RFID与基于ZigBee技术WPAN融合的研究(2)

RFID与基于ZigBee技术WPAN融合的研究

华东师范大学硕士学位论文摘要

摘要

近几年来随着ＲＦＩＤ和基于ｚｉｇａｅｅ协议的无线个域网（ＷＰＡＮ）的飞速发展，人们对ＲＦＩＤ使用的便利性以及ＺｉｇＢｅｅ组网的灵活性要求越来越高。本文首先分析研究了这两种技术的特点、标准协议及实现的关键环节，从理论基础到建模仿真，给出了实际电路的设计方案和相关软件流程、算法。然后结合ＵＨＦ频段ＲＦＩＤ和２．４５ＧＨｚＺｉｇＢｅｅ无线个域网在使用中互补性强、技术冲突小等特点，提出把二者进行融合研究的新观点、新方法及混合型无线传感识别网络（ＨｙｂｒｉｄＷｉｒｅｌｅｓｓＳｅｎｓｏｒＩｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎＮｅｔｗｏｒｋｓ）的实现方案。通过实验证明了二者结合的可行性，从而把ＲＦＩＤ技术由单纯节点方式的信息采集推广到在无线个域网络中自组网、协同操作的应用，为最终实现“物联网”提供了一条简单、可行的途径。目前，这两种技术的融合在国内外尚未见到有关应用方面的报道。

本论文的重点分别在第二章ＲＦＩＤ系统设计、第三章ＺｉｇＢｅｅ模块设计及第四章双方接口软硬件的设计这三部分，主要开展了以下工作：

１．对ＵＨＦ频段ＲＦＩＤ读写器协议进行了深入研究，自主设计了基于

Ｉ上Ｃ＋ＦＰＧＡ结构的基带信息处理模块及相关控制软件流程。针对实现读写器的关键技术，进一步设计了一种结构简单、成本较低、抗干扰性能强的零中频读写器拓扑结构，对各级使用的关键器件进行了选型。设计、仿真了一种矩形结构的ＵＨＦＲＦＩＤ贴片天线。

２．分析、比较了ＲＦＩＤ技术中的Ａｌｏｈａ和二进制树防碰撞算法及它们各自的

优劣，设计了ＲＦＩＤ系统ＰＣ机后端应用程序控制流程和用户界面。

３．基于对ＺｉｇＢｅｅ技术、无线传感网络技术、ＩＥＥＥ８０２．１５．４协议和ＺｉｇＢｅｅ

Ａｌｌｉａｎｃｅ标准的深入研究，对ＺｉｇＢｅｅ中一些关键技术，如ＣＳＭＡ／ＣＡ算法及系统的低功耗性能进行了讨论、分析。

４．采用Ａｔｍｅｌ公司的ＡＴ８６ＲＦ２３０ＺｉｇＢｅｅ收发芯片设计了高性能、低功耗的

ＺｉｇＢｅｅ硬件模块，包括ＰＣＢ板图制作，天线馈线阻抗控制，２．４５ＧＨｚ天线的比较、仿真，对最终模块的射频参数进行了测试、修正。设计了基于任务调度队列的网络协议栈构架和具体的软件流程及测试用的ＷＰＡＮ网络监听器。

５．基于上述研究成果分析了ＲＦＩＤ与ＷＰＡＮ融合的可行性，提出并实现了一

种具有开放性、通用性的软硬件接口解决方案，并通过具体实验进行了分析和验证，最后展望了两种技术融合的发展前景。

关键词：ＲＦＩＤ，ＺｉｇＢｅｅ，ＩＳＯ１８０００．６，ＩＥＥＥ８０２．１５．４，ＷＰＡＮ