專利名稱：一種基于鼠標和rfid的模型小車定位裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型發明屬于車輛定位領域，尤其涉及一種基于鼠標和RFID的模型小車定位裝置。
背景技術：
車路協同仿真模型平臺對于交通事件的模擬和仿真有著重要作用，其能為車路協同提供模型方案和技術支持，其中，模型小車在車路協同仿真模型平臺上模擬真實的車輛行為。通過模型小車的位置信息，可實現車路協同系統中的車-車主動避撞、危險路段預警與控制定位、交通信號協調控制、實時路徑誘導等功能。因此模型小車的定位是車路協同仿真系統中的重要環節。目前,車路協同仿真模型平臺中，常見的模型小車定位方法有GPS定位、zigbee無線網絡定位、DSRC無線通信定位等方法，其中，GPS定位主要存在以下缺陷:(I)定位精度低:普通民用GPS定位精度為5 25米，差分GPS的定位誤差也在I米左右。(2)存在信號盲區:車輛在山區高速公路、隧道、建筑物密集的市區內行駛時，GPS信號容易被遮擋，此時車輛將進入GPS信號盲區。該方法顯然滿足車路協同仿真模型平臺的應用需求。而zigbee無線網絡或DSRC無線通信定位雖然在定位精度上比GPS略有所提高，但由于車路協同模型平臺對模擬小車路況信息的評價和分析方面的要求較高，它們還是無法滿足車路協同模型平臺的精度要求。
發明內容針對上述現有技術存在的缺陷或不足，本實用新型的目的在于，提出一種基于鼠標和RFID的模型小車定位裝置，該裝置能夠實現車路協同模型平臺上模型小車的準確定位、超速檢測和主動防撞。
為了實現上述任務，本實用新型采取如下的技術解決方案:一種基于鼠標和RFID的模型小車定位裝置，包括上位機、無線網卡、鼠標、RFID閱讀器、攝像頭、下位機、后臺計算機和RFID標簽；其中，所述上位機、無線網卡、鼠標、RFID閱讀器、攝像頭和下位機均安裝在模型小車上；所述RFID標簽安裝在車路協同模型平臺的龍門架上；所述鼠標、無線網卡、RFID閱讀器和攝像頭分別與上位機相連接；上位機與下位機通過串口相連接；上位機與后臺計算機通過無線網卡通信。進一步的，所述上位機采用ARM2410處理芯片，所述下位機采用STM32處理器，所述的鼠標采用USB接口的小型光電鼠標。本實用新型的基于鼠標和RFID的模型小車定位裝置具有以下優點:(I) RFID是一種非接觸式的自動識別技術，實現了無源和免接觸操作，不受環境影響、具有防沖突功能，體積小型化、形狀多樣化，應用便利。經試驗表明，RFID標簽在矯正模型小車位置過程中，速度快、效率高，非常適合車路協同模型平臺上用于車路信息交互。(2)鼠標的靈敏度高，易于架設在模型小車上，且獲取數據方便。實驗證明通過鼠標獲取的數據與實際的測量數據之間的誤差在6%左右，通過矯正完全滿足模型小車的應用需求。
圖1為車路協同模型平臺的龍門架的布置圖。圖2為RFID技術的原理框圖。圖3為模型小車功能模塊圖。圖4為本實用新型的上位機中主體程序流程圖。
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型進一步解釋說明。
具體實施方式
本實用新型應用于車路協同模型平臺，在本實施例中，該平臺采用以雙向六車道高速公路沙盤模型為實驗平臺，該平臺的裝備有龍門架、CCD攝像機、LED顯示屏、DSRC裝置、地感線圈、自動欄桿機和模型小車等。平臺系統開機啟動時，全部設備開始正常運行。如圖1所示，龍門架安裝在車路協同模型平臺的車道上。模型小車上帶有尋線傳感器、紅外傳感器、電機、舵機和LED指示燈。如圖3所示，本實用新型的基于鼠標和RFID的模型小車定位裝置，包括上位機、無線網卡、鼠標、RFID閱讀器、攝像頭、下位機、后臺計算機和RFID標簽；其中，所述上位機、無線網卡、鼠標、RFID閱讀器、攝像頭和下位機均安裝在模型小車上；所述RFID標簽安裝在車路協同模型平臺的龍門架上；所述鼠標、無線網卡、RFID閱讀器和攝像頭分別與上位機相連接；上位機與下位·機通過串口相連接；下位機與模型小車上的尋線傳感器、紅外傳感器、電機、舵機和LED指示燈相連接；上位機與后臺計算機通過無線網卡相互通信。所述RFID標簽即射頻卡，由耦合元件及芯片組成，每個RFID標簽具有唯一的電子數據，用以安裝在龍門架上對其進行標識；所述RFID閱讀器用以產生發射無線電射頻信號并接收由RFID標簽反射回的無線電射頻信號，經處理后獲取每個RFID標簽所安裝的龍門架的位置信息，從而得到該RFID閱讀器所安裝的模型小車行至車道的位置信息。天線在RFID標簽和RFID閱讀器間傳遞射頻信號，控制數據的獲取和通訊。鑒于車路協同模型平臺的龍門架和模型小車尺寸，本實用新型采用低頻的近距離RFID讀寫器，其讀寫范圍為
