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基于RFID的动车组部件监测系统研究
| 论文题名： | 基于RFID的动车组部件监测系统研究 |
| 关键词： | RFID技术;动车组部件;异物排查;快速检测;低功耗设计 |
| 摘要： | 我国高速铁路飞速发展，到今年初已经拥有超2万公里的运营线路，动车组的安全保障是非常重要的。动车组运行过程中，车体部分配件容易受到冲击而脱落，比如刹车片，车底天线，各防护盖板等。目前，根据列车运行区间组织人力排查异物的方式效率低下，因此，对动车组易脱落部件的快速检测和跟踪方法的研究具有社会和经济效益。 论文针对动车组出现部件脱落的现象，在易脱落部件上安装有源电子标签，通过对标签存在性的检测来实现对绑定部件存在性的实时检测。将阅读器安装在每节车厢的中部，其通信范围覆盖所有标签，并通过CAN总线连接到PC服务器实现系统组网。该研究实质上是一个具有多阅读器和大量有源标签的超高频检测系统，希望在动车组运行时能够及时检测到部件丢失并通过机车数据获取当前公里标，从而缩小后续搜查范围。 论文首先论述了课题研究的背景和意义及RFID系统的原理、结构，然后以860-960MHz低功耗射频芯片AS3990和低功耗主控器MSP430F2274为基础搭建了硬件系统。论文的主要工作围绕实现快速、低功耗地检测标签的存在展开。为了减少通信能量消耗，延长标签的使用时间应尽可能减少有源标签的信息传输量。论文采用了轮询和帧-时隙ALOHA算法相结合的改进算法实现标签在一轮查询只回复阅读器一个比特位。该算法在每一轮查询时设置查询帧长为F，根据标签回复信息形成一个0/1序列，经过K轮查询形成F*K的矩阵，以此矩阵比对上位机采用同样压缩标签信息的算法得到的矩阵来判断标签是否丢失。根据改进的算法，详细论述了算法所要求的位传送的实现方法。依据仿真结果可知，该算法大大减少了标签数据发送量和执行时间，从而提高检测的速度并减少标签的电池能量消耗。根据本文的应用，提出了一种固定标签回复时隙的非概率算法，该算法能进一步减少标签的回复时间，提高检测的准确性。 论文还针对多个阅读器同频工作时出现干扰的问题，根据阅读器布局在一条直线上的特点，提出了一种将图着色原理和功率控制相结合的阅读器工作时序调度算法，并给出了算例。该算法可减少干扰和时隙浪费，提高系统效率。为进一步提高工作速度，论文分析了阅读器分信道并行工作模式，相对而言，该方案效率更高，检测更迅速。 最后研究了基于RSSI值采用全向和定向天线相结合的搜寻方案。在公里标附近用全向天线搜寻标签信号，检测到标签信号就切换成定向天线，并根据RSSI值逐渐接近目标。 |
| 作者： | 蔡亚明 |
| 专业： | 智能控制 |
| 导师： | 王英健;朱花 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长沙理工大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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