【正文】 系統(tǒng)復(fù)雜性低，容易實現(xiàn)且成本低；定位精度高，抗干擾能力強(qiáng)。使用無線射頻識別技術(shù)，可以大大的減少人事成本，使得停車場的運作在無人和自動化下正常運行。 研究的內(nèi)容和結(jié)構(gòu)安排本文以RFID射頻技術(shù)為基礎(chǔ)，設(shè)計了一種典型的工作模式下的智能停車管理系統(tǒng)。本文主要從提高停車管理系統(tǒng)的安全性，可靠性，降低管理人力成本出發(fā)，研究將RFID技術(shù)應(yīng)用于智能停車管理系統(tǒng)，以改變目前因依靠人力資源或者價格昂貴的并且易受外界環(huán)境影響的圖像識別技術(shù)的現(xiàn)狀。本文所做的工作主要有以下幾個方面，深入研究停車管理系的需求，給出停車管理系統(tǒng)的硬件選型和系統(tǒng)構(gòu)建；進(jìn)行電子變遷的數(shù)據(jù)通信協(xié)議和串口通信協(xié)議的研究；進(jìn)行停車場管理的算法研究設(shè)計；進(jìn)行RFID技術(shù)停車管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的設(shè)計；進(jìn)行RFID技術(shù)對這能停車管理系統(tǒng)發(fā)展的研究。本論文的結(jié)構(gòu)安排如下：第1章 緒論介紹本課題的意義和背景，闡述了智能停車管理系統(tǒng)的基本理論，系統(tǒng)回顧了國內(nèi)外RFID發(fā)展情況及歷史，最后闡述本論文的主要內(nèi)容和結(jié)構(gòu)安排。第2章 關(guān)鍵技術(shù)和運行環(huán)境本章主要分析了RFID系統(tǒng)各部分的組成及特點，并給出了車輛管理系統(tǒng)提出了有效的開發(fā)環(huán)境第3章 系統(tǒng)需求分析以模塊化的思想來對系統(tǒng)需求進(jìn)行系統(tǒng)分析，為系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計與實現(xiàn)起到引導(dǎo)作用。第4章 系統(tǒng)的設(shè)計本章以第三章系統(tǒng)分析為基礎(chǔ)，通過對各個模塊的設(shè)計實現(xiàn)RFID停車管理系統(tǒng)的總體設(shè)計。第5章 總結(jié)和展望本章概括總結(jié)了本文所做的工作，指出下一步研究的重點。第二章 關(guān)鍵技術(shù)和運行環(huán)境基本的RFID系統(tǒng)通常由3部分組成：RFID標(biāo)簽(tag)，RFID閱讀器(reader)及應(yīng)用支撐軟件。數(shù)據(jù)之間的傳輸一般是利用無線射頻技術(shù)，主要是利用天線，以電磁波形式把無線電收發(fā)機(jī)的射頻信號功率接收或輻射出去，多個標(biāo)簽可以同時發(fā)送數(shù)據(jù)，同時多個閱讀器也可以接受來自標(biāo)簽的信息，發(fā)送和接受的過程可以同時進(jìn)行。圖21給出了基本的RFID系統(tǒng)的組成。圖21 基本的RFID系統(tǒng)在系統(tǒng)中，RFID標(biāo)簽類似貨物包裝上的條形碼功能，記載物品的信息。讀寫器類似識別標(biāo)簽的光電閱讀器，但部分讀寫器還具有向RRD標(biāo)簽寫入信息的能力。應(yīng)用接口或中間件軟件完成RFID標(biāo)簽數(shù)據(jù)信息的收集。傳輸網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳送，根據(jù)讀寫器終端的功能可以采用多種傳輸方式，如以太網(wǎng)、WLAN、GSM、CDMA等。