一种双频智能地锁系统技术领域
本发明涉及车辆停车系统，特别涉及一种双频智能地锁系统。
背景技术
目前，随着经济的发展以及汽车工业的突飞猛进，城市车辆越来越多，
停车难成了社会中的一大难题。公共或物业小区停车场地锁的使用越来越普
及。
现有技术中，一类常见的地锁是手动或通过遥控器来控制车位地锁的升
降，需要下车或停车来专门等待地锁开启，并遥控范围有限；还有一类是采
用无源RFID加地感技术对停车位进行判断识别，实现车辆识别、地锁自动解
锁和上锁的功能。然而，在这类方法中有两个缺陷，其一，该方法车位锁与
车辆是一一对应关系，其他车辆无法驶入该车位停车，车位之间没有联网，
不能实现资源共享，在车位日趋紧张的今天造成资源浪费；其二，由于地感
在施工时需要将其埋入地下，一旦参数设置错误需要将路面剖开，所以该方
法施工量大并且维护困难；其三，若公共停车场或物业小区将所有车位集中
安装地锁，当授权车辆欲驶入其中一停车位时，相邻几个车位地锁无法准确
判断该车辆对车位的操作意图，误判会导致三种结果，一是欲停车位地锁没
有解锁；二是相邻几个车位地锁同时解锁让未授权车辆乘虚而入；三是驶出
误判，当前车位所在车辆驶出停车位而相邻车位还有授权车辆停车时，该车
位地锁无法正确积极响应，不能自动落锁，无法准确识别车辆是否停在所在
车位，严重影响停车管理效率及侵犯授权车辆应享有的权益。
发明内容
本发明的主要目的是提供一个高自动化的双频智能地锁系统，不需要任
何手动操作，能够精确自动的控制车位地锁上锁/解锁功能，使授权车辆自由
出入，实现车辆、车位间互联，提供一个安全、畅行、智能化、信息化的行
车环境。
为了实现上述目的，本发明提供了一个双频智能地锁系统，包括地锁装
置、高频阅读模块、车位控制模块、低频激励模块和车载双频标签；
所述低频激励模块与所述车载双频标签进行激励，发出车辆信息给所述
高频阅读模块；
用于车辆身份信息识别的所述高频阅读模块与所述车位控制模块进行通
信，发送地锁动作信号给所述车位控制模块；
所述车位控制模块与所述地锁装置进行通信，根据所述地锁动作信号控
制所述地锁装置的动作。
可选的，所述双频智能地锁系统，至少1个低频激励模块，所述车载双
频标签将低频激励模块编号发给所述高频阅读模块。
可选的，所述高频阅读模块还发送所述低频激励模块编号给所述车位控
制模块，所述车位控制模块根据所述低频激励模块编号控制所述低频激励模
块的工作状态。
可选的，所述双频智能地锁系统还包括智能终端，所述智能终端连接到
所述高频阅读模块和所述车位控制模块，用于监控车位地锁系统车辆出入数
据。
可选的，所述双频智能地锁系统还包括后台，所述后台和所述智能终端
进行通信连接，用于实现授权卡号的下发和所述智能地锁系统的刷新。
可选的，所述低频激励模块包括第一低频激励模块和第二低频激励模块，
所述第一低频激励模块和第二低频激励模块用于车位信息及车辆驶离预判。
可选的，所述的车载双频标签包括与所述高频阅读模块进行通信的高频
标签和与所述低频激励模块进行激励的低频标签。
可选的，所述低频标签为125K激励标签，所述高频标签为2.4G射频标
签。
可选的，所述的车载双频标签采用频道隔离技术。
可选的，所述的车位控制模块与所述地锁装置之间通过RS232串口通信。
本发明提供的双频智能地锁系统，包括：地锁装置、高频阅读模块、车
位控制模块、低频激励模块和车载双频标签，所述车载双频标签与所述低频
激励模块进行激励，发出车辆信息给所述高频阅读模块；用于车辆身份信息
识别的所述高频阅读模块与所述车位控制模块进行通信，发送地锁动作信号
给所述车位控制模块；所述车位控制模块与所述地锁装置进行通信，根据所
述地锁动作信号控制所述地锁装置的动作。本发明通过车载双频标签将对应
的车辆信息及对车位的操作意图发送给高频阅读模块，控制车辆所对应的地
锁装置14执行相应的响应，实现地锁自动上锁/解锁操作，提升停车效率。本
