畢業(yè)設(shè)計調(diào)研報告樣本.doc

中南大學畢業(yè)論文(設(shè)計)調(diào)研報告題 目 學生姓名 指導教師 劉 學 院 信息科學與工程學院 專業(yè)班級 完成時間 教務處制摘 要畢業(yè)設(shè)計之前，對課題即基于無線射頻技術(shù)的智能停車場的設(shè)計與應用進行了相關(guān)調(diào)研，以便更好的完成畢業(yè)設(shè)計。調(diào)研內(nèi)容主要為無線射頻技術(shù)的相關(guān)理論知識和技術(shù)實現(xiàn)以及本課題的分析討論。在論述完以上內(nèi)容之后，會對本次調(diào)研進行一些總結(jié)。關(guān)鍵詞：無線射頻識別技術(shù)、自動化、停車場目錄第一章 前言-4第二章 相關(guān)知識介紹-5 2.1 無線射頻識別技術(shù)的需求-5 2.2 無線射頻識別技術(shù)的工作原理及組成-5 2.3 智能停車場系統(tǒng)-8第三章 課題分析-113.1 RFID仿真-113.2數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)-13第四章 結(jié)束-14參考資料第一章、前言無線射頻識別技術(shù)RFID是一種非接觸式的自動識別技術(shù)，它通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，識別工作無須人工干預，可工作于各種惡劣環(huán)境。RFID可識別高速運動物體并可同時識別多個標簽，操作快捷方便。 RFID是一種簡單的無線系統(tǒng)，只有兩個基本器件，該系統(tǒng)用于控制、檢測和跟蹤物體。系統(tǒng)由一個詢問器（或閱讀器）和很多應答器（或標簽）組成。RFID是一種新技術(shù),它是用來通過無線電波鑒別激活或無生命的，利用如此重要的技術(shù)與應用是本研究唯一的目的. 在這項研究中,通過射頻識別技術(shù)，實現(xiàn)一種自動的車輛辨識系統(tǒng)。車輛的停入和駛出能在一個快速的方式下處理，無人、安全、自動化。第二章. 相關(guān)知識介紹2.1 無線射頻識別技術(shù)的需求RFID是射頻識別技術(shù)的英文(Radio Frequency Identification)的縮寫，射頻識別技術(shù)是20世紀90年代開始興起的一種自動識別技術(shù)，射頻識別技術(shù)是一項利用射頻信號通過空間耦合(交變磁場或電磁場)實現(xiàn)無接觸信息傳遞并通過所傳遞的信息達到識別目的的技術(shù)。無線射頻識別技術(shù)(RFID)已經(jīng)成為一個很熱門的話題。據(jù)業(yè)內(nèi)人士預測，RFID技術(shù)市場將在未來五年內(nèi)在新的產(chǎn)品與服務上帶來30至100億美金的商機，隨之而來的還有服務器、資料儲存系統(tǒng)、資料庫程序、商業(yè)管理軟件、顧問服務，以及其他電腦基礎(chǔ)建設(shè)的龐大需求。 或許這些預測過于樂觀，但RFID將會成為未來的一個巨大市場是毫無疑問的。許多高科技公司正在加緊開發(fā)RFID專用的軟件和硬件，這些公司包括英特爾、微軟、甲骨文、SAP和SUN，而最近全球最大的零售商沃爾瑪?shù)囊豁椧笃淝?00家供應商在2005年1月之前向其配送中心發(fā)送貨盤和包裝箱時使用RFID技術(shù)，2006年1月前在單件商品中使用這項技術(shù)的決議，把RFID再次推到了聚光燈下。因此可以說無線射頻識別技術(shù)(RFID)正在成為全球熱門新科技。 1970-1980年，射頻識別技術(shù)與產(chǎn)品研發(fā)處于一個大發(fā)展時期，各種射頻識別技術(shù)測試得到加速。出現(xiàn)了一些最早的射頻識別應用，80年代之后，射頻識別技術(shù)及產(chǎn)品進入商業(yè)應用階段，各種規(guī)模應用開始出現(xiàn)。 進入20世紀以來，射頻識別技術(shù)標準化問題日趨得到重視，射頻識別產(chǎn)品得到廣泛采用，射頻識別產(chǎn)品逐漸成為人們生活中的一部分。