本實用新型涉及一種定位系統(tǒng)，具體是一種基于無源UHF RFID停車場車輛感知定位系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

交通基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)、車輛安全管理是每個城市建設(shè)規(guī)劃者日益面臨的一個重要課題。智能停車場適用于各種公共場所（小區(qū)、企業(yè)、政府機關(guān)、飛機場、火車站、酒店、超市等）。在這些場所中都普遍存在著停車難、停車管理難的問題，尤其是在一些高檔社區(qū)、企業(yè)、政府機構(gòu)矛盾更是日益突出，停車管理漏洞百出，車主與物業(yè)管理方糾紛不斷。RFID停車場應(yīng)用可以有效地解決這些問題，使車主們擁有更為方便舒適的停車環(huán)境，使停車場管理部門的工作變得更為完善輕松。不但可以樹立全新的物業(yè)管理形象，還可以嚴格縝密收費管理流程和有效加強了車輛的安全管理。

RFID智能停車場是基于國際上流行、國內(nèi)正日漸重視的行業(yè)一一RFID技術(shù)的成熟開發(fā)和成功應(yīng)用而產(chǎn)生的。其不可防制性、抗干擾性、抗擊打性、快速識別性、智能鑒別性等特性，毫無疑問為各類停車場管理提供了一種全新的解決方案

RFID（射頻識別）是一種非接觸式的自動識別技術(shù)，通過射頻信號自動識別目標對象，并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)。識別工作無需人工干預(yù)，可工作于各種惡劣環(huán)境。RFID技術(shù)可高速識別單個以及多個標簽，操作快捷方便。RFID具有數(shù)據(jù)容量大、識別距離遠、一次識別多個目標、每個標簽都具有全球唯一編碼等特點，被廣泛應(yīng)用于各個行業(yè)。

目前基于停車場車輛感知方案很多，依據(jù)傳輸媒介的不同而分為以下四個大類：地磁線圈感知方案、紅外線感知方案、全視頻智能感知方案和射頻識別感知方案。

地磁線圈感知方案應(yīng)用地磁效應(yīng)，通過檢測地磁線圈上方有無金屬物體來判斷停車位上有無車輛，但對成熟的停車場，如安裝此系統(tǒng)，需要在地面開槽施工布線，大大增加了系統(tǒng)安裝難度。

紅外線感知方案存在的最大問題是，如有相關(guān)人員或物體在停車位上停留時，也會判斷車位上停有車輛，誤判率大大提高。

目前應(yīng)用最為廣泛的是全視頻智能感知方案。但全視頻感知方案存在的以下問題也造成了推廣難度大大增加。一是成本太高，每三個車位就需要配備一臺高清攝像機，而一臺高清攝像機造價在萬元以上；二是反應(yīng)速度慢，對數(shù)千個車位進行不間斷的智能圖像識別需要耗費大量的運算機時；第三，受環(huán)境、照明和天氣等因素的影響，致使號牌識別率不高，而且視頻圖像識別不能有效辨別假牌套牌、故意遮擋號牌等違法行為。因此，基于視頻智能識別的車位感知系統(tǒng)在國內(nèi)應(yīng)用的并不是很多。

射頻感知方案。目前應(yīng)用在射頻感知方案中的停車卡主要分為無源IC卡、無源IC中距離卡、有源2.4G卡等。無源IC卡只在進出停車場近距離刷卡時起到收費作用，無源IC中距離卡只能使用在固定成熟社區(qū)中，而有源2.4G卡存在電池使用壽命問題等等等等。并且最直接的問題是，所有基于這些卡的應(yīng)用都集中在停車場進出門禁系統(tǒng)當(dāng)中，并沒有與車輛進行一一綁定，并沒有將應(yīng)用范圍擴展到停車場車輛定位當(dāng)中?；跓o源UHF RFID技術(shù)的汽車電子標識方案：

無源UHF RFID技術(shù)是射頻感知方案中比較前沿、符合市場趨勢的一種技術(shù)。將UHF RFID射頻識別技術(shù)運用在汽車上，可以實現(xiàn)車輛及時“被感知”，可實現(xiàn)城市交通動態(tài)，車位靜態(tài)識別智能化。RFID射頻識別技術(shù)運用在汽車上，為汽車安裝上“電子標簽”，可使車輛及時“被感知”，相關(guān)數(shù)據(jù)能夠?qū)崟r采集、整理和分析，有效解決停車場內(nèi)車輛自動識別、動態(tài)監(jiān)測及流量精確預(yù)測等難題。

