專利名稱：基于toa測(cè)距的讀卡器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于定位系統(tǒng)的讀卡器，特別是一種基于TOA測(cè)距的精確定位讀卡器。
背景技術(shù)：
目前，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)已經(jīng)開(kāi)發(fā)出基于有源RFID技術(shù)的人員考勤管理系統(tǒng)，并得到了成 功推廣應(yīng)用。從嚴(yán)格意義上說(shuō)，現(xiàn)有的礦用人員定位系統(tǒng)只是考勤系統(tǒng)，若是標(biāo)識(shí)卡在讀卡器的測(cè)量范圍內(nèi)，則表示標(biāo)識(shí)卡進(jìn)入測(cè)量區(qū)域，反之則沒(méi)有進(jìn)入測(cè)量區(qū)域，無(wú)法確定標(biāo)識(shí)卡的具體位置。市場(chǎng)上出現(xiàn)了一些精確定位系統(tǒng)，但它們的定位精度很低，還達(dá)不到煤礦的需求標(biāo)準(zhǔn)，并且也無(wú)法和RFID定位系統(tǒng)相兼容，更換成本太高。TOA測(cè)距方法目前還沒(méi)有運(yùn)用于煤礦人員定位系統(tǒng)上，并且也沒(méi)有出現(xiàn)TOA測(cè)距方法與RFID技術(shù)相兼容的定位系統(tǒng)。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的就是提供一種基于TOA測(cè)距的讀卡器，它通過(guò)與TOA精確定位標(biāo)識(shí)卡的配合使用，準(zhǔn)確的計(jì)算出標(biāo)識(shí)卡距離讀卡器的距離。本實(shí)用新型的目的是通過(guò)這樣的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，所述讀卡器為基于TOA測(cè)距方法進(jìn)行精確測(cè)距的TOA精確定位讀卡器，包括有讀卡器處理器、讀卡器定位模塊、讀卡器級(jí)聯(lián)模塊和讀卡器電源模塊，讀卡器處理器，用于讀卡器數(shù)據(jù)總匯，標(biāo)識(shí)卡的ID識(shí)別，讀卡器之間的通信，控制讀卡器的其它模塊工作，實(shí)現(xiàn)讀卡器休眠模式與正常模式之間的切換；讀卡器定位模塊，發(fā)送定位數(shù)據(jù)包、接收應(yīng)答消息，計(jì)算發(fā)送、接收之間時(shí)間延遲，通過(guò)時(shí)間延遲計(jì)算標(biāo)識(shí)卡與讀卡器之間的距離信息，并計(jì)算標(biāo)識(shí)卡的位置信息；讀卡器級(jí)聯(lián)模塊，實(shí)現(xiàn)多個(gè)讀卡器基于CAN通信協(xié)議的級(jí)聯(lián)工作；讀卡器電源模塊，為讀卡器各模塊提供工作電源。進(jìn)一步，所述讀卡器定位模塊的芯片型號(hào)為NAN0PAN5375。進(jìn)一步，讀卡器包括有一個(gè)主讀卡器和I個(gè)以上輔讀卡器，輔讀卡器將標(biāo)識(shí)卡距離信息發(fā)送給主讀卡器，主讀卡器計(jì)算標(biāo)識(shí)卡位置信息。進(jìn)一步，所述讀卡器還包括有讀卡器通信協(xié)議模塊，用于讀卡器與上位機(jī)之間的通信。進(jìn)一步，所述讀卡器還包括有讀卡器顯示模塊，用于顯示讀卡器的數(shù)據(jù)信息。進(jìn)一步，所述讀卡器還包括有讀卡器存儲(chǔ)模塊，用于存儲(chǔ)標(biāo)識(shí)卡的卡號(hào)、距離等信肩、O進(jìn)一步，所述讀卡器還包括有指示燈。進(jìn)一步，所述TOA精確定位讀卡器識(shí)別RFID格式數(shù)據(jù)包，對(duì)發(fā)出RFID格式數(shù)據(jù)包的標(biāo)識(shí)卡進(jìn)行RFID定位。由于采用了上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型具有如下的優(yōu)點(diǎn)[0017]本實(shí)用新型配合TOA精確定位標(biāo)識(shí)卡可以通過(guò)TOA測(cè)距方法準(zhǔn)確測(cè)算出攜帶標(biāo)識(shí)卡人員的具體位置和距離讀卡器的距離，實(shí)現(xiàn)礦井下的人員準(zhǔn)確定位，并且可以兼容RFID定位技術(shù)，配合RFID標(biāo)識(shí)卡可以繼續(xù)使用，降低一次性更換的成本。