同時，標準化問題日趨為人們所重視，射頻識別產(chǎn)品種類更加豐富，有源電子標簽、無源電子標簽及半無源電子標簽均得到發(fā)展，電子標簽成本不斷降低，規(guī)模應用行業(yè)擴大。至今，射頻識別技術(shù)的理論得到豐富和完善。單芯片電子標簽、多電子標簽識讀、無線可讀可寫、無源電子標簽的遠距離識別、適應高速移動物體的射頻識別技術(shù)與產(chǎn)品正在成為現(xiàn)實并走向應用。 2.2 無線射頻識別技術(shù)的工作原理及組成1、工作原理 RFID的工作原理是：標簽進入磁場后，如果接收到閱讀器發(fā)出的特殊射頻信號，就能憑借感應電流所獲得的能量發(fā)送出存儲在芯片中的產(chǎn)品信息(即Passive Tag，無源標簽或被動標簽)，或者主動發(fā)送某一頻率的信號(即Active Tag，有源標簽或主動標簽)，閱讀器讀取信息并解碼后，送至中央信息系統(tǒng)進行有關(guān)數(shù)據(jù)處理。 RFID技術(shù)由Auto-ID中心開發(fā)，其應用形式為標記(tag)、卡和標簽(label)設(shè)備。 標記設(shè)備由RFID芯片和天線組成，標記類型分為三種：自動式，半被動式和被動式?，F(xiàn)在市場上開發(fā)的基本上是被動式RFID標記，因為這類設(shè)備造價較低，且易于配置。 被動標記設(shè)備運用無線電波進行操作和通信，信號必須在識別器允許的范圍內(nèi)，通常是10英尺(約3米)。這類標記適合于短距離信息識別，如一次性剃須刀或可移動刀片包裝盒這類小商品。 RFID芯片可以是只讀的，也可是讀/寫方式，依據(jù)應用需求決定。被動式標記設(shè)備采用E2PROM(電擦寫可編程只讀存儲器)，便于運用特定電子處理設(shè)備往上面寫數(shù)據(jù)。一般標記設(shè)備在出廠時都設(shè)定為只讀方式。Auto-ID規(guī)范中還包含有死鎖命令，以在適當情形下阻止跟蹤進程。 Auto-ID中心開發(fā)的電子產(chǎn)品代碼(EPC)規(guī)范能識別目標，以及所有與目標相關(guān)的數(shù)據(jù)。EPC系統(tǒng)運用正確的數(shù)據(jù)庫鏈接到EPC碼，廠商和零售商能依據(jù)權(quán)限進行查詢、管理和變更操作。 一旦標記貼到產(chǎn)品或設(shè)備上，RFID識別器便能讀取存儲于標記中的數(shù)據(jù)。Auto-ID計劃將EPC系統(tǒng)發(fā)展成為全球標準，該標準主要包括：識別目標的特定代碼(EPC)；定義數(shù)據(jù)的所有者(EPC管理器)；定義代碼及標記的其余信息；定義貨物參數(shù)，如庫存單元號；將EPC代碼轉(zhuǎn)換為Internet地址(目標命名服務ONS)；對目標進行描述(物理置標語言PML)；聚集和處理RFID數(shù)據(jù)(專家軟件)；分配給每類目標的特定號碼(串行號)；用于互操作性的規(guī)范最小集(標記及識別規(guī)范)，采用RFID技術(shù)最大的好處是可以對企業(yè)的供應鏈進行透明管理，有效地降低成本。2、RFID系統(tǒng)的組成 射頻識別系統(tǒng)至少應包括以下兩個部分，一是讀寫器，二是電子標簽(或稱射頻卡、應答器等，本文統(tǒng)稱為電子標簽)。另外還應包括天線，主機等。RFID系統(tǒng)在具體的應用過程中，根據(jù)不同的應用目的和應用環(huán)境，系統(tǒng)的組成會有所不同，但從RFID系統(tǒng)的工作原理來看，系統(tǒng)一般都由信號發(fā)射機、信號接收機、發(fā)射接收天線幾部分組成。下面分別加以說明： 信號發(fā)射機 在RFID 系統(tǒng)中，信號發(fā)射機為了不同的應用目的，會以不同的形式存在，典型的形式是標簽(TAG)。標簽相當于條碼技術(shù)中的條碼符號，用來存儲需要識別傳輸?shù)男畔?，另外，與條碼不同的是，標簽必須能夠自動或在外力的作用下，把存儲的信息主動發(fā)射出去。 信號接收機 在RFID系統(tǒng)中，信號接收機一般叫做閱讀器。根據(jù)支持的標簽類型不同與完成的功能不同，閱讀器的復雜程度是顯著不同的。