北斗衛(wèi)星及RFID在隧道中的通信技術(shù)及應(yīng)用

鐘東潘紅兵沈華飛

（1. 南京長江隧道有限責(zé)任公司，江蘇南京 210061；2.江蘇北斗衛(wèi)星應(yīng)用產(chǎn)業(yè)研究院有限公司，江蘇南京 210061）

北斗衛(wèi)星及RFID在隧道中的通信技術(shù)及應(yīng)用

鐘東1潘紅兵1沈華飛2

（1. 南京長江隧道有限責(zé)任公司，江蘇南京 210061；2.江蘇北斗衛(wèi)星應(yīng)用產(chǎn)業(yè)研究院有限公司，江蘇南京 210061）

介紹北斗衛(wèi)星及RFID定位在隧道中的通信技術(shù)原理和關(guān)鍵技術(shù)以及應(yīng)用，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)應(yīng)用前景十分廣闊。比如，在車輛安裝北斗衛(wèi)星定位終端、RFID讀寫器、RFID天線，當(dāng)車輛在隧道外行駛，可以通過北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)對(duì)車輛進(jìn)行定位，隧道內(nèi)使用RFID分體機(jī)設(shè)備，通過讀取隧道內(nèi)RFID標(biāo)簽，進(jìn)行輔助定位。

北斗定位 RFID讀寫 通信技術(shù)應(yīng)用

1　前言

典型的隧道中的位置服務(wù)（Location Based Services， LBS）包括對(duì)人員/車輛的位置獲取，人員考勤，安全管理等。

全球定位系統(tǒng)（Global Positioning System， GPS）或北斗定位系統(tǒng)是迄今應(yīng)用最為成功的定位系統(tǒng)，它通過北斗/GPS衛(wèi)星信號(hào)接收機(jī)捕獲、測量來自在軌衛(wèi)星的廣播信號(hào)，可以在全球范圍提供高精度、全天候的連續(xù)定位能力。但在隧道和室內(nèi)、高樓密布的城區(qū)等信號(hào)遮擋嚴(yán)重的密集環(huán)境中，由于接收機(jī)捕獲不到足夠強(qiáng)度的衛(wèi)星信號(hào)，北斗/GPS的定位質(zhì)量難以得到保證甚至無法完成定位，使其可用性受到嚴(yán)重制約。

針對(duì)隧道復(fù)雜的隧道內(nèi)外環(huán)境下的定位和安全管理需求，提出一套基于北斗+RFID的位置定位管理系統(tǒng)，對(duì)隧道內(nèi)移動(dòng)的車輛提供相對(duì)準(zhǔn)確的定位。系統(tǒng)基于北斗衛(wèi)星定位標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，適用于隧道外的車輛人員定位。隧道內(nèi)使用RFID分體機(jī)設(shè)備，通過讀取隧道內(nèi)RFID標(biāo)簽，進(jìn)行輔助定位。

2　北斗+RFID定位通信特點(diǎn)

北斗+RFID定位方式具有以下特點(diǎn)：

2.1北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)解析

北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)由空間段、地面段和用戶段三部分組成，可在全球范圍內(nèi)全天候、全天時(shí)提供高精度、高可靠定位、導(dǎo)航、授時(shí)服務(wù)，并具短報(bào)文通信能力，定位精度10米，測速精度0.2米/秒，授時(shí)精度10納秒。

2.2RFID輔助定位特點(diǎn)

RFID讀寫器每隔1秒發(fā)射一次射頻信號(hào)，讀取標(biāo)簽信息，讀取時(shí)間維持100毫秒，讀寫器會(huì)讀取前方所能讀到的所有標(biāo)簽編號(hào)信息，并根據(jù)讀到的信號(hào)強(qiáng)度計(jì)算車輛所讀到的標(biāo)簽編號(hào)。當(dāng)讀寫器讀取到標(biāo)簽編號(hào)，編號(hào)信息通過車載主機(jī)上傳到平臺(tái)，平臺(tái)匹配經(jīng)緯度坐標(biāo)，在管理平臺(tái)顯示位置信息。

2.3RFID標(biāo)簽編碼規(guī)則

RFID標(biāo)簽采用EPC編碼作為唯一標(biāo)識(shí)碼，其編碼由16位數(shù)字組成，具體如下：

字母E（1位） + 發(fā)卡日期（6位） + 隧道代碼（2位） + 方向代碼（1位）+ 岔路標(biāo)記符（1位）+ 組別號(hào)（3位）+ 單張?zhí)枺?位）。