業(yè)務(wù)應(yīng)用與管理系統(tǒng)實現(xiàn)RFID標(biāo)識物的有序管理。 RFID技術(shù)簡介 RFID系統(tǒng)組成與框架標(biāo)簽由天線和芯片組成，天線在標(biāo)簽和讀卡器間傳遞射頻信號，芯片里面保存每個標(biāo)簽具有的唯一電子編碼和用戶數(shù)據(jù)。每個標(biāo)簽都有一個全球唯一的ID號碼－UID，UID是在制作芯片時放在ROM中的，無法修改；用戶數(shù)據(jù)區(qū)是供用戶存放數(shù)據(jù)的，可以進(jìn)行讀寫、覆蓋、增加的操作。并已開始進(jìn)行較大規(guī)模的應(yīng)用試驗。我國集成電路設(shè)計業(yè)和制造業(yè)在近幾年中取得了長足發(fā)展。國外目前已出現(xiàn)了多種新的封裝技術(shù)，在國內(nèi)，卡片形式的封裝技術(shù)已經(jīng)比較成熟，但是在其他先進(jìn)的封裝技術(shù)方面與國外的差距很大，還不具備低成本RFID標(biāo)簽的封裝能力。RFID讀寫器是讀取(或?qū)懭?標(biāo)簽信息的設(shè)備，可設(shè)計為手持式或固定式。讀卡器對標(biāo)簽的操作有三類：(1)識別(Identify)：讀取UID；(2)讀取(Read)：讀取用戶數(shù)據(jù)；(3)寫入(Write)：寫入用戶數(shù)據(jù)。同RFID芯片一樣，產(chǎn)品種類也較多。在UHF和更高的頻段，讀寫器的研發(fā)工作正在快速進(jìn)行中，支持各種標(biāo)準(zhǔn)的讀卡設(shè)備不斷涌現(xiàn)。目前國內(nèi)部分公司已經(jīng)掌握了讀寫器的核心技術(shù)，在技術(shù)水平上和國外的差距不大。 在RFID系統(tǒng)的應(yīng)用支撐軟件中除了運行在標(biāo)簽和閱讀器上的部分軟件之外，介于閱讀器與企業(yè)應(yīng)用之間的中間件(Middleware)是其中的一個重要組成部分。RFID中間件是將底層RFID硬件和上層企業(yè)應(yīng)用結(jié)合在一起的粘合劑。該中間件的主要任務(wù)是對閱讀器傳來的與標(biāo)簽相關(guān)的事件、數(shù)據(jù)進(jìn)行過濾、匯集和計算，減少從閱讀器傳往企業(yè)應(yīng)用的巨量原始數(shù)據(jù)、增加抽象出的有意義的信息量?？梢哉f，中間件是RFID系統(tǒng)的神經(jīng)中樞。雖然原則上中間件是橫向的軟件技術(shù)，但在RFID系統(tǒng)中，為使其更適用于特定行業(yè)，RFID中間件往往會針對行業(yè)做一定的適配工作。在RFID系統(tǒng)這種具體情況下，中間件層除通常的功能外，還有以下特定功能：(1)使閱讀/寫入更加可靠；(2)把數(shù)據(jù)通過讀卡器網(wǎng)絡(luò)推或者拉到正確位置(類似路由器)；(3)監(jiān)測和控制讀卡器；提供安全讀寫操作；(4)降低射頻干擾；(5)處理標(biāo)簽型和讀卡器型事件；(6)應(yīng)用通知；(7)接受并且轉(zhuǎn)發(fā)來自應(yīng)用的中斷指令；(8)給用戶提供異常告警。從體系結(jié)構(gòu)上講，RFID中間件還可以分為多個子層，包括邊緣層和集成層。邊緣與集成層的分離可以提高可伸縮性并降低客戶成本，因為邊緣層既是輕量級的，成本又低。 RFID工作原理與應(yīng)用體系結(jié)構(gòu)RFID通過射頻信號自動識別目標(biāo)對象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，識別工作無須人工干預(yù)，圖22停車管理系統(tǒng)系統(tǒng)組成圖可工作于各種惡劣環(huán)境。