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RFID实时定位系统 开发套件 RTLS 射频感知

  • RFID实时定位系统 开发套件 RTLS 射频感知
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  菁扬科技(BeyondWireless)集射频感知与定位专业领域之深厚积累,矩献之作!

   RFID实时感知定位系统 开发套件

 

 RFID感知定位系统开发套件简介

 

为了便于应用业界最先进的RFID技术开展实时定位系统(RTLS)的物联网应用与设计开发,菁扬科技&翎跃电子携手倾力打造提供该款基于2.4GHz无线SOC的有源RFID感知定位开发系统。其优越的性能,出众的性价比,在感知、识别、定位等物联网领域具有出众的竞争优势!·

该开发套件运用先进的微功耗技术、智能感知技术,有源射频识别技术,集成独有的实时定位算法,采用高增益、强抗干扰射频电路设计而成,可连续上电运行,满足工业等恶劣使用环境的功能要求。开发套件具有多种通信接口,便于在线调试,并可进一步二次开发通过组网布局扩展定位覆盖范围,适用于各种场景下的定位解决方案。电子标签采用高密度小体积SMD表面贴装,具有微功耗、小型化、远距离发射的特点,满足各类感知识别、定位应用。

 

1.套件组成

本开发套件包括一系列的软件、硬件和工具,用于演示如何利用我们的RFID技术实现定位功能。

本定位系统设定四个固定参考节点(参考标签)、一个移动节点(待定位的移动标签)和一个网关节点(读卡器)均处于同一场景中。移动标签不断对外发频信号,参考标签接受到该射频信号,通过检测获取自身与移动标签之间的感知范围,并将检测信息包发送给读卡器;将读卡器与上位机(PC电脑或工控机)进行连接,并在上位机上运行定位演示软件,即可显示移动标签相对于参考标签的感知范围以及相对位置,从而实现定位的功能。

为达到较好的定位效果,应尽量保证移动标签与固定标签之间没有障碍物,使移动标签与固定标签之间的通讯畅通,并有较精确的测距效果。

 

1.开发套件主要特点与功能

1)采用基于Nordic公司新一代的高速嵌入式SOC无线芯片NRF24LE1解决方案,将低功耗增强型51系列MCU和高速低功耗RF无线芯片完美集成到单颗芯片内部,提供高性价比的定位解决方案。

2)电子标签上电即可独立运行使用。主要IO功能接口全部引出,方便功能调试、测试评估与产品开发;无需任何底板,可作为独立模块使用或是系统集成,迅速投入工程开发。

3)将精确定位(坐标方施与区域级定位(范围感知)相结合,自动选取最佳定位方尸并图形化显示定位效果。

4)采用先进的自适应射频定位算法,能够进行实时定位,最好精度可达2米。

5)在环境特别复杂、条件受限无法定位的情况下,可实现区域级的范围感知和目标身份识别。

6)可导入地图,图形化缩放定位场景视图,实现多分辨细节下的定位场景查看。

7)可自动记录定位过程数据,并实时保存;

8)可在我们底层源码基础上进一步做二次开发,扩展定位区域以及多定位单组网,实现大范围定位覆盖。

9)支持对多个移动标签的同时定位;

10)附送定位系统底层源码以及全套定位算法,方便用户进行二次开发或系统集成!

 

 

2.技术参数

1)供电:读卡器DC5V供电/参考标签和移动标签3.3V供电

2)功率:读卡器<150mW;参考标签和移动标签<30mW(发射时)/1uA(待机或休眠)

3)工作频率:(咨询特价)0GHz-2.4853GHzISM频段

4)工作方屎精确定位(坐标方施或区域级定位(范围感知)

5)定位范围:单个定位单不超过(咨询特价)米的区域

6)定位刷新间隔(周期):1秒到10秒,自动适应

7)系统容量:单个定位单(典型情况下10*10米)最大容纳50个移动标签

8)读卡器通信接口:RS232串口

9)定位目标移动速度:最大200公里/小时

10)工作温度:-40+80

11)产品尺寸:

读卡器:70mm*40mm

标签:30mm*20mm (不含电池盒)

 

 系统结构与接口说明

 

1.读卡器开发板各部分结构说明

 

读卡器开发版主要由读卡器多功能调试底板与读头模块组成,如下图所示:

 

1)读卡器多功能调试底板

a)具有USB-B标准接口,可以使用USB延长线连接电脑;此板的供电方式为:USB供电;

b)具有虚拟串口芯片PL2303HX,并连接到nRF24LE1模块插座,可以进行nRF24LE1串口测试;

c)具有PROG编程接口,可以配合我司的LE1/LU1专用编程器,对nRF24LE1模块编程(HEX文件);

d)此底板将nRF24LE1模块的全部IO引出,方便客户进行二次开发,使用(咨询特价)插针,可以使用额线引出到其他目标板;

e)引出了TTL电平的RXDTXD,可以作为USB-TTL模块使用,引出了电源引脚,可以对其他目标板供电;

f)板上具有2LED2个按键,可以测试nRF24LE1I/O口输入输出功能,复位按键可以对nRF24LE1复位;

g) nRF24LE1模块连接串口,以及LED电源,均通过跳线选通,使用时候,请一定插上,方能完成串口通信和LED控制;