目前由公安部牽頭的基于國標GB/T 29768- 2013的汽車電子標識相關(guān)6項行業(yè)標準（即將上升為國家標準中）正在制訂和完善中，這些標準包括《汽車電子標識安全技術(shù)要求》、《汽車電子標識通用技術(shù)條件》、《汽車電子標識安裝規(guī)范》、《汽車電子標識讀寫設(shè)備通用技術(shù)條件》、《汽車電子標識讀寫設(shè)備安全技術(shù)要求》和《汽車電子標識讀寫設(shè)備安裝規(guī)范》。由于汽車電子標識項目對超高頻RFID技術(shù)的要求高，并將強制性地全國統(tǒng)一部署，覆蓋全國2億多輛汽車，此項目將成為全球最大的物聯(lián)網(wǎng)項目。

目前，符合國際EPC標準的汽車電子標識在各地停車場已有小范圍試點應(yīng)用，但尚未形成規(guī)模，并且此技術(shù)也只限應(yīng)用于停車場的進出口管理系統(tǒng)中。隨著基于中國國家標準的汽車電子標識項目的開展，以后每輛汽車上都會安裝汽車電子標識，如何將汽車電子標識擴展應(yīng)用于停車場內(nèi)的車位感知定位系統(tǒng)中，即是本系統(tǒng)需要解決的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于提供一種基于無源UHF RFID停車場車輛感知定位系統(tǒng)，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供如下技術(shù)方案：

一種基于無源UHF RFID停車場車輛感知定位系統(tǒng)，包括汽車電子標識、UHF天線、UHF RFID讀寫設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)交換機、服務(wù)器計算機以及后臺可視系統(tǒng)，所述的UHF天線通過饋線與UHF RFID讀寫設(shè)備連接，所述的UHF RFID讀寫設(shè)備通過網(wǎng)絡(luò)交換機與服務(wù)器計算機連接，后臺可視系統(tǒng)也與服務(wù)器計算機相連；采用UHF RFID的RSSI技術(shù)通過判斷、對比各個UHF天線接收到汽車電子標識的反射信號的變化趨勢及能量強弱，有效判斷出汽車電子標識到連接到UHF RFID讀寫設(shè)備的UHF天線的距離及運動趨勢，所述的UHF天線中的天線陣列技術(shù)，減小及控制每個UHF天線的覆蓋角度和范圍，有效判斷汽車電子標識在空間中某一具體方位。

作為本實用新型進一步的方案：所述的UHF RFID讀寫設(shè)備的RSSI技術(shù)能夠有效判斷汽車電子標識到連接到UHF RFID讀寫設(shè)備端的UHF天線的距離及方位。

作為本實用新型進一步的方案：所述的UHF天線中的天線陣列技術(shù)能夠有效判斷汽車電子標識在所處空間的具體方位。

作為本實用新型再進一步的方案：所述的汽車電子標識是超高頻RFID防拆陶瓷標簽，由下至上由離型紙、膠層、陶瓷層、天線層、SOT封裝超高頻RFID芯片、PVC外殼和表面印刷層組成。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型專利的有益效果是：

采用超高頻RFID防拆陶瓷標簽，防轉(zhuǎn)移、不可重復(fù)使用，實現(xiàn)了標簽的物理防偽和軟件防偽，安全性高；

采用UHF RFID中的RSSI（Recevied Signal Strength Indication）技術(shù)，通過判斷、對比各個UHF天線接收到汽車電子標識的反射信號的變化趨勢及能量強弱，有效判斷出汽車電子標識到連接到UHF RFID讀寫設(shè)備端的UHF天線的距離及運動趨勢。

采用UHF天線中的“天線陣列技術(shù)”，減小及控制每個天線的覆蓋角度和范圍，從而有效判斷汽車電子標識在空間中某一具體方位。

結(jié)合RSSI技術(shù)和天線陣列技術(shù)，解決了天線覆蓋范圍不精確，及多個標簽反射信號漂移，導(dǎo)致無法精準定位某個汽車電子標識問題；

將UHF RFID技術(shù)應(yīng)用在停車場車輛感知定位中，降低了目前停車場車輛定位紅外攝像頭等方案高建設(shè)成本。

附圖說明

圖1是本實用新型的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)圖；

圖2是基于RSSI技術(shù)定位流程圖；

圖3是本實用新型帶有RSSI功能的UHF RFID讀寫設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本實用新型的停車場車位停車示意圖；

圖5是本實用新型的汽車電子標識結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6帶有RSSI功能的無源UHF RFID讀寫設(shè)備。