5-10cm，這有利于準確矯正模型小車的位置。RFID技術的工作原理如圖2所示，RFID閱讀器固定在模型小車上，RFID閱讀器通過發射天線發送一定頻率的射頻信號，卡片內有一個LC串聯諧振電路，其頻率與讀寫器發射的頻率相同。當龍門架上的標簽進入發射天線工作區域時，產生感應電流，標簽獲得能量被激活，在電磁波的激勵下，LC諧振電路產生共振，從而使電容內有了電荷。在這個電容的另一端，接有一個單向導通的電子泵，將電容內的電荷送到另一個電容內儲存。當所積累的電荷達到2V時，標簽將自身編碼等信息通過卡內置發送天線發送出去或接取讀寫器的數據；模型小車上的RFID閱讀器接收天線接收到從標簽發送來的載波信號，經天線調節器傳送到RFID閱讀器，該RFID閱讀器對接收的信號進行解調和解碼，獲取RFID標簽的信息。模型小車獲取RFID標簽中的位置信息，然后對現有的數據進行矯正并保存。圖3中，模型小車安裝有上位機和下位機。上位機采用ARM2410處理芯片，對攝像頭采集的圖像，鼠標采集的數據進行處理通過無線網卡傳送到后臺服務器。下位機采用STM32處理器(Cortex-M3內核)，負責控制模型小車電機驅動、舵機驅動、傳感器檢測、LED指示燈；鼠標、無線網卡、攝像頭通過USB連接ARM2410芯片；RFID閱讀器通過串口連接ARM2410芯片。由于受模型小車ARM2410芯片的供電限制，所述的鼠標采用USB接口的小型光電鼠標。該模型小車是對現有模型小車進行了改裝，在模型小車上位機ARM2410芯片外留的擴展接口擴展連接鼠標和RFID閱讀器，使用的鼠標為USB接口的小型光電鼠標。RFID閱讀器采用低頻的近距離讀寫器，其閱讀范圍為5-lOcm。對應的RFID標簽應位于車路協同模型平臺的龍門架的正下方，車道的正上方。在上位機ARM2410芯片上，采用c語言編程對鼠標和RFID閱讀器進行操作。在Iinux的/usr/include/linux/input.h中定義了鍵盤或者鼠標操作的event事件結構體，
該結構體定義如下:
struct input_event { struct timeval time; //按鍵時間 —ul6 type; //事件的類型 —ul6 code; //要模擬成什么按鍵 —s32 value; //是按下I還是釋放0 };type取EV_REL時，該結構體獲取的是鼠標的信息，包括鼠標的按鍵值，相對坐標值等。對RFID的操作也是通過文件進行的，打開RFID對應的設備文件，通過讀串口的方式，獲取RFID中的數據。因為無法獲取鼠標的絕對位置，所以通過獲取鼠標的相對坐標x，y，得出相對于上
一位置的里程s =如2”2，從而可以得出當前的總里程Ssum = Σ Si (其Si表示第i個相
對里程)，然后換算出實際里程。從實驗得出，鼠標的單位距離與實際單位距離的比為值為19:1 (mm)。根據換算出的里程結合車路協同模型平臺的尺寸和結構推導出模型小車在車路協同模型平臺的具體位置。模型小車上的上位機通過無線網卡將位置數據發送到后臺計算機；后臺計算機通過小車的前后位置信息變換計算小車的車速，并判斷小車是否超速。同時后臺計算機根據各個小車的位置信息，判斷小車是否在碰撞區域內，實現小車主動防撞。當模型小車通過某個龍門架的正下方時，RFID閱讀器讀取該龍門架上的RFID標簽，RFID標簽中有當前龍門架的位置信息，根據該信息更新模型小車中的里程信息。本實用新型的裝置的具體工作流程如圖4所示。
權利要求1.一種基于鼠標和RFID的模型小車定位裝置，其特征在于，包括上位機、無線網卡、鼠標、RFID閱讀器、攝像頭、下位機、后臺計算機和RFID標簽；其中，所述上位機、無線網卡、鼠標、RFID閱讀器、攝像頭和下位機均安裝在模型小車上；所述RFID標簽安裝在車路協同模型平臺的龍門架上；所述鼠標、無線網卡、RFID閱讀器和攝像頭分別與上位機相連接；上位機與下位機通過串口相連接；上位機與后臺計算機通過無線網卡通信。
2.如權利要求1所述的基于鼠標和RFID的模型小車定位裝置，其特征在于，所述上位機采用ARM2410處理芯片，所述下位機采用STM32處理器，所述的鼠標采用USB接口的光電鼠標。·
專利摘要本實用新型公開了一種基于鼠標和RFID的模型小車定位裝置，包括上位機、無線網卡、鼠標、RFID閱讀器、攝像頭、下位機、后臺計算機和RFID標簽；其中，所述上位機、無線網卡、鼠標、RFID閱讀器、攝像頭和下位機均安裝在模型小車上；所述RFID標簽安裝在車路協同模型平臺的龍門架上；所述鼠標、無線網卡、RFID閱讀器和攝像頭分別與上位機相連接；上位機與下位機通過串口相連接；上位機與后臺計算機通過無線網卡通信。本實用新型的裝置能夠實現車路協同模型平臺上模型小車的準確定位、超速檢測和主動防撞。
文檔編號G06F3/033GK203133880SQ201320154518
公開日2013年8月14日 申請日期2013年3月29日 優先權日2013年3月29日
發明者任亮, 程鑫, 白國柱, 周經美, 徐志剛, 趙祥模 申請人:長安大學