一種基于RFID的智能交通控制設計

　　信號機需要存放引導程序、操作系統和應用程序等數據，系統啟動后操作系統和程序運行需要更大的空間，因此設計外存儲單元以擴展存儲空間，存儲器模塊包括8MB的SDRAM、2MB的NorFlash和16MB的N andFlash。存儲器用來存儲時段、相位等其他參數。信號機要采集車輛流量信息，車輛流量檢測模塊由射頻標簽、天線和射頻讀寫器組成。設計中射頻標簽為TG200，射頻讀寫器為FR200。S3C44B0x沒有集成網絡控制器，故選用NE2000兼容的以太網控制器芯片RTL8019來擴展以太網。液晶顯示與鍵盤模塊用來手動設置或者修改交通信號機的控制參數。通過ZLG7290B擴展一個4 4的鍵盤矩陣，ZLG7290B 通過IIC串行總線與處理器進行連接； S3C44B0X內置LCD驅動控制器，能夠自動產生LCD 驅動控制所需的控制信號，因此S3C44B0X可以與LCD直接連接，而不需要另外加LCD控制器。系統還設計了電源模塊、RTC (實時時鐘)模塊等。設計的信號機具有控制參數輸入、保存、控制狀態輸出、燈態輸出控制、交通參數實時檢測與存儲、配時方案存儲、倒計時牌控制、以太網及與手持終端通訊等功能。

　　3 .1 .2 信號機軟件設計

　　信號機利用中斷方式接收交通參數和發布控制指令。現代智能信號機需要同時執行信號燈色狀態、相位與倒計時控制、配時優化、通訊和車流量檢測等多個任務。為了解決多任務同時運行所帶來的程序結構混亂、功能受限、效率低下等問題，引入嵌入式操作系統uC linux 以支持多種文件系統、模塊化設計和基于計算機網絡的通信。uC linux內核可以完成進程管理、內存管理、文件系統、設備控制和網絡實現等功能，內核采用模塊化設計，許多功能塊可以獨立地增加或刪除，當重新編譯內核時，選擇嵌入式設備所需要的功能模塊，刪除冗余的功能模塊。通過重新配置內核，可以減小系統運行所需要的內核，縮減資源使用量，從而顯著減少系統運行所需的硬件資源。

　　信號機軟件由系統監控、車流量采集、路口控制模式選擇、配時、鍵盤掃描與液晶顯示模塊構成。基于uC linux的信號機軟件結構如圖2所示。

圖2 信號機軟件結構

　　3 .2 基于RFID技術的車輛檢測

　　3 .2 .1基于RFID 的車輛檢測方案

　　射頻識別( Radio Frequency Ident ification) 技術是一種非接觸的自動識別技術，它利用射頻信號和空間耦合(電感和電磁耦合)傳輸特性，在讀卡器和射頻卡之間進行無線雙向通信，實現對被識別物體的自動識別[ 8] 。最基本的RF ID系統由讀寫器、天線、電子標簽三部分組成。RFID 采用存儲在電子標簽中的唯一的ID標識物體，讀寫器自動高速地收集識別范圍內的標簽信息數據，從而實現自動識別物品和收集物品標志信息的功能。因此，RFID技術對任何移動對象都可以進行實時的定位、跟蹤和監測。

　　在智能交通控制過程中，信號機要根據實時采集的車輛信息來選擇路口控制模式，本設計基于RF ID 技術進行車輛檢測。這種方案無須對現有紅綠燈設備進行拆卸，只需對車輛粘貼相應的電子標簽，在原有紅綠燈基礎上安裝RFID 讀寫設備及調整信號燈控制器軟件。在車輛前擋風玻璃上粘貼RFID 標簽，在交叉路口四個方向的紅綠燈前50米- 70米安裝RFID 讀寫器，讀寫器斜對馬路(擴大接收范圍) ，檢測交叉路口附近的車輛流量，根據采集的車輛數據，選擇合適的控制模式并調節信號燈。當某個相位的車輛流量比其他相位大且該相位綠燈亮時，則適當地延長該相位的綠燈周期(綠燈周期不超過最大綠燈周期) ，保證車輛有充裕的時間通過路口； 如果該相位紅燈亮，則適當地縮短紅燈周期(紅燈周期不小于最小紅燈周期) ，減少車輛等候時間，盡可能減少車輛在交叉口的延誤的時間。

　　由于城市道路情況復雜，很容易對標簽卡的微波信號進行反射衍射，為防止同一RFID 卡號被多個讀卡器讀取到，從而導致車輛檢測錯誤，通過軟件進行設定，一旦讀到RFID 卡信號，則后續讀卡器在規定時間內(如30秒)對此RFID卡號進行屏蔽，這樣可以避免同一ID 號被一條馬路上兩臺讀卡器讀到后對信息的誤判。