深圳市永威蓝牙方案

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1、深圳市永威蓝牙方案蓝牙停车场管理系统设计方案深圳市永威科技有限公司电话：+86-0755-32953726 137237371921 / 17目 录YW-LY停车场远距离蓝牙卡及其读写系统模块3一、何谓蓝牙技术3二、远距离蓝牙卡的内部结构41、射频收发模块42、红外定位模块43、加密数据调制解调模块54、存储模块55、存储访问控制模块56、防拆和外部密码控制模块57、外部密码键盘58、电源管理模块5三、远距离蓝牙卡读写器的结构51、嵌入式计算机系统62、数据通讯接口63、天线控制接口64、天线系统7四、远距离蓝牙卡的技术特点71、实现射频与红外线相接合的独特通讯方式71）红外线通讯72）微波通

2、讯为基础的电子标签73）远距离蓝牙卡82、在短程通讯中使用总线时隙与码分多址技术83、独特的数据加密方式91）使用过程中加密92）数据传输过程加密93）存储访问控制加密（读写数据加密）9五、主要技术性能指标91、存储结构92、电子钱包103、读写距离104、数据加密105、识别号106、读写速度107、使用寿命10六、与同类产品比较101、通信速度与通信距离102、抗干扰性及数据可靠性113、数据容量和可扩转性114、数据安全性115、成本比较116、安装与维护127、使用寿命128、多车道同时使用129、标准和通用性1210、对人体的危害12七、蓝牙卡的种类12八、蓝牙卡在停车场系统中应用的

3、特点13YW-LY停车场远距离蓝牙卡及其读写系统模块（技术资料）一、 何谓蓝牙技术“蓝牙”（Bluetooth）的名称来源于公元十世纪古丹麦统治者Harald Bluetooth的名字。蓝牙技术发端于20世纪90年代晚期，1998年5月，爱立信、诺基亚、东芝、IBM和英特尔5家公司联合宣布了一项叫做“蓝牙”（Bluetooth）的计划，并创建了“蓝牙特殊利益集团”，微软、朗讯、3Com和摩托罗拉四巨头先后响应。到2000年6月为止，全世界已经有1882家企业、机构加入了这一集团。实际上，所谓的“蓝牙计划”就是希望建立一个全球统一的无线连接标准，使不同厂家生产的各种移动计算与便携的设备，在近距离

4、内能在不用电缆的情况下很方便地连接起来，实现相互控制和数据共享。这种无线连接方式非常新颖，用户不必再学习如何安装、设置各种复杂的设备。凡是嵌入该技术的设备，互相之间都能够自动进行联络与确认。利用相应的控制软件，不需用户干预就可以自动建立连接传输数据，可以说，这些设备可以“思考”并管理自己，甚至能“聪明”到可以区别用户本人及其配偶和子女的地步。蓝牙技术的应用范围很广泛，从PDA、手机、笔记本电脑到家用微波炉、电冰箱和空调设备等，现在已经波及到汽车制造领域。车载免提电话设备“Hand-FreeProfile”的制定，和戴克公司最新推出的“蓝牙”免提车载工具包“UConnect”，已经使汽车免提电话

5、成为可能。在驾驶过程中使用手机绝对是个坏习惯：一手操纵方向盘一手接听电话，不但操纵不便，而且很容易因注意力分散而导致交通事故。为此人们发明了手机耳机，但耳机线经常纠缠在一起，为驾驶者带来了更多不便。蓝牙解决了这个问题。基于“蓝牙”技术设计制造的汽车免提电话设备，可以通过车内无线连接手机和音响系统的方式，顺利解决驾驶和对话的矛盾。在汽车中驾驶的你，从此可以随心所欲地通过免提电话和他人交谈，就如和车内的人谈话一样。同时，“蓝牙”技术还可让用户在驾车时将移动电话和个人电脑进行连接，就算此时你的笔记本电脑已关闭并存放在手提箱内，也可以“委托”蓝牙去寻找相关资料，在驾驶的同时把问题解决。另外，有了蓝牙技

6、术，驾驶者还可以通过移动电话屏幕随时阅读邮件标题并查阅电子邮件，甚至还可以下载音频和视频内容，这一切使汽车网络化的梦想得以实现。更重要的是，蓝牙可以帮助汽车各部份数据处理器实现无线连接，使车上所有的信息装置都实现数字化，包括汽车车厢、发动机、底盘、电器、座椅等。用户可以在接近自己汽车的短程范围内，通过手机让汽车预先发动起来，以便随时出发。有技术人员预期，将来的汽车一旦发生故障，故障码会立刻显示在电脑屏幕上。驾驶者可以通过“蓝牙”技术发E-mail到指定的汽车维修中心，那里的工程师通过查看故障码和从数据库中调取的车辆相关资料，可以遥控判断故障位置和原因，并拟定解决方案，然后将这些数据返回给驾驶者

