中心議題：

• 射頻識別技術
• 無線傳感網絡
• 融合WSN 的RFID 係統設計

本文探討了無線傳感網絡與射頻識別技術融合的意義
，研究了有實際應用價值的融合方案
，即由融合方案中的"智能節點"完成信息采集、識別及傳輸，充分發揮了射頻識別技術的信息標識功能和無線傳感網絡自組網的成本低、傳chuan輸shu距ju離li遠yuan等deng優you點dian，以yi此ci來lai擴kuo展zhan傳chuan統tong射she頻pin識shi別bie係xi統tong的de覆fu蓋gai範fan圍wei和he傳chuan輸shu距ju離li。研yan究jiu結jie果guo表biao明ming，射she頻pin識shi別bie係xi統tong與yu無wu線xian傳chuan感gan器qi網wang絡luo具ju有you一yi定ding的de互hu補bu性xing，將jiang它ta們men結jie合he具ju有you一yi定ding意yi義yi。

1 射頻識別

射頻識別技術（ Radio Frequency IdentificatiON,RFID），作為快速
、實時、準確采集與處理信息的高新技術和信息標準化的基礎，已經被世界公認為本世紀十大重要技術之一。近年來，隨著大規模集成電路、網絡通信

、信息安全等技術的發展，RFID 技術顯示出巨大的發展潛力與應用空間，由於具有高速移動物體識別、多目標識別和非接觸識別等特點
，RFID 技術在物流
、交通、電信
、農牧、民航

、票據、防偽
、安全和醫療等領域的重大工程都得到了試點推廣及應用，並取得了良好的效果。與其他識別技術相比，RFID 的工作無需人工幹預，可自動工作於各種惡劣環境
、對標簽可進行讀寫、數shu據ju加jia密mi等deng諸zhu多duo優you越yue性xing，對dui改gai善shan人ren們men生sheng活huo質zhi量liang
，提ti高gao企qi業ye效xiao益yi，加jia強qiang公gong共gong安an全quan生sheng產chan有you著zhe重zhong要yao意yi義yi。隨sui著zhe技ji術shu進jin一yi步bu成cheng熟shu和he成cheng本ben進jin一yi步bu降jiang低di，RFID 正逐步應用到各行各業當中，尤其是政府推行的公共事業管理等眾多領域，如金融IC 卡、交通一卡通和移動支付等。典型的RFID 係統如圖1 所示。

圖1 RFID 係統組成框圖

典型的RFID 係統一般由閱讀器、電子標簽、RFID 中間件及應用軟件係統3 部分組成。閱讀器與標簽建立雙向通信，通常由射頻接口
、邏輯控製單元和天線3 部分組成

； 標簽用於存儲所標識物品的身份和屬性信息，屬於被識別物品的標識設備，通常附著在被識別物品表麵或內部
，是RFID 係統的電子數據載體，由MCU

、耦合線圈、整流濾波電路和自耦變壓器構成； yueduqinenggouzaiduquxinxihoujiangxiancundebeibiaoshiwupindexinxitonggaogeilingyigexitong，zhegexitongtongchangyunxingyizhongruanjian，gairuanjianzaiyueduqiheyingyongcengmianzhijian
，tongchangbeichengweiRFID 中間件。中間件是連接RFID設備和企業應用程序的紐帶
，也是RFID 係統的核心，中間件將基於不同平台、不同需求的應用環境與RFID 物理設備連接起來

，並提供合適的接口使之能夠進行數據交換。根據RFID 係統中射頻信號耦合方式的不同可分為電感耦合和電磁反向散射耦合方式
，電感耦合方式一般適合於中、低頻工作的近距離射頻識別係統。電磁反向散射耦合方式一般適合於特高頻、超高頻工作的長距離射頻識別係統，具體應用如表1 所示。

表1 RFID 標簽的工作頻率及典型應用。

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2 無線傳感網