基于物联网自动识别系统的设计

刘亚鹏 陈亚莉

（洛阳职业技术学院信息技术与城建学院，河南 洛阳471000）

物联网自动识别系统在很多服务领域（比如，货物供销、后勤分配）、许多生产企业都获得了十分迅猛地发展，自动性识别的各项任务与目标就是给予货物、个人、商品等各类信息，非接触性识别已变成了独立性且跨学科性的专业领域。这一专业领域对比其余传统学科间具有许多差别。其把更多来源于不相同专业领域中的技术（比如，高频技术、半导体技术、制造技术等）加以综合，在各式非接触性识别方法中，射频识别技术由于其标签数据量大、机器可读性好、阅读速度快等优点成为未来自动识别技术发展的主要方向。停车场排队，图书馆等候，超市拥挤收银的现象，以及在高、低温领域物联网不能应用的问题，阻止了我们高速“智能化”的社会。迫切需要研究一种远程，适应恶劣环境的物联网系统，本文介绍处于科技前沿领域物联网基于SAW 标签自动识别系统，为当前物联网自动识别技术很有特色的一种，基于声表面波技术的辨识标签由于具有无线、无源、抗干扰能力强于传输距离长等特点，具有广泛的市场前景。

针对基于声表面波技术的自动识别系统设计及应用的问题，本文从基本原理到应用框架再到发展市场前景等内容，进行了详细介绍。

1 物联网的原理、技术与发展背景。

物联网指的是借助各类信息传感设施（比如，全球定位系统、传感器、红外感应器、气体感应器等），随时搜集任一需要进行监控、互动的物体或是过程，搜集其力学、生物、光、位置等各类十分关键的信息，与互联网加以融合，得到更为完善的网络。进而使得“物品与物品”、“物品与人”都能够与网络间获得无缝式连接，且便于进行管控、识别。

在平时应用物联网期间，其所包括的各项技术：（1）传感器，这是计算机领域中最为核心的一种技术。截至现阶段，大多计算机都是对数字信号来进行处理。而计算机需要传感器把所有模拟信号变更成数字信号，进而才可以对这类信号进行处理。（2）自动性识别标签，其就是一种传感器技术，自动性识别就是把无线射频技术融合至嵌入式技术中而得的一种综合性技术，其能够被更为良好地应用到自动识别、物流监管等更多的方面。

2 物联网基于SAW 标签的研究开发

声表面波（SAW）传感器指的是在陶瓷、半导体等有关传感器后而得的新兴传感器，对比传统传感器而言，其所具有的高频特性与器件基片本身的压电、逆压电效应，能够让其进行无源化还让遥测，其编码标签编码容量大与作用距离长，批量生产成本低等优点。

声表面波谐振器运用于传感器的原理如下式描述：

本仪器系统为一个闭环系统，借助时分复用方法。在查询周期中，谐振器就是一种传感原件，其被无线查询信号所激励，通过逆压电效应变换成在基片上进行传播的一种声表面波，并受到被测量所调剂；在非查询周期中，谐振器释放出了之前所储存的能量，调制而得的声表面波通过压电效应变换成电信号而被天线所发射。仪器系统在接收了这一回波信号后，分析、研究其频率，并对RF 震荡频率进行频率调整，进而逼近于上一次频率的总测量值。阅读器测试标签信号，遥测系统类似于一个小型雷达系统，它向标签发送脉冲，经过一段时间后接受回波信号，阅读器根据回波信号分析后，得到信息。

有理论指出了，回波信号所具有的唯一瞬态信号，其持续总时间的长短取决于谐振器本身的品质等有关的因素。回拨信号为：

声表面波射频标签系统构成包括阅读器（含发射机、接收机等）与标签芯片。而其中，标签芯片主要就包括了压电基片、标签、叉指能器等。工作原理就是：阅读器借助天线来发射出射频脉冲查询信号，通过SAW-RFID 型芯片天线来接收到叉指能器，因为基片所具有的逆压电效应，换能器能够激发出同频型SAW。这一能量再借助过基片压电效应变换为电磁波，并从天线而发射回来。所有编码的高频回波信号，由阅读器进行接收，并对其进行处理，就能够辨别不相同编码的目标。射频接收机处在回波信号处理的最前端，其性能会对之后电路性能得到的发挥带来影响，从而对整机本身的性能指标也带来影响。因为物联网中各信息节点具有相应的移动性、普遍性，使得各类无线通信技术变成了物联网中最为核心的联网技术。同时，在第三代移动通信得到十分迅猛地发展后，现代移动通信网络所具有的数据通信功能也逐步得到了提升，已使用的4G 通信网络能够支持的各类业务总范围更为宽泛。所以，现代移动通信网络给物联网给予了更多物质方面的铺垫，移动通信系统会在物联网进行组网的这一整个过程中获得更为普遍地使用。物联网被应用到移动通信：物联网应用层方面的信息应用，就是对联网物体进行监管、定位等。物联网中网络层本身的信息传输网络，把各类信息感知与控制节点间加以联结而成网，对信息传输、安全性等进行监管，同时，给上层信息得到的应用给予更多的信息类资源。物联网中感知层本身的信息感知与控制，主要有基于底层的各类传感器与控制器。感知物体有关的信息，并依据响应方法来传输至网络中，控制部分接受控制网络信号。

3 基于SAW 自动识别物联网应用架构

物联网应用层：应用层基于物联网物体定位、监控以及管理功能，根据不同的装置配置不同的软硬件装置，对SAW 无源标签识别，主要是阅读器和后台软件控制系统的设置，实现对SAW 标签的识别。物联网网络层：网络层基于移动几乎100%覆盖的无线网，阅读器与移动网通信将信息传输到物联网数据中心进行处理，方便快捷。物联网感知层：感知层基于SAW 无源标签实现，能够制作不同编码的条码，能够做到无源识别，承受高温、低温等电子线路在无法正常工作的极端环境，识别距离远，成本低等优点，可为广泛适用于诸多领域。

4 物联网的发展与市场前景

在我国，物联网得到了十分迅猛地发展，已经具有了相应的产业、应用方面的基础，产业体系也在逐步完善，部分领域已经构成了相应的产业规模。如，高铁物联网技术的应用，实现持有不同票据旅客的快速通行。国家电网物联网技术的应用，实现自我感知、判别和决策，从而完成自动控制。无锡建立起传感网中心并与高校建立起研究和开发协议。物联网的开发运用，加快了世界智能化的进行，提高了人们的生产生活的效率。传感器无源化设计简便，使得高温、低温等电子线路在无法正常工作的极端环境条件下的参数测量成为可能，而遥测方式对于运动物体的参数测量极为合适。该传感器还可以广泛用于位移、应力、气体等各种参数的测量，具有广阔的发展前景。基于SAW的物联网识别系统的开发，更是具有广大的市场前景，远程无源的识别，实用各种环境的优势，是我们开发研究的项目的首选,该系统的开发将会加快物联网发展和扩大其运用领域。