融合无线传感网络的长距离射频识别系统

　　国际电信联盟提出的"物联网"报告指出，物联网技术的发展有4 大关键性应用技术，射频识别RFID、无线传感网络WSN、智能技术及纳米技术。其中RFID 和WSN 位于4 大关键性应用技术前列RFID 与WSN 有着各自不同的起源、发展和应用侧重点，然而随着两种技术的不断发展，RFID 与WSN的融合越来越成为一种趋势。RFID 诞生较早，最初是为方便识别物品的编号信息，其标签结构也很简单，只存储简单的ID 信息，由读卡器通过无线电激活。随着技术不断进步，RFID 标签的功能变得越来越完善，逐步加入了微处理器、电池和通信传输协议等，这种转变越来越与WSN 中的节点接近，如果RFID 系统与WSN 相结合，则将会让标签信息的采集更加方便和智能化，且借助WSN 强大的组网功能可扩大RFID 系统识别信息的传输范围; 从无线传感器网络的角度讲，它的研究内容侧重于网络连接和传感信息的收集，RFID 技术的加入，则使得传感器网络应用找到新的突破口，因此，RFID 系统与传感器网络技术具有一定的互补性，将它们结合具有重要意义。

　　1 射频识别

　　射频识别技术( Radio Frequency IdentificatiON,RFID) ,作为快速、实时、准确采集与处理信息的高新技术和信息标准化的基础，已经被世界公认为本世纪十大重要技术之一。近年来，随着大规模集成电路、网络通信、信息安全等技术的发展，RFID 技术显示出巨大的发展潜力与应用空间，由于具有高速移动物体识别、多目标识别和非接触识别等特点，RFID 技术在物流、交通、电信、农牧、民航、票据、防伪、安全和医疗等领域的重大工程都得到了试点推广及应用，并取得了良好的效果。与其他识别技术相比，RFID 的工作无需人工干预，可自动工作于各种恶劣环境、对标签可进行读写、数据加密等诸多优越性，对改善人们生活质量，提高企业效益，加强公共安全生产有着重要意义。随着技术进一步成熟和成本进一步降低，RFID 正逐步应用到各行各业当中，尤其是政府推行的公共事业管理等众多领域，如金融IC 卡、交通一卡通和移动支付等。典型的RFID 系统如图1 所示。

图1 RFID 系统组成框图

　　典型的RFID 系统一般由阅读器、电子标签、RFID 中间件及应用软件系统3 部分组成。阅读器与标签建立双向通信，通常由射频接口、逻辑控制单元和天线3 部分组成; 标签用于存储所标识物品的身份和属性信息，属于被识别物品的标识设备，通常附着在被识别物品表面或内部，是RFID 系统的电子数据载体，由MCU、耦合线圈、整流滤波电路和自耦变压器构成; 阅读器能够在读取信息后将现存的被标识物品的信息通告给另一个系统，这个系统通常运行一种软件，该软件在阅读器和应用层面之间，通常被称为RFID 中间件。中间件是连接RFID设备和企业应用程序的纽带，也是RFID 系统的核心，中间件将基于不同平台、不同需求的应用环境与RFID 物理设备连接起来，并提供合适的接口使之能够进行数据交换。根据RFID 系统中射频信号耦合方式的不同可分为电感耦合和电磁反向散射耦合方式，电感耦合方式一般适合于中、低频工作的近距离射频识别系统。电磁反向散射耦合方式一般适合于特高频、超高频工作的长距离射频识别系统，具体应用如表1 所示。