无源感知网络与RFID定位技术

《面向物联网的RFID技术研究》篇一一、引言随着物联网技术的不断发展，RFID（无线频率识别）技术在各个领域得到了广泛的应用。

作为一种重要的物联网感知技术，RFID技术在数据传输、实时定位、安全防伪等方面表现出独特的优势。

本文将重点对面向物联网的RFID技术进行深入的研究和分析，为未来的技术发展和应用提供有益的参考。

二、RFID技术概述RFID技术是一种利用射频信号进行信息传输和识别的技术。

它通过无线信号与标签进行通信，实现对物品的自动识别和追踪。

RFID技术具有读取速度快、识别距离远、抗干扰能力强等优点，在物联网中发挥着重要作用。

三、面向物联网的RFID技术应用1. 数据传输：RFID技术可以实现快速、准确的数据传输，为物联网提供高效的数据采集和传输手段。

在物流、仓储等领域，RFID技术可以实现对物品的实时追踪和监控，提高管理效率。

2. 实时定位：RFID技术可以通过标签的信号强度和相位差等信息实现物品的实时定位。

在医疗、安防等领域，RFID技术可以实现对病人的追踪和定位，提高安全性和管理效率。

3. 安全防伪：RFID技术可以与加密算法相结合，实现物品的安全防伪。

在商品追溯、版权保护等领域，RFID技术可以有效地防止假冒伪劣产品的出现，保护消费者的权益。

四、面向物联网的RFID技术研究进展随着物联网技术的不断发展，RFID技术也在不断进步。

目前，RFID技术的研究主要集中在以下几个方面：1. 标签芯片的研究：随着技术的进步，标签芯片的体积越来越小，但性能却越来越强大。

新型的标签芯片可以实现更远的识别距离和更高的读取速度。

2. 信号处理技术的研究：为了提高RFID技术的识别准确性和稳定性，研究人员正在不断优化信号处理技术。

包括信号的抗干扰能力、信号的解码算法等。

3. 物联网与RFID的融合研究：研究人员正在积极探索如何将RFID技术与物联网的其他技术（如传感器网络、云计算等）进行有效融合，实现更加高效、智能的数据采集和处理。

物联网和RFID简介物联网（Internet of Things，简称IoT）是指通过物理设备和网络连接，使普通物理对象具备感知、通信、计算和控制能力，实现物与物的互联互通的一种技术体系。

