论文部分内容阅读
射频识别(RFID)技术是上世纪九十年代兴起的一种自动识别技术,其利用无线射频方式进行非接触双向通信,实现目标识别并交换数据;ZigBee技术提供了一个低成本、易扩展、可靠的无线传感网络方案,结合ZigBee和RFID技术组成综合系统,可发挥两者的特点,称为基于ZigBee和RFID技术的无线传感网络。本课题对ZigBee网络系统进行扩展,把ZigBee系统不仅仅看作为终端节点传感器数据传递网络,而做为其他RFID信息采集装置的无线数据传输网络结构,建立基于ZigBee和RFID技术的无线传感网络系统。两种技术的结合弥补了各自的不足,不仅增大了RFID的识别距离,网络的频率利用率和可靠性也得到提高,并且节约了大量有线设备的连接,使应用系统变得更加灵活多变。为复杂地形环境的多样信息能被高效准确采集提供一个可供参考使用的无线传感网络系统。
论文对ZigBee和RFID这两种技术的标准协议、特点以及实现的关键环节做了分析,根据ZigBee无线个域网和超高频段RFID特点,将两者结合使用,根据理论基础,把以单纯节点方式信息采集的RFID技术推广到可以自组网且能协同操作的ZigBee无线传感网中融合,设计出实际硬件电路,并通过详细实例分析两者结合的可行性、优越性。
本课题主要对ZigBee技术、RFID技术进行了详细的分析,对基于ZigBee技术的RFID无线传感网络进行了研究设计,主要包括:
1.基于对ZigBee技术、IEEE802.15.4协议、无线传感网络技术的深入学习,对ZigBee的关键技术CSMA/CA算法及系统的低功耗性能进行了分析。
2.对UHF频段RFID技术进行深入研究,针对实现读写器的关键技术,以及所设计系统应用环境要求,选取设计了一种结构简单、成本较低、抗干扰性能强的读写器结构,对各级使用的关键器件进行选型。
3.分析了RFID技术中常见的几种防碰撞技术,详细介绍了一种经优化改进的确定性防碰撞算法:广度优先动态二进制搜索算法(BDBS)。
4.采用Jennie公司生产的开发工具箱JennicJN5139ZigBee收发芯片,设计了高性能、低功耗的ZigBee硬件模块。采用了由NordicVLSI公司生产的单片射频信号传输芯片nRF905,并对系统电源模块、控制模块、信号收发模块及周边电路模块的电路进行了选型设计。
5.基于上述研究成果分析了基于ZigBee和RFID技术的无线传感网络研究的可行性,提出并实现了一种具有开放性、通用性的硬件接口解决方案,并通过具体实例进行了分析和验证。