具體實施方式

下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述。

請參閱圖1～6，本實用新型實施例中，一種基于無源UHF RFID停車場車輛感知定位系統(tǒng)，包括汽車電子標識1、UHF天線2、UHF RFID讀寫設(shè)備3、網(wǎng)絡(luò)交換機4、服務(wù)器計算機5以及后臺可視系統(tǒng)6，所述的UHF天線2通過饋線7與UHF RFID讀寫設(shè)備3連接，所述的UHF RFID讀寫設(shè)備3通過網(wǎng)絡(luò)交換機4與服務(wù)器計算機5連接，后臺可視系統(tǒng)6也與服務(wù)器計算機5相連；采用UHF RFID的RSSI技術(shù)通過判斷、對比各個UHF天線2接收到汽車電子標識1的反射信號的變化趨勢及能量強弱，有效判斷出汽車電子標識1到連接到UHF RFID讀寫設(shè)備3的UHF天線2的距離及運動趨勢，所述的UHF天線中的天線陣列技術(shù)，減小及控制每個UHF天線2的覆蓋角度和范圍，有效判斷汽車電子標識1在空間中某一具體方位。

所述的UHF RFID讀寫設(shè)備3的RSSI技術(shù)能夠有效判斷汽車電子標識1到連接到UHF RFID讀寫設(shè)備3端的UHF天線2的距離及方位。

所述的UHF天線2中的天線陣列技術(shù)能夠有效判斷汽車電子標識1在所處空間的具體方位。

所述的汽車電子標識1是超高頻RFID防拆陶瓷標簽，由下至上由離型紙8、膠層9、陶瓷層10、天線層11、SOT封裝超高頻RFID芯片12、PVC外殼13和表面印刷層14組成。

所述的UHF天線，在后期系統(tǒng)應(yīng)用中，單個天線可升級至多個小模組天線構(gòu)成，將天線輻射范圍變窄，信號扇形覆蓋區(qū)域只覆蓋對應(yīng)車位車頭區(qū)域，減輕后臺復(fù)雜數(shù)據(jù)計算量。

結(jié)合RSSI技術(shù)和天線陣列技術(shù)，解決了天線覆蓋范圍不精確，及多個標簽反射信號漂移，導(dǎo)致無法精準定位某個汽車電子標識問題。

所述的汽車電子標識是超高頻RFID防拆陶瓷標簽，該超高頻RFID防拆陶瓷標簽由下至上由離型紙、膠層、陶瓷層、天線層、SOT封裝超高頻RFID芯片、PVC外殼和表面印刷層組成，粘貼與前擋風(fēng)玻璃，與車輛信息一一綁定。

所述的汽車電子標識是超高頻RFID防拆陶瓷標簽，其標簽天線采用具有抗金屬功能的天線線型。標簽背面貼附有錫紙等材料時，保證標簽讀取性能只下降15~20%，有效解決原有陶瓷標簽背后貼附錫紙時，標簽不能被讀取問題。

所述的汽車電子標識是超高頻RFID防拆陶瓷標簽，采用陶瓷基版中間打孔，空隙上方焊接SOT封裝超高頻RFID芯片。帶有背膠的標簽黏貼在車輛擋風(fēng)玻璃上，無法轉(zhuǎn)移。如標簽被強拆下，造成SOT封裝的RFID芯片電氣性能失效，從而使電子標簽失效。

所述的汽車電子標識是超高頻RFID防拆陶瓷標簽，帶有超高頻RFID芯片，可以用于寫入并存儲加密數(shù)據(jù)，加密算法等。保證一車一號，避免被克隆、復(fù)制。

服務(wù)器計算機，通過網(wǎng)絡(luò)交換機與多臺超高頻RFID讀寫設(shè)備相連。其功能在于存儲所有RFID標簽信息，協(xié)調(diào)多臺超高頻RFID讀寫設(shè)備的工作，同時對超高頻RFID讀寫設(shè)備獲取的汽車電子標識信息進行驗證、統(tǒng)計。

汽車電子標識如圖4，它主要由離型紙（8）、膠層（9）、陶瓷層（10）、天線層（11）、SOT封裝超高頻RFID芯片（12）、PVC外殼（13）和表面印刷層（14）組成。

基于信號強度（RSSI）技術(shù)的測量方法：

基于信號強度（RSSI）的測距是一項低成本和低復(fù)雜度的距離測量技術(shù)，被廣泛應(yīng)用于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)基于距離的定位技術(shù)中?；赗SSI測距的定位技術(shù)，通過線性回歸分析對參數(shù)進行優(yōu)化，引入高斯濾波模型，對RSSI值進行修正，提高了測距精度。采用泰勒級數(shù)展開對位置進行迭代計算，最后在停車場內(nèi)進行2~3輛車的實驗驗證，通過仿真和實驗驗證算法的可行性和優(yōu)越性。該算法減小了定位誤差，提高了定位精度。