物联网基于传感器、通信技术、云计算和大数据分析等多种技术，将现实世界中的各种事物连接为一个庞大的网络，实现信息的传递和交互。

而RFID（Radio Frequency Identification，射频识别技术）则是物联网中的一种重要技术手段。

RFID技术通过使用射频信号，对标签（Tag）上的信息进行无线读写，实现对物品的追踪、识别和管理。

RFID系统由标签、读写器和数据处理系统组成，标签内含有芯片和天线，可以被读写器通过射频信号识别和读取，从而实现对物品的自动化管理和追踪。

物联网和RFID技术的结合可以为各个领域带来巨大的变革和创新。

它们的应用范围非常广泛，包括物流供应链管理、智慧城市建设、智能家居、医疗健康、工业制造等。

在物流供应链管理领域，RFID技术可以实现货物的自动追踪和管理。

通过在货物上附加RFID标签，可以方便地对货物进行跟踪和实时管理，提高物流的效率和准确性。

同时，物联网可以将物流节点中的各个环节进行连接，实现信息的共享和协同，进一步提升物流效能。

在智慧城市建设中，物联网和RFID技术可以应用于交通、能源、环境等方面。

例如，通过智能感知设备和RFID标签的应用，可以实现交通信号灯的智能控制和路况的实时监测，提高交通的流畅性和安全性。

同时，物联网还可以实现对能源的智能管理，通过对用电设备的监测和控制，实现能源的节约和合理使用。

在智能家居领域，物联网和RFID技术可以实现家庭设备的互联互通。

通过将家庭中的各种设备连接到物联网平台，可以实现家电的智能控制和信息的共享。

例如，通过RFID标签的应用，可以实现对家庭门禁、智能锁等设备的自动开关和管理，增强家庭的安全性和便利性。

在医疗健康领域，物联网和RFID技术可以应用于患者监测和医疗设备管理。

物联网：传感器网络和RFID的比较随着物联网（Internet of Things，简称IoT）的快速发展，人们对于不同类型的传感器和RFID的比较越来越关注。

传感器网络和RFID 都是物联网技术的重要组成部分，它们可以用于跟踪和管理大规模的物品、监测环境等多种应用场景。

本文将比较传感器网络和RFID的优缺点，并探讨它们在不同场景下的应用。

1.传感器网络传感器网络是一组分布式的传感器节点，这些节点可以感知环境和物体，并将信息传送到网络中心。

传感器网络通常包括以下组件：（1）传感器节点：每个节点都有一个或多个传感器，可以测量温度、湿度、光线、压力、声音等参数。

（2）中央处理器：用于接收、存储和处理传感器节点发送的信息。

（3）通信模块：用于传输信息，可以是无线电、红外线或蓝牙等。

（4）电源：传感器节点通常采用电池供电，也可以通过环境能源或能量收集器供电。

传感器网络的优点：（1）传感器网络可以感知环境和物体，实现实时监测和控制。

（2）传感器节点具有自组织和自适应的特性，可以自动调整网络拓扑，避免单点故障。

（3）传感器网络可以覆盖广泛的区域，支持大规模监测和控制。

传感器网络的缺点：（1）传感器节点的能耗较高，需要频繁更换电池或充电。

（2）传感器网络的建设和维护成本较高。

（3）传感器网络通常需要专门的网关才能与外部系统进行交互。

传感器网络的应用场景：（1）环境监测：可以测量空气质量、水质、土壤温度和湿度等参数，帮助实现环境保护。

（2）工业自动化：可以监测生产线设备的状态，提高设备利用率和效率。

（3）智能家居：可以实现室内温度和湿度的自动调节，提高居住舒适度。

2. RFIDRFID（Radio Frequency Identification）是一种无线通信技术，可以实现对物品的自动识别和跟踪。

RFID系统通常包括以下组件：（1）RFID标签：可以在物品上粘贴或植入，包含物品的信息和唯一的识别码。

（2）RFID读写器：用于读取和写入RFID标签的信息，可以是手持式或固定式。

基础设施的无源射频识别传感网络
无源射频识别传感技术（Passive RFID）简介无源射频识别传感技术通过收发天线等作为感知单元接收阅读器发送的连续电磁波，当天线周围环境（如应变、温度、湿度等）发生变化时，天线电磁场分布'输入阻抗和増益等近远场参量也会相应发生变化。

收发天线兼具传感与通信功能，通过电磁反向散射耦合的方式进行信息传递，实现传感器的无源与数据无线通信。

该技术具有低成本'无功耗'智能化'可覆盖（可埋置）等特点，满足基础设施智能运维对传感器的特殊要求。

目前基于该技术已实现对温度'湿度、裂缝、位移'应变等物理量的感知；采用调频连续波（FMCW）进行快速读取，可进一步实现高频的动态感知；未来还可以发展岀智能骨料等新型的传感器。

在物联网'大数据的信息技术背景下，实现普适'分布及可负担的感知网络，为基础设施的智能运维提供大数据，在基于数据与破坏模式之间的相关关系上发展智能'可靠的结构安全评估方法。

（本期作者谢丽宇供稿）
邮发代号：4-934定价：20.00元。

论物联网关键技术——传感器与RFID技术的理解与比较南京邮电大学目录第一章绪论（物联网的最新发展动态和趋势）第二章物联网发展的核心技术 (传感器与RFID技术)第三章物联网对世界发展的影响第三章结束语第一章绪论（物联网的最新发展动态和趋势）物联网的概念起源于1999年，即通过射频识别、红外感应、全球定位系统等信息传感设备，按照约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通讯，已达到智能化识别，监管，控制的网络！20世纪末到21世纪初，第三次科技革命给我们的生活带来了翻天覆地的变化！计算机和互联网的应用和普及使空间无限缩小。