閱讀器基本的功能就是提供與標簽進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐緩?。另外，閱讀器還提供相當復雜的信號狀態(tài)控制、奇偶錯誤校驗與更正功能等。標簽中除了存儲需要傳輸?shù)男畔⑼?，還必須含有一定的附加信息，如錯誤校驗信息等。識別數(shù)據(jù)信息和附加信息按照一定的結(jié)構(gòu)編制在一起，并按照特定的順序向外發(fā)送。閱讀器通過接收到的附加信息來控制數(shù)據(jù)流的發(fā)送。一旦到達閱讀器的信息被正確的接收和譯解后，閱讀器通過特定的算法決定是否需要發(fā)射機對發(fā)送的信號重發(fā)一次，或者知道發(fā)射器停止發(fā)信號，這就是命令響應協(xié)議。使用這種協(xié)議，即便在很短的時間、很小的空間閱讀多個標簽，也可以有效地防止欺騙問題的產(chǎn)生。 編程器 只有可讀可寫標簽系統(tǒng)才需要編程器。編程器是向標簽寫入數(shù)據(jù)的裝置。編程器寫入數(shù)據(jù)一般來說是離線(OFF-LINE)完成的，也就是預先在標簽中寫入數(shù)據(jù)，等到開始應用時直接把標簽黏附在被標識項目上。也有一些RFID應用系統(tǒng)，寫數(shù)據(jù)是在線(ON-LINE)完成的，尤其是在生產(chǎn)環(huán)境中作為交互式便攜數(shù)據(jù)文件來處理時。 天線 天線是標簽與閱讀器之間傳輸數(shù)據(jù)的發(fā)射、接收裝置。在實際應用中，除了系統(tǒng)功率，天線的形狀和相對位置也會影響數(shù)據(jù)的發(fā)射和接收，需要專業(yè)人員對系統(tǒng)的天線進行設(shè)計、安裝。 2.3 智能停車場系統(tǒng)2.3.1 智能停車場系統(tǒng)簡介 智能停車場系統(tǒng)一般設(shè)在小區(qū)內(nèi)，有若干入口和出口。所有出入口都要求聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，并采用統(tǒng)一的管理。車輛進入：1、 車輛駛?cè)霑r，進行識別，然后檢索數(shù)據(jù)得出車輛類別2、顯示屏顯示該車的有效期或余額，歡迎光臨等提示語3、如果非満位，則開閘放行，同時記下車輛的進入時間。車輛越過進口，駛?cè)胪＼噲鰞?nèi)，車位顯示刷新新車，整個過程自動完成，無須工作人員干預。車輛一直處于行駛狀態(tài)，無段暫停。車輛離開：1、 車輛駛出時，進行自動識別，然后檢索數(shù)據(jù)得出車輛類別2、 顯示屏顯示該車的有效期或余額，祝您一路順風等提示語3、 若如果車輛在沒有RFID通知下駛?cè)耄潞笏鼘o法簽出。其他情況下可正常駛出停車場。同時記下車輛的駛出時間，車位顯示屏刷新車位。結(jié)構(gòu)方案圖如下： 網(wǎng)絡拓撲圖如下：2.3.2如何實現(xiàn)管理停車場實施智能管理系統(tǒng)，是一個以非接觸式射頻卡為車輛出入停車場憑證、以車輛圖像對比管理為核心的多媒體綜合車輛管理系統(tǒng)。再將射頻卡識別技術(shù)和高速的視頻圖像存儲比較相結(jié)合，通過計算機的圖像處理，對車輛進出進行全方位管理。首先建立一個數(shù)據(jù)庫，為不同用戶存儲用戶信息以及車型的視頻圖像。建立一個管理系統(tǒng)，能通過對比分析射頻卡信息和數(shù)據(jù)庫中存儲信息。給出相關(guān)車輛管理信息，例如是否繳費、繳費多少。以RFIDDATA為標題的一個中央數(shù)據(jù)庫，用于存儲數(shù)據(jù)來自于城市里的停車場。在數(shù)據(jù)庫中， “Vehiclelnformation” 作為主表、 “VehicleCirculationlnfo”作為一個分表被創(chuàng)建。有關(guān)車輛的一般信息存儲在主表，而信息的流通是在分表保存。主表包括的領(lǐng)域如車輛的ID，數(shù)量，類型和模式。為了監(jiān)控車輛的市內(nèi)停車的運動，“VehicleCirculationlnfo”表被使用，記錄停入和駛出的嘗試，日期，時間，停車的相關(guān)信息和總停車費。