7、，由其本人完成数据纠错和故障即时排除。毫无疑问，“蓝牙”技术已经逐步延伸到汽车领域，它将使汽车的内外环境发生革命性的变化。YW-LY停车场远距离蓝牙卡及其读写系统模块技术是基于基本蓝牙协议开发的，其主要功能是实现车辆和路边设备的数据传输和交换，以适应不同应用的需要。二、远距离蓝牙卡的内部结构远距离蓝牙卡由以下8个模块组成（图一）：射频收发模块红外定位模块加密数据调制解调存储访问控制模块密码存储器固化存储器随机存储器存储模块外部密码键盘防拆和外部密码控制模块电源管理（图一） 远距离蓝牙卡的结构1、射频收发模块接收来自读写器天线的经调制的射频信号，送往加密数据调制解调模块，同时将加密数据调制解调模

8、块送来的数据发射给读写器天线。射频频率可选315MHZ，433MHZ，2400MHZ，5800MHZ，该模块是由基于蓝牙协议的2400MHZ射频收发技术经过频率和带宽扩展的新型蓝牙收发模块。2、红外定位模块接收由读写器天线发射的红外线信号，当红外线信号满足开机条件时，向电源管理模块发送开机指令，同时打开射频收发通道，开启数据存储访问控制模块。3、加密数据调制解调模块对射频收发模块接收的信号解调，根据传输协议解调出数字信号，通过密钥参数计算出系统密码和证件密码，提交存储访问控制模块。同时对存储访问控制模块送来的数据进行加密处理成,调制信号传输给射频收发模块。4、存储模块存储模块包含三个独立的存储

9、器分别是固定信息存储器、可变信息存储器和密码存储器，存储模块受存储访问控制模块的控制。5、存储访问控制模块存储访问控制模块控制三个存储器的读写操作控制，访问存储器时，数据流携带的密码必须与密码存储器中预存的密码一致，否则拒绝访问。同时存储访问控制模块控制对固定存储器进行只读控制或固化信息。6、防拆和外部密码控制模块当需要防拆时，模块提供一次激活功能，当远距离蓝牙卡安装时，需要激活才能工作，如拆卸，必须重新激活才能工作。此外，需要密码开机功能时，提供外部输入密码与密码存储器预设密码比对功能。7、外部密码键盘提供外部人工输入密码控制功能。8、电源管理模块对电池进行有效管理，当远距离蓝牙卡在读写器天

10、线系统有效范围外时，远距离蓝牙卡处于休眠状态，当远距离蓝牙卡进入读写器天线15米范围时，远距离蓝牙卡自动开启电源。三、远距离蓝牙卡读写器的结构远距离蓝牙卡读写器由以下4个部分组成（图二）嵌入式计算机（PC104）读写控制与数据通讯管理软件系统数据传输天线控制接口数据输入输出接口天线系统射频收发 红外发射图二 远距离蓝牙卡读写器结构1、嵌入式计算机系统采用工业级嵌入式计算机PC104 系列，具有以下配置CPU：80486 以上主频：不小于 133MHZ内存：不小于 4MB外存：不小于 8MB接口：二个串行口，一个标准并行口，一个双向并行口程序：运行YW-LY系统操作系统： MSDOS 6.0 以

11、上电源：+5V 500MA 2、数据通讯接口提供数据传输和控制接口，可配选RS232C接口，LAN 接口和键盘接口和韦根接口。负责向上位机或系统传输数据。 3、天线控制接口天线接口采用总线方式，支持多天线系统并联，接口有效传输距离为25 米，接口由五根线组成：1）电源2）接地3）数据接收4）数据发送5）控制4、天线系统天线系统由功放系统，射频收发和红外发射组成。当远距离蓝牙卡在读写器天线系统有效范围外时，远距离蓝牙卡处于休眠状态，当远距离蓝牙卡进入读写器天线15米范围时，远距离蓝牙卡接收到读写器通过红外线发送的数据流，远距离蓝牙卡立即被激活并与读写器之间建立双工射频通道，当读写器传输的密钥参数