需要注意的是:

a) nRF24LE1的串口口线和编程口线共用,若要实现串口功能,程序下载完毕后,请将10PIN排线拔下。

b)连通TTL串口的两个跳线帽,对下载程序没有影响,即无论插上与否,都可以正常下载程序;

 

2)远距离读头模块

a)模块默认连接到PCB天线,若需要使用外置天线,需自行配置IPX接口天线.

b)天线默认连接是PCB天线,所以,不需要外置天线也可以通信,但是PCB天线通信距离会缩短大约30%(对比3.5dbi外置天线)。

 

 

2.标签模块各部分结构说明

1)参考标签

直接把钮扣电池放入标签的电池座中即可:把电子标签的盒盖打开,直接把钮扣电池放入标签背面的电池座中即可。标签上电工作后即开始工作。

标签的电路模块采用超微型无线SOC nRF24LE12.4GHz + 16KFlash+MCU

增强型(咨询特价)bitADC + I2C + PWM+UART+SPI+RTC+WDT+比较器+可编程

IO+1.5KNVM非易失存储器)设计而成,其技术优势特性如下:

a)带硬件随机数发生器、硬件AES加密,非常适合无线传输,保密性高且误码率小;

b)内核:兼容MCS-51单片机,指令大多数为1T(传统5112倍),最高可达16MIPS

c)模块引出了15IO、电源、编程引脚等;

d)均采用机器贴片生产,可靠性和一致性非常好;

e)此模块天线采用我司独特的PCB布线,其尺寸很小,传输距离较远;

f)模块上阻容件全部采用(咨询特价)封装,使得模块的体积很小,(咨询特价)插针,可以适用于万能板;

g)采用进口高成本小体积贴片晶振,温度特性、稳定性和批量一致性非常好;

 

具体规格参数如下:

■工作频段:2.4GHz               ■频道数:125满足多点及跳频通信

■最大速率:250Kbps/1Mbps/2Mbps  ■调制方屎GFSK

■最射功率:0dBm             ■接收灵敏度:-94dBm250Kbps

■工作方屎半双工                ■频道切换时间:130us

■内置PCB天线                    ■尺寸:约(咨询特价)mm

■开阔地传输距离:约(咨询特价)M左右   ■工作电压:1.9~3.6V

RF发射电流:约11 mA@0dBm outputRF接收电流:约13mA@2Mbps

MCU电流:3.8mA@8MHzclock       ■深度睡眠:0.5uA

■尺寸:约24.6 * 18.2 * 0.8mm         ■存储空间:FLASH16KB+ SRAM1KB

■内核:兼容MCS-51单片机,指令大多数为1T(传统5112倍),最高可达16MIPS

2)移动标签

同参考标签技术规格。

 

3标签操作

  • 读写器可读取本公司研发的2.4G有源电子标签数据(32bit标签ID信息)。

  • 可读取天线辐射范围内所有标签信息。

 

定位系统快速搭建

 

1.准备参考标签

四个参考标签1234按下图方位顺序放置,并和实际场景下设计的坐标点一致。

 

摆放完成后,打开各参考标签的电源开关完成上电。

 

2.准备移动标签

打开移动标签电源开关,标签即开始工作。

 

3.连接PC/上位机

保证读写器与PC/上位机连接正常。即:读卡器USB接口通过USB线连接电脑取电,同时实现USBRS232的串口通讯。

PC上需要安装USB串口的驱动程序。用USB线连接参考标签与电脑,电脑提示“发现USB Device”,然后要求安装驱动程序。(驱动程序所在目录为:ToolsUSB转串口驱动)安装此驱动程序,直到Windows报告可以使用该设备。打开Windows的设备管理器,可以在“端口(COMLPT)”中看岛Prolific USB-to-Serial Comm Port (COMx),这里COMx是端口号,请记住该号码,以便使用串口终端时设置相应的端口。如果x的值超过16,请右键点击该设备,打开属性窗口,在“端口设置”选项卡中点击“高级”按钮,将端口号改为116的值。

 

4.运行定位演示软件

打开系统演示软件,双击LocDemo.exe后,即出现下图所示窗口:

 

4.1选择串口—连接设备

根据安装USB/串口驱动产生的串口序号,点击窗口的“串口选择”菜单设置串口号。

点击“连接设备”菜单,如果串口号设置错误或硬件连接不正确,将出现下列错误信息之一:

