АННОТАЦИЯ 2
ВВЕДЕНИЕ 8
1 АНАЛИЗ ПРЕДМЕТНОЙ ОБЛАСТИ 10
1.1 ОБЩЕСТВЕННЫЙ ТРАНСПОРТ В СОВРЕМЕННОМ ГОРОДЕ 10
1.2 ОБЗОР АНАЛОГОВ 11
1.2.1 Системы на основе спутниковой навигации 11
1.3 АНАЛИЗ ОСНОВНЫХТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ 13
1.3.1 Обзор технологии радиочастотной идентификации 13
1.3.1.1 RFID-метки 15
1.3.1.2 RF ID-считыватели 19
1.3.1.3 RFID антенны 23
1.3.2 Обзор инструментария для сервера 26
1.3 ВЫВОД 33
2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТРЕБОВАНИЙ 34
2.1 ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ 35
2.1.1 Реализуемые задачи 36
2.1.2 Требования к ПО 37
2.2 НЕФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ 38
2.2.1 Условия эксплуатации 38
2.2.2 Требования к пользователям сервиса 39
2.2.3 Характеристики сервера 39
2.2.4 Характеристики аппаратного комплекса на остановке 39
2.2.5 Характеристики RFID-меток 40
3 ПРОЕКТИРОВАНИЕ 40
3.1 АРХИТЕКТУРА ПРЕДЛАГАЕМОГО РЕШЕНИЯ 40
3.2 АЛГОРИТМЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ 43
3.3 ОПИСАНИЕ ДАННЫХ 49
4 РЕАЛИЗАЦИЯ 53
4.1 РЕАЛИЗАЦИЯ МАКЕТА 53
4.2 РЕАЛИЗАЦИЯ СЕРВЕРНОЙ ЧАСТИ 63
5 ТЕСТИРОВАНИЕ 65
5.1 МЕТОДОЛОГИЯ ТЕСТИРОВАНИЯ 65
5.2 ПРОВЕДЕНИЕ ПРОЦЕДУРЫ ТЕСТИРОВАНИЯ 65
ВВЕДЕНИЕ 8
1 АНАЛИЗ ПРЕДМЕТНОЙ ОБЛАСТИ 10
1.1 ОБЩЕСТВЕННЫЙ ТРАНСПОРТ В СОВРЕМЕННОМ ГОРОДЕ 10
1.2 ОБЗОР АНАЛОГОВ 11
1.2.1 Системы на основе спутниковой навигации 11
1.3 АНАЛИЗ ОСНОВНЫХТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ 13
1.3.1 Обзор технологии радиочастотной идентификации 13
1.3.1.1 RFID-метки 15
1.3.1.2 RF ID-считыватели 19
1.3.1.3 RFID антенны 23
1.3.2 Обзор инструментария для сервера 26
1.3 ВЫВОД 33
2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТРЕБОВАНИЙ 34
2.1 ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ 35
2.1.1 Реализуемые задачи 36
2.1.2 Требования к ПО 37
2.2 НЕФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ 38
2.2.1 Условия эксплуатации 38
2.2.2 Требования к пользователям сервиса 39
2.2.3 Характеристики сервера 39
2.2.4 Характеристики аппаратного комплекса на остановке 39
2.2.5 Характеристики RFID-меток 40
3 ПРОЕКТИРОВАНИЕ 40
3.1 АРХИТЕКТУРА ПРЕДЛАГАЕМОГО РЕШЕНИЯ 40
3.2 АЛГОРИТМЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ 43
3.3 ОПИСАНИЕ ДАННЫХ 49
4 РЕАЛИЗАЦИЯ 53
4.1 РЕАЛИЗАЦИЯ МАКЕТА 53
4.2 РЕАЛИЗАЦИЯ СЕРВЕРНОЙ ЧАСТИ 63
5 ТЕСТИРОВАНИЕ 65
5.1 МЕТОДОЛОГИЯ ТЕСТИРОВАНИЯ 65
5.2 ПРОВЕДЕНИЕ ПРОЦЕДУРЫ ТЕСТИРОВАНИЯ 65
6 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 73
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 75
ПРИЛОЖЕНИЕ А ИСХОДНЫЙ КОД МИКРОКОНТРОЛЛЕРА ATMEGA.. 78
ПРИЛОЖЕНИЕ Б ИСХОДНЫЙ КОД МИКРОКОНТРОЛЛЕРА ESP 83
ПРИЛОЖЕНИЕ В PHP СКРИПТ ДОБАВЛЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ О
МЕСТОПОЛОЖЕНИИ 85
ПРИЛОЖЕНИЕ Г PHP СКРИПТ ОТОБРАЖЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ О
МЕСТОПОЛОЖЕНИИ 87
Мониторинг общественного транспорта в городе со временем становится необходимостью, так как всё чаще жилые районы отделяются от мест работы и центров досуга и развлечений, и появляется потребность в передвижении на значительные расстояния по достаточно строгому расписанию. Подвижной состав города-миллионника, например, Челябинска насчитывает около 500 единиц троллейбусов и автобусов, а также более 2000 маршрутных такси (микроавтобусов). Подобные цифры влекут за собой значительные расходы на отслеживающее оборудование. А при его установке непосредственно на машины эти расходы пропорциональны росту их количества.