當有汽車駛?cè)牖蛲３鰰r，汽車的身份信息首先在中央數(shù)據(jù)庫被搜索，如果車輛沒有登記到數(shù)據(jù)庫中的任何紀錄，初次進入車輛的信息將存儲在數(shù)據(jù)庫中。如果車輛有紀錄儲存在系統(tǒng)上，將不會有任何附加的資料，從而可避免重復項。在正常情況下，如果車輛在沒有RFID通知下駛?cè)?，事后它將無法簽出。這樣，未經(jīng)許可進入將可避免。如果簽入的車輛沒有得到簽出，那么它在城市里的任何一個停車場將不能辦理登機手續(xù)。只有中央數(shù)據(jù)庫管理員可以設(shè)法解決這個問題。登記車輛的鑒定信息在RFID讀寫器的覆蓋范圍將不斷地被讀取。如果在這一過程中，汽車的信息被記錄到數(shù)據(jù)庫中，這將會有重復的項目，導致系統(tǒng)內(nèi)的問題。為了避免這個問題，車輛超出RFID讀取器的距離時，閱讀的任務就完成了。如果兩個車輛并排的進入一個停車場，在RFID讀寫器的范圍內(nèi)，該系統(tǒng)將無法閱讀他們的身份信息和過程。為了避免這些問題，停車場入口的設(shè)計應是同一時間一輛車。在停車場的入口地段，射燈直接連接到RFID讀取器，通知有關(guān)的停車位，互聯(lián)網(wǎng)在拆除的過程將關(guān)閉到中央數(shù)據(jù)庫的連接。在這種情況下，本地數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)將啟用。當互聯(lián)網(wǎng)連接恢復，系統(tǒng)將再次切換到遠程數(shù)據(jù)庫。第三章. 課題分析3.1 RFID仿真 基于MATLAB SIMULINK的RFID系統(tǒng)仿真一、 SIMULINK仿真的特點：（1） 交互建模SIMULINK提供大量的功能模塊，方便用戶建立動態(tài)系統(tǒng)模型。（2） 交互仿真SIMULINK提供交互性更強的非線性仿真環(huán)境，用戶可以通過下拉菜單執(zhí)行仿真，或者用命令行進行批處理。（3） 能夠擴充和定制 SIMULINK的開放式結(jié)構(gòu)允許用戶擴充仿真環(huán)境的功能。（4） 與MATLAB和工具箱集成由于SIMULINK可以直接利用MATLAB的數(shù)學、圖形和編程功能，用戶可以直接在SIMULINK下完成諸如數(shù)據(jù)分析、過程自動化、優(yōu)化參數(shù)等工作。二、Simulink中常用的模塊庫包括以下幾種。（1）信宿（Sinks）模塊庫：包括顯示或?qū)⑤敵龌貙懙哪K。Display顯示輸入的值；Output創(chuàng)建子系統(tǒng)的輸出端口或外部輸出端口；Scope、Float Scope顯示仿真時產(chǎn)生的信號；StopSimulation當輸入不等于零時停止仿真；Terminator將未連接的輸出端口作為終端；XY Graph顯示XY坐標圖。（2）信源（Sources）模塊庫：包括產(chǎn)生各種信號的模塊。BandLimited White Noise為連續(xù)系統(tǒng)引入白噪聲；Chirp Signal產(chǎn)生一個掃頻信號；Clock產(chǎn)生和顯示仿真時間；Constant產(chǎn)生一個常量值；Digital Clock在特定的采樣間隔產(chǎn)生仿真時間；Ground將未連接的輸入端口接地等。（3）連續(xù)（Continuous）模塊庫：包括線性函數(shù)模型。包括有微分單元（Derivative）、積分單元（Integrator）、線性狀態(tài)空間系統(tǒng)單元（StateSpace）、線性傳遞函數(shù)單元（Transfer Fen）、延時單元（Transport Delay）、可變傳輸延時單元（Variable Transport Delay）、指定零極點輸入函數(shù)單元（ZeroPole）。（4）數(shù)學操作（Simulink Math Operations和FixedPoint Blocket Math）模塊庫：包含常用的數(shù)學函數(shù)模塊。