发明中的地锁系统，模块化结构，功能丰富，结构简单，施工容易，维护方
便，可以有效的提高工作效率和经济效益。
附图说明
图1是本发明第一实施例的双频智能地锁系统结构示意图；
图2是本发明第二实施例的双频智能地锁系统结构示意图；
图3是本发明实施例的车辆驶入车位自动解锁控制流程示意图；
图4是本发明实施例的车辆驶出车位自动上锁控制流程示意图；
图5是本发明实施例的车载双频标签结构示意图；
图6是本发明实施例的地锁装置结构示意图；
图7是本发明实施例的车位控制模块结构示意图；
图8是本发明实施例的智能终端结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
如图1所示，本发明的双频智能地锁系统，包括高频阅读模块11、车位
控制模块12、低频激励模块13、地锁装置14、车载双频标签15。
每个停车位对应一个车位控制模块，一个低频激励模块和一个地锁装置，
每辆授权车辆携带一个车载双频标签；高频阅读模块可以多个停车位对应一
个，也可以一个车位对应一个，但是一个双频智能地锁系统中，至少包括一
个高频阅读模块。
高频阅读模块，主要用于车辆身份信息的采集识别。
车位控制模块，主要用来控制地锁装置的动作和低频激励模块的工作状
态。
低频激励模块，主要用来监听车载双频标签，并判断车辆对车位的操作
信息：具体包括车位信息，驶入停车位或驶出停车位的信息等。需要注意的
是，低频激励模块的激励范围仅仅覆盖其对应的停车位范围，不能覆盖别的
停车位，否则无法判断授权车辆到底要停入哪个停车位。
车载双频标签，主要作用是携带授权信息，只有携带有车载双频标签的
车辆才能驶入本发明的智能地锁系统。
工作原理如下：
车载双频标签15携带有能与低频激励模块13进行激励的低频信号；高
频阅读模块11能与车位控制模块12、车载双频标签15进行通信；车位控制
模块12能与低频激励模块13和地锁装置14进行通信。
当携带有车载双频标签的车辆(以下简称授权车辆)驶入低频激励模块
的激励范围内时，两者相互激励；车载双频标签将自身携带的身份信息发送
给高频阅读模块，高频阅读模块判断所述身份信息，如果身份信息正确，则
发送地锁动作信号给车位控制模块，车位控制模块再与地锁装置进行通信，
控制地锁执行相应的动作，地锁解锁，授权车辆驶入停车位。
具体的停车过程大致如下：
当携带有车载双频标签15的授权车辆驶入低频激励模块13激励范围内
时，车载双频标签15被激励，发送车辆信息给高频阅读模块11，高频阅读模
块11识别车辆，验证通过后，告知车位控制模块12有车欲驶入停车位，车
位控制模块12发出解锁指令(地锁动作信息)给地锁装置14，地锁装置14
解锁。
驶离车位的过程大致如下：
当车载双频标签15驶出低频激励模块13激励范围时，车载双频标签15
被唤醒与高频阅读模块11进行通信，车位控制模块12再根据高频阅读模块
11提供的信息发出地锁上锁指令(地锁动作信息)给地锁装置14，地锁装置
14上锁。
当智能地锁系统，包括多个停车位，也就有相应多个低频激励模块，相
应多个车辆控制模块和相应多个地锁装置，并且一一对应，需要说明的是，
不同的停车位对应不同的低频激励模块编号，参见附图2所示，第一停车位
对应的低频激励模块编号为13，第二停车位对应的低频激励模块编号为13’。；
此时，车载双频标签和某一低频激励模块激励时，不仅把车辆身份信息发给
高频阅读模块，还把低频激励模块编号发送给高频阅读模块，高频阅读模块
根据低频激励模块编号与对应的车位控制模块进行通信，发送地锁动作信号
给所述对应的车位控制模块，所述对应的车位控制模块再对对应的地锁装置
进行控制。
在图2实施例中，该系统还包括智能终端16。所述智能终端16集成定位，
通信等多项功能，主要用于监控车辆出入数据。
为了更加智能化，该系统还包括后台，后台能与智能终端16进行双向通
信，实现新增授权卡号下发到本系统，并且能远程刷新本发明的智能地锁系
