電子標識無線供能與識別系統(tǒng)研究.pdf

1、　　射頻識別技術(shù)即將帶來繼互聯(lián)網(wǎng)和移動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)通過射頻信號進行非接觸式的信息交互或信息采集，可實現(xiàn)多目標的同時自動識別和遠程實時監(jiān)控。該技術(shù)是電磁波技術(shù)發(fā)展的一個重要新方向；同時，其也是被視為下一個時代經(jīng)濟增長點的物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)之一。該技術(shù)在歐美等國家已經(jīng)取得了一定發(fā)展，然而在我國才剛剛起步。如何在這次技術(shù)大潮中把握主流，將對我國科技和經(jīng)濟發(fā)展具有重要意義。
　　射頻識別

2、技術(shù)涉及兩個關(guān)鍵問題：電子標識供能與識別。對于前者，無線供能是一種重要方式，但有限的供能距離是這種方式實際應(yīng)用的最大障礙。對于標識的識別，由多標識碰撞導致的識別效率低的問題一直是射頻識別技術(shù)的研究重點。因此，本文研究重點為電子標識的無線供能與識別，具體研究如下：
　　(1)針對無源電子標識無線供能距離短、能量傳輸效率低的問題，提出了具有較遠供能距離和較高能量傳輸效率的強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)計并搭建了相應(yīng)的實驗裝置。實驗結(jié)果表明，兩種方法的最長供能距離均較普通諧振方式延長了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)針對普通二進制防碰撞算法中交互次數(shù)多、通信數(shù)據(jù)量大的缺點，提出了一種逆向二進制防碰撞算法。通過逆向構(gòu)建識別樹，在葉子結(jié)點的父層實現(xiàn)結(jié)點識別，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別標識，當沖突標識數(shù)量較多而碰撞位明顯小于標識長度時，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。
　　(3)為解決多電子標識識別過程中通信數(shù)據(jù)存在冗余信息的問題，在多狀態(tài)二進制和返回二進制算法基礎(chǔ)上，提出了一種引入信息預處理的多狀態(tài)二進制防碰撞算法。信息預處理機制使算法只需處理沖突位，閱讀器部分接收機制，使閱讀器只需接收標識有效數(shù)據(jù)，避免了數(shù)據(jù)重復發(fā)送與接收，有效降低了通信數(shù)據(jù)量。實驗結(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，通信量明顯減少。若不計入預處理過程，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。
　　(4)在電子標識識別過程中，考慮到通信的有效時序和安全問題，引入 FPGA 進行通信過程的硬件實現(xiàn)。分別提出了對應(yīng)于逆向二進制和引入信息預處理的多狀態(tài)二進制的硬件識別方案，設(shè)計實現(xiàn)了閱讀器與電子標識通信的FPGA硬件系統(tǒng)。仿真實驗證明，該系統(tǒng)資源耗費少，數(shù)據(jù)通信速率高，硬件加速比分別可達4.7和1.