專利名稱：基于射頻識別技術的電子導航系統的制作方法
基于射頻識別技術的電子導航系統技術領域
本發明是關于信息播報的電子導航系統的，尤其涉及基于射頻識別技術(RFID) 的電子導航系統。
背景技術：
RFID，射頻識別技術，是英文(Radio Frequency Identification)的縮寫，又稱電子標簽。RFID技術是20世紀90年代開始興起的一種自動識別技術，由美國麻省理工學院 Auto ID Centre所主導，它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。射頻識別技術具有精度高、適應環境能力強、抗干擾強、操作快捷等許多優點。
RFID系統的基本組成主要包括以下幾個部分1.天線(Antenna，or Coil)，用于感應和產生射頻無線電波，以收發信息；2.感應器(Transponder，or Tag)，也被稱為電子標簽，相當于條碼技術中的條碼符號，用來存儲需要識別的信息，但與條碼不同的是，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射出去，根據電子標簽內有無電源的不同，電子標簽又可分無源標簽和有源標簽；3.信號接收器(Transceiver，or Reader)， 也稱為閱讀器，用于提供與標簽進行數據傳輸的途徑，包括接收主機端的命令，并將存儲在標簽中的資料以有線或無線的方式傳送回主機；4.主機(Host Computer)，以有線或無線的方式與閱讀器連接，其內的應用系統用以控制閱讀器的信息收發、辨識與管理工作。
RFID技術的工作原理是電子標簽獨立存在，當它進入主機系統所產生的磁場后，如果接收到閱讀器發出的特殊射頻信號，就能憑借感應電流所獲得的能量發送出存儲在芯片中的信息(即I^ssive Tag，無源標簽或被動標簽)，或者主動發送某一頻率的信號 (即Active Tag，有源標簽或主動標簽)，閱讀器讀取信息并解碼后，送至中央信息系統進行有關數據處理。
RFID技術在國外發展非常迅速，射頻識別產品種類繁多。在北美、歐洲、大洋洲、亞太地區及非洲南部，射頻識別技術被廣泛應用于工業自動化、商業自動化、交通運輸控制管理等眾多領域汽車、火車等交通監控；高速公路自動收費系統；停車場管理系統；物品管理；流水線生產自動化；安全出入檢查；倉儲管理；動物管理；車輛防盜等。而在中國，由于射頻識別技術起步較晚，應用的領域不是很廣，除了在中國鐵路應用的車號自動識別系統外，主要應用僅限于射頻卡。在我國，射頻卡主要應用于公共交通、地鐵、校園、社會保障等方面。目前一些大城市已陸續采用了射頻公交卡。一些高檔酒店也采用射頻房卡。而第二代公民身份證采用的也是射頻卡。
本發明所提出的電子導航系統，可用于相關提示信息的自動播報，供特定區域的特定人群使用。目前，基于射頻識別技術的電子導航系統還不曾見，多處于研發階段，成本較高，投入量產時日尚早，短期內難以解決社會需求。目前已有的電子導航技術或信息播報的例子有
1.導游的現場解說由導游或講解員在風景名勝區通過麥克風或揚聲器進行現場講解。但是，在風景名勝區，由于游人如織，人聲鼎沸，不同團隊的導游利用揚聲器對團體游客進行講解的聲音此起彼伏，使旅游環境顯得非常混亂，甚至有可能破壞了游客的心情。
2.電子導航臺在大型書城、圖書館、音樂廳、醫院、政府服務部門等場所，常常配備電子導航臺，但是由于數目有限和使用人數眾多，常常出現排隊等待的情況，而且導航臺系統又易被損壞，所以利用率不高且增加了維護成本。
3.針對目前視覺障礙人士開發的導盲裝置為幫助視覺障礙人士的出行，目前利用紅外、聲波等技術已開發出很多不同類型的裝置，但這些裝置有的是造價過高，有的是處于研發階段，短期內難以大量使用。
