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1、上海交通大学 硕士学位论文 基于远距无源UHF波段RFID的停车场管理系统设计与实现 姓名：胡世杰 申请学位级别：硕士 专业：电子与通信工程 指导教师：李林森 20080920 胡世杰 上海交通大学硕士学位论文 1 基于远距无源 RFID的 停车场管理系统设计与实现 摘 要 本文首先介绍了射频识别（RFID）技术在国内外的发展背景，着重 介绍了第四代远距无源 RFID 的技术特点和应用前景， 并以具体的停车场 为例介绍了远距无源 RFID 在停车场管理系统中发挥的作用。 然后介绍了 以远距离无源 RFID 技术为核心的 PUR3000 读写器的硬件系统， 并结合硬 件系统讲述了 RFID 停车
2、场管理系统软件的应用原理和设计思路， 以需求 为导向，结合软件设计方法，将整个系统软件拆分成基于串口通信的读 写器操作模块，数据库操作模块，逻辑模块以及图形界面模块等 4 个模 块。 其中， 读写器操作模块通过串口与 PUR3000 读写器连接， 结合 PUR3000 读写器的协议接口操作读写器完成基本的 RFID 标签身份读取功能， 数据 库操作模块通过直接操作数据文件完成车辆信息主数据的添加、删除和 修改等功能，逻辑模块通过调用读写器操作模块和数据库操作模块提供 的接口来实现包括车辆身份识别，车卡的发卡和销卡等上层逻辑功能。 对于上述的读写器操作模块，数据库操作模块和逻辑模块，本文将在正
3、文中结合每一个设计需求，给出详细的设计思路和实现代码。全部代码 2 在 Windows 平台上通过 Visual Studio 2005 开发。 关键词 射频识别，超高频，远距无源，PUR3000 读写器，停车场管理系统 胡世杰 上海交通大学硕士学位论文 3 DESIGN AND IMPLEMENTATION OF RFID PARKING CONTROL SYSTEM ABSTRACT The theme of this paper is to design and implement the software for the RFID parking control system whic
4、h uses the advantage of the long range RFID without an internal power source. At first, we introduce the hardware system of PUR3000 reader which is part of our parking control system, then we describe the principle of the system and the concern about the design to fulfill the functional needs. The w
5、hole system is divided into 4 modules. The reader module will communicate with PUR3000 reader through a standard serial port, using its application interface to detect and read the identification of the RFID tags. The database module provides add, delete and update operation of the information maste
6、r data to the control module by directly accessing the data file. The control module manipulate the reader module and the 4 database module to provide the system function required such as register and identify of the car. The GUI module provides a easy way for the system administrator to setup and o
7、perate the parking control system. The GUI module is beyond the scope of this paper. We will give the detailed design and implementation for the other 3 modules case by case regarding to the requirements of the system functionality. All the works are implemented through Visual Studio 2005 on Windows
8、 platform. KEY WORDS RFID, UHF，PUR3000 reader, parking control system 目录 2 上海交通大学上海交通大学 学位论文原创性声明学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立 进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不 包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究 做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意 识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：胡世杰 日期： 年 月 日 3 上海交通大学上海交通大学 学位论文版权使用授权书学
