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基于RFID的快速公交系统设计与关键技术研究

辛阔  
【摘要】:随着我国城镇化的发展,越来越多的人进入城市生活,这对城市交通的优化提出了较高的要求。快速公交系统(Bus Rapid Transit,BRT)是新型公共交通工具,它结合了普通公交系统建设成本低,投入灵活的优势,又具有轨道交通速度快,安全舒适,准点率高等优点。快速公交系统的高效主要体现在快速公交车辆的优先通行。一方面,快速公交车辆有其专用的公交路线;另一方面,快速公交车辆在交叉路口有优先通行的权利。当公交到达交叉路口时,通过适当延长绿灯的时间或者缩短红灯的时间来缩短车辆的等待时间。路口优先通行是快速公交系统的关键技术,要实现此优先通行,需要在交叉路口处对公交车辆的状态进行检测。本文实现了基于射频识别(Radio Frequency Identification,RFID)的快速公交路口检测方案。通过在快速公交车辆前方安装标签,在交叉路口信号灯柱上方安装阅读器,两者通过2.4GHz无线信道进行通信。通过分析阅读器接收到标签发送数据的接收信号强度指示(Received Signal Strength Indicator,RSSI)和信号的传输时间(Time of Flight,TOF)来计算公交车辆的位置信息,并根据位置信息来推算公交车辆的速度和行驶方向。阅读器经过分析后,若需要该公交车辆优先通行,则向信号灯控制系统发送相应的控制信息。本文创新性的实现了基于RSSI和TOF的车辆测距方案。RSSI利用信号的空间衰落特性进行距离映射,但由于RSSI在实际环境下波动性非常大,本文提出了“非递减滤波”的数据处理方法,减小RSSI的波动性。TOF利用信号传输时间和信号速度进行距离映射。本文实现了基于往返飞行时间的测距方法来消除射频双方时间同步的影响,并根据实际测量的数据特性创新性的提出了基于线性拟合、卡尔曼滤波和波形匹配的三种数据分析方法。其中,波形匹配方法根据往返时间数据分布特性,通过参数提取的方式来映射距离,得到了最优的测量误差。本系统经过实际测试运行良好。是一套实用性强的解决方案。


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