12、与远距离蓝牙卡的密码存储器中的密钥参数匹配时，远距离蓝牙卡通过密钥算法开启双工通讯通道，完成各种信息和数据交换。 四、远距离蓝牙卡的技术特点1、实现射频与红外线相接合的独特通讯方式目前，国际上现有的用于车辆信息远距离识别系统的工作方式大致有二种，分别为红外线通讯和微波通讯。下面以在电子不停车收费系统中的应用分别简述。1）红外线通讯红外线(远距离非接触IC卡)的收费方式是在不停车电子收费系统中优点较多的一种。这种收费方式特别适合在公路上来往的过路车使用，它具有系统技术成熟、结构简单、抗环境干扰能力强、节省频道资源、系统成本造价低、安装周期短等优点。由于卡的成本低，保管和充值方便，该种系统的收费方

13、式是司机最容易接受的一种，也是最容易成为交通、停车、购物一卡多用的系统。台湾全部采用了这种不停车的收费方法，综合效果十分明显，是目前世界范围内较成功的案例。但缺点是通信速度低，功耗大，需要利用车辆电瓶电源。 2）微波通讯为基础的电子标签微波通讯(电子标签)的收费方式在世界各地的应用越来越广泛。该系统由车载标识卡(或储值卡加车载读写器)、无线收发器、计算机系统和警示装置等部分构成。 其收费工作原理是利用车载标识卡与装在路桥收费口的无线收发器之间通过无线波实现数据交换来识别通过的车辆，再利用计算机系统在车辆客户预先交纳的过路桥费中按照事先定义好的车型收费标准通过银行扣除本次费用， 从而完成不停车状

14、态下的快速一次性自动收费。 同时，微波系统能自动识别车辆通行的合法性，也可用安装的高速摄影系统把车辆有关的信息数据快速记录下来。该系统的最大优势在于与今后智能运输系统的发展一致，为智能运输系统发展打好基础，同时对区域的交通调控也将变得十分容易。但是，微波通讯系统存在设备昂贵的问题，需要大功率微波系统来支持，需建立庞大的跨区域网络和数据交换、结算中心，而令系统整体运作费用较高，发卡设点困难、司机的负担增大而不愿使用等问题。 要在大区域范围内实施该系统，除了技术上的难点外，在组织协调方面亦有相当大的难度，因此，在大区域范围内使用电子标签收费一卡通的成功经验全世界目前还没有。采用电子标签收费方式的许

15、多国家都在边改进边应用。3）远距离蓝牙卡远距离蓝牙卡采用红外线定位与射频通讯相结合的方法，同时具有红外通讯和微波通讯二种方式的优点，又克服了二者的缺点。远距离蓝牙卡采用红外线定位，而不是采用红外线通讯，使远距离蓝牙卡具有较好的方向性和优良的自定位性能，解决了红外通讯速度慢，功耗大的问题。远距离蓝牙卡采用射频通讯，使远距离蓝牙卡的通讯象微波通讯一样速度快，同时又不象微波通讯一样稳定性和抗干扰能力差，由于采用红外线定位和码分多址技术，无需考虑多个远距离蓝牙卡互相干扰的问题，射频功率3-5个毫瓦就可以实现稳定可靠的通讯，如此小的射频功率完全在无线电管制容许范围内，无须获得无线电频率许可。无需大功率射

16、频发射机，系统成本低廉。2、在短程通讯中使用总线时隙与码分多址技术目前远距离非接触IC卡及电子标签通讯采用二个射频传输通道，而且每个通道都需要多频点支持（即当多卡同时工作时，以跳频方式解决），一方面需要更多的频率资源，另一方面成本增加，因为基于跳频技术的多频点自适应设备比单频点设备要复杂得多。蓝牙卡采用单总线时隙技术，射频收发都在同一个频点上进行，通过不同的时间间隙实现双向数据传输。多卡同时工作时采用码分多址而不是时分识别不同卡的地址和数据。其优点是成本低，稳定性和可靠性提高。此外，由于采用单总线时隙与码分多址等软件无线电技术，使远距离蓝牙卡的数据交换安全性能提高，原因是单总线时隙与码分多址是

17、通过复杂的通信协议实现的，总线上的信息通过协议调制与解调，即使通过无线接收获取无线通道上的信息流也难以获取实际传输的数据流。而电子标签和远距离非接触IC卡等其他短距离产品是可以通过接受其无线通讯信号而破译的。3、独特的数据加密方式远距离非接触IC卡及电子标签仅对存储访问控制加密；而蓝牙卡则采用三以下层加密方式：1）使用过程中加密蓝牙卡提供外部密码功能，蓝牙卡的使用者可通过外部密码控制远距离蓝牙卡开启和锁定，这一点在许多场合显得非常重要。例如应用在停车场管理系统中，如使用电子标签的车辆进入停车场，由于电子标签是固定在车上的，任何人都可以驾驶装有已授权电子标签的车辆自由进出停车场，反而为盗窃分子提

