基于商用RFID设备的非接触式智能追踪与材质感知识别技术
发布时间：2021-04-17 14:56
近年来,利用射频（Radio Frequency,RF）信号进行感知的研究受到越来越多的关注,从粗粒度的动作追踪到细粒度的呼吸感知都有相关技术诞生。无线信号感知的主要优点是,它不需要目标携带任何传感设备,比传统的可穿戴或基于传感器的方法更加便捷。另一方面,无线通信已经成为现在终端设备的主要通信方式,如果能使无处不在的无线信号代替专门的传感器设备,无线传感网络的结构将更加简化。为了实现基于RF信号的智能感知,人们探索了多种信号源的可行性,包括WIFI、Bluetooth、Zigbee、射频识别（Radio Frequency IDentification,RFID）信号等。其中,基于RFID的方案作为广泛应用的身份识别技术已经非常成熟。除了价格低廉以外,RFID还具备协议简洁、信号传播距离适中、其标签可以标记目标等优点[1],因此被广泛用于包括轨迹跟踪和姿态识别在内的感知应用。然而现有的基于RFID的传感技术都是接触式的,需要将标签附着在感知目标上。在非接触式传感领域,RFID技术仍然面临着精度低、实时性差等严峻挑战,限制了其在真实环境下的应用。针对以上应用缺陷,在本研究工作中,我们提出...
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１利用ｗｉｆｉ进行动作感知的系统??
．５ｄＢｍ，??这使得实现高精度的跟踪和材料识别具有挑战性。??Ｉ静态目标定位系统！?ｆ?追备１聂?！?丨蘇Ｉ??！（￣建細雜￣?￣足位冋？转化?；?！?????！??■１?号传播模型?Ｉ?Ｉ?Ｉ为最问题?．?｜?ｆ动作检测Ｉ?Ｉ??■（?信咢提取?）！?＾?ｆ全局问题转化为！?＿?：?｜特征提取｜?！??！?！?Ｉ?局部最＾化问题；?！?１￣—■?｝，??！ｃｓ〇！?１１?＾?ｍ?！?Ｌ＾Ｊ！??————————————?———?———??????ｊ??图１．２非接触定位与感知系统组成及关键技术??为了解决上述挑战，本工作如图１．２所示，分为了三个子系统并提出了几种??方法：??（１）我们采用ＲＦＩＤ信号反射模型来解释由目标移动引起的信号变化，并指??导我们的系统设计。之后，我们提出了一种基于差分的方法，以将运动目标与附??近的其他静态对象区分开，并消除硬件噪声带来的误差。??（２）我们考虑到实际运行环境的复杂性以及信号的波动，将定位问题离散化，??利用离散网格的形式代替位置的几何计算同时采用标签阵列，并结合从多个廉??价标签中收集的信息，以提高跟踪精度并增强系统的鲁棒性。受ｔａｇ〇ｒａｍ［４８］以及??一些射频断层扫描［４９＿５Ｇ］技术的启发，我们利用信号相位读数的独特高斯分布特??性来进一步消除白噪声的影响并提高准确性。??（３）在考虑目标移动性时，考虑目标运动的连续性，采用梯度下降法代替传??统的利用相位信息进行数值计算的方法，不仅提高了精度，而且降低了计算复杂??度。??（４）我们在材料识别模块中根据移动目标的信号反射模型，设计出独特的特??征提取方案。并且利用标签阵列代替昂贵
?第２章基础知识与相关工作???第２章基础知识与相关工作??２．１?ＲＦＩＤ?系统??射频识别（Ｒａｄｉｏ?Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ?ＩＤｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）是一种成熟并广泛应用的无线通??信技术，可以通过无线电信号读写微小电子元件即标签中的数据。读写过程不需??要读写设备与标签之间建立机械连接或者光学接触（１１。??ＲＦＩＤ系统包括阅读器和ＲＦＩＤ标签两个部分。ＲＦＩＤ系统在工作时首先将射??频标签部署在目标物体上。一个称作阅读器的双向无线电收发器向标签发出一??段连续的信号，标签接收到信号后对信号进行调制，然后再反射回去。阅读器天??线同时接收该信号并解读其携带的信息［１］。之后阅读器再将信息通过网线、串口??线等发送给用户电脑或者射频识别中间件。??射频识别标签一般包括天线、存储区、控制模块三个部分。由于标签体积小，??一般采用柔软铜片打印的倒Ｆ型天线，这也是ＲＦＩＤ通讯距离不长的原因之一。??存储区存放标签自身的ＩＤ，也可以是其他有关其附着目标的信息，如物料编号、??生产日期、批数或批号等。ＲＦＩＤ标签中间的微控制器通过对要发送信息进行编??码并控制标签电路中的阻抗来产生不同幅度的反射信号。ＲＦＩＤ标签包括主动标??ｔ?＂??Ｉ??：綱赃ｈＩ：??图２．１?ＲＦＩＤ工作原理??签和被动标签。主动标签也被称为有源标签，内部存放电池，周期性的发射识别??信号，即使周围阅读器也会主动发送信号。被动标签分为半有源标签和无源标??１０??
