【摘 要】
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为了实现万物互联,射频识别(Radio Frequency Identification,RFID)已经成为物联网领域的关键技术之一,在服饰零售、物流溯源和环境监测等领域有着广泛应用。随着RFID标签成本的不断降低和应用场景多样化,RFID传感标签被赋予了重要的学术意义和工程价值。传统RFID传感标签往往只能监测单一环境参数,无法满足实际环境监测需求。随着标签芯片功耗的降低和标签天线设计水平的不断
【基金项目】
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国家自然科学基金(61701120);
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为了实现万物互联,射频识别(Radio Frequency Identification,RFID)已经成为物联网领域的关键技术之一,在服饰零售、物流溯源和环境监测等领域有着广泛应用。随着RFID标签成本的不断降低和应用场景多样化,RFID传感标签被赋予了重要的学术意义和工程价值。传统RFID传感标签往往只能监测单一环境参数,无法满足实际环境监测需求。随着标签芯片功耗的降低和标签天线设计水平的不断进步,多参数传感测量在近年来成为可能,集成多种传感特性的小型传感标签能够获取更多复杂环境信息,从而实现更精确的环境表征和更优异的性能。为了对复杂环境进行有效监测,本文结合新型传感材料设计了一套低功耗、低成本、便携性的监测平台和多参数RFID传感标签节点。本文的主要内容包括:1.设计了一种基于AXZON公司RFM405标签芯片的无源超高频多参数RFID传感标签节点。该传感标签节点由标签天线、标签芯片、新型传感材料组成,其中标签天线基于偶极子天线设计,天线末端开口嵌入传感材料使其成为天线导体的一部分,因而所设计的标签天线具备温湿度传感能力。实验分析了温湿度对传感标签节点启动功率的影响,验证了标签天线集成传感材料后具有良好的温湿度传感特性。此外,因所选取的标签芯片具有容性和阻性传感器接口,所开发RFID传感标签节点具有多参数监测功能。2.Impinj公司基于LLRP协议设计的Octane软件开发工具包(SDK),设计了一种多标签识别、单标签读取、标签通信参数测量、标签芯片内存交互以及标签传感参数实时读取的阅读器监测平台。该阅读器监测平台是采用基于C#的SDK进行的二次开发,其图形用户界面(Graphical User Interface,GUI)包含主界面和初始化界面,初始化界面用于设置阅读器为普通读写或跳频模式,主界面设计了阅读器监测平台主要功能,如阅读器连接/断开、标签识别和读取、标签启动功率获取、标签芯片内存实时显示。为了验证所设计监测平台的功能,基于EM4325标签芯片设计了一款有源标签,该标签MCU可通过SPI接口传送数据到标签芯片内存,而阅读器监测平台能读取标签内存数据并显示,从而验证了监测平台实时监测标签传感数据的功能。在此基础上,提出了一种基于软硬件协同的阻抗调谐方法,用于复杂环境的阻抗调谐。
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