如果可以正常连接参考标签,将出现如下窗口,窗口底部状态栏也会有相应提示信息“1.已连接!”。

该窗口中4个蓝色小圆表示4个参考标签。灰色网格线的间距为1米。

 

4.2坐标调整

检查参考标签摆放位置是否与显示一致,如果不一致,点击“坐标调整”菜单,出现下图所示窗口:

用该窗口中的滚动条调整各个固定节点坐标,使之与实际位置相符合,然后按确定按钮。

 

4.3参数调整

在界面左上角的“参数设置”框里,填入对应的参数。

  1. 移动标签的数量

  1. 射频标定:即移动标签检测信号强度RSSI数据所对应的发射距离。具体标定方法见下一部分内容。此时可先默认下图所示初始值。

填好参数后,点击“设置”按钮,软件界面窗口底部状态栏也会出现相应提示信息“2.参数配置成功!”。

 

4.4开始定位

点击“开始定位”菜单,如果前述设置有误或连接不正常,将出现下列错误信息提示:

如果状态一切正常,界面窗口底部状态栏也会出现相应提示信息“3.正常运行中!”。此时,参考标签开始检测移动标签的射频信号,并以图形化的方式描绘出对该移动标签的感知范围(图中的各彩色圆形区域)。

打开移动标签电源,3秒钟后应该出现红色移动点,显示出移动标签相对参考节点的位置。同时,移动标签信息列表中显示当前相关定位信息;调试信息框中则显示信号强度RSSI检测以及测距过程信息。

   

4.5射频标定

关闭三个参考标签电源,只保留一个参考标签上电,此时界面窗体左下方的调试信息框中显示的调试信息中出现“信号检测:150009”等类似数据,其中第一个数据代表读卡器的ID号,第二个数据代表当前移动标签的ID号,后面的四个数据分别是参考标签1234对移动标签的信号强度检测RSSI数值。该数值有四档(数值分别为9111315)。

将移动标签相对上点的参考标签由近及远移动,观察该RSSI数值分别保持在9111315的最远感应距离,将该距离值填入“参数设置”框里的射频标定栏从左到右的四个文本框。然后点击“设置”按钮,此时即完成了射频标定。

 

4.6导入地图

如果需要导入地图以更好的观察定位场景,点击“导入地图”菜单,出现下图窗口来输入记录文件名:

选择好地图的图片文件(bmpjpggif三种类型)后,点击“打开”按钮,便会在界面中显示倒入的地图:

 

4.7缩放查看

如果需要缩放定位场景视图,实现不同分辨细节下的定位场景查看,可以在界面窗体左下方的“场景缩放”一栏,用鼠标拖动滑动条即可放大或缩小定位场景图形。

 

4.8对多个移动标签同时定位

该定位系统完全支持支持对多个移动标签的同时定位,并实现图形化场景显示。注意参数设置里的移动节点数量要大于场景里的所有移动标签ID编号。

4.9信息记录

如果需要将测距和定位信息记录下来,点击“数据记录”菜单,出现下图窗口来输入记录文件名:

输入文件名后软件自动记录固定节点坐标、测距时间、测距值、定位结果等信息,直到点击“停止记录”。

 

 

 数据通信协议

 

1.通信功能说明

 

1)建立通讯连接

上位机(PC)与任意一个固定节点通过USB数据线连接后,通过串口发送控制字符“A”指令给该固定节点,固定节点会自动输出回答"OK+回车+换行"。此时即建立了定位系统与上位机的通讯连接。

2)定位信息输出

建立通讯连接后,上位机(PC)向与之连接的固定节点通过串口发送控制字符“P”,要求输出对移动标签的测距信息。此时,该固定节点会采集所有固定节点对移动标签的测距信息,并上传给上位机。上报的数据帧格式如下:

间信息, Anchor1对移动标签的测距, Anchor2对移动标签的测距, Anchor3对移动标签的测距, Anchor4对移动标签的测

2.串口通信参数:

  • 波特率:(咨询特价)
  • 校验位:None
  • 数据位:8
  • 停止位:1
  •  

发货清单:

1.硬件清单:

2.软件清单:

  • 拿到手即可演示应用
  • 100%原理图[读卡器、参考标签、移动标签]
  • 100%源码[定位系统的所有板子(读卡器、参考标签、移动标签)的源码程序]
  • 提供上位机演示软件(确认付款并好评后请与客服,届时免费无偿提供100%该软件源码程序!)
  • 提供指导包教到会

 

 

注意事项

1.确保接口的正确连接,不要将电源线与信号线接错。

2.尽量防止硬物撞击及滑刮等。

专业无线,完美无限!

 
方屎
   18086019559严工
   Email: beyondwireless@163.com
 
让我们一起分享云端无线技术应用!

 

 

 

 

 

 

 

 

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