RFID (Radio Frequency IDentification - радиочастотная идентификация) - это способ идентификации объектов, при котором чтение и запись данных с меток производится посредством радиосигналов. Такой способ учета позволяет обрабатывать большое множество объектов при отсутствии сложного электронного оборудования на них самих. При этом пропускная способность многих считывателей достигает тысяч меток в минуту. Метки, в свою очередь, являются альтернативой QR или штрихкодам, но при этом не требуют непосредственной видимости при считывании. Это означает, что водителям транспорта не обязательно проезжать под какой-либо камерой или считывающим устройством. Им достаточно быть в зоне считывания, на остановке.
Системы идентификации объектов широко используются в разных областях, например, в складской логистике, системах контроля доступа. Но для мониторинга движения транспорта в масштабах города они будут применяться впервые.
Цель исследования - создание программно-аппаратного комплекса учета движения городского транспорта на основе технологии RFID, обеспечивающего доступ к информации о его местоположении в реальном времени.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующий ряд задач:
1. Изучить параметры радиоинтерфейсов.
2. Провести анализ существующих решений в области
идентификации объектов, в том числе их местоположения.
3. Разработать структуру будущего программно-аппаратного
комплекса.
4. Создать макет аппаратной части, взаимодействующей с программной частью.
5. Оценить работоспособность полученной системы.
В выполненной работе была дана оценка роли общественного транспорта в современном городе, а также методам его мониторинга. В результате исследования и проектирования RFID системы выяснилось, что радиочастотная идентификация в ультравысоком диапазоне волн вполне может применяться в городской среде для контроля местоположения общественного транспорта на остановках города. Результат обзора существующих решений, обеспечивающих мониторинг по спутниковой навигации выявил, что они сложны в обслуживании в рамках большого количества единиц подвижного состава, а также требуют больших финансовых вложений по сравнению с разрабатываемой в данной работе системой.
В процессе проектирования и разработки аппаратной части системы возникла необходимость отказаться от стандартного алгоритма считывателя, при котором он однократно получает данные от метки, азатем отправляет её в состояние сна, после чего трудоёмко отследить время её выхода из зоны считывания. Для решения проблемы определения момента выхода транспондера из области действия антенн применялся алгоритм многократного считывания меток в области сканирования, накопления их во временных буфер, и отправки на сервер по строго заданным интервалам.
При выполнении работы одной из задач являлась реализация макета аппаратной части системы. Несмотря на то, что у макета рабочая частота (13,56 МГц) отличается от той, которая должна применяться в городских условиях (960 МГц), принципы работы не имеют больших различий. В качестве альтернативы пассивных меток ультравысокочастотного диапазона использовались карты и брелки Mifare.
Система прошла альфа-тестирование. Были проверены следующие функции: считывание уникального идентификатора метки и отправка на сервер, определение прибывшей машины на сервере и добавление данных о текущем местоположении этой машины в таблицу базы данных. Реализован вывод информации о текущем местоположении транспорта.
Итогом выполнения работы является модель работоспособной системы, реализующей функции онлайн мониторинга транспорта на остановках.