18、供了方便，这一点也是停车场抵制使用电子标签进行车辆收费管理的主要原因之一，毕竟对于车主和停车场管理者而言，车辆的安全远比方便重要。正是因为这一点，蓝牙卡提供了外部密码。 2）数据传输过程加密数据传输采用单总线时隙与码分多址等软件无线电技术进行的，等于使用了一个加密信道，使蓝牙卡的数据交换安全性能提高，原理是单总线时隙与码分多址是通过复杂的通信协议实现的，总线上的信息通过协议调制与解调，即使通过无线接收获取无线信道上的信息流也难以获取实际传输的数据流。而电子标签和远距离非接触IC卡等其他短距离产品是可以通过接受其无线通讯信号破译的3）存储访问控制加密（读写数据加密） 蓝牙卡提供读写加密功能，只有

19、读写器传输的密钥参数与蓝牙卡的密码存储器中的密钥参数匹配时，远距离蓝牙卡才能通过密钥算法开启双工通讯通道，完成各种信息和数据交换。五、主要技术性能指标1、存储结构远距离蓝牙卡数据存储采用独有的双存储结构，相当于二个电子标签。二个16k位的可远程访问的数据区，其中一个区可由用户一次性固化，数据永久保存不丢失，也不可改写（记录卡号、车型特征、车主信息、发行商及出厂信息等）；另一区可任意随机读写、定义和分区，其容量可达96kb（记录进站时间、站号、车道号、收费站点信息等）。2、电子钱包蓝牙卡内设电子钱包，可进行多达十种付费操作。具高度安全性，可直接储值、在线实时消费或作为实时操作参考，防止透支。3、

20、读写距离蓝牙卡定位距离为15米，读写最大距离为200米，不受车速限制。4、数据加密蓝牙卡采用加密信道、总线时隙、逻辑加密及专用协议技术，及专用密码存储器，具有最高安全等级, 远距离蓝牙卡自带防拆装置，首次安装后如被拆卸，远距离蓝牙卡自动锁定，需要在主机系统上方可解除锁定。5、识别号蓝牙卡具有1k位唯一编码为识别码，不可改写，不可复制。6、读写速度蓝牙卡读写速度达100kbit/秒，不受车速限制。7、使用寿命蓝牙卡内置3.6v高能锂亚电池，可连续使用5年，更换电池后，远距离蓝牙卡可继续使用。六、与同类产品比较1、通信速度与通信距离不管是900MHz，2.45GHz，还是5.8GHz 的电子标签产

21、品，传输速度都认为达到200K-500Kbps 。但实际上这一指标是在理想情况下达到的，随着现场环境的变化及车辆运动时与天线距离的变化，高误码率使得实际通信速度大大降低，在有些情况下，50Kbps的通信速度都难以保证，而且当前后车距离较近，多张电子标签都在10米有效工作区时，通信速度还会更低。 蓝牙卡采用红外线触发，无线通信相结合的方法，有效地解决了通信速度不稳定的问题，使蓝牙卡通信速度稳定在400Kbps。 电子标签能达到500K bps通信速度是在离天线距离6米左右。蓝牙卡是在离天线距离200米左右，也就是说，电子标签在离天线距离超过6米时误码率超过正常水平，而远距离蓝牙卡只有在天线距离超

22、过200米时误码率超过正常水平。对于不停车收费系统来说，可靠通信距离至少要达到10米以上。2、抗干扰性及数据可靠性不管是915MHz，2.45GHz，还是5.8GHz的电子标签产品都是采用扩频通信方式实现的，扩频通信即使在无其他同频设备干扰的情况下，也受到空中无线电噪声影响，使之出现误码。为了抵抗外来干扰，采用较大功率的发射系统，功率甚至超过100瓦，需要申请专门频道支持，所以我国决定用5.8GHz支持电子标签的短程通信。蓝牙卡采用CDMA方式及专用的时隙超外差接收技术，确保收发射高可靠性，因为接收信号的强度比噪声水平还要低（有关技术与CDMA手机相似），有效信号是从空闲时隙传输的，因此，要求

