能量高效的可計算無線射頻識別標籤研究

《能量高效的可計算無線射頻識別標籤研究》是依託電子科技大學,由魯力擔任醒目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：能量高效的可計算無線射頻識別標籤研究
• 依託單位：電子科技大學
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：魯力

項目摘要

可計算RFID標籤（Computational RFID, CRFID）是一項新興的RFID技術，CRFID標籤無需電源，能兼容現有的EPC Global C1G2標準，比普通被動式標籤有計算和感知能力，能進行較為複雜的計算和環境感知，尤其符合物聯網對計算和感知的要求，具有極其廣泛的套用前景。但是，現在的CRFID標籤由於其能量效率低下的原因，限制了其通信距離、計算和感知能力，尚不能套用在實際場景中。本課題系統性的研究了CRFID標籤能量效率低下的原因，採用對能量開源節流的方法來提高標籤能量採集和利用效率，並率先提出全新的高效能量採集和事件驅動節能架構的研究思路。同時，為適應全新的硬體設計，本課題還從軟體層面研究能量高效的標籤固件，及標籤內程式實時控制和無線重編程的方法，為解決CRFID能量問題提供了全面系統的解決方案和研究思路，並對CRFID標籤技術的成熟和實際套用提供了有力支持。

結題摘要

可計算式射頻識別（CRFID）標籤將計算能力引入到RFID標籤中，構建了輕量級且低成本的解決方案，適用於物聯網環境感知、安全計算等套用領域，有令人矚目的套用前景。CRFID標籤目前面臨的主要挑戰為能量緊缺。能量限制了CRFID標籤計算的複雜性、感知的精度和通信的距離等，使得標籤無法滿足許多實際套用場景需求。因此，本課題組以“開源節流”為基本思路來緩解CRFID標籤的能量問題。“開源”指的是增強CRFID標籤的能量採集能力，為系統負載提供更多可利用能量支持。“節流”意為降低CRFID標籤負載能耗，增加能量利用效率以提升系統性能。我們構建了實際的CRFID系統，系統地分析了標籤在工作時的能耗分布，研究了能量採集和能量消耗之前的平衡關係，並做出了一批研究成果。 在“開源”方面，我們提出雙天線能量採集架構用於提高CRFID標籤的射頻能量採集效率，彌補了單天線能量採集和反向散射通信之間無法兼顧的缺陷。在“節流”方面，我們設計了一套輕量級CRFID標籤能量管理機制，最佳化了能量管理效率，將能量利用率提高了30.2%。在系統性研究CRFID標籤能量問題的同時，課題組也擴展了CRFID標籤可用性。我們解決了CRFID標籤固件切換問題，使得一個標籤內可以集成多個固件功能模組，賦能CRFID標籤可以適時適應地根據套用需求運行對應模組。隨後，基於固件切換的研究，我們實現了對CRFID標籤無線重編程的功能，能夠通過無線電直接更新和修改標籤內的固件模組。無線重編程提升了CRFID標籤的可維護性，特別是那些已部署在人員難以靠近位置的標籤。 另外，在本課題支持下，項目組還進行了無線與智慧型安全領域、社交網路、智慧型感知和車聯網等領域進行了研究，獲得了一批研究成果。