WIFI通信理论下目标辨识与定位体系.doc

WIFI通信理论下目标辨识与定位体系 第 1 章 绪论本章根据课题研究背景分析了课题研究的必要性、可行性以及研究意义，并提出了课题在集装箱物流管理系统中的应用。接着介绍了国内外集装箱物流管理系统的研究及应用现状，最后阐述了本课题作者所做的主要工作以及论文结构安排。1.1 课题研究背景及意义物联网产业高效快速的发展，给全球信息产业带来新的经济与科技发展空间。物流产业经济也随之被注入新的活力而蓬勃发展，体现出了势不可挡的增长趋势。集装箱作为物流过程中一种非常重要的运输工具，具有高效、耐久性、可反复使用、有便于装卸和搬运的装置、运输时无需中途换装等优点，对于日新月异的全球物流来说尤为重要。集装箱的优越性能使得其使用需求越来越大，尤其在各大海运港口，其吞吐量增长率一直保持较高水平。有效地对物流中的集装箱进行跟踪和管理，也就显得日益迫切和重要。传统的集装箱管理主要依赖人工管理、盘查，处于人工、半人工状态，成本较高且效率相对低下。现代集装箱管理迫切需要引入一种能够记录集装箱物流业务基本信息以及货物物流到港中转信息的电子标签，从而使物流中对集装箱的管理更加有效，满足集装箱物流中广大客户的新要求1-5。在港口物流业务中，集装箱货物进出港口、货物统计、货物安全检查以及跟踪是现代港口物流管理的一大课题。利用 RFID 射频技术，可对集装箱进行有效的识别管理，解决货物统计问题;利用 GPS 全球定位技术对集装箱地理位置信息进行快速准确的获取标定，结合网络技术可以很好的解决集装箱货物管理中的货物跟踪与监控调度问题;在港口搭建无线局域网络，可以将获取到的集装箱信息传输到数据管理中心，从而实现对集装箱物流信息的管理6-10。综上所述，在嵌入式系统中整合 RFID 射频识别、GPS 全球定位以及 WI-FI 无线通信技术进而对目标管理显得特别重要。本课题研究的基于 WIFI 通信的目标识别与定位系统能够对目标进行数字化维护、管理以及调度，具有较高的研究价值和市场前景。由此本课题成了嵌入式系统应用中的一个热点 11-13。1.2 课题国内外研究现状国外此类相关的技术已发展的比较成熟，在集装箱物流产业方面设计出了许多高科技产品，做出了很大的贡献。荷兰的鹿特丹港(世界最大港口)以及德国的汉堡港口在物流装卸危险环节已实现了全程机器自动化操作。英国物流公司 unipart 在 2007 年推出一项结合了 RFID 无线射频技术、GPS 全球卫星定位以及 GSM、GPRS 通讯三种技术的踪器来追踪物流货物信息，并开始对全球客户提供服务，目前这套技术已用在了捷豹汽车的整体供应链上并管理捷豹汽车从英国到美国的物流过程 14。EarthSearch 在 2010 年推出了了结合 RFID、GPS、GPRS 的新产品 TrailerSeal，用于远程集装箱的追踪，提供实时货物信息查询15。更有在 2008 年 1 月，集装箱海运公司 APL 采用 WhereNet 公司推出了其基于 RFID、GPS 的无线追踪系统可实时定位的集装箱并成功运用在海运上16。目前国内集装箱物流也在飞速的发展，各种高科技技术也被引入其中。为了提高我国集装箱物流管理水平，达到国际一流水平，国内专家提出了在集装箱管理系统中引入RFID、GPS 以及无线 WIFI 通信等高科技技术。国内很多公司都做了相关的研究并取得了一定的成果。在 05 年通用电气推出一款用于集装箱物流的电子系统，并进行了一次运送 18 个集装箱由中国内地港口中转香港港口前往美国的测试17。在 07 年创羿科技提出了应用 rfid 和 gpsone 进行港口集装箱货运管理方案，集当代技术公司研发、工程团队自主开发出具有自主知识产权的 drf8x0x 系列的 rfid 产品、以及 dps8xox 系列 gpsone产品，能够有效完成港口的各类集装箱管理需求任务，成为国内现代物流管理的高科技工具。2012 年 1 月 17 日，国家标准化管理委员会、交通运输部正式发布由全国劳模包起帆领衔研制的集装箱 RFID 货运标签系统成为国际标准18。这是物联网物流领域首个由国内专家推出的国际标准，推动了国内集装箱物流运输的大力发展。第 2 章 系统总体方案设计本章首先阐述了基于WIFI通信的目标识别与定位系统应用于集装箱物流管理的工作原理及架构。本着从技术先进性、经济实用性、可重复利用性以及易扩展、易维护等原则出发，结合对集装箱的管理应用设计的方案，阐述了系统的工作原理，并由此搭建了系统终端的整体架构。接着详细说明了系统终端硬件以及软件设计方案。2.1 系统原理及架构课题最大特点就是把射频卡技术、GPS全球定位技术、无线局域网技术在嵌入式终端中进行整合。并以集装箱物流管理的实际工程为作为课题研究应用背景。系统终端主要任务为对集装箱物流信息采集、物流信息的输出显示、物流信息的录入以及存储、物流信息的传输。进而为实现对集装箱货物物流的跟踪管理以及信息统计奠定基础。设计从系统需求的角度出发，首先系统数据终端需要具备获取卫星的GPS全球定位经纬度信息并将数据写入集装箱所附标签中的功能;具备获取集装箱所附标签信息功能;具备将获取到的标签信息在液晶上显示功能;具备将所获标签信息进行存储功能;具备将获取标签信息通过WIFI发送到数据管理中心功能。如上图所示，系统工作共由四个主要部分组成，分别为待识别目标集装箱及安装在集装箱上附带货物特征信息标签、全球定位系统 GPS、系统终端以及数据管理终端。系统终端的开发为本系统的研究重点。集装箱为系统待管理目标，其附属 Mifare S50 卡为本系统采用的目标标签，用来存储集装箱物流管理需要的一些物流信息。对于集装箱，通过系统终端设备对箱体安装的 Mifare S50 卡进行快速阅读。对获取到集装箱物流及其装载物资信息进行统计汇总到数据库文件中。可以随时通过数据管理中心数据库查询锁定目标，得到由 RFID 标签提供的物流信息，完成对集装箱货物的跟踪。基于以上系统工作原理，本系统终端作为一个嵌入式数据终端，完成以上工作过程需要硬件与软件两部分作为支撑。硬件作为软件的运行平台，是系统终端的必须基础条件。软件作为硬件的体现，是系统工作运行的灵魂。第3章 功能单元设计与测试. 18-493.1 系统终端电源单元设计. 18-193.2 系统终端存储单元设计. 19-23