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基于RFID的汽车零件运输跟踪系统设计

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Computer Engineering and Applications计算机工程与应用 基于RFID的汽车零件运输跟踪系统设计 胡玉琦-,李泉林2 HU Yu—qi ,LI Quan-lin 1燕山大学信息科学与工程学院,河北秦皇岛066004 2.清华大学工业工程系,北京100084 1.Department of Information Science and Engineering,YanShan University,Qinhuangdao,Hebei 066004,China 2.Department of Industrial Engineering,Tsinghua University,BeOing 100084,China E-mail:huyuqi@sina.corn _HU Yu-qi。LI Quan-lin.Design of tracking system for automotive parts on transporting based on RFID.Computer Engineering and AppHcations,2008,44(33):76-78. Abstract:A design and realization of tracking system for automotive parts on transporting based on RFID and GPRS technology is presented.The system consists of control center,vehicle carrying terminal,client terminal,GPRS wireless network and Internet. Control center deals with RFID codes of automotive parts and location iformatinon sent from vehicle carrying termina1.Users can access the server of the control center over Internet using instruments.such as mobile phone and computer to get the location ifornmation of the automotive parts on transporting by inputting the RFID codes.This system is real time system and can track automotive parts on transporting for full path due to the RFID and GPRS technology is adopted. Key words:Radio Frequency Identmcation(RFID);General Packet Radio Service(GPRS);tracking system;vehicle carrying terminal 摘要:给出了一种基于RFID/GPRS的汽车零件运输跟踪系统的设计和实现。系统由总控中心、车载终端、客户终端、GPRS无线 网及互联网等四部分组成。车载终端向总控中心发送的汽车零件RFID编码及所在的地理位置信息由总控中心处理。用户可用手 机、电脑等客户终端设备,通过互联网与总控中心的服务器连接,输入RFID编号,即可查询到零件所在地理位置。由于系统使用 了RFID和GPRS无线通信技术,具有较强的实时性,能够实现汽车零件在运输过程中的在线全程跟踪。 关键词:射频识别(RFID);通用无线分组业务(GPRS);跟踪系统;车载终端 DOI:10.3778/j.issn.1002—8331.2008.33.024 文章编号:1002—8331(2008)33—0076—03 文献标识码:A 中图分类号:TP315 1前言 射频识别技术(Radio Frequency Identiifcation,RFID)是当 用全球化的信息管理模式。仅靠单个企业的信息化能力提高, 无法保证每个厂商都能在指定时间内完成指定数量和内容的 前最为先进的非接触感应识别技术,它通过射频信号自动识别 目标对象并获取相关的数据_l1。由于RFID标签承载的是电子 式信息,与传统的条码标签相比,具有抗污染和抗破坏能力强、 数据记忆容量大,且读写范围是360。,读写距离可达5-100 m, 可由RFID读写器进行快速批量扫描等优点,正在被推广应用 于汽车企业的自动化生产和信息管理。 GPRS(General Packet Radio Service)是一种基于GSM的 产品并将其送到指定地点,从而实现真正的快速反映。这要求 上下游厂商具有很强的即时联系和生产能力。必须通过供应链 和电子商务技术,否则不能满足这种要求,也无法与世界 流 的整车厂商进行大规模的合作。 汽车制造内外部供应链复杂,不仅需要企业自身理顺研发 与管理,还需要零部件制造商和整车生产商、原材料供应商、物 流提供商、代理商、销售商之间进行高度的协同。因此,汽车企 业不仅在企业内部需要加速实施信息化,而且要重点解决上下 游企业间的协同问题。汽车工业已进入大规模定制时代,企业 无线分组交换技术,提供端到端的广域无线IP连接。