全新的數字化信息時代已經來臨,數字化信息應用愈發廣泛,各大企業紛紛搶占,優化產業結構。對于汽車行業來說,得到泛應用的就屬汽車終端了。傳統汽車終端僅利用了攝像頭的錄像功能,不能及時將監控信息及時傳回監控中心,并非真正的實時遠程監控終端,不能滿足自動化作業需求。
隨著物聯網技術引入物流行業管理,高速、快捷的物流體急需建立,由此一種全新的基于RFID技術的物聯網車載系統應運而生。文中介紹的車載系統是運行于車載終端中的智能系統,安裝在運輸車輛后,通過RFID技術以及其他動態信息采集技術,無需人工操作,自動與控制中心進行通信,實現對車輛的全程掌控。
1系統總體分析
物聯網車載系統采用ARM11嵌入式處理器在Linux平臺上進行開發,采用了GPS定位、GPRS通信技術、RFID無線射頻技術等。車載終端的底層基于嵌入式平臺,將嵌入式軟件植入物流車載終端,通過寫入的控制程序完成對其他功能模塊的控制,從而實現以下功能:
1)實時完成信息傳輸;
2)遠程終端內植入讀卡器,對裝車的貨物進行識別和記錄;
3)實現自身全程精確定位;
4)利用攝像裝置,獲取所需的圖像信息;
5)與控制中心的通信;
2系統硬件設計
物聯網物流車載終端系統主要由ARM11核心系統、GPS模塊、GPRS模塊、RFID識別模塊、圖像采集模塊等組成。
本系統要求實時傳輸、GPS位置、RFID識別信息等,對車輛實時動態跟蹤,綜合各方面的需求,嵌入式系統的CPU選用Samsung公司的S3C6410微處理器,其穩定主頻667MHz,主頻可達800MHz,集成了許多外設接口,具有高性能、低功耗的特點,有較大的存儲空間和較強的計算能力,滿足本系統對于數據處理存儲的需要,實現各部分功能。
GPS定位模塊選用的GS-91GES衛星定位模塊,是一個高性能、低功耗的GPS衛星接收引擎板,是一個完整的衛星定位接收器具備功能,定位精度可以達到10m。
無線通信模塊選用SIMCOM公司的SIM300模塊。它是一款三頻段GSM/GPRS模塊,可在范圍內的EGSM900MHz、DCS1800MHz、PCS1900MHz3種頻率下工作,能夠提供GPRS多信道類型多達10個,并且支持CS-1、CS-2、CS-3和CS-44種GPRS編碼方案,內嵌了TCP/IP協議,只需通過AT指令就能很快接入Internet。
Nandflash為存儲外設。本系統將視頻信息存放在nandflash中,同時LINUX的Uboot、內核、開機圖片和文件系統也都燒寫到nandflash中。
遠程終端采用攝像頭模塊完成圖像采集功能。攝像頭模塊采用中星微Z301PUSB攝像頭,模塊通過USB接口與嵌入式平臺直接連接,嵌入式系統對圖像進行存儲,保障了數據的安全性。采集到的圖像信息,經過嵌入式系統進一步壓縮處理,通過無線通信模塊發送到遠程控制中心。
射頻識別模塊選用nRF24L01無線射頻模塊,nRF24L01是一款工作在2.4~2.5GHz用ISM頻段的單片無線收發器芯片,它有極低的電流消耗。系統將標簽放置在運輸貨物上,通過終端上的RFID讀卡器,對進入運輸車輛的貨物進行識別管理。
3系統軟件設計
物聯網物流車載終端的軟件系統選用嵌入式Linux操作系統作為開發平臺。首先在PC機上搭建Linux操作系統,然后在建立交叉編譯環境。在這個過程中,GPS定位信息、GPRS無線傳輸、圖像采集、RFID識別信息的采集等都是采用C語言在PC機上編寫,然后采用交叉編譯產生可執行文件下到S3C6410上運行。
3.1GPS模塊
GPS模塊程序是本系統的關鍵和基礎,主要完成經緯度、車速、加速度、海拔、方位角等信息的自動采集工作。打開設備以后,首先需要串口初始化,設置波特率、數據位、停止位、校驗位等參數,然后打開串口讀取原始GPS信息,最后調用函數gps_phame(char*line,GPS_INF0*GPS);對GPS信息進行解析。該模塊程序處理流程如圖2所示。
3.2GPRS模塊
GPRS模塊程序是實現遠程無線聯網、實時數據通信的關鍵和基礎,主要完成交互數據通信、短信接收發送、在線數據更新、調度中心遠程指令控制等功能。為了兼顧數據通信和短信收發功能,GPRS模塊沒有使用TCP/IP透明傳輸模式,而是工作在AT指令模式,數據通信采用TCP/IP協議,通信格式為自定義PDU雙字節編碼模式,短信采用國際通用標準PDU數據格式。
3.3行程回放
本系統可以實時對車輛進行定位,同時將行車路線存儲在nandflash中,而視頻信息在車載終端進行采集,視頻信息同樣可以存儲在nandflash中,行車路線信息可以選擇回放,如圖3所示。
3.4圖像采集模塊
本系統采用Linux2.6.36內核,它采用了UVC的驅動v412(video4linux2的簡稱)框架。v412為Linux視頻設備程序提供了一套接口規范,包括一套數據結構和底層v412驅動接口。
3.5識別信息采集
nRF24L01通過UART串口與Linux系統通信,它在接收模式下可以接收6路不同通道的數據,設置為接收模式的nRF24L01可以對這6個發射端進行識別,nRF24L01確認收到數據后記錄地址,以此地址為目標地址發送應答信號,在發送端數據通道0被用做接收應答信號。
在未來,這種基于RFID技術的物聯網車載終端系統可對物流企業的車輛進行實時遠程監控,提高物流效率,節約物流成本,也可實現車輛行車全程監控,提高行車安全。只要有GPRS網絡覆蓋的范圍內即可實現與控制中心的實時通信,很好的實現實時精確定位監控,有非常實用的開發價值。
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