同时，移动互联网的发展更是颠覆了传统的人与人的交流变得更加便捷。

在现在的社会，人与人的沟通仿佛已经突破了空间的界限！因此，人们开始寻求突破，希望能达到人与机器甚至机器与机器的对话和交流。

此时，便产生了物联网！物联网不只是狭义的物物相连的网络，更是一个综合了互联网而形成的巨大的网络！它将真正实现智能化生活，真正意义上做到“饭来张口，衣来伸手”的生活！随着物联网技术的研发和产业的发展，预计2013年中国物联网市场规模将达4896亿元，到2015年，这一规模将达到7500亿元，发展前景将超过计算机、互联网、移动通信等传统IT领域。

作为信息产业发展的第三次革命，物联网涉及的领域越来越广，其理念也日趋成熟，可寻址、可通信、可控制、泛在化与开放模式正逐渐成为物联网发展的演进目标。

而对于" 智慧城市"的建设而言，物联网将信息交换延伸到物与物的范畴，价值信息极大丰富和无处不在的智能处理将成为城市管理者解决问题的重要手段。

正在读大学的我们，无疑是赶上了这趟科技的快班车！等数年之后，正是物联网发展的最好时机，各项技术基本成熟。

因此，只要勇于抓住机遇，未来的发展定会不可限量！第二章物联网发展的核心技术1、传感器1.1传感器的定义：能感受规定的被测量并按一定的规律转换成可用信号输出的器件或装置三层含义：①传感器是测量器件或装置，能完成一定的检测任务②传感器的输入量是某一被测量，可能是物理量、化学量或生物量③传感器的输出量是某种便于传输和处理的物理量，且输出与输入信号有确定的对应关1.2传感器的构成：传感器一般由敏感元件、传感元件、测量电路和辅助电源四部分构成。

无线传感器网络与RFID技术复习题一、填空题1.传感器网络三个基本要素: 传感器、感知对象、观测者（顾客）。

2.无线通信物理层重要技术涉及: 介质选取、频段选取、调制技术和扩频技术。

3.无线传感器网络特点: 大规模网络、自组织网络、可靠网络、以数据为中心网络、应用有关网络。

4、无线传感器网络核心技术重要涉及: 网络拓扑控制、网络合同、时间同步、定位技术、数据融合及管理、网络安全、应用层技术等。

5.传感器节点由传感器模块、解决器模块、无线通信模块和能量供应模块四某些构成。

6.无线传感器网络构成模块分为: 通信模块、传感模块、计算模块、存储模块和电源模块。

7、传感器网络支撑技术涉及: 时间同步、定位技术、数据融合、能量管理、安全机制。

8、传感器节点通信模块工作模式有发送、接受和空闲。

9、传感器节点能耗重要集中在通信模块。

10、当前传感器网络应用最广两种通信合同是: zigbee、IEEE802.15.4。

11.ZigBee重要界定了网络、安全和应用框架层, 普通它网络层支持三种拓扑构造: 星型(Star)构造、网状（Mesh）构造、簇树型（Cluster Tree）构造。

12.依照对传感器数据操作级别, 可将数据融合技术分为如下三类: 特性级融合、数据级融合、决策级融合。

13、信道可以从侠义和广义两方面理解, 侠义信道（信号输出媒质）, 分为（有线信道和无线信道）；广义信道（涉及除除传播媒质还涉及关于转换器）广义信道按照功能可以分为（模仿信道）和（数字信道）。

14.无线传感器网络可以选取频段有: 868MHZ、915MHZ、2.4GHZ、5.8GHZ。

15、无线通信物理层重要技术涉及: 介质选取、频段选取、调制技术和扩频技术。

16.IEEE 802.15.4原则重要涉及: 物理层和MAC层原则。

17、传感器网络中惯用测距办法有: 到达时间/到达时间差(ToA/TDoA)、接受信号强度批示(RSSI)、到达角(AoA)。

常见定位方式汇总及其定位原理一、无线定位原理无线定位，是通过获取采集移动设备到周围各个AP（Access Point）的信号强度RSSI，利用RSSI估算距离进行定位的。

