電子標(biāo)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(biāo)的同時自動識別和遠(yuǎn)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(biāo)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(biāo)識的識別，由多標(biāo)識碰撞導(dǎo)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(biāo)識的無線供能與識別，具體研究如下：
　　(1)針對無源電子標(biāo)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(yuǎn)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(biāo)識，當(dāng)沖突標(biāo)識數(shù)量較多而碰撞位明顯小于標(biāo)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(biāo)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(yù)處理的多狀態(tài)二進制防碰撞算法。信息預(yù)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(biāo)識有效數(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(yù)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(biāo)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(yù)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(biāo)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(dá)4.7和1.