本實(shí)用新型的其他優(yōu)點(diǎn)、目標(biāo)和特征在某種程度上將在隨后的說(shuō)明書(shū)中進(jìn)行闡述，并且在某種程度上，基于對(duì)下文的考察研究對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯而易見(jiàn)的，或者可以從本實(shí)用新型的實(shí)踐中得到教導(dǎo)。本實(shí)用新型的目標(biāo)和其他優(yōu)點(diǎn)可以通過(guò)下面的說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求書(shū)來(lái)實(shí)現(xiàn)和獲得。

本實(shí)用新型的附圖說(shuō)明如下。圖I為本實(shí)用新型與標(biāo)識(shí)卡的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為讀卡器定位模塊的電路圖； 圖3為讀卡器計(jì)算標(biāo)識(shí)卡位置信息的原理圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明?；赥OA測(cè)距的讀卡器，所述讀卡器為基于TOA測(cè)距方法進(jìn)行精確測(cè)距的TOA精確定位讀卡器，包括有讀卡器處理器、讀卡器定位模塊、讀卡器級(jí)聯(lián)模塊和讀卡器電源模塊，讀卡器處理器，用于讀卡器數(shù)據(jù)總匯，標(biāo)識(shí)卡的ID識(shí)別，讀卡器之間的通信，控制讀卡器的其它模塊工作，實(shí)現(xiàn)讀卡器休眠模式與正常模式之間的切換；讀卡器定位模塊，發(fā)送定位數(shù)據(jù)包、接收應(yīng)答消息，計(jì)算發(fā)送、接收之間時(shí)間延遲，通過(guò)時(shí)間延遲計(jì)算標(biāo)識(shí)卡與讀卡器之間的距離信息，并計(jì)算標(biāo)識(shí)卡的位置信息；讀卡器級(jí)聯(lián)模塊，實(shí)現(xiàn)多個(gè)讀卡器基于CAN通信協(xié)議的級(jí)聯(lián)工作；讀卡器電源模塊，為讀卡器各模塊提供工作電源。讀卡器分為T(mén)OA精確定位讀卡器和RFID讀卡器，本實(shí)用新型所述TOA精確定位讀卡器，可以接收、發(fā)送TOA格式數(shù)據(jù)包，與TOA精確定位標(biāo)識(shí)卡共同實(shí)現(xiàn)精確定位，同時(shí)也可以接收、發(fā)送RFID格式數(shù)據(jù)包，與RFID標(biāo)識(shí)卡共同實(shí)現(xiàn)RFID定位。以讀卡器和標(biāo)識(shí)卡的類型進(jìn)行劃分，本實(shí)用新型可以分為4種情況第一種，TOA精確定位讀卡器和TOA精確定位標(biāo)識(shí)卡，標(biāo)識(shí)卡發(fā)送TOA格式握手信息給讀卡器，讀卡器能識(shí)別，確認(rèn)為精確定位模式。第二種，TOA精確定位讀卡器和RFID標(biāo)識(shí)卡，標(biāo)識(shí)卡發(fā)送RFID格式握手信息給讀卡器，讀卡器能識(shí)別，確認(rèn)為RFID定位模式。第三種，RFID讀卡器和TOA精確定位標(biāo)識(shí)卡，標(biāo)識(shí)卡先發(fā)送TOA格式握手信息給讀卡器，讀卡器不能識(shí)別，標(biāo)識(shí)卡切換為RFID格式握手信息，讀卡器能識(shí)別，確認(rèn)為RFID定位模式。第四種，RFID讀卡器和RFID標(biāo)識(shí)卡，標(biāo)識(shí)卡發(fā)送RFID格式握手信息給讀卡器，讀卡器能識(shí)別，確認(rèn)為RFID定位模式。