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基于RFID的电子车牌识别系统

作　者: 赵文婧
导　师: 王刚
学　校: 江苏大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 射频识别电子车牌车辆识别缝隙天线 Ansoft HFSS 管理系统
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

射频识别(Radio Frequency Identification,RFID)技术是自动识别技术中一个快速发展的领域,它具有高保密性、环境适应力强、抗干扰性强、识别距离远和识别速度快等优点,在智能交通管理中可望有重要应用。本文结合电子车牌发展的需要,通过研究金属车牌上的缝隙天线设计,将RFID有源标签与传统车号牌集为一体,研发了新型电子车牌并开发了基于新型电子车牌的管理系统,以方便车辆的自动识别,适应智能交通系统发展的需要。首先,本文对RFID技术以及目前电子车牌的研究和发展现状进行了综述,系统地阐述了RFID的基本组成和工作原理、系统的分类以及天线的基本电参数,重点介绍了缝隙天线的基本理论。在此基础上,本文根据我国九二式车牌结构特点,在金属车牌上采用缝隙天线,利用Ansoft HFSS仿真软件设计了分别工作在2.45GHz RFID频段和我国的RFID频段(920MHz～925MHz)的电子车牌,并根据车牌安装的实际情况设计了馈电结构。仿真和测试结果表明,所设计的电子车牌天线具有良好的阻抗特性和方向图。初步的路测结果表明,在较空旷处和车辆密集处的实测最远读取距离分别为97米和75米,可满足电子车牌系统的需要。文中还详细地讨论了天线结构参数的变化对天线工作频带调谐的影响,给出了设计此类缝隙天线的方法规律。文中还讨论了树脂填充缝隙对天线性能的影响,及其改进设计。此外,考虑到车牌生产的工艺要求,文中尝试提出了一种基于单面敷铜板结构的新型车牌,并利用此车牌设计了一款简单的水平缝隙天线,通过仿真分析了该天线结构参数的变化对天线方向图的影响,最终确定了最为适合的天线结构参数。本文还以双向4车道城市道路为例,对该缝隙天线的读取问题进行了初步的探讨。最后,本文采用C#语言和SQL Server2000数据库开发了一款综合性的电子车牌管理系统,详细讨论了系统中具有读/写功能的各模块的串行通信设计,并进行了软硬件的综合调试,阐述了整个电子车牌管理系统的工作过程。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-11
第一章绪论  11-20
  1.1 选题背景及研究意义  11-12
  1.2 国内外研究发展现状  12-18
    1.2.1 射频识别技术的发展与研究现状  12-15
    1.2.2 电子车牌的概述及研究现状  15-18
  1.3 本文的主要工作及结构安排  18-19
  1.4 本章小结  19-20
第二章射频识别系统的基本理论  20-28
  2.1 RFID的基本概念  20
  2.2 RFID系统的构成  20-21
  2.3 RFID系统的工作原理  21-25
  2.4 RFID系统的分类  25-27
    2.4.1 按照标签的供电形式分类  25
    2.4.2 按照工作频率分类  25-26
    2.4.3 按照作用距离分类  26-27
  2.5 本章小结  27-28
第三章缝隙天线理论基础  28-39
  3.1 天线的基本工作参数  28-32
    3.1.1 天线的输入阻抗  28-29
    3.1.2 天线的带宽  29
    3.1.3 天线的极化  29-30
    3.1.4 天线的方向函数及方向图  30
    3.1.5 天线的方向系数  30-31
    3.1.6 天线的辐射效率  31
    3.1.7 天线的增益系数  31-32
  3.2 缝隙天线理论基础  32-37
    3.2.1 理想缝隙天线  32-36
    3.2.2 有限尺寸金属平面上缝隙的辐射  36-37
  3.3 HFSS有限元法简介  37-38
  3.5 本章小结  38-39
第四章电子车牌缝隙天线的设计与仿真  39-56
  4.1 2.45GHz空气缝隙天线车牌  39-49
    4.1.1 天线结构  39-40
    4.1.2 天线性能仿真结果  40-44
    4.1.3 天线性能实测结果  44-46
    4.1.4 仿真过程中天线结构参数的变化对天线频谱的影响  46-49
  4.2 填充树脂的缝隙天线车牌  49-52
    4.2.1 天线结构  49-50
    4.2.2 天线性能仿真结果  50-52
  4.3 UHF频段空气缝隙天线车牌  52-55
    4.3.1 天线结构  53
    4.3.2 天线性能仿真结果  53-55
  4.4 本章小结  55-56
第五章基于单面敷铜板结构的新型电子车牌缝隙天线的设计与仿真  56-69
  5.1 新型车牌的设计  56-57
  5.2 天线的结构  57
  5.3 天线性能仿真结果  57-59
  5.4 天线结构参数变化对天线工作频带及方向图的影响  59-65
    5.4.1 初始建模  59-61
    5.4.2 H1的变化对方向图的影响  61
    5.4.3 L1和w1的变化对天线工作频带及方向图的影响  61-65
  5.5 城市道路双向4车道电子车牌读取问题与分析  65-68
  5.6 本章小结  68-69
第六章电子车牌管理系统的设计与实现  69-89
  6.1 车牌信息数据库的设计  69-73
    6.1.1 ADO.NET概述  69-70
    6.1.2 数据库建立  70-73
  6.2 阅读器串口通信的配置与实现  73-75
  6.3 管理系统整体框架及各功能模块的设计  75-88
    6.3.1 用户登录模块及主控制平台  76-77
    6.3.2 系统维护模块  77-78
    6.3.3 电子车牌信息管理模块  78-80
    6.3.4 停车场管理模块  80-83
    6.3.5 城市道路交通管理模块  83-85
    6.3.6 高速公路管理模块  85-88
  6.4 本章小结  88-89
第七章总结与展望  89-91
  7.1 论文总结  89-90
  7.2 研究展望  90-91
主要参考文献  91-94
致谢  94-95
攻读硕士学位期间发表的论文及科研情况  95

基于RFID的电子车牌识别系统

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