统的各个模块；它们之间的通信可以通过3G模块进行。
下面对本实施例中的各个模块进行进一步的描述：
因为车载双频标签不仅与低频激励模块进行激励，还要与高频阅读模块
进行通信，所以车载双频标签15设置有高频标签和低频标签，低频标签用于
与低频激励模块相互激励，高频标签用于与高频阅读模块进行通信。
当有多个停车位，多个授权车辆时，为了防止多个标签相互干扰，每个
授权车辆携带的车载双频标签引入频道隔离技术；车载双频标签的具体工作
过程如下：当低频标签被激励时，唤醒高频标签，高频标签将车辆信息和低
频激励模块编号发送给高频阅读模块11，高频阅读模块11判断车辆身份信息
及欲停车位信息给车位控制模块。车位控制模块根据此信号发送地锁动作信
号给地锁装置14。
为了与车载双频标签的高频标签进行通信，高频阅读模块11采用配有高
频射频读卡模块的微内核处理器，接收车载双频标签15发送的各种命令并及
时响应，完成对所述车载双频标签15的识别、鉴权、加密访问等操作；也可
以完成对低频激励单元的编号、激励周期等的初始设置，同时还可以把从车
载双频标签15上读取的信息传送给车位控制模块12。比如，收到车载双频标
签15的欲停车信息时，发送欲解锁信号给车位控制模块12。
具有多方通信功能的车位控制模块12也可以采用微内核处理器，每个地
锁对应一个车位控制模块12，实现与高频阅读模块11及其他车位控制模块
12间的数据通信，当接收到高频阅读模块11传递过来的欲停车信号时，控制
对应的地锁装置的上锁/解锁操作；除此之外，车位控制模块12还可以具有地
锁装置故障收集处理的功能，当对应的地锁装置发生故障时，地锁装置将故
障信息传递给对应的车位控制模块，车位控制模块再将所述故障信息发送给
智能终端，管理人员可以通过智能终端查看对应的故障，轻松获取哪个停车
位发生故障，当系统还包括后台时，智能终端还能将故障信息发送给后台，
管理人员通过后台既能完成故障信息的获取。
为了实现低频激励模块的低功耗，车位控制模块还可以包括继电器单元，
用来控制低频激励模块13的电源通断，具体为当授权车辆正确完成停车后，
控制低频激励模块下电；当授权车辆驶离停车位后，控制低频激励模块上电，
为下次停车驶入做准备，以此来实现车载双频标签15低功耗的目的。
为了与高频阅读模块进行通信，所述车位控制模块带有CAN/RS485总线
接口，通过所述总线进行通信。为了实现与地锁装置的通信，所述车位控制
模块设置有RS232串口，通过该RS232串口与地锁装置进行通信。
地锁装置14主要用来执行车位控制模块12发出的地锁动作信号，为了
接收来自车位控制模块的信号，地锁装置也设置与车位控制模块进行通信的
RS32串口。同时，地锁装置14还可以包括提示系统和反馈系统，提示系统
用来提示地锁的开锁或闭锁状态；反馈系统，用来将地锁的开锁或闭锁状态
反馈给车位控制系统。
为了更好的划分低频激励模块13的激励范围以及判断授权车辆欲驶入停
车位还是驶离停车位的驶离情况，本发明将低频激励模块13分为第一低频激
励模块131和第二低频激励模块132，它们分别对应第一低频激励模块131范
围1-0和第二低频激励模块132范围1-1。
本实施例的车辆驶入第一停车位自动解锁控制流程示意图如图3所示：
当携带有车载双频标签15的授权车辆驶到停车位1的低频激励模块132
的激励范围内(如图2中虚线所示)时，车载双频标签15即被唤醒。当车载
双频标签15成功接收到激励信息后，车载双频标签15由被动态变为主动态，
同时将带有低频激励模块编号信息及车载双频标签15的车辆信息发送给高频
阅读模块11，高频阅读模块11识别车辆身份，验证通过后上报低频激励模块
编号至CAN总线(反之继续检测车载双频标签1的有效性)，当第一停车位
的车位控制模块12解析出CAN报文是有车想停入第一停车位时，控制低频
激励模块131上电，并通过RS232串口发出地锁解锁指令，地锁装置14通过