RFID技術(shù)可識別高速運動物體并可同時識別多個標(biāo)簽，操作快捷方便。其基本原理是利用射頻信號和空間耦合傳輸特性、實現(xiàn)對被識別物體的自動識別。當(dāng)裝有電子標(biāo)簽的物體在距離0～10米范圍內(nèi)接近讀寫器時，讀寫器受控發(fā)出微波查詢信號，安裝在物體表面的電子標(biāo)簽收到讀寫器的查詢信號后，將此信號與標(biāo)簽中的數(shù)據(jù)信息合成一體反射回電子標(biāo)簽讀出裝置。反射回的微波合成信號，已攜帶有電子標(biāo)簽數(shù)據(jù)信息。實現(xiàn)能量的傳遞和數(shù)據(jù)的交換。在讀寫器與電子標(biāo)簽之間的射頻信號的耦合類型有兩種：電感耦合和電磁反向散射耦合。電感耦合類似于變壓器模型，一般適于中低頻工作的近距離射頻識別系統(tǒng)。電磁反向散射耦合類似雷達(dá)原理模型，一般適合高頻、微波工作的遠(yuǎn)距離射頻識別系統(tǒng)。因此，RFID技術(shù)還涉及無線射頻識別的物理學(xué)原理、無線射頻識別的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議與安全性、數(shù)據(jù)完整性、多標(biāo)簽同時識別與系統(tǒng)防沖撞等問題。RFID標(biāo)簽(Tag)由耦合元件及芯片組成，標(biāo)簽中一般保存有約定格式的電子數(shù)據(jù)，每個電子標(biāo)簽具有全球唯一的識別號，且終身不得修改。具有持久性、信息接收傳播穿透性強(qiáng)、存儲信息容量大、可重復(fù)利用、種類多等特點。在實際應(yīng)用中，無線標(biāo)簽以任意形式附在被識別的物體的表面。存儲在芯片中的電子數(shù)據(jù)可以由讀寫器通過以無線電波的形式非接觸的讀取。RFID無需人工去識別標(biāo)簽，讀寫器每250mS就可以從標(biāo)簽中讀出位置和商品相關(guān)數(shù)據(jù)。標(biāo)簽一般只有被識別的功能，即只讀功能，但有些情況也具有可寫的功能。標(biāo)簽的數(shù)據(jù)存儲量在幾字節(jié)到幾千字節(jié)。RFID讀寫器是讀取(或?qū)懭?電子標(biāo)簽數(shù)據(jù)信息的設(shè)備，可無接觸地讀取并識別電子標(biāo)簽中所保存的電子數(shù)據(jù)，在讀寫區(qū)內(nèi)可實現(xiàn)數(shù)個標(biāo)簽同時識讀，并具備防沖撞功能。讀寫器與計算機(jī)之間可以通過標(biāo)準(zhǔn)接口進(jìn)行通信，也可以私!計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通過標(biāo)準(zhǔn)接口連接。讀寫器由射頻模塊和控制模塊組成。射頻模塊的主要任務(wù)是：產(chǎn)生高頻發(fā)射能量，激活射頻電子標(biāo)簽并為其提供能量；對發(fā)射信號進(jìn)行調(diào)制，用于將數(shù)據(jù)傳輸給電子標(biāo)簽；接收并調(diào)制來自射頻電子標(biāo)簽的射頻信號?？刂颇K的主要任務(wù)是：與應(yīng)用系統(tǒng)軟件進(jìn)行通信，并執(zhí)行應(yīng)用系統(tǒng)軟件發(fā)來的動作指令；控制與射頻電子標(biāo)簽的通信過程；信號的編碼與解碼；執(zhí)行防碰撞算法；對數(shù)據(jù)進(jìn)行加密解密。應(yīng)用程序接口主要包括：接口方式與接口軟件。接口方式主要指的是讀頭和應(yīng)用計算機(jī)的接口方式。RFID應(yīng)用系統(tǒng)的接口方式非常靈活，包括RS23RS48以太網(wǎng)(RJ45)、(無線網(wǎng)絡(luò))等接口。