车号射频识别系统读写器研究与设计

论文摘要

铁路运输在国民经济发展中起到了举足轻重的作用。为了加快铁路信息现代化建设步伐,铁道部在全路投入“列车车号自动识别系统”的工程建设。其目标是在所有机车,车辆上安装射频电子标签,在所有区段站、编组站、大型货运站和分界站安置地面读写装置,对运行的列车及车辆信息进行准确的识别。列车信息经计算机处理后,为铁路管理信息系统提供列车、车辆、集装箱实时跟踪管理所需的包括铁路列车车次、机车和货车车号,属性、位置等准确的实时基础信息。铁路射频车号自动识别系统已经成为铁路信息化建设的一个重要组成部分。而读写器作为射频车号自动识别系统的重要组成部分,其性能的好坏影响着整个系统的运行状态。射频识别RFID技术是20世纪90年代兴起的一种非接触式自动识别技术。UHF RFID技术具有识别距离远、识别速度快、识别准确率高、抗干扰能力强等优点,因此“列车车号识别系统”采用UHF RFID技术。本文针对国内外射频识别技术现状,在分析和研究了国内外同类产品的设计思想、设计特点及经验技术和铁路列车车号识别系统需求的基础上进行了列车车号识别系统读写器的研究与设计,主要研究内容如下:(1)研究了RFID读写器的作用对象——射频电子标签的结构、内部信息及工作流程,并介绍了本系统中电子标签与读写器通信所采用的技术规范;(2)根据射频识别电路设计特点,分析和论证了读写器的功能和结构,并给出了主要单元的电路、部分控制和系统软件的设计;(3)对该读写器的设计进行了总结,并对未来所需要做的工作提出了展望。通过验证,该读写器装置性能稳定,辐射功率可达32dBm,在作用距离8米、车速80km/h的情况下,识别精度达到99.9999%。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 国内外发展现状及应用领域
• 1.3 铁路射频车号识别系统简介
• 1.4 本文的主要研究工作及文章结构
• 第2章 射频电子标签及铁路车号识别系统技术规范
• 2.1 射频电子标签结构及工作原理
• 2.2 铁路车号自动识别系统技术规范
• 2.2.1 系统的总技术要求
• 2.2.2 读写器的技术要求
• 2.2.3 电子标签信息编码方式及格式
• 第3章 射频识别系统读写器的总体设计
• 3.1 射频识别读写器的设计方案
• 3.2 基带单元设计方案
• 3.3 射频单元设计方案
• 第4章 读写器基带单元硬件设计
• 4.1 ARM控制系统硬件设计
• 4.1.1 Sumsang ARM920T S3C2410
• 4.1.2 系统电源
• 4.1.3 复位电路
• 4.1.4 NANDFLASH存储器
• 4.1.5 RS232接口
• 4.1.6 USB接口
• 4.1.7 以太网电路
• 4.2 FPGA解码电路设计
• 4.3 单片机控制芯片简介
• 4.4 基带模块PCB设计
• 第5章 读写器射频单元硬件设计
• 5.1 射频发射系统
• 5.1.1 PLL锁相频率发生器
• 5.1.2 功率控制电路
• 5.1.3 功率放大电路
• 5.2 射频接收系统设计
• 5.2.1 肖特基二极管检波电路
• 5.2.2 差分放大电路
• 5.2.3 整形电路
• 5.3 射频部分PCB设计
• 第6章 射频识别系统读写器软件实现
• 6.1 WINCE操作系统环境
• 6.2 ARM控制单元通信软件设计
• 6.3 锁相频率合成器控制软件
• 6.4 系统测试验收
• 第7章 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间所发表的论文
• 附录