2.4其通信過程中干擾因素和制約因素

北斗衛(wèi)星定位除了隧道內(nèi)不能接收到衛(wèi)星信號(hào)，還易受天氣等環(huán)境因素的影響。RFID讀寫器在讀取標(biāo)簽的過程中，容易受到讀寫器角度、標(biāo)簽的距離、讀寫過程中是否被遮擋等因素的影響。

3　北斗衛(wèi)星+RFRD定位技術(shù)原理

北斗衛(wèi)星定位終端，對(duì)車輛行駛速度、時(shí)間、里程以及有關(guān)車輛行駛的其他狀態(tài)信息進(jìn)行記錄、存儲(chǔ)并可通過接口實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的輸出。集成有北斗定位模塊和GPRS/CDMA通信模塊，可以通過GPRS/CDMA上傳數(shù)據(jù)信息。RFID讀寫器讀取到的標(biāo)簽信息通過串口同步傳輸?shù)奖倍沸l(wèi)星定位終端，再由GPRS/CDMA通道上傳數(shù)據(jù)信息。

通過射頻識(shí)別技術(shù)。又稱電子標(biāo)簽。是一種非接觸式的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，它通過射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)。

4　應(yīng)用

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)應(yīng)用前景十分廣闊。比如，在車輛安裝北斗衛(wèi)星定位終端、RFID讀寫器、RFID天線，當(dāng)車輛在隧道外行駛，可以通過北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)對(duì)車輛進(jìn)行定位。當(dāng)車輛在隧道內(nèi)行駛，讀寫器發(fā)射射頻信號(hào)，讀取標(biāo)簽信息，當(dāng)讀寫器讀取到標(biāo)簽編號(hào)，編號(hào)信息通過車載主機(jī)上傳到平臺(tái)，平臺(tái)匹配經(jīng)緯度坐標(biāo)，在管理平臺(tái)顯示位置信息，實(shí)現(xiàn)車輛在隧道內(nèi)的定位。實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛的行駛速度、停車時(shí)間、駕駛時(shí)間等的監(jiān)控。有效提高車輛的監(jiān)控管理效率。

目前城市的道路建設(shè)中越來越多的采用隧道的方式，隧道類型涵蓋江底隧道、市內(nèi)湖底隧道、快速路隧道、穿山隧道等。北斗衛(wèi)星定位及RFID輔助定位系統(tǒng)可以得到廣泛的復(fù)制推廣，建立標(biāo)桿項(xiàng)目。

［1］楊元喜，李金龍，王愛兵，徐君毅，何海波，郭海榮，申俊飛，戴弦.北斗區(qū)域衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)基本導(dǎo)航定位性能初步評(píng)估［J］.中國科學(xué)：地球科學(xué)，2014，01：72-81.

［2］胡志剛.北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)性能評(píng)估理論與試驗(yàn)驗(yàn)證［D］.武漢大學(xué)，2013.

［3］李豹，許江寧，曹可勁，朱銀兵.北斗二代導(dǎo)航信號(hào)抗多徑性能分析與仿真［J］.中國慣性技術(shù)學(xué)報(bào)，2012，03：339-342+347.

［4］劉永明，張?jiān)疲瑖?GPS/北斗-2組合定位性能的研究［J］.電子設(shè)計(jì)工程，2013，14：121-123+126.

［5］賈超廣，肖海霞.基于衛(wèi)星信號(hào)模擬器的北斗接收機(jī)性能測試與分析［J］.導(dǎo)航定位學(xué)報(bào)，2013，04：14-16+25.

［6］王穎.對(duì)RFID在圖書館應(yīng)用的思考［J］.圖書館工作與研究，2009（2）：46-48.

［7］劉筱霞，陳春霞.現(xiàn)代電子標(biāo)簽及其印刷技術(shù)［J］.包裝工程，2008，29（5）：190-192.

［8］石蕾，陳敏雅.RFID系統(tǒng)中閱讀器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］.電腦開發(fā)與應(yīng)用，2008，（07）.

鐘東（1971—），男，江蘇南京人，工作單位：南京長江隧道有限責(zé)任公司，職務(wù)：總經(jīng)理，研究方向：北斗衛(wèi)星在長江隧道的應(yīng)用。