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基于RFID技术的停车场智能车位算法及引导系统的研究摘要本文基于“加权算法”和“RFID技术”提供了一个对停车场车位分配以及导航的通用解决方案。本文分为软件算法以及硬件设计两大块。关键词停车场RFID加权算法单片机引言随着社会的发展，汽车的拥有量越来越多，与此同时停车难的问题日益突出。现行的大多数停车场中，主要是依靠人工管理和指示，车辆的通行率和和停车场的使用效率低，无法及时统计车库内各车位的实时占用及分配情况。在一些大型停车场中，驾驶人员通常无法了解到车库内空车位的相关信息。很多驾驶人员在找到适合自己停车路线最佳的车位，花费了很多时间都没能找到车位。因此一套高效、智能、稳定的车位分配及导航系统在大型商场，体育场馆的停车场建设中将显的尤为重要。1项目简介1.1项目概况本项目以如图1停车场为例，系统设计车位252个，车辆出入口两个，控制中心设于入口一处。图1车位分布图1.2RFID技术介绍射频识别，RFID（RadioFrequencyIdentification）技术，又称无线射频识别，是一种通信技术，可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触[1]。主要组成部分有：应答器和阅读器：应答器：由天线，耦合元件及芯片组成，一般来说都是用标签作为应答器，每个标签具有唯一的电子编码，附着在物体上标识目标对象。阅读器：由天线，耦合元件，芯片组成，读取（有时还可以写入）标签信息的设备，可设计为手持式RFID读写器或固定式读写器。RFID技术的基本工作原理并不复杂：标签进入磁场后，接收解读器发出的射频信号，凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息（无源标签或被动标签），或者由标签主动发送某一频率的信号（ActiveTag，有源标签或主动标签），解读器读取信息并解码后，送至中央信息系统进行有关数据处理。1.3DSM-301RFID模块DSM-301模块基于有源RFID技术，模块工作在2.4GHz-2.45GHz微波段,最远识别距离可达50米。DSM-301模块内置信号衰减控制模块,可有效控制读卡的距离,识别距离精度可达1米以内。模块配套使用DST系列电子标签,标签自带电池,每秒3次往外发射标签ID信息。电子标签的持续工作时间由所配电池决定,最长4年。①工作原理有源标识卡不断主动向外发出无线电信号(1秒钟发送3次),并且能够传很远的距离,该无线信号是有编码的,每个标识卡的编码是唯一的。标识卡发出的无线信号如果是在读卡器的有效测量距离内,则该无线信号通过读卡器上的天线被读卡器接收并解码,然后可以通过TTL232接口将信息发送给控制器。②通信协议TTL232接口协议:数据位8、停止位1、无校验、无流量控制、波特率9600数据格式：2基于RFID技术的停车场智能车位算法及引导系统的硬件设计本系统以单片机作为节点控制器，各节点及上位机之间通过ZigBee方式来进行数据传输。节点控制上搭载了4个64*16点阵和一个DSM-301RFID模块。点阵作为显示设备，用于显示引导信息。RFID模块作为感应器，识别车辆的靠近和离开。在每个车位上方装有一个超声波车辆探测器，根据停车场的实际情况将多个探测器连接一个单片机上，并通过ZigBee的方式进行数据的传输到上位机上。从而使上位获取到车位的空/满状态。2.1基于RFID技术的停车场智能车位算法及引导系统的工作流程1）当车辆从入口道闸处取卡时，系统通过加权算法计算出离当前入口最近的空车位A，并计算最短路径，与该张卡的编号形成映射。2）当路口中的RFID模块识别到对应编号的射频卡识别到射频卡时，上位机将该卡对应的A车位号以及路线发送给点阵屏显示。在DSM-301RFID模块中，可利用衰减器控制识别距离，两者遵循：（dB为衰减值，X为衰减后距离，Y为不衰减距离）3）当车辆入库后，超声波车辆探测器反馈给上位机信号，数据库开始记录当前车辆入库时间，并开始计费。图2-1是系统的工作流程图：图2系统工作流程图2.2基于RFID技术的停车场智能车位算法及引导系统的通信结构图3通信拓扑图3基于RFID技术的停车场智能车位算法及引导系统的软件算法对于一个停车场，我们先将其划分成若干个分区，分区下每一个车位存在“空”和“满”两种状态。由此可以将停车场的车位分布抽象为多叉树模型。每一个分区为一个数组，数组长度为该分区车位的数量，数组中存放的数为该车位的状态，“0”表示空，“1”表示“满”。对于任何一个停车场，我们只需要修改数组的个数以及数组的长度就可以完成算法的初始化。当车辆进入时，算法只需完成以下3项操作就可以完成最佳车位的选取。3.1加权车辆从某个入口进入时，对相应的分区采取加权操作，靠近入口的分区权值最高，越远的权值越低，依次类推。对于多入口的停车场，每一个入口对应不同的数组加权，但不影响数组中的值。以图1-1的停车场为例，每个入口的加权如图4。图4加权示意图3.2遍历按照加权从高到低的顺序依次对分区进行遍历，寻找第一个“0”（空车位）出现的位置，输出对应的车位编号。3.3翻转已经停车入库的车辆，当超声波探测器检测到车辆，算法对相应的车位编号做“置1”操作，表示此车位已经有车辆停入；从车位离开的车辆，对相应的车位编号做“置0”操作，表示该车位可以停车。结语参考文献：[1]许毅,陈建军.RFID原理与应用[M].北京:清华大学出版社,2013[2]贝毅君.RFID技术在物联网中的应用[M].北京:人民邮电出版社,2013[3]鼎尚嵌入式.DSM-301远距离电子标签识别模块产品手册[K].苏州鼎尚信息技术有限公司,2012.