本實(shí)用新型與標(biāo)識(shí)卡進(jìn)行配合進(jìn)行定位的具體方法為[0036]I)標(biāo)識(shí)卡向讀卡器發(fā)送握手信息,讀卡器判斷基于TOA精確定位或基于RFID定位，若為RFID定位則轉(zhuǎn)入步驟2)，若為精確定位則轉(zhuǎn)入步驟3)；2)讀卡器發(fā)送RFID定位模式確認(rèn)信息至標(biāo)識(shí)卡，標(biāo)識(shí)卡收到確認(rèn)信息后向讀卡器發(fā)送定位信息，若讀卡器收到定位信息，則表示該標(biāo)識(shí)卡在讀卡器測(cè)量區(qū)間內(nèi)，若讀卡器未收到定位信息，則表示該標(biāo)識(shí)卡不在讀卡器測(cè)量區(qū)間內(nèi)，完成RFID定位；3)讀卡器發(fā)送精確定位模式確認(rèn)信息至標(biāo)識(shí)卡；4)標(biāo)識(shí)卡收到讀卡器精確定位模式確認(rèn)信息，向讀卡器發(fā)送第一次定位數(shù)據(jù)包，讀卡器收到第一次定位數(shù)據(jù)包后，立即發(fā)出第一次應(yīng)答消息，并且讀卡器記錄下收到第一次定位數(shù)據(jù)包到發(fā)出第一次應(yīng)答消息的時(shí)間段，記為T(mén)2，標(biāo)識(shí)卡收到讀卡器發(fā)出的第一次應(yīng)答消息，記錄下標(biāo)識(shí)卡從發(fā)送第一次定位數(shù)據(jù)包到接收到第一次應(yīng)答消息的時(shí)間段，記為T(mén)1 ；·[0040]5)讀卡器向標(biāo)識(shí)卡發(fā)出第二次定位數(shù)據(jù)包，并接收標(biāo)識(shí)卡發(fā)回的第二次應(yīng)答消息，記錄讀卡器從發(fā)出第二次定位數(shù)據(jù)包到接收第二次應(yīng)答消息的時(shí)間段記為T(mén)3，標(biāo)識(shí)卡收到第二次定位數(shù)據(jù)包后向讀卡器發(fā)出第二次應(yīng)答消息，標(biāo)識(shí)卡記錄從接收到發(fā)送的時(shí)間段記為T(mén)4,讀卡器收到標(biāo)識(shí)卡的第二次應(yīng)答消息后，標(biāo)識(shí)卡將記錄有T1和T4信息的數(shù)據(jù)包發(fā)送給讀卡器；6)標(biāo)識(shí)卡根據(jù)T1U和T4時(shí)間信息，代入公式計(jì)算讀卡器與標(biāo)識(shí)卡之間的距離d d H土H XC
4其中C為光速；7)根據(jù)多臺(tái)讀卡器測(cè)算同一標(biāo)識(shí)卡的距離信息，主讀卡器測(cè)算出標(biāo)識(shí)卡的方位信
肩、O本實(shí)用新型第一步進(jìn)行工作模式選擇，確認(rèn)了工作模式后再進(jìn)行精確定位或RFID定位，RFID定位系統(tǒng)基于RFID射頻原理，標(biāo)識(shí)卡處于讀卡器測(cè)量范圍內(nèi)，讀卡器能收到定位信息，則表明標(biāo)識(shí)卡位于檢測(cè)區(qū)域，無(wú)法再進(jìn)一步精確定位，RFID定位技術(shù)一般用于工作考勤，確認(rèn)員工是否在工作區(qū)域。而TOA測(cè)距方法根據(jù)時(shí)間可以計(jì)算出標(biāo)識(shí)卡與讀卡器之間的準(zhǔn)確距離，若有兩臺(tái)或兩臺(tái)以上的讀卡器同時(shí)顯示標(biāo)識(shí)卡的距離信息就可以定位出標(biāo)識(shí)卡的位置信息，完成精確定位過(guò)程。而TOA測(cè)距方法有一個(gè)技術(shù)難點(diǎn)在于時(shí)間同步，若時(shí)間同步出現(xiàn)誤差，則測(cè)量出的結(jié)果相差會(huì)很大。如圖I所示，本實(shí)用新型為了解決時(shí)間同步問(wèn)題，采用了時(shí)間段計(jì)算的方式，通過(guò)標(biāo)識(shí)卡和讀卡器各自收、發(fā)數(shù)據(jù)包的時(shí)間差來(lái)計(jì)算距離，避免了時(shí)間同步的問(wèn)題，計(jì)算結(jié)果精確。所述讀卡器定位模塊的芯片型號(hào)為NAN0PAN5375。讀卡器包括有一個(gè)主讀卡器和I個(gè)以上輔讀卡器，輔讀卡器將標(biāo)識(shí)卡距離信息發(fā)送給主讀卡器，主讀卡器計(jì)算標(biāo)識(shí)卡位置信息。輔讀卡器將計(jì)算出的標(biāo)識(shí)卡數(shù)據(jù)信息傳給主讀卡器，主讀卡器根據(jù)多組信息推算出標(biāo)識(shí)卡的準(zhǔn)確方位信息。所述讀卡器還包括有讀卡器通信協(xié)議模塊，用于讀卡器與上位機(jī)之間的通信。