非接觸式車輛信息管理系統(tǒng)的設計與實現

摘    要：本文介紹了一種結合了無線數傳、單片機控制以及手持數據終端應用等多項技術的非接觸式車輛信息管理系統(tǒng)。并對該系統(tǒng)的應用背景，硬件電路構成以及相關軟件的設計思想進行了詳細分析。
關鍵詞：自動車輛識別技術; 無線數傳; 單片機; 手持數據終端; 無線通信協(xié)議 

引言
近幾年,隨著無線數據傳輸以及微型計算機技術的發(fā)展, 自動車輛識別技術(簡稱AVI)得到飛速發(fā)展。本文所介紹的“非接觸式無線車輛信息管理系統(tǒng)”實現了執(zhí)法者與待檢車輛之間的“零接觸”，提高了執(zhí)法安全性和效率。系統(tǒng)借鑒了了已有的各種AVI系統(tǒng)的優(yōu)點，尤其在系統(tǒng)總造價、操作便利性等方面具有其自身的特點，對于實現在途車輛信息的“零接觸、不停車”檢查，有效提高車輛稽查速度與準確度等具有重要的意義。

系統(tǒng)結構簡介
本系統(tǒng)主要由前端與后端兩部分組成。其中前端系統(tǒng)由主站(手持數據采集終端)與從站(車載臺)組成，結構框圖如圖1所示。完成對車輛數據的不停車采集，并將所采集到的數據進行初步的整理、暫存，然后一次性傳輸到后端做進一步處理。后端系統(tǒng)主要完成數據建庫與管理機能，對由前端系統(tǒng)采集的數據進行整理、建檔，并建立起相關數據庫，以備使用。

系統(tǒng)設計難點解析
首先，為了完成“零接觸”的數據采集方式，前端采用了無線鏈路作為數據傳輸通道，但這會帶來電磁干擾的問題。本設計通過采用具有優(yōu)良抗誤碼性能的RF傳輸模塊作為無線數據傳輸平臺，為數據信息的無誤傳輸提供了堅實的硬件基礎。同時通過編寫基于“通信時長嚴格受限的半雙工無線通信協(xié)議算法”的通信進程控制軟件，并精心設計了數據流在無線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行糾錯運算，使得系統(tǒng)抗干擾性能達到實際應用的要求。
其次，在測試信號有效覆蓋范圍內，很可能出現多臺車輛爭搶信道造成同頻干擾的現象，嚴重時，將導致系統(tǒng)完全無法工作。目前，常見的同頻干擾消除技術有：直接序列擴頻、跳變頻率、跳變時間、寬帶線性調頻等，且均有成品電路可供使用。但是，如果采用專用集成電路來實現消除同頻干擾，將使系統(tǒng)成本劇增。本設計運用單片機靈活的位控能力，通過編寫基于跳頻技術的通信協(xié)議，并配合多工作頻點RF模塊的應用，實現了對區(qū)域內同時出現的多臺車輛的實時數據采集。
再次，考慮到系統(tǒng)主要在戶外環(huán)境下使用，在實際的設計當中，通過選用適當的子系統(tǒng)，并通過對系統(tǒng)功能的優(yōu)化，將主站端的無線收發(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(tǒng)具有良好的便攜性和操控性。
最后，整個系統(tǒng)借鑒了無線局域網技術中的主、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(車載臺)圍繞其形成星型拓撲結構。為了能夠高速、低差錯的實現車輛數據的無線傳輸，前端系統(tǒng)的無線收發(fā)模塊具備較高的通信速率以及較大的通信傳輸距離，允許車輛以高速(≤60km/h)通過數據采集區(qū)域。如圖2所示：設有效通信范圍半徑為r，車輛從進入到駛出有效通信范圍的距離d，Θ為有效通信范圍的車輛進入點與移出點對應半徑的夾角，每輛車待傳數據量為B字節(jié)，系統(tǒng)無線傳輸速率為b字節(jié)/秒，車輛保持勻速v通過，則上述各變量之間存在約束關系：
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