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基于RFID和GPRS技术的车载人员定位系统设计

作　者: 吴景国
导　师: 赵琳; 王伟
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 控制工程
关键词: RFID GPRS 车载定位 人员定位 人员管理
分类号: TP391.44
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


基于RFID (Radio Frequency Identification)技术的人员定位系统已经得到了广泛的应用，但是应用环境的局限性在很大程度上限制了整个行业的发展。针对现有人员定位系统的应用环境局限性较大以及定位成本较高等不足，本文提出一种适用于车载应用环境的基于有源RFID和GPRS (General Packet Radio Service)技术的车载人员定位系统。车载人员定位系统主要应用于大型车辆或者特种车辆内，用于对车内人员进行远程管理和监控，如火车内的人员管理、犯人押送车辆内的犯人远程监控等。相对于传统人员定位系统，该系统能够更好的适应复杂的车载应用环境，满足实际需求。车载人员定位系统是由车载人员定位标签、车载人员定位平台和终端控制系统三部分组成，车内人员的数据采集和定位是采用基于RFID技术的电子标签，车内人员定位采用质心定位算法，车内数据回传采用GPRS无线数据传输技术。本文的主要研究内容如下：（1）基于RFID技术的车载人员定位标签的设计与实现。该标签佩戴在车内人员的身上，用来确认车内人员的数量和位置。标签使用两块大容量纽扣电池供电，同时采用掉电和睡眠等省电模式，因而标签可以实现较长时间待机，最长可达一年。（2）车载人员定位平台的设计与实现，车载人员定位平台是整个系统的数据中转站，它主要负责识别车载人员定位标签并且将标签的数据信息进行提取和整理，最终通过GPRS模块将车内人员信息无线传输到终端控制系统。车载人员定位平台采用了双控制核心的设计，两个控制核心分别负责RFID模块和GPRD模块的数据收发工作，使系统的稳定性更高，数据收发的实时性更强。（3）终端控制系统的设计与实现，终端控制系统是车载人员定位系统的监控终端，也是用户终端。终端控制系统能够接收车载人员定位平台通过GPRS模块发送的车内人员数据，并且能实现车内人员位置的解算。（4）人员定位算法设计与实现，人员定位算法是车载人员定位系统中的核心技术之一。本文中分析了传统的三边定位算法，提出了一些不足，并根据这些不足提出了性能较好的质心定位算法对车内人员进行定位。最终为了再次提高定位性能，在系统中增加了参考标签来进行定位误差补偿。（5）在模拟实验环境下对车载人员定位系统进行了详细的测试，测试内容包括硬件模块测试、软件模块测试以及定位算法的定位精度测试。实验结果表明，本文中设计的车载人员定位系统能够实现车内人员管理和定位功能，人员定位精度在2米以内，系统的测试结果符合预期要求。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-11
第1章 绪论  11-16
  1.1 选题背景及意义  11
  1.2 相关技术概述  11-13
    1.2.1 RFID 技术  11-12
    1.2.2 GPRS 无线数据传输技术  12-13
  1.3 相关技术发展现状  13-14
    1.3.1 RFID 技术发展现状  13-14
    1.3.2 基于有源 RFID 技术的人员定位技术发展现状  14
  1.4 研究内容  14-15
  1.5 章节安排  15-16
第2章 车载人员定位系统总体方案  16-22
  2.1 车载人员定位系统组成  16
  2.2 车载人员定位系统需求分析  16-18
    2.2.1 车载人员定位标签功能需求  16-17
    2.2.2 车载人员定位平台功能需求  17
    2.2.3 终端控制系统功能需求  17-18
  2.3 车载人员定位系统设计方案  18-21
    2.3.1 硬件设计方案  18-19
    2.3.2 软件设计方案  19-21
  2.4 本章小结  21-22
第3章 车载人员定位系统硬件设计  22-43
  3.1 系统硬件设计步骤  22
  3.2 车载人员定位标签硬件设计  22-27
    3.2.1 射频芯片选型  23-24
    3.2.2 射频芯片电路设计  24-25
    3.2.3 标签处理器选型  25-26
    3.2.4 标签处理器电路设计  26-27
  3.3 车载人员定位平台硬件设计  27-38
    3.3.1 定位平台处理器选型  28-29
    3.3.2 定位平台处理器电路设计  29-30
    3.3.4 GPRS 模块选型  30-31
    3.3.5 GPRS 模块电路设计  31-33
    3.3.6 RFID 模块设计  33-34
    3.3.7 定位平台电源设计  34-36
    3.3.8 外部接口设备电路设计  36-38
  3.4 PCB 设计与焊接调试  38-41
    3.4.1 PCB 设计流程  38-39
    3.4.2 焊接与调试  39-41
  3.5 硬件电路板实物展示  41-42
  3.6 本章小结  42-43
第4章 车载人员定位系统软件设计与实现  43-62
  4.1 车载人员定位系统软整体结构  43
  4.2 车载人员定位算法设计  43-48
    4.2.1 定位算法选取  43-45
    4.2.2 基于 RSSI 的三边定位算法  45-46
    4.2.3 基于 RSSI 的质心定位算法  46-47
    4.2.4 定位误差补偿  47-48
  4.3 车载人员定位平台程序设计  48-54
    4.3.1 SCI 数据发送程序  49-50
    4.3.2 RFID 模块数据收发程序  50-51
    4.3.3 GPRS 模块数据收发程序  51-53
    4.3.4 液晶模块显示程序  53-54
  4.4 终端控制系统程序设计  54-60
    4.4.1 数据协议制定  55-57
    4.4.2 网络通信程序设计  57-58
    4.4.3 数据库程序设计  58-60
  4.5 系统软件整体工作流程  60-61
  4.6 本章小结  61-62
第5章 系统测试与结果分析  62-71
  5.1 系统基本功能测试  62-67
    5.1.1 车载人员定位平台与车载人员标签通信测试  62-64
    5.1.2 车载人员定位平台网络通信测试  64
    5.1.3 终端控制系统功能测试  64-67
  5.2 系统定位精度测试与分析  67-70
    5.2.1 标签定位测试  67-70
    5.2.3 定位结果分析  70
  5.3 本章小结  70-71
结论  71-73
参考文献  73-77
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果  77-78
致谢  78

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机的应用 > 信息处理（信息加工） > 模式识别与装置 > 光模式识别及其装置
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