所述讀卡器還包括有讀卡器顯示模塊，用于顯示讀卡器的數(shù)據(jù)信息。所述讀卡器還包括有讀卡器存儲(chǔ)模塊，用于存儲(chǔ)標(biāo)識(shí)卡的卡號(hào)、距離等信息。[0050]所述讀卡器還包括有指示燈。所述TOA精確定位讀卡器識(shí)別RFID格式數(shù)據(jù)包，對(duì)發(fā)出RFID格式數(shù)據(jù)包的標(biāo)識(shí)卡進(jìn)行RFID定位。最后說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求1.基于TOA測(cè)距的讀卡器，其特征在于所述讀卡器為基于TOA測(cè)距方法進(jìn)行精確測(cè)距的TOA精確定位讀卡器,包括有讀卡器處理器、讀卡器定位模塊、讀卡器級(jí)聯(lián)模塊和讀卡器電源模塊， 讀卡器處理器，用于讀卡器數(shù)據(jù)總匯，標(biāo)識(shí)卡的ID識(shí)別，讀卡器之間的通信，控制讀卡器的其它模塊工作，實(shí)現(xiàn)讀卡器休眠模式與正常模式之間的切換； 讀卡器定位模塊，發(fā)送定位數(shù)據(jù)包、接收應(yīng)答消息，計(jì)算發(fā)送、接收之間時(shí)間延遲，通過(guò)時(shí)間延遲計(jì)算標(biāo)識(shí)卡與讀卡器之間的距離信息，并計(jì)算標(biāo)識(shí)卡的位置信息； 讀卡器級(jí)聯(lián)模塊，實(shí)現(xiàn)多個(gè)讀卡器基于CAN通信協(xié)議的級(jí)聯(lián)工作； 讀卡器電源模塊，為讀卡器各模塊提供工作電源。
2.如權(quán)利要求I所述的基于TOA測(cè)距的讀卡器，其特征在于所述讀卡器定位模塊的芯片型號(hào)為NAN0PAN5375。
3.如權(quán)利要求I所述的基于TOA測(cè)距的讀卡器，其特征在于讀卡器包括有一個(gè)主讀卡器和I個(gè)以上輔讀卡器，輔讀卡器將標(biāo)識(shí)卡距離信息通過(guò)CAN總線發(fā)送給主讀卡器，主讀卡器計(jì)算標(biāo)識(shí)卡位置信息。
4.如權(quán)利要求1、2或3所述的基于TOA測(cè)距的讀卡器，其特征在于所述讀卡器還包括有讀卡器通信協(xié)議模塊，用于讀卡器與上位機(jī)之間的通信。
5.如權(quán)利要求4所述的基于TOA測(cè)距的讀卡器，其特征在于所述讀卡器還包括有讀卡器顯示模塊，用于顯示讀卡器的數(shù)據(jù)信息。
6.如權(quán)利要求5所述的基于TOA測(cè)距的讀卡器，其特征在于所述讀卡器還包括有讀卡器存儲(chǔ)模塊，用于存儲(chǔ)標(biāo)識(shí)卡的卡號(hào)、距離信息。
7.如權(quán)利要求5所述的基于TOA測(cè)距的讀卡器，其特征在于所述讀卡器還包括有指示燈。
專利摘要基于TOA測(cè)距的讀卡器，它包括有讀卡器處理器、讀卡器定位模塊、讀卡器級(jí)聯(lián)模塊和讀卡器電源模塊，讀卡器處理器，用于讀卡器數(shù)據(jù)總匯，標(biāo)識(shí)卡的ID識(shí)別，讀卡之間的通信，控制讀卡器的其它模塊工作，實(shí)現(xiàn)讀卡器休眠模式與正常模式之間的切換；讀卡器定位模塊，發(fā)送定位數(shù)據(jù)包、接收應(yīng)答消息，計(jì)算發(fā)送、接收之間時(shí)間延遲，通過(guò)時(shí)間延遲計(jì)算標(biāo)識(shí)卡與讀卡器之間的距離信息，并計(jì)算標(biāo)識(shí)卡的位置信息；讀卡器級(jí)聯(lián)模塊，實(shí)現(xiàn)多個(gè)讀卡器基于CAN通信協(xié)議的級(jí)聯(lián)工作；讀卡器電源模塊，為讀卡器各模塊提供工作電源。它通過(guò)與TOA精確定位標(biāo)識(shí)卡的配合使用，準(zhǔn)確的計(jì)算出標(biāo)識(shí)卡距離讀卡器的距離。
文檔編號(hào)G06K7/00GK202758361SQ20122005219
公開(kāi)日2013年2月27日 申請(qǐng)日期2012年2月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月17日
發(fā)明者湯朝明, 郭海軍, 孫維, 吳畏, 劉世森 申請(qǐng)人:中煤科工集團(tuán)重慶研究院