電子標(biāo)識(shí)無(wú)線供能與識(shí)別系統(tǒng)研究.pdf

1、　　射頻識(shí)別技術(shù)即將帶來(lái)繼互聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)通信之后的又一次技術(shù)浪潮，其將影響人們生產(chǎn)、生活的方方面面。該技術(shù)通過(guò)射頻信號(hào)進(jìn)行非接觸式的信息交互或信息采集，可實(shí)現(xiàn)多目標(biāo)的同時(shí)自動(dòng)識(shí)別和遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控。該技術(shù)是電磁波技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要新方向；同時(shí)，其也是被視為下一個(gè)時(shí)代經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)的物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)之一。該技術(shù)在歐美等國(guó)家已經(jīng)取得了一定發(fā)展，然而在我國(guó)才剛剛起步。如何在這次技術(shù)大潮中把握主流，將對(duì)我國(guó)科技和經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要意義。
　　射頻識(shí)別

2、技術(shù)涉及兩個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題：電子標(biāo)識(shí)供能與識(shí)別。對(duì)于前者，無(wú)線供能是一種重要方式，但有限的供能距離是這種方式實(shí)際應(yīng)用的最大障礙。對(duì)于標(biāo)識(shí)的識(shí)別，由多標(biāo)識(shí)碰撞導(dǎo)致的識(shí)別效率低的問(wèn)題一直是射頻識(shí)別技術(shù)的研究重點(diǎn)。因此，本文研究重點(diǎn)為電子標(biāo)識(shí)的無(wú)線供能與識(shí)別，具體研究如下：
　　(1)針對(duì)無(wú)源電子標(biāo)識(shí)無(wú)線供能距離短、能量傳輸效率低的問(wèn)題，提出了具有較遠(yuǎn)供能距離和較高能量傳輸效率的強(qiáng)磁耦合諧振式能量傳輸方案。在基本諧振電路中增加諧振線圈，分別

3、給出了串聯(lián)諧振和并聯(lián)諧振兩種電路模型，設(shè)計(jì)并搭建了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，兩種方法的最長(zhǎng)供能距離均較普通諧振方式延長(zhǎng)了2倍。相同傳輸距離下，增加諧振線圈的串聯(lián)諧振能量傳輸效率較普通諧振方式提高了3倍；并聯(lián)諧振能量傳輸效率較普通諧振方式也有明顯提高。
　　(2)針對(duì)普通二進(jìn)制防碰撞算法中交互次數(shù)多、通信數(shù)據(jù)量大的缺點(diǎn)，提出了一種逆向二進(jìn)制防碰撞算法。通過(guò)逆向構(gòu)建識(shí)別樹(shù)，在葉子結(jié)點(diǎn)的父層實(shí)現(xiàn)結(jié)點(diǎn)識(shí)別，減少了交互次數(shù)。算法在碰撞

4、位連續(xù)或間斷情況下均可有效識(shí)別標(biāo)識(shí)，當(dāng)沖突標(biāo)識(shí)數(shù)量較多而碰撞位明顯小于標(biāo)識(shí)長(zhǎng)度時(shí)，該算法在交互次數(shù)和通信數(shù)據(jù)量上均有明顯優(yōu)勢(shì)。
　　(3)為解決多電子標(biāo)識(shí)識(shí)別過(guò)程中通信數(shù)據(jù)存在冗余信息的問(wèn)題，在多狀態(tài)二進(jìn)制和返回二進(jìn)制算法基礎(chǔ)上，提出了一種引入信息預(yù)處理的多狀態(tài)二進(jìn)制防碰撞算法。信息預(yù)處理機(jī)制使算法只需處理沖突位，閱讀器部分接收機(jī)制，使閱讀器只需接收標(biāo)識(shí)有效數(shù)據(jù)，避免了數(shù)據(jù)重復(fù)發(fā)送與接收，有效降低了通信數(shù)據(jù)量。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，算法

5、在碰撞位不連續(xù)、碰撞位沖突率低于20%時(shí)，通信量明顯減少。若不計(jì)入預(yù)處理過(guò)程，算法在任何碰撞位沖突率下通信數(shù)據(jù)量都有較大優(yōu)勢(shì)。
　　(4)在電子標(biāo)識(shí)識(shí)別過(guò)程中，考慮到通信的有效時(shí)序和安全問(wèn)題，引入 FPGA 進(jìn)行通信過(guò)程的硬件實(shí)現(xiàn)。分別提出了對(duì)應(yīng)于逆向二進(jìn)制和引入信息預(yù)處理的多狀態(tài)二進(jìn)制的硬件識(shí)別方案，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了閱讀器與電子標(biāo)識(shí)通信的FPGA硬件系統(tǒng)。仿真實(shí)驗(yàn)證明，該系統(tǒng)資源耗費(fèi)少，數(shù)據(jù)通信速率高，硬件加速比分別可達(dá)4.7和1.