物联网是世界信息科技产业的第三次革命,它利用互联网将遍布全球的任意物体连接起来,物体与物体之间可以通过互联网进行信息交互。物联网颠覆了传统信息收集技术,它已深入渗透到社会各行各业,给工业生产及社会生活带来了极大便利。物联网信息的收集依赖遍布全球的数以亿计的信息传感设备,现今这些传感设备的供能仍以电池为主。电池存在使用寿命有限、维护成本高、加剧环境污染等诸多缺陷,所以这并不是物联网供能的最佳解决方案。随着科技的发展,自供能系统被提出,它的突出优势是可以通过收集环境中的能量为设备供电,从而实现设备持续运转。RFID是物联网技术中重要的传感感知设备,但传统无源RFID标签采用电磁耦合方式获取工作能量因而具有通信距离短、仅能被动识别等缺点。为了克服这些缺点,本论文基于机械能采集技术,从自供能系统的能源采集单元、电源管理单元、能量存储单元及射频收发器等方面,对自供能有源RFID标签系统进行了整体开发和研究,并完成了标签样机系统的制作、验证平台的搭建及典型应用的演示。本论文的主要工作包括:(1)总结了纳米摩擦发电机不同工作模式的结构特点和电学特性,并给出了它的等效电路模型,然后对纳米摩擦发电机最佳匹配电阻理论、电容充电理论和容性负载充电最佳匹配条件进行了研究。(2)通过引入复合能量采集技术设计了一款高性能的摩擦-电磁复合式纳米发电机。结合其为可穿戴电子供能的特点,它被设计成可安装在鞋后跟部的结构,可以将人体行走过程中产生的机械能转化为电能。(3)针对纳米摩擦发电机高电压、低电流、高输出阻抗的电学特点设计了一种基于晶体管控制的通用型纳米摩擦发电机电源管理(TC PMM)电路,通过晶体管切换自动改变过渡电容阵列连接方式,使其充电时串联放电时并联。实验证明TC PMM电路能显著地改善纳米摩擦发电机与储能电容之间严重的阻抗失配问题。(4)利用摩擦-电磁复合式纳米发电机、TC PMM电路、LTC3588超低功耗稳压电路等功能模块完成了自供能有源RFID标签样机的制备以及验证平台的搭建,然后利用该样机及验证平台演示自供能有源RFID标签的两个典型应用:远程自动控制的自动门以及单目标和多目标的主动识别、响应与预警。