GPRS具 有网络覆盖面广、可永远在线、按流量计费等特点,适合用于公 路车辆跟踪。 汽车行业现在是全球性竞争的领域,国内汽车行业现在面 临着诸多的挑战,国外大型汽车企业的入驻中国,以及零部件 采购的国际化,都给国内的汽车企业施加了很大的压力。要想 在这种富有挑战性的竞争中取得成功,国内的汽车企业必须采 按用户个性化定制需求(即按订单)来生产,而且定制的速度越 来趱陕。目前从订单到交货,最快需要10天左右时间,国外企 业已经提出5天交货的目标,这就需要物流提供商提供高效率 的物流服务日。只有随时了解运输中的零件所在位置,运输条件 的变化,才能掌握零件到达的时间,防止伪造零件的掺入,进而 基金项目:国家自然科学基金(the National Naturla Science Foundation of China under Grant N0.10671107)。 作者简介:胡玉琦(1964一),副教授,博士,主要研究方向:计算机控制、通信网络技术;李泉林(1964一),副教授,博士,主要研究方向:RFID技术与 应用、物流与供应链管理、计算机网络。 收稿13期:2008—05—07 修回日期:2008—06—23 胡玉琦,李泉林:基于RFID的汽车零件运输跟踪系统设计 满足汽车制造商对汽车零件在运输上越来越严格的要求。 针对面向汽车制造商的汽车零件运输的实际需求,提出了 种基于RFID和GPRS技术的汽车零件运输跟踪系统,设计 一终端发送的数据,进行必要的处理,然后通过Internet和总控中 心服务器通信,互相访问。这样总控中心服务器的负担减轻,主 要负责把收到的数据存入数据库备份和满足客户端的服务器 访问就可以了,这样可以达到更高的效率。 了具有自动数据采集和信息发送功能的车载终端,并将其与 总控中心系统集成,实现了汽车零件在公路运输过程的全程 跟踪。 3.2车载终端部分 车载终端的硬件连接如图2所示。由MSP430嵌入式计算 2系统的组成 基于RFID和GPRS的汽车零件公路物流跟踪系统的组成 机、RFID射频收发器及GPRS调制解调器组成。主要功能是自 动采集运输中汽车零件的RFID编码及装卸状态等原始信息, 并通过GPRS调制解调器发送到总控中心;发送车载终端所在 的小区及相邻小区信息到总控中心。 结构如图1所示。系统由总控中心、车载终端、客户终端、GPRS 无线网及互联网等四部分组成。用户可用手机、电脑等设备,通 过互联网与总控中心的服务器连接,输入RFID编号,即可查 询到货物所在位置。 工作站 客 昌 , 移动手提电脑 委 车载终端 图1系统组成结构 3系统功能设计 3.1总控中心部分 总控中心包括总控中心服务器及其应用软件、数据库系 统、数据输入输出设备。 总控中心采用Client/Server结构,基于GPRS无线网和互 联网,获取车载终端所在的小区及相邻小区信息、接收各车载 终端发来的有关运输中汽车零件的RFID编码及货物装卸状 态等原始信息。可完成功能包括:运输中汽车零件所在位置计 算、GIS服务器更新、数据库备份、数据输入输出等各种信息的 处理。数据库系统主要是存储数据,便于日后查询,定期将信息 进行统计、汇总。运输中汽车零件所在位置就是汽车零件所属 车载终端的位置,是由服务器根据GPRS无线通讯模块发送来 的小区及相邻小区信息计算得到的口】。 由于总控中心服务器要不断的接收车载终端传来的数据, 而且还要不断的有用户来访问,当访问流量和接收数据流量很 大的时候服务器的优化配置和稳定性是至关重要的。系统中服 务器要有固定IP地址,这是为了便于车载终端可以简单方便 的传输数据,如果要是动态分配IP地址的话,就不得不采用域 名解析技术,通过域名映射到服务器的地址进行传输,或者在 中间链路中设置—个通信服务器。通过通信服务商申请一个中 间通信服务器,中间通信服务器主要负责接收车载终端和移动 图2车载终端硬件连接 射频收发模块采用1rI公司的TRF6903。TRF6903具有多 个频道,其工作频率可以由程序控制,频率范围为314 ̄930 MHz, 芯片的供电电压范围为2.2—3.6 V。 在发射电路中,TRF6903使用3线单向串行总线(DATA, CLOCK,STROBE)进行编程,即在CLOCK的每一个上升沿,来 自控制器MSP430F149的24位控制字通过串口DATA输入到 DDS,当设置STROBE为高电平时,即可将编程信息装入所选 定的寄存器中,从而完成DDS模式、PLL等的设置。在设置好 芯片的发射模式后,就可以将待发射的数据通过TX—DATA端 引入DDS,然后由DDS将数字信号通过11位D/A转换和正弦 波形成器转换成模拟信号,并通过PA—OUT端传递给外围天线 发射出去。 在接收电路中,信号由LAN_IN端引入TRF6903,通过低 噪声放大器,被放大的信号通过LAN_OUT和MIN—OUT输出 之后,信号再由IF1一IN引入,进行放大,然后通过IF1一OUT和 IF2_IN,将信号引入再进行放大。最后,经过两次放大后的信号 被送入FM/FSK解调器,解调出的数据信号由DATA—OUT端 引出。 GPRS无线通讯模块采用SEMENS的MC35I模块,该模块 兼容了TC35 GSM模块的功能,支持语音通信和短消息方式通 讯功能,并且支持网络连接及无线上网,数据传递功能。GPRS 模块与单片机之间的通讯协议是AT指令集,其命令符合协议 “AT Command set for GPRS”。通过AT命令,单片机可以与 GPRS模块通讯,使其通过GPRS网络把数据发送到总控中心。 值得注意的是,由于GPRS是基于TCP/IP协议,所以单片 机与GPRS网络通讯的时候要发送符合IP协议的数据包,所 以我们选择了内置TCP/IP协议栈的通讯模块,或者在单片机 内通过嵌入式操作系统建立—个内核实现支持TCP/IP协议栈。 