本發明在上述領域中均可獲得應用，可以有效地提高游客、辦事人員以及視覺障礙人士出行的便利性。發明內容
本發明的目的，是提供一種基于射頻識別技術的區域導航系統，將存有特定信息的電子標簽作為便攜定位儀器提供給使用者，并在制定的區域安放射頻接受器，當使用者經過時，接收器檢測到標簽中的信息，便向使用者播報預先存儲好的導航信息，實現自助式導航。
本發明通過如下技術方案予以實現。
基于射頻識別技術的電子導航系統，由射頻主機模塊、控制電路模塊、信息播報電路模塊，以及獨立存在的智能卡組成；
所述射頻主機模塊為RFID模塊；
當智能卡靠近或遠離射頻主機時，射頻主機在檢測到電子標簽的響應后，產生高電平響應脈沖信號并輸入到控制電路，控制電路進行延時，維持一定時間的高電平輸出，信息播報電路得以導通，完成該電路中的錄音芯片存儲的信息播報。
所述控制電路的核心部分為NE555芯片，將NE555按脈沖啟動型單穩類電路的連接方法進行連接，實現對輸入的高電平響應脈沖信號的延時。
所述控制電路的延時時間以保證后級信息播報電路完成信息播報為準，延時時間以改變Rl、Cl而任意調整，計算公式為Tl = 1. IRl XCl。
本發明的有益效果是，提供了一種基于射頻識別技術的區域導航系統，使用者隨身攜帶電子標簽作為便攜定位儀器，可在指定區域內設置本發明的導航信息播報系統，標簽中的內容由導航系統識別，便對使用者播報導航信息，實現了自助式導航。另外，也可在本發明的基礎上稍加改動，即可應用到電子地圖、電子導游、電子導盲等多個領域，具有十分廣闊的應用前景。
圖1是RFID導航系統原理框圖。
圖2是射頻主機的外部接線結構框圖。
圖3是延時控制電路原理框圖。
具體實施方式
本發明以市售的RFID系統套件為基礎進行開發。RFID系統包括兩個主要部分 主機部分和智能卡(即電子標簽)。當主機中的閱讀器讀出智能卡的標簽內容后，可產出響應信號輸出。在我們發明的可提供信息播報的電子導航系統中，則對主機的響應信號加以提取和利用，實現所需的功能。
本發明基于RFID技術的導航系統的原理，如圖1所示。當射頻主機在檢測到電子標簽的響應后，產生高電平響應輸入到控制電路，并控制喊話器的語音輸出。
本發明各部分的具體功能解釋下。
模塊一、射頻主機部分
對于RFID系統來說，主機中的閱讀器可以對電子標簽進行辨識，可根據需要產生相應的輸出。當智能卡靠近主機時，閱讀器在識別了電子標簽后，可產生高電平信號的響應。同時，當智能卡遠離主機時，閱讀器由于無法再繼續獲得已識別的電子標簽的內容，也會產生另一路的響應信號。
射頻主機部分的外部接線的結構框圖如圖2所示。當智能鑰匙(電子標簽)靠近或遠離主機時，分別通過兩路輸出響應信號。這兩路響應信號均為一個電脈沖信號，不足以驅動后級信息播報電路，因此，我們在射頻主機和揚聲器之間加了一級控制電路。
模塊二、控制電路部分。
對RFID系統產生的響應高電平脈沖信號進行延時，延長的時間以保證后級信息播報電路完成信息播報為準，可通過調整電路元件參數實現。
電路信號的延時可通過不同方式實現，本發明利用NE555實現延時功能，在獲取了射頻主機的電脈沖信號后，對其進行延時，用于驅動下一級回路。將NE555按脈沖啟動型單穩類電路的連接方法進行連接，其電路原理如圖3所示。
圖3中，當射頻讀卡器檢測到射頻芯片的動作并輸出正脈沖后，由NE555觸發端的管腳2，使NE555輸出端的管腳3由低電平變成高電平，繼電器KS吸合，揚聲器被接通，播放預先錄好的提示音。
同時，NE555管腳7內部截止，電源便通過Rl給Cl充電，定時開始。
當電容Cl上電壓上升至電源電壓的2/3時，NE555管腳7內部導通，Cl開始放電， 使管腳3的輸出由高電平變回到低電平，繼電器釋放，揚聲器斷電，定時結束。
