北斗卫星及RFID在隧道中的通信技术及应用

【摘 要】介绍北斗卫星及RFID定位在隧道中的通信技术原理和关键技术以及应用，北斗卫星导航系统应用前景十分广阔。比如，在车辆安装北斗卫星定位终端、RFID读写器、RFID天线，当车辆在隧道外行驶，可以通过北斗卫星定位系统对车辆进行定位，隧道内使用RFID分体机设备，通过读取隧道内RFID标签，进行辅助定位。

【关键词】北斗定位 RFID读写 通信技术应用

1 前言

典型的隧道中的位置服务（Location Based Services， LBS）包括对人员/车辆的位置获取，人员考勤，安全管理等。

全球定位系统（Global Positioning System， GPS）或北斗定位系统是迄今应用最为成功的定位系统，它通过北斗/GPS卫星信号接收机捕获、测量来自在轨卫星的广播信号，可以在全球范围提供高精度、全天候的连续定位能力。但在隧道和室内、高楼密布的城区等信号遮挡严重的密集环境中，由于接收机捕获不到足够强度的卫星信号，北斗/GPS的定位质量难以得到保证甚至无法完成定位，使其可用性受到严重制约。

针对隧道复杂的隧道内外环境下的定位和安全管理需求，提出一套基于北斗+RFID的位置定位管理系统，对隧道内移动的车辆提供相对准确的定位。系统基于北斗卫星定位标准协议，适用于隧道外的车辆人员定位。隧道内使用RFID分体机设备，通过读取隧道内RFID标签，进行辅助定位。

2 北斗+RFID定位通信特点

北斗+RFID定位方式具有以下特点：

2.1 北斗卫星定位系统解析

北斗卫星定位系统由空间段、地面段和用户段三部分组成，可在全球范围内全天候、全天时提供高精度、高可靠定位、导航、授时服务，并具短报文通信能力，定位精度10米，测速精度0.2米/秒，授时精度10纳秒。

2.2 RFID辅助定位特点

RFID读写器每隔1秒发射一次射频信号，读取标签信息，读取时间维持100毫秒，读写器会读取前方所能读到的所有标签编号信息，并根据读到的信号强度计算车辆所读到的标签编号。当读写器读取到标签编号，编号信息通过车载主机上传到平台，平台匹配经纬度坐标，在管理平台显示位置信息。

2.3 RFID标签编码规则

RFID标签采用EPC编码作为唯一标识码，其编码由16位数字组成，具体如下：

字母E（1位） + 发卡日期（6位） + 隧道代码（2位） + 方向代码（1位）+ 岔路标记符（1位）+ 组别号（3位）+ 单张号（2位）。

2.4 其通信过程中干扰因素和制约因素

北斗卫星定位除了隧道内不能接收到卫星信号，还易受天气等环境因素的影响。RFID读写器在读取标签的过程中，容易受到读写器角度、标签的距离、读写过程中是否被遮挡等因素的影响。

3 北斗卫星+RFRD定位技术原理

北斗卫星定位终端，对车辆行驶速度、时间、里程以及有关车辆行驶的其他状态信息进行记录、存储并可通过接口实现数据的输出。集成有北斗定位模块和GPRS/CDMA通信模块，可以通过GPRS/CDMA上传数据信息。RFID读写器读取到的标签信息通过串口同步传输到北斗卫星定位终端，再由GPRS/CDMA通道上传数据信息。

通过射频识别技术。又称电子标签。是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据。

4 应用

北斗卫星导航系统应用前景十分广阔。比如，在车辆安装北斗卫星定位终端、RFID读写器、RFID天线，当车辆在隧道外行驶，可以通过北斗卫星定位系统对车辆进行定位。当车辆在隧道内行驶，读写器发射射频信号，读取标签信息，当读写器读取到标签编号，编号信息通过车载主机上传到平台，平台匹配经纬度坐标，在管理平台显示位置信息，实现车辆在隧道内的定位。实现对车辆的行驶速度、停车时间、驾驶时间等的监控。有效提高车辆的监控管理效率。

目前城市的道路建设中越来越多的采用隧道的方式，隧道类型涵盖江底隧道、市内湖底隧道、快速路隧道、穿山隧道等。北斗卫星定位及RFID辅助定位系统可以得到广泛的复制推广，建立标杆项目。

参考文献：

[1]杨元喜，李金龙，王爱兵，徐君毅，何海波，郭海荣，申俊飞，戴弦.北斗区域卫星导航系统基本导航定位性能初步评估[J].中国科学：地球科学，2014，01：72-81.

[2]胡志刚.北斗卫星导航系统性能评估理论与试验验证[D].武汉大学，2013.

[3]李豹，许江宁，曹可劲，朱银兵.北斗二代导航信号抗多径性能分析与仿真[J].中国惯性技术学报，2012，03：339-342+347.

[4]刘永明，张云，袁国良.GPS/北斗-2组合定位性能的研究[J].电子设计工程，2013，14：121-123+126.

[5]贾超广，肖海霞.基于卫星信号模拟器的北斗接收机性能测试与分析[J].导航定位学报，2013，04：14-16+25.

[6]王颖.对RFID在图书馆应用的思考[J].图书馆工作与研究，2009（2）：46-48.

[7]刘筱霞，陈春霞.现代电子标签及其印刷技术[J].包装工程，2008，29（5）：190-192.

[8]石蕾，陈敏雅.RFID系统中阅读器的设计与实现[J].电脑开发与应用，2008，（07）.