【参考文献】：
期刊论文
[1]面向智能制造新时代的战略思考[J]. 刘冰. 造纸信息. 2019(11)
[2]智慧医疗五大前景预测[J]. 米沃奇. 电脑知识与技术(经验技巧). 2018(10)
[3]CNNIC发布第35次《中国互联网络发展状况统计报告》[J]. 三川. 中国远程教育. 2015(02)
本文编号：3143651
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１利用ｗｉｆｉ进行动作感知的系统??
．５ｄＢｍ，??这使得实现高精度的跟踪和材料识别具有挑战性。??Ｉ静态目标定位系统！?ｆ?追备１聂?！?丨蘇Ｉ??！（￣建細雜￣?￣足位冋？转化?；?！?????！??■１?号传播模型?Ｉ?Ｉ?Ｉ为最问题?．?｜?ｆ动作检测Ｉ?Ｉ??■（?信咢提取?）！?＾?ｆ全局问题转化为！?＿?：?｜特征提取｜?！??！?！?Ｉ?局部最＾化问题；?！?１￣—■?｝，??！ｃｓ〇！?１１?＾?ｍ?！?Ｌ＾Ｊ！??————————————?———?———??????ｊ??图１．２非接触定位与感知系统组成及关键技术??为了解决上述挑战，本工作如图１．２所示，分为了三个子系统并提出了几种??方法：??（１）我们采用ＲＦＩＤ信号反射模型来解释由目标移动引起的信号变化，并指??导我们的系统设计。之后，我们提出了一种基于差分的方法，以将运动目标与附??近的其他静态对象区分开，并消除硬件噪声带来的误差。??（２）我们考虑到实际运行环境的复杂性以及信号的波动，将定位问题离散化，??利用离散网格的形式代替位置的几何计算同时采用标签阵列，并结合从多个廉??价标签中收集的信息，以提高跟踪精度并增强系统的鲁棒性。受ｔａｇ〇ｒａｍ［４８］以及??一些射频断层扫描［４９＿５Ｇ］技术的启发，我们利用信号相位读数的独特高斯分布特??性来进一步消除白噪声的影响并提高准确性。??（３）在考虑目标移动性时，考虑目标运动的连续性，采用梯度下降法代替传??统的利用相位信息进行数值计算的方法，不仅提高了精度，而且降低了计算复杂??度。??（４）我们在材料识别模块中根据移动目标的信号反射模型，设计出独特的特??征提取方案。并且利用标签阵列代替昂贵
?第２章基础知识与相关工作???第２章基础知识与相关工作??２．１?ＲＦＩＤ?系统??射频识别（Ｒａｄｉｏ?Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ?ＩＤｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）是一种成熟并广泛应用的无线通??信技术，可以通过无线电信号读写微小电子元件即标签中的数据。读写过程不需??要读写设备与标签之间建立机械连接或者光学接触（１１。??ＲＦＩＤ系统包括阅读器和ＲＦＩＤ标签两个部分。ＲＦＩＤ系统在工作时首先将射??频标签部署在目标物体上。一个称作阅读器的双向无线电收发器向标签发出一??段连续的信号，标签接收到信号后对信号进行调制，然后再反射回去。阅读器天??线同时接收该信号并解读其携带的信息［１］。之后阅读器再将信息通过网线、串口??线等发送给用户电脑或者射频识别中间件。??射频识别标签一般包括天线、存储区、控制模块三个部分。由于标签体积小，??一般采用柔软铜片打印的倒Ｆ型天线，这也是ＲＦＩＤ通讯距离不长的原因之一。??存储区存放标签自身的ＩＤ，也可以是其他有关其附着目标的信息，如物料编号、??生产日期、批数或批号等。ＲＦＩＤ标签中间的微控制器通过对要发送信息进行编??码并控制标签电路中的阻抗来产生不同幅度的反射信号。ＲＦＩＤ标签包括主动标??ｔ?＂??Ｉ??：綱赃ｈＩ：??图２．１?ＲＦＩＤ工作原理??签和被动标签。主动标签也被称为有源标签，内部存放电池，周期性的发射识别??信号，即使周围阅读器也会主动发送信号。被动标签分为半有源标签和无源标??１０??
【参考文献】：
期刊论文
[1]面向智能制造新时代的战略思考[J]. 刘冰. 造纸信息. 2019(11)
[2]智慧医疗五大前景预测[J]. 米沃奇. 电脑知识与技术(经验技巧). 2018(10)
[3]CNNIC发布第35次《中国互联网络发展状况统计报告》[J]. 三川. 中国远程教育. 2015(02)
本文编号：3143651
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