超高頻RFID讀寫器低功耗與防沖突技術(shù)研究.pdf

1、隨著物聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,RFID(Radio Frequency Identification)技術(shù)被廣泛的應(yīng)用在各行各業(yè)中。尤其是超高頻RFID技術(shù),因其在讀寫距離、安全、存儲以及成本等方面的優(yōu)勢,受到越來越多的關(guān)注和研究。在超高頻讀寫器中,處理器和射頻功率放大器消耗了系統(tǒng)的大部分電能,并且在應(yīng)用中為了追求讀取距離,用戶通常將RFID讀寫器的發(fā)射功率設(shè)置為最大,這往往會引起不必要的能源消耗。同時,盲目地通過提高RFID讀寫器

2、的發(fā)射功率增加讀取范圍,將使得讀寫器間發(fā)生沖突的概率增加,導(dǎo)致RFID系統(tǒng)吞吐量下降。如何在滿足讀取距離、讀取率等應(yīng)用需求的情況下,對RFID讀寫器的發(fā)射功率進(jìn)行優(yōu)化已成為RFID讀寫器及RFID應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計中的關(guān)鍵問題之一。
　　本文提出了一種動態(tài)、智能的讀寫器功率控制方法。通過超聲波傳感器測量帶有標(biāo)簽物體與讀寫器天線之間的距離,并且結(jié)合讀取標(biāo)簽數(shù)的變化率,輸入模糊推理機(jī),根據(jù)推理機(jī)的輸出調(diào)整發(fā)射功率,同時對讀寫器硬件設(shè)備進(jìn)行了

3、優(yōu)化,設(shè)計了智能化的電源管理系統(tǒng),達(dá)到降低讀寫器能耗和減少讀寫器間發(fā)生沖突的目的。
　　針對RFID系統(tǒng)中發(fā)生的讀寫器與標(biāo)簽的沖突問題,本文對EPC Class1 Gen2協(xié)議推薦使用的Q值調(diào)整算法進(jìn)行改進(jìn),提出了基于讀寫空間范圍分組及EPC編碼二次分組的自適應(yīng)Q值調(diào)整算法,利用讀寫器在讀取過程中范圍可調(diào)節(jié)的特點,對標(biāo)簽群進(jìn)行基于空間范圍的分組,估計組內(nèi)的待讀取標(biāo)簽數(shù)目,根據(jù)標(biāo)簽的數(shù)目判斷是否采取基于標(biāo)簽EPC編碼的二次分組措施,

4、從優(yōu)化Q值初始值、動態(tài)調(diào)節(jié)Q值變化率與加入空閑因子等方面對原有的Q值算法進(jìn)行改進(jìn),提升原有Q值算法的效率。
　　本文在為了驗證上述方法的可行性與改進(jìn)效果,搭建了基于S3C2416處理器和AS3991射頻芯片的硬件平臺,完成了該硬件平臺下BOOTLOADER與操作系統(tǒng)內(nèi)核的移植,編寫了超聲波傳感器和AS3991射頻芯片在Linux操作系統(tǒng)下的驅(qū)動程序。最后在該硬件平臺上通過設(shè)計相關(guān)實驗來對比讀寫器改進(jìn)前后的功耗和沖突率,實驗數(shù)據(jù)分析