基于RFID技術的車輛倒車輔助系統(tǒng)研究

【摘要】 本文以大型車輛的輔助倒車為背景，根據(jù)大型車輛在倒車過程中由于車身較長、盲區(qū)較大的特點，設計了一種能夠方便部署、基于RFID等無線射頻信號傳輸?shù)闹悄艿管囕o助系統(tǒng)。通過對超聲波測距原理和文中系統(tǒng)設計方案的介紹，利用溫度補償方式來消除溫度對超聲波測距精度所產(chǎn)生的影響，并通過無線射頻技術來減少雷達主機和顯示器之間的諸多不便。

【關鍵詞】 倒車輔助系統(tǒng) 無線射頻 超聲波測距

基于RFID技術，可以實現(xiàn)雙向通信，為數(shù)據(jù)和信息的遠程和批量獲取提供基礎，能夠識別高速運動的物體，已經(jīng)成為無線傳輸中的主要技術。以RFID技術為基礎，輔以超聲波測距技術、紅外感應技術、自動化技術等，文中實現(xiàn)了對大型車輛的倒車輔助系統(tǒng)的設計。

一、系統(tǒng)需求分析與設計

對于大型車輛而言，其最大的特點就是車身普遍較長，倒車過程中的盲區(qū)較大。所以，文中所設計的基于RFID技術的車輛倒車輔助系統(tǒng)，就針對該特點，將系統(tǒng)分為兩個不同的部分，分別是雷達主機和駕駛室終端，同時，這兩部分之間還可以通過射頻信號進行通信。通常，將雷達主機布置在車尾，其主要功能是通過各種模塊來檢測車身尾部的各種信號，如距離信號、生命體信號、外部溫度信號等，其中，距離信號用超聲波收發(fā)模塊來檢測、生命體信號用紅外感應模塊來檢測、溫度信號用溫度傳感器模塊來檢測。此外，系統(tǒng)中的MCU模塊可以對這些信號進行處理，并將結果傳送到射頻模塊，經(jīng)由射頻天線發(fā)送到駕駛室終端。系統(tǒng)的駕駛室終端部署在車輛的駕駛室內(nèi)部，可以作為倒車輔助系統(tǒng)與駕駛人員的人機接口。

二、系統(tǒng)硬件設計說明

在系統(tǒng)的MCU模塊，主要采用性能較高的C805IF340芯片來構建，該芯片為一種集成子啊單塊芯片上的混合信號系統(tǒng)級單片機。在C805IF340內(nèi)部，其內(nèi)核為增強的CIP-51，主要采用流水線結構，將峰值執(zhí)行速度提高到100MIPS。

2.1 溫度傳感器、超聲波模塊和紅外感應模塊設計說明

在本系統(tǒng)中，采用了DS18B20數(shù)字式溫度傳感器來完成溫度測量，該傳感器的溫度測量范圍能夠控制在-55～125℃之間，具有功耗低、抗干擾能力強的特點。而測距模塊則選用HY-SRF05超聲波測距模塊，能夠為系統(tǒng)提供2～450cm的非接觸式測距功能，其精度可以達到3mm，能夠滿足車輛距離測量的需要，不過，由于缺少溫度補償功能，需要在測量溫度后，在通過軟件編程對溫度進行補償。基于HC-SR501的人體紅外感應模塊，能夠用于對車輛周圍生命體的檢測，且其感應范圍小于120錐角，7m范圍內(nèi)，如果在此范圍內(nèi)檢測到生命體的進入，HC-SR501則產(chǎn)生高電平，當生命體離開感應范圍后，就會自動延時關閉高電平。

2.2 MCU射頻收發(fā)模塊說明

系統(tǒng)中所設計的MCU射頻模塊，其功能主要是實現(xiàn)雷達主機與駕駛室終端的數(shù)據(jù)收發(fā)和管理。在雷達主機和駕駛室終端各設置一個射頻收發(fā)模塊，這兩個模塊都是采用nRF905芯片，是一種單片射頻發(fā)射器芯片，工作電壓控制在1.9～3.6V，工作于3個不同的ISM頻道，芯片中包含了頻率合成器、功率放大器、晶體振蕩器和調(diào)制器等多種功能模塊，其輸出功率和通信頻道可以通過程序來進行配置。芯片的能耗低，滿足系統(tǒng)的節(jié)能需求。

RF905芯片能夠采用的天線有多種形式，本系統(tǒng)中采用的就是50Ω的阻抗天線，其兩個不同的輸出引腳為差分輸出，使得輸出阻抗與天線的輸入阻抗不同，需要在ANT引腳和天線之間設置匹配網(wǎng)絡，用以提高無線傳輸?shù)男阅堋?/p>

2.3 駕駛室終端的硬件電路設計

系統(tǒng)的顯示模塊采用RT12864-S液晶顯示模塊，能夠顯示字幕、數(shù)字和漢字，設置了三種控制接口，分別是8位微處理器接口、4位微處理器接口、串行接口等，這里，PSB接地主要選擇串行接口模式，其引腳19和20能夠提供背光電源；在系統(tǒng)主機上，還設計了按鍵和蜂鳴報警電路，可以為用戶提供參數(shù)設置和報警感應。

三、系統(tǒng)軟件設計

在Nrf905芯片中，由于采用了ShockBurst技術，能夠為用戶提供活動和節(jié)電模式，即ShockBurst RX、ShockBurst TX、掉電和SPI編程，以及STANDBY和SPI編程等。在ShorckBurst工作模式下，可以在最大速率連接的情況下，通過降低數(shù)字應用部分的速度，實現(xiàn)對應用平均電流的降低。在系統(tǒng)中所收發(fā)的數(shù)據(jù)包中主要包括：Preamble、Address、Payload、CRC。其中，Preamble數(shù)據(jù)包的引導字節(jié)，Address為接收模塊的地址，Payload表示數(shù)據(jù)位，如有無生命體、環(huán)境溫度、距離數(shù)據(jù)，CRC則表示校驗碼。在處于發(fā)送模式的情況下，nRF905能夠自動生成前導碼和CRC校驗碼，在接收到有效的數(shù)據(jù)包時，就可以對前導碼、地址和CRC校驗碼進行分別驗證，接著，可以將PAYLOAD數(shù)據(jù)傳送到微控制處理器。

四、結語

本文以大型車輛的輔助倒車為背景，根據(jù)大型車輛在倒車過程中由于車身較長、盲區(qū)較大的特點，設計了一種基于RFID等無線射頻信號傳輸?shù)闹悄艿管囕o助系統(tǒng)。能夠有效減少大型車輛車尾到駕駛室布線的不便，還可通過對軟件來設置射頻工作模塊的不同切換方式，有效降低系統(tǒng)的能耗。

參考文獻

[1] 周超.具有聲光提示雙功能的倒車防撞系統(tǒng)設計[J]. 傳感器與微系統(tǒng). 2011（05）