RS232串口接收并解析指令后，地锁解锁，此时携带有被授权的车载双频标
签15的车辆驶入停车位1，当车辆从低频激励模块132激励范围(1-1)驶入
低频激励模块131和132的重叠激励范围再到低频激励模块131激励范围(1-0)
时，车位控制模块12通过逻辑判断出车辆已正确停车完毕，同时为使车载双
频标签15低功耗，将低频激励模块131下电，并通过此停车过程实现检测车
辆是否停在停车位的功能。上述停车过程扩展到携带有授权双频标签的几辆
车同时在相邻车位停车时，车位间的低频激励范围不互相重叠，能够近距离
的精确识别车辆位置，车载双频标签15不互相干扰，从而实现车辆精确定位
的目的，有效识别车辆停车意图。若有车想停入第二停车位，整个停车过程
与上述停入第一停车位的过程相同。
本实施例的车辆驶离第一停车位自动上锁控制流程示意图如图4所示：
当携带有被授权的车载双频标签15的车辆欲从第一停车位驶出时，当车
辆从低频激励模块131激励范围(1-0)驶入低频激励模块131和132的重叠
激励范围再到低频激励模块132激励范围(1-1)时，车载双频标签15即被唤
醒。车载双频标签15被唤醒后，车位控制模块12控制低频激励模块131上
电，为下次停车驶入做准备。此时车辆继续驶出停车位，当车辆所携带的车
载双频标签15驶出低频激励模块132的激励范围(1-1)后，车位控制模块
12通过高频阅读模块11上报的数据(标签识别过程中的车辆行驶信号)判断
车辆已驶出停车位，从而通过RS232串口发出地锁上锁指令，地锁装置14通
过RS232串口接收并解析指令后，地锁上锁，实现车位自动上锁功能。上述
过程延伸到携带有授权车载双频标签的相邻车位的几辆车同时驶出停车位时，
由于每个车位的低频激励模块13的范围仅精确定位在各自车位内，所以能够
明确判断出车辆对车位的欲操作意图，避免误判。
本实施例中的低频激励模块13采用配有125KHz射频激励模块的微内核
处理器，DC12V/24V供电电源进行供电，每个车位对应两个RFID激励单元，
处于实时寻址状态，实时“主动式”侦测周边的车载双频电子标签，并将自
身低频激励模块编码发送到车载双频标签15接收模块，主要用于唤醒双频标
签。
本实施例的车载双频标签15结构示意图如附图5所示：
车载双频标签15内置的低频标签为125K激励标签151、高频标签为2.4G
射频标签153，此外所述车载双频标签15还包含微内核处理器及电源单元
152。当所述车载双频标签15在低频激励模块13激励范围内时，125KHz激
励标签151被激励，此时激活标签内的电源单元为2.4G射频标签153供电，
并将低频激励模块编号发送给2.4G射频标签153，2.4G射频标签153将与
2.4G高频阅读模块11进行无线通讯，其所携带的车辆身份信息及低频激励模
块编号将被2.4G高频阅读模块11识别鉴定，以此识别车辆身份信息及欲停
车位意图，并将对应信息发送给车位控制模块。所述车载双频标签15平时处
于休眠状态，不耗电，只有进入到低频激励模块的辐射范围内时，才被激励
上电工作，所以其电池工作时间长达数年。
本实施例的地锁装置结构示意图如附图6所示：
地锁装置14包括主控板141、驱动电机143、位置检测开关142、机械摇
臂机构144和报警装置145，为了实现与车位控制模块12的通信，所述地锁
的主控板还包括无线通信接口，为了与配有RS232串口的车位控制模块进行
通信，所述无线通信接口为RS232串口。
地锁装置解锁具体工作过程为：地锁装置通过RS232串口接收到来自车
位控制模块的地锁解锁信号后，地锁主控板控制驱动电机转动，使机械摇臂
机构下降，地锁解锁并发出报警提示音，此时摇臂位置检测开关判断出摇臂
已下降至下限位后，主控板通过RS232串口发出地锁解锁完毕反馈信号，上
述操作过程小于3s。
地锁装置上锁具体工作过程为：地锁装置通过RS232串口接收到来自车