其实现方式分为主动采集和被动采集:主动采集，是依赖于AP主动采集移动设备的信号强度，在实际使用中，由于AP部署稀疏，且相邻的AP处于不同的无线信道，主动采集到的数据量不足，定位的效果普遍不佳。

被动采集，是在移动设备上安装APP应用的方式，由APP在后台主动向AP发送消息，增加被采集到的数据量，能提升定位的效果。

但因需要结合APP使用，市场接受程度受到限制。

二、蓝牙定位原理蓝牙定位也称beacon定位，同样是基于RSSI的。

其实现是通过蓝牙信标主动地广播宣告自己的位置来感知所处的位置。

但是传送距离短小，决定了蓝牙设备的部署密度非常大。

并且由于电源无法长久使用，当设备电量用完后，更换设备的维护成本也是一笔不菲的开销。

三、无线定位和蓝牙定位对比三、基于RSSI定位原理的定位算法就定位的算法而言，目前基于RSSI定位主要有二个算法：三角定位算法，指纹识别算法。

1、三角定位算法：如果我们已经知道了这些AP的位置，我们可以利用信号RSSI衰减模型估算出移动设备距离各个AP的距离,然后根据智能机到周围AP距离画圆。

在实际使用中，只要知道被搜寻设备与周围三个点的距离，就可以依此画出三个圆圈，而三个圆圈的交会位置，便是设备的位置。

定位的过程可分成两个阶段：测距与定位。

①测距阶段：待测点首先接收来自三个不同已知位置WIFI接入点的RSS，然后依照无线信号的传输损耗模型将其转换成待测目标到相应WIFI接入点的距离。

无线信号在传输过程中通常会受路径损耗、阴影衰落等的影响，接收信号功率随距离的变化关系可由信号传输损耗模型给出。

②定位阶段：通过三角形算法计算待测点位置，即分别以已知位置的三个WIFI接入点为圆心，以其各自到待测点的距离为半径为范围，所得三个圆形范围的交点即为待测点位置。

据信息，由网络层进行数据的传送最终交给应用层的各种系统进行数据的各种处理。

同时可以利用应用系统产生的命令控制相关的物理设备，最终达到智能控制的目的。

物联网的特征可以概括为：面感知、可靠传输、智能处理。

RFID（Radio Frequency Identification）射频识别技术，可以说是感知层中获取各种物的相关数据信息最常用的一种技术。

RFID技术能够进行自动的感知和识别，RFID标签和RFDI阅读器之间可以在不接触的情况下进行相互的通信。

利用RFID技术可以对RFID标签的信息进行读写，从而可以实现识别物品和数据交换的目的。

RFID标签被贴放到相应的商品或货物上，便签里记录了商品的各种信息，包括商品名称、型号、产地等。

RFID标签与条形码、磁条相比有很大的自身优势。

RFID的读写器和RFID标签可以实现无线的链接并进行无接触的读写。

RFID标签可以完全集成到产品里边，这样可以适应更加恶劣的环境，比如潮湿、尘土等环境。

使用RFID可以透过包装进行数据的读取，读取的距离可以达到30m以上，当RFID标签进入到读写器的磁场时，读写器立刻就能读出标签上的数据，并且可以同时识别多个RFID标签。

RFID标签还具有数据存储容量大，数据可以动态的进行修改、使用寿命长、安全性更高的优点。

通过RFID技术读取物品信息之后，可以与互联网、移动通讯等技术相结合，把数据传递到各种信息系统，这样一来，我们就能够对贴了RFID标签的物品进行定位和跟踪，能够对物品的信息进行查询和共享。

从而达到人与物品、物品与物品相互直接的通信和联系，形成一个世界范围内的物与物的互联网，使使地球上的万物可以被感知、被控制，从而形成一个智慧的地球。

互联网把人与人之间的距离变小了，而物联网将人与物、物与物之间的距离变小了。

RFID电子标签进入电磁场后，接收RFID读写器发出的射频信号，无源RFID电子标签（被动电子标签）利用空间中产生的电磁场得到的能量，将被测物体的信息传送到RFID读写器，RFID读写器读取数据信息后，将数据信息通过相连的网络传给对应的信息系统。