集。
再次，考慮到系統主要在戶(hù)外環(huán)境下使用，在實(shí)際的設計當中，通過(guò)選用適當的子系統，并通過(guò)對系統功能的優(yōu)化，將主站端的無(wú)線(xiàn)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，使得系統具有良好的便攜性和操控性。
最后，整個(gè)系統借鑒了無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)技術(shù)中的主、從站數據傳輸模式，以主站(手持數據采集終端)為中心、隨機加入的從站(車(chē)載臺)圍繞其形成星型拓撲結構。為了能夠高速、低差錯的實(shí)現車(chē)輛數據的無(wú)線(xiàn)傳輸，前端系統的無(wú)線(xiàn)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(chē)輛以高速(≤60km/h)通過(guò)數據采集區域。如圖2所示：設有效通信范圍半徑為r，車(chē)輛從進(jìn)入到駛出有效通信范圍的距離d，Θ為有效通信范圍的車(chē)輛進(jìn)入點(diǎn)與移出點(diǎn)對應半徑的夾角，每輛車(chē)待傳數據量為B字節，系統無(wú)線(xiàn)傳輸速率為b字節/秒，車(chē)輛保持勻速v通過(guò)，則上述各變量之間存在約束關(guān)系：
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