接口軟件一般是由RFID設(shè)備制造廠商提供的，通過這種軟件可以對設(shè)備進(jìn)行測試，可以直接生產(chǎn)一定格式的數(shù)據(jù)文件，供用戶分析使用，也可以向其他應(yīng)用軟件提供數(shù)據(jù)接口。RFID應(yīng)用系統(tǒng)具體的工作過程是應(yīng)用系統(tǒng)通過發(fā)送應(yīng)用指令到讀寫器，讀寫器通過編碼器、解碼器對指令進(jìn)行處理后，命令響應(yīng)單元發(fā)出標(biāo)簽讀寫命令，通過天線向標(biāo)簽發(fā)送指令，標(biāo)簽響應(yīng)后將標(biāo)簽中存儲數(shù)據(jù)經(jīng)由天線通過空中接口返回到讀寫器天線，再經(jīng)過編碼、解碼后，命令響應(yīng)單元將讀取結(jié)果返回到應(yīng)用系統(tǒng)。RFID讀寫器讀取RFID標(biāo)簽的數(shù)據(jù)位于較低的硬件層，讀取的原始數(shù)據(jù)被傳送到中間件處理，在中間件的設(shè)備和數(shù)據(jù)管理層，具有識別重復(fù)讀了多次的RFID標(biāo)簽過濾機(jī)圖23 RFID系統(tǒng)結(jié)構(gòu)制的功能。利用過濾冗余數(shù)據(jù)機(jī)制，數(shù)據(jù)被過濾，只有和上層相關(guān)的數(shù)據(jù)才被傳送到中間件。實時產(chǎn)生的RFID信息經(jīng)過事件管理層處理供上層的交易過程和解決方案使用。 RFID中間件的定義與功能當(dāng)人們逐步了解并熟悉RFID技術(shù)的時候，同時也感覺到了應(yīng)用RFID技術(shù)的一些困惑，例如：不同設(shè)備與應(yīng)用系統(tǒng)之間的接口問題、大量而復(fù)雜的RFID數(shù)據(jù)如何處理和利用、如何將RFID系統(tǒng)與現(xiàn)有信息系統(tǒng)之間無縫集成等問題。解決這些問題的方法就是要構(gòu)建并部署一套RFID中間件。RFID中間件是RFID讀寫器和應(yīng)用系統(tǒng)之間的中介，從應(yīng)用程序端使用中間件所提供一組通用的應(yīng)用程序接口(API)，即能連到RFID讀寫器，讀取RFID標(biāo)簽數(shù)據(jù)。這樣一來，即使存儲RFID標(biāo)簽情報的數(shù)據(jù)庫軟件或后端應(yīng)用程序增加或改由其他軟件取代，或者讀寫RFID讀寫器種類增加等情況發(fā)生時，應(yīng)用端不需修改也能處理，省去多對多連接的維護(hù)復(fù)雜性問題。詳細(xì)來講，RFID中間件是一種消息導(dǎo)向(MessageOriented Middleware，MOM)的軟件中間件，信息是以消息的形式，從一個程序傳送到另一個或多個程序。信息可以以異步的方式傳送，所以傳送者不必等待回應(yīng)。面向消息的中間件包含的功能不僅是傳遞信息，還必須包括解釋數(shù)據(jù)、安全性、數(shù)據(jù)廣播、錯誤恢復(fù)、定位網(wǎng)絡(luò)資源、找出符合成本的路徑、消息與要求的優(yōu)先次序以及延伸的排錯工具等服務(wù)。RFID中間件在實際應(yīng)用當(dāng)中主要起到數(shù)據(jù)的處理、傳遞和讀寫器的管理等功能。通過對RFID實際應(yīng)用系統(tǒng)的分析，RFID中間件應(yīng)具備以下幾個主要功能：(1) 數(shù)據(jù)讀出和寫入目前市場上的電子標(biāo)簽，不但存儲標(biāo)識數(shù)據(jù)，有的還能夠提供用戶可進(jìn)行自定義讀寫操作的附加存儲器。當(dāng)