论文部分内容阅读
随着物联网战略新兴产业的快速发展,RFI(DRadio Frequency Identification)技术被广泛的应用在各行各业中。尤其是超高频RFID技术,因其在读写距离、安全、存储以及成本等方面的优势,受到越来越多的关注和研究。在超高频读写器中,处理器和射频功率放大器消耗了系统的大部分电能,并且在应用中为了追求读取距离,用户通常将RFID读写器的发射功率设置为最大,这往往会引起不必要的能源消耗。同时,盲目地通过提高RFID读写器的发射功率增加读取范围,将使得读写器间发生冲突的概率增加,导致RFID系统吞吐量下降。如何在满足读取距离、读取率等应用需求的情况下,对RFID读写器的发射功率进行优化已成为RFID读写器及RFID应用系统设计中的关键问题之一。本文提出了一种动态、智能的读写器功率控制方法。通过超声波传感器测量带有标签物体与读写器天线之间的距离,并且结合读取标签数的变化率,输入模糊推理机,根据推理机的输出调整发射功率,同时对读写器硬件设备进行了优化,设计了智能化的电源管理系统,达到降低读写器能耗和减少读写器间发生冲突的目的。针对RFID系统中发生的读写器与标签的冲突问题,本文对EPC Class1Gen2协议推荐使用的Q值调整算法进行改进,提出了基于读写空间范围分组及EPC编码二次分组的自适应Q值调整算法,利用读写器在读取过程中范围可调节的特点,对标签群进行基于空间范围的分组,估计组内的待读取标签数目,根据标签的数目判断是否采取基于标签EPC编码的二次分组措施,从优化Q值初始值、动态调节Q值变化率与加入空闲因子等方面对原有的Q值算法进行改进,提升原有Q值算法的效率。本文在为了验证上述方法的可行性与改进效果,搭建了基于S3C2416处理器和AS3991射频芯片的硬件平台,完成了该硬件平台下BOOTLOADER与操作系统内核的移植,编写了超声波传感器和AS3991射频芯片在Linux操作系统下的驱动程序。最后在该硬件平台上通过设计相关实验来对比读写器改进前后的功耗和冲突率,实验数据分析表明本文所提方法能有效降低读写器的功率,并对RFID系统中读写器与读写器间冲突、读写器与标签间冲突的发生有着较好的抑制作用。本文首先介绍了超高频读写器低功耗与防冲突技术的研究背景与相关技术,其次在现有算法与技术的基础上提出新的发射功率控制技术与防冲突算法,然后描述硬件平台与软件系统的实现过程,接着设计相关实验对比改进前后读写器的功率与冲突率,最后对本文进行总结并对未来工作进行展望。