定時時間長短由R1、C1決定T1 = 1. 1R1XC1。R1、C1的不同，可改變時延時間的長短，可由幾秒到幾分鐘任意調整。
模塊三、信息播報部分。
此部分用于完成提示信息的語音播報。由于涉及到提示信息的錄制，可采用錄音芯片和相關的控制電路來實現。模塊二在獲得了模塊一的高電平脈沖后進行延時，維持一段時間的高電平輸出，模塊三信息播報回路得以導通，并完成存儲于錄音芯片中信息的播報。
按上述工作原理制作的區域導航系統的天津市博物館的具體實施例如下
存有特定信息的電子標簽作為便攜定位儀器，以標簽卡或者耳機的形式提供給使用者。在制定的區域安放射頻接受器。當主機接通電源后，如果電子標簽由遠處逐漸靠近主機，接收器檢測到標簽中的信息，主機開始播報“歡迎來到天津市博物館。”，并向游客/ 顧客播報預先存儲好的導航信息，隨著電子標簽遠離主機，主機開始播報“謝謝參觀，請您5再來。”實現了自助式導航。
景區導航方面的具體實施例如下
通過錄制講解/導航語音，制成講解導航系統，然后在需要講解的地點進行安放， 實現電子導航。當游客進入風景名勝區時，射頻識別芯片可以隨門票一同發放給游客，游客在到達安放有講解系統附近時，導游詞被播放，語音信號通過藍牙技術傳送到游客的耳機上，保證了旅游環境的有序。并且，通過識別芯片的不同功能模塊，可以實現個性化導游。
導盲方面的具體實施例如下
將裝有射頻芯片的耳機分發給視力障礙人士，而將存儲有道路信息提示內容的播送裝置固定于街口，當通過路口時，耳機中的射頻芯片被識別，前方路況信息以藍牙技術傳送到視力障礙人士的耳機上，從而提高了視力障礙人士的出行安全。由于射頻芯片的成本很低，而用于提供信息播報的導航系統做為公益事業由政府部門統一安裝，因此可大大減輕了視力障礙人士在導盲方面的經濟支出。
對外來人員的具體實施例如下
政府部門將射頻識別芯片耳機免費或以低廉的價格提供給來此旅游或進行商務活動的外來人員，當外地人員迷路時，就可以很方便通過架設與街口的播送裝置得知自己所處的位置，可以減少不必要的麻煩。
權利要求
1 一種基于射頻識別技術的電子導航系統，由射頻主機模塊、控制電路模塊、信息播報電路模塊，以及獨立存在的智能卡組成；所述射頻主機模塊為RFID模塊；當智能卡靠近或遠離射頻主機時，射頻主機在檢測到電子標簽的響應后，產生高電平響應脈沖信號并輸入到控制電路，控制電路進行延時，維持一定時間的高電平輸出，信息播報電路得以導通，完成該電路中的錄音芯片存儲的信息播報。
2.根據權利要求1的基于射頻識別技術的電子導航系統，其特征在于，所述控制電路的核心部分為NE555芯片，將NE555按脈沖啟動型單穩類電路的連接方法進行連接，實現對輸入的高電平響應脈沖信號的延時。
3.根據權利要求1或2的基于射頻識別技術的電子導航系統，其特征在于，所述控制電路的延時時間以保證后級信息播報電路完成信息播報為準，延時時間以改變Rl、Cl而任意調整，計算公式為Tl = 1.1R1 XCl。
全文摘要
本發明公開了一種基于射頻識別技術的電子導航系統，由射頻主機模塊、控制電路模塊、信息播報電路模塊，以及獨立存在的智能卡組成。當智能卡靠近或遠離射頻主機時，射頻主機產生高電平響應脈沖信號并輸入到控制電路，控制電路進行延時，信息播報電路得以導通，完成該電路中存儲的信息播報。本發明的有益效果是，實現了自助式導航。另外，也可在本發明的基礎上稍加改動，即可應用到電子地圖、電子導游、電子導盲等多個領域，具有十分廣闊的應用前景。
文檔編號G09F25/00GK102509528SQ20111031972
公開日2012年6月20日 申請日期2011年10月19日 優先權日2011年10月19日
發明者劉琦瓏, 張夢醒, 肖謐 申請人:天津大學