位控制模块的地锁上锁信号后，主控板控制驱动电机转动，使地锁机械摇臂
升起，地锁上锁并控制地锁报警模块发出报警提示音，此时摇臂位置检测开
关判断出摇臂已上升到上限位，主控板通过RS232串口发出地锁上锁完毕反
馈信号，实现车位自动上锁功能。
为了控制驱动电机，主控板内还设置有驱动单元，驱动单元可以由继电
器实现。地锁装置解锁过程中，主控板控制驱动电机转动的过程为：主控板
通过驱动单元内的继电器驱动电机正转，使机械摇臂下降，此时位置检测开
关随着机械摇臂下降到低限位，下降过程中，开关状态变化量输出给主控板，
主控板判断开关状态变化量达到低限位时，停止驱动电机正转同时驱动报警
装置发出报警提示音，然后通过RS232串口将地锁已到达低限位反馈给车位
控制模块12，完成地锁解锁功能。地锁装置上锁过程中，主控板控制驱动电
机转动的过程为：主控板通过驱动单元内的继电器驱动电机反转，使机械摇
臂上升，位置检测开关随着机械摇臂上升至上限位，上升过程中，开关状态
变化量输出给控制板，主控板控制驱动电机转动的过程为：主控板判断开关
状态变化量达到上限位时，停止驱动电机反转同时驱动报警装置发出提示音，
然后通过RS232串口将地锁已达到上限位反馈给车位控制模块12，完成地锁
上锁功能。
本发明实施例的车位控制模块12的结构示意图如图7所示：
它的微内核采用ST公司的ARMcotexM3系列芯片，片上资源较丰富，，
总线处理频率最大可达72MHz，片上集成USB模块、CAN控制器模块、UART
模块、SPI模块、I2C模块、SD模块及I/O模块、AD模块。该微内核控制板
的供电电源，可将5V输入电压转换为3.3V输出电压后供微内核控制板运转。
UART连接RS232串口收发器，主要用于车位控制模块12与地锁的主控
板之间通信，串口波特率最高设置为115200bps。
CAN总线负责报文的收发工作，支持CAN2.0A/B协议，最高速率1Mb/s，
主要用来与高频阅读模块通信，传输低频激励模块编号及车辆身份信息。
车位控制模块内置可扩展SD接口，可实时记录车辆出入信息及地锁系统
故障信息，便于后续维护。
本发明实施例的智能终端16结构示意图如图8所示：
智能终端，包括电源模块POWER，3G模块、CAN收发器、E2PROM。
3G模块主要包括3G卡和SIM卡两个部分，用于与车位控制模块或者后台的
通信。GPS模块智能终端16是后台与智能地锁系统通讯的桥梁，当新增授权
卡号时，后台通过与智能终端16中的3G模块的通讯，下发卡号到智能终端
16，智能终端16再通过CAN总线将授权卡号下发到车位控制模块12进行有
效确认。同时智能终端16可实时上传车位停车数据及故障诊断数据到后台，
供后续技术人员分析用。
本实施例是一个高度自动化的智能地锁系统，通过低频激励模块13能够
精确判断携带有授权车载双频标签15的相邻车位间的不同车辆的身份信息及
对车位的操作意图，控制车辆所对应的地锁装置14执行相应的响应，进而达
到相邻车位间停车操作时所对应的车位地锁装置14响应互不干扰目的，实现
地锁自动上锁/解锁操作，提升停车效率。同时本系统能够在使用不中断的情
况下实现远程刷新功能。本发明中的智能地锁系统不需要任何手动操作，能
够精确自动的控制车位地锁上锁/解锁功能，模块化结构，功能丰富，结构简
单，施工容易，维护方便，可以有效的提高工作效率和经济效益，使授权车
辆自由出入，实现车辆、车位间互联，提供一个安全、畅行、智能化、信息
化的行车环境。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本
领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和
原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护
范围之内。