包括輸入信號絕對值單元（Abs），計算一個復位信號幅度與或相位單元（Complex to MagnitudeAngle），計算一個復位信號的實部與虛部單元（Complex to RealImag）等數(shù)學函數(shù)。（5）通信模塊庫（Comunications Blockset）信源（Comm Sources）：在這個庫中，可以形成隨機或偽隨機信號，也可以讀取文件或模擬壓控振蕩器（VCO）來產(chǎn)生非隨機信號。Bernoulli Random Binary Generator模塊：產(chǎn)生伯努利分布的二進制隨機數(shù)。Binary Vector Noise Generator模塊：產(chǎn)生可以控制“1”的個數(shù)的二進制隨機向量。RandomInteger Generator模塊：產(chǎn)生范圍在（0M-1）內(nèi)的隨機整數(shù)。Poission Int Generator模塊：產(chǎn)生洎松分布的隨機整數(shù)。PN Sequence Generator模塊：產(chǎn)生偽隨機序列。Gaussian Noise Generator模塊：產(chǎn)生離散高斯白噪聲。Rayleigh Noise Generator模塊：產(chǎn)生瑞利分布的噪聲。Uniform Noise Generator模塊：產(chǎn)生在一個特定區(qū)域內(nèi)的均勻噪聲。Voltage-Controlled Oscillator模塊：實現(xiàn)壓控振蕩器。信宿（Comm Sinks）：此庫中提供了信宿和顯示的模塊，以使對通信系統(tǒng)的分析更加簡便。Triggered Write to File模塊：在輸入信號上升沿向文件寫入數(shù)據(jù)。Enor Rate Calculation模塊：計算輸入信號的誤比特率和誤符號率。信源編碼（Source Coding）模塊庫：信源編碼分為兩個基本步驟：信源編碼和信源譯碼。信源編碼用量化的方法將一個源信號轉(zhuǎn)化成一個數(shù)字信號。所得信號的符號都是在某個有限范圍內(nèi)的非負整數(shù)。信源譯碼就是從信源編碼的信號恢復出原來的信息。信道（Channel）模塊庫：提供各種通信信道模型，比如高斯白噪聲信道等。錯誤偵測與校驗（Enor Detection Correction）模塊庫：提供用于分析輸入輸出的模塊，比如計算誤碼率的模塊。調(diào)制解調(diào)（Modulation）模塊：分為數(shù)字調(diào)制解調(diào)和模擬調(diào)制解調(diào)，再細分又可分為幅度調(diào)制、相位調(diào)制以及頻率調(diào)制。3.2數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)采用Microsoft SQL Server 2005先以RFIDDATA為標題的一個中央數(shù)據(jù)庫，用于存儲數(shù)據(jù)來自于城市里的停車場。在數(shù)據(jù)庫中， 創(chuàng)建“Vehiclelnformation” 作為主表、 創(chuàng)建“VehicleCirculationlnfo”作為一個分表。有關(guān)車輛的一般信息存儲在主表，而信息的流通是在分表保存。主表包括的領(lǐng)域如車輛的ID，數(shù)量，類型和模式。為了監(jiān)控車輛的市內(nèi)停車的運動，“VehicleCirculationlnfo”表被使用，記錄停入和駛出的嘗試，日期，時間，停車的相關(guān)信息和總停車費。當有汽車駛?cè)牖蛲３鰰r，汽車的身份信息首先在中央數(shù)據(jù)庫被搜索，如果車輛沒有登記到數(shù)據(jù)庫中的任何紀錄，初次進入車輛的信息將存儲在數(shù)據(jù)庫中。如果車輛有紀錄儲存在系統(tǒng)上，將不會有任何附加的資料，從而可避免重復項。登記車輛的鑒定信息在RFID讀寫器的覆蓋范圍將不斷地被讀取。如果在這一過程中，汽車的信息被記錄到數(shù)據(jù)庫中，這將會有重復的項目，導致系統(tǒng)內(nèi)的問題。為了避免這個問題，車輛超出RFID讀取器的距離時，閱讀的任務就完成了。第四章、結(jié)束語通過以上介紹，可知