9、位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同 意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许 论文被查阅和借阅。本人授权上海交通大学可以将本学位论文的全部或 部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制 手段保存和汇编本学位论文。 保密保密，在 年解密后适用本授权书。 本学位论文属于 不保密 不保密。 （请在以上方框内打“” ） 学位论文作者签名：胡世杰 指导教师签名：李林森 日期： 年 月 日 日期： 年 月 日 胡世杰 上海交通大学硕士学位论文 1 第第1章章 前言前言 1.1 选题背景及意义选题背景及意义 射频识别（R
10、adio Frequency Identification, RFID）俗称电子标签技术，是自动设备识别技术， AEI（Automatic Equipment Identification）在无线电技术方面的具体应用和发展。该项技术利用 无线射频方式进行非接触双向通信， 以达到识别目标和交换数据的目的， 实现人们对各类物体或 设备（人员、物品等）在不同状态（移动、静止或恶劣环境）下的自动识别和管理。20 世纪 80 年代，由于大规模集成电路技术的成熟，射频识别系统的体积大大缩小，使得射频识别技术进入 实用化的阶段，成为一种成熟的自动识别技术。RFID 最突出的特点是非接触识读，可同时识读 多个
11、目标，可识别高速运动物体，抗恶劣环境，保密性强等。因此它可在更广泛的场合中应用。 1.1.1 RFID 技术发展简史技术发展简史 RFID 射频识别技术实际上是一项较早的技术，在 20 世纪 70 年代的时候，RFID 射频识别技术的理论已经得到了很大的发展，并且开始了一些尝试性的应用。20 世 纪 90 年代起，这项技术进入商业应用阶段，各种规模应用开始出现。那时美国军方 就开始广泛使用 RFID 射频识别技术在武器和后勤管理系统上。 美国在伊拉克战争中 利用 RFID 对武器和物资进行了非常准确地调配，保证了前线弹药和物资的准确供 应，也就是需要多少就提供多少，因为多余的供应会增加不必要的
12、管理成本。 在 1999 年 10 月 1 日正式创建的 Auto-ID Center 是非营利性的开发组织，2003 年 10 月改为 EPCglobal 中心，其迅速提出了产品电子代码 EPC（Electronic Product Code）的概念以及物联网的概念与构架，并积极推进有关概念的基础研究与实验工 作。EPCglobal 中心凭借其先进的理念和成功的运作模式，在短短几年时间里已经发 展成为世界上规模最大，最成功的标准协会。根据 EPCglobal 总部最新统计，截止到 2007 年 2 月，EPCglobal 在全球的系统成员为 1085 家。其中，终端用户数量超过一 半，为 6
13、60 家，系统服务商有 424 家，还有 1 家为学术机构。 1.1.2 RFID 技术的优势技术的优势 RFID 射频识别技术和传统的识别技术相比，特别是与现在主流的条形码技术进 行比较，它具有以下七大优势： （1） 快速扫描 条形码一次只能扫描一个条形码；而 RFID 射频识别技术支持批量处理，RFID 上海交通大学硕士学位论文 第 1 章 前言 2 阅读器可以同时处理 200 个以上的标签。 （2） 体积小型化、形状多样化 RFID 在读取上并不受尺寸大小与形状限制，不需为了读取精确度而配合纸张的 固定尺寸和印刷品质。此外，RFID 标签更可往小型化与多样形态发展，以应用于不 同产品。
14、（3） 抗污染能力和耐久性 传统条形码的载体是纸张，因此容易受到污染，但 RFID 对水、油和化学药品等 物质具有很强抵抗性。此外，由于条形码是附于塑料袋或外包装纸箱上，所以特别 容易受到折损；RFID 标签是将数据保存在芯片中，因此可以免受污损。 （4） 可重复使用 现今的条形码印刷上去之后就无法更改，RFID 标签则可以重复地新增、修改、 删除 RFID 卷标内存储的数据，方便信息的更新。 （5） 穿透性和无屏障阅读 在被覆盖的情况下，RFID 能够穿透纸张、木材和塑料等非金属或非透明的材质， 并能够进行穿透性通信。而条形码扫描机必须在近距离而且没有物体阻挡的情况下， 才可以辨读条形码。
15、（6） 数据的记忆容量大 一维条形码的容量是 50Bytes， 二维条形码最大的容量可存储 2000 至 3000Bytes， RFID 最大的容量则有数 MB。 随着记忆载体的发展， 数据容量也有不断扩大的趋势。 未来物品所需携带的资料量会越来越大，对标签所能扩充容量的需求也相应增加。 （7） 安全性 由于 RFID 承载的是电子式信息，其数据内容可经由密码保护，使其内容不易被 伪造及编造。 近年来，RFID 因其所具备的远距离读取、高储存量等特性而备受瞩目。它不仅 可以帮助一个企业大幅提高货物、信息管理的效率，还可以让销售企业和制造企业 互联，从而更加准确地接受反馈信息，控制需求信息，优化
16、整个供应链。 1.1.3 RFID 技术的广泛应用技术的广泛应用 在应用方面， RFID 射频识别技术有着广阔的前景。 RFID 射频识别技术被认为最 终将取代条形码， 然而它的应用不会仅仅局限在供应链、 物流零售等方面， 随着 RFID 射频识别技术的进一步发展和市场化，它会在多领域、多行业中大显身手，举凡我 们日常生活中的食、衣、住、行、教育、娱乐所牵涉到的物品，皆能使用 RFID： ? 门禁管制：人员出入门禁监控、管制及上下班人事管理，停车场出入管理 ? 回收资产：栈板、货柜、台车、笼车等可回收容器管理 ? 货物管理：航空运输的行李识别，存货、物流运输管理 ? 物料处理：工厂的物料清点、物料控制系统 ? 废物处理：垃圾回收处理、废弃物管控系统 ? 医疗应用：医院的病历系统、危险或管制生化物品管理 胡世杰 上海交通大学硕士学位论文 3 ? 交通运输：高速公路的收费系统 ? 防盗应用：超市的防盗、图书馆或书店的防盗管理 ? 动物监控：畜牧动物管理、宠物识别、野生动物生态的追踪 ? 自动控制：汽车、家电、电子业之组装生产 ? 联合票证：联合多