圖6為帶有RSSI功能的無源UHF RFID讀寫設(shè)備，可測量汽車電子標識移動速度和方向：1.UHF RFID讀寫設(shè)備收到汽車電子標識在位置1的返回信號時，能量檢測電路計算數(shù)字基帶1路信號和數(shù)字基帶2路信號的能量，分別記錄為UV1和UV2并向MCU報告當(dāng)前時間t1；2.MUC計算汽車電子標識處于1位置時的幅度A1和角度1； 3.UHF RFID讀寫設(shè)備等待接收汽車電子標識在位置2的返回信號，若接收到返回信號，則進入下一步；如未接收到返回信號，則繼續(xù)等待；4.汽車電子標識移動到位置2時，記錄下在位置2的返回信號并計算能量，并向MCU報告當(dāng)前時間t2；5.MCU計算汽車電子標識處于位置2時的幅度A2和角度2，若A2大于A1，則汽車電子標識朝著讀寫設(shè)備天線方向移動；若A2小于A1，則汽車電子標識背離讀寫設(shè)備天線方向移動，并且根據(jù)角度，可計算出標簽移動速度。

下面是汽車進入停車場應(yīng)用RSSI技術(shù)、天線陣列技術(shù)實施精確感知的具體環(huán)節(jié)。當(dāng)貼有汽車電子標識標簽的車輛進入停車場內(nèi)，車主首先根據(jù)場內(nèi)LED引導(dǎo)屏，找到閑置車位，停放車輛。采用了陣列技術(shù)，縮小了天線的覆蓋角度，使得只有車位相鄰的車位上的電子標識能夠被讀取。

此時，停車場內(nèi)，當(dāng)相鄰A車位和B車位上都有車輛停放時，有可能出現(xiàn)的三種情況。

1.A車位上方的UHF天線只讀取到A車標簽，B車位上方的UHF天線只讀取到B車標簽。此時A、B天線將各自采集到的標簽數(shù)據(jù)和能量信號傳輸?shù)胶笈_即可。

2.由于信號漂移，A車位上方天線同時讀到A車標簽和B車標簽，B車位上方的UHF天線只讀取到B車標簽。此時A車位上方天線將同時采集到的A、B標簽數(shù)據(jù)和能量信號傳輸?shù)胶笈_，因為A、B標簽距離A車位上方天線距離不同，則返回到后臺的能量強度及變化趨勢不同，同時配合B車位上方天線傳輸?shù)胶笈_的標簽信號和能量強度及變化趨勢，精確判斷出車輛是朝哪個車位靠近，同時當(dāng)車輛靜止后，判斷出車輛是停止在車位A還是車位B。例如，車位A上方天線接收到的反射信號趨勢是隨著時間在變?nèi)酰鳥上方天線接受到的同一個標識的反射信號趨勢是在增強，說明車輛是在靠近B車位；當(dāng)車輛靜止后，A上方天線和B上方天線的接收信號基本穩(wěn)定，此時B上方天線的接收信號大于A上方天線接收信號，由此判斷出車輛停止在B車位上。

3.由于信號漂移，A車位上方的天線同時讀到A車標簽和B車標簽，B車位上方的天線也同時讀到B車標簽和A車標簽。此時，傳輸?shù)胶笈_中的數(shù)據(jù)中有4組汽車電子標識的反射信號數(shù)據(jù)及趨勢。根據(jù)2中所述的方法，根據(jù)每組反射信號數(shù)據(jù)的變化趨勢及強弱可以精準判斷出A車位A車標簽，B車位B車標簽。

以上判斷，可以拓展到多個相鄰車位互相判斷。

經(jīng)試驗表明，本實用新型描述的基于無源UHF RFID停車場車輛感知系統(tǒng)，實現(xiàn)了對車輛在停車位上的精確感知和定位，且在后期大規(guī)模應(yīng)用中，實質(zhì)性的解決目前停車場基于攝像紅外等方案中高建設(shè)成本問題。

對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本實用新型不限于上述示范性實施例的細節(jié)，而且在不背離本實用新型的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現(xiàn)本實用新型。因此，無論從哪一點來看，均應(yīng)將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本實用新型的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本實用新型內(nèi)。不應(yīng)將權(quán)利要求中的任何附圖標記視為限制所涉及的權(quán)利要求。

此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但并非每個實施方式僅包含一個獨立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說明書作為一個整體，各實施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實施方式。