车载终端的信息采集及信息发送都由MSP430内部的C 语言程序来完成,车载终端的程序流程如图3所示。 在整个系统的实现过程中,单片机通过GPRS模块和网络 连接部分是难点之一。在和网络连接之前要先对GPRS模块进 行初始化设置。大致步骤如下: (1)AT+CGA,I’I1=1激活GPRS功能命令。如果返回OK,则 说明开通了GPRS功能,可以向下进行网络连接,如果返回 ERROR,则说明没有开通GPRS业务,这时候应该咨询通信服 Computer Engineering and Applications计算机工程与应用 GPRS是基于IP协议的,数据包的传输使用的是基于IP的分 组,这意味着所有的数据报文都要基于IP包。但是明文传送IP 包也是不可取的,因为这种方式不能保证数据的完整性,所 以一般使用PPP协议进行GPRS协商通信。每一次拨 ATD*99***1#之后其实都在采用PPP协议和移动接入设备 (一般是移动公司的一台特殊的GGSN路由器)进行握手,当 PPP协议握手成功后,GPRS通信模块都会获得一个动态IP地 址,这样就可以连接上互联网了。 4结束语 本文给出了基于RFID/GPRS的汽车零件运输跟踪系统设 计,详细地介绍了具体硬件设计及软件实现步骤。系统自动化 程度高、实时I生强,且设备成本低,维护费用少;适合不定期、长 时间的数据传输。能够实现汽车零件运输的全程跟踪,可望在 我国汽车领域中获得广泛应用。 参考文献: [1】李泉林,郭龙岩.综述RFID技术及其应用领域fJ].RFID技术与应 用,2006,1(1):51-62. [2]吴彩霞.第三方汽车物流供应链分析[J1.中国物流与采购,2007,16: 70-71. 【3】曾红梅.GPRS系统原理及其实现 .移动通信,2002,26(12):4O_45. 图3车载终端程序流程图 『41 Spirito M A.On the accuracy of cellular mobile station location.Es— timation[J].IEEE Trans on Vehicular Tech,2001,50(5):674—685. 务商,开通此业务,同时检查硬件连接,看是否正确。 (2)AT+cGDc0NT=1,“IP”,“CMNET”此命令设置GPRS网 关,其中CMNET是中国移动梦网的接入网关。返回OK,说明 接入网关成功,如果返回ERROR说明接入失败,这时应咨询 [5】Lee Jinseok,Park Kyoung—SU,Hong Sanqjin,et a1.Object tracking based on RFID cqverage visual compensation in wine/es,sensor network[C]//Proc IEEE International Symposium on Circuits and Sys- terns,ISCAS 2007:1597—1600. 通信服务商了解详细情况,并且确保你的GPRS模块无问题。 (3)ATD*99***1}}返回CONNECT说明此时网络连接成功。 这时候就可以通过中国移动梦网的网关登陆互联网了。由于 【6】Soini M,Sydanhiemo L,Kivikoski M.The challenges on the devel- opment of mobile controlled RFID system[C]/,'Mechatronics for safe— ty,Security and Dependability in a New Era,2006:301—304. (上接6l页) 超过2 ”。一2一’个。 (2)当‰是偶数时,因nm≠0,故am ̄(2 一1)种取法;使 由(1)和(2)知,m是偶数时,环 上的m次置换多项式不 超过2~一+2 ̄+n4-.2 ̄-s=2 证毕 得啦+n …+‰是偶数的眈,啦,a6,…, 的取法数就是使得 一2一 个本定理结论成立。 ,n2+n4+%+..・+珥 是偶数的啦,a4,a6,…,ar 的取法数的(2 ~一1) 倍,而 ,a4,%,…,am 各有2 种取法, 有2 种取法,从而 使得啦+ +%十¨・+‰一2是偶数的n2, ,%,…,nm一2的取法共有 2丁xe+(n-1)4结束语 论文对环 上的多项式变换的研究结果,丰富了环 上 的多项式变换理论。同时,论文的结果对分组密码的设计 与分析也有一定的指导意义。 :2‘m 一 №种进而使得啦+ +Ⅱ6+…+ 是偶数的a2, ,n4,n6,…,am的取法数共有2‘一 ×(2 一1):2‘一 一 一2(mn-2n-2)12种;故使得al是奇数且毋+as+嘶+…+%和n2+n4+n6+ l…+‰都是偶数的嘞,叻,…,am的取法共有2 (2(mn-4)/22‘一 —-” x 参考文献: [1]Lidl R,Niederreiter H.Finite fields[M].is.1.】:Addison—Wesley Pub— lishing Company,1984:347. ):2m. ̄.-42一 种,从而m和‰都是偶数时, ,构成双射的m次多项式表达式的个数为2=+"-4-2~ 进而由 备注1知,m和‰都是偶数时,环互 上的m次置换多项式不 【2]Rivest R L.Permutation polynomials modulo 2 fJ].Finite Fields and their Applications,2001,7:287—292. 

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