23、发射机的发射功率很低，不超过10毫瓦，远低于国家无线电管制限定的功率水平，可以自由使用任何频道而不受限制。可以在大于远距离蓝牙卡的信号强度同频干扰源下稳定工作而不受影响。 3、数据容量和可扩转性电子标签可存储数据容量不超过1Kbyte,增加容量很困难，因此，在电子标签基础上扩充车辆管理或其他功能至少是不现实的。 蓝牙卡最少配备3Kbyte的数据容量，功能强大，可根据需要扩展到1Mbyte。易于实现车辆通信和车辆管理等功能。 4、数据安全性远距离蓝牙卡采用完全密钥算法，总线时隙和码分多址技术，专用通讯协议确保防伪和防止恶意攻击。数据安全等级不低于电子标签，而且，远距离蓝牙卡的数据传输过程是通过时

24、隙进行的，无法从数据传输通道解密数据，安全性更佳。 5、成本比较远距离蓝牙卡成本不高于电子标签成本的1/5。远距离蓝牙卡读写系统的成本不高于电子标签读写系统的1/20，更易于普及与推广到停车场及车辆管理等领域，真正实现“一卡通”。 6、安装与维护蓝牙卡不需要改变现有收费系统的软件和硬件结构，即装即用，就象使用IC卡读写器一样方便，遇到故障可用备用系统代换，系统免维护。7、使用寿命蓝牙卡电池使用寿命为五年，低于电子标签的电池使用寿命6年，但蓝牙卡的电池容易更换，更换电池后，远距离蓝牙卡可继续工作5年再更换电池，直至读写1000万次。8、多车道同时使用电子标签不支持相邻的多车道系统，蓝牙卡系统支持

25、多车道系统，同一个收费站点最多可设32个不停车收费通道，相邻车道绝无相互干扰，也不影响通信速度。9、标准和通用性专用短程通讯国家标准正在颁布之中，蓝牙卡符合专用短程通讯国家标准。路桥收费系统主流还是以射频卡为主的半自动收费，无论如何，只有能与现有射频卡半自动收费系统兼容的不停车收费系统才能真正解决现有各种路桥收费系统互联互通的问题，但电子标签系统无法与现有射频卡系统兼容，要求用户建立新的软件和硬件系统。 蓝牙卡系统设有智能接口，使用户可以象操作射频卡一样读写远距离蓝牙卡，无须改造现有收费系统的结构，蓝牙卡满足射频卡读写器接口规范和标准。10、对人体的危害电子标签读写器的微波功率从几瓦至数百瓦，

26、如此强的辐射对人体（过路司机及收费站工作人员的的损害是慢性的和严重的（可见有关研究报告）。蓝牙卡电磁辐射强度低于空中辐射强度，对人体没有新的危害存在和产生。七、蓝牙卡的种类蓝牙卡为有源卡，具有方向性，结合了红外线定位与射频通讯两种方式，既具有二者的优点又克服了二者的缺点。采用红外线定位，而不是红外线通讯，使电子证件具有较好的方向性和优良的自定位性能，解决了红外通讯速度慢，功耗大的问题，同时红外线对人体有益，能够趋蚊；采用射频通讯速度快，不像微波通讯那样稳定性和抗干扰能力差，无须获得无线电频率许可，无需大功率射频发射机，系统成本低廉。按照使用方式分为手动按键式和自动唤醒式两种。手动型蓝牙卡需要按

27、下信号发送键与蓝牙天线进行通讯；自动唤醒式蓝牙卡无需按键，电源为常开状态，不使用时处于休眠状态，当进入蓝牙天线的阅读范围时自动激活，进入工作状态。根据需要可以给每张蓝牙卡设置相应的密码，唯一识别，无法伪造。使用蓝牙卡，车主无需停车，无需近距离刷卡，大大提高了车流量，有效防止了蓝牙卡被盗和外借以及停车费用的流失。手动按键式蓝牙卡外形尺寸：80*45*15 mm工作温度：-40 +85读写距离：3-10米读卡时间：0.1秒电池寿命：2万次读写角度：120自动唤醒式蓝牙卡外形尺寸：70*60*25 mm工作温度：-40 - +85读写距离：3-10米读卡时间：0.1秒电池寿命：2万次读写角度：120蓝牙天线（含在小控制机中）接口采用总线方式支持多天线系统接口有效传输距离为25 米天线系统由功放系统，射频收发和红外发射组成八、蓝牙卡在停车场系统中应用的特点1、是国内用于停车场管理中唯一符合国家无线电管制的远距离卡2、读卡速度快，读卡距离远，读卡距离可控制，有良好的方向性 3、不受车辆防护限制，适用于所有车辆 4、读写器之间无互相干扰。5、良好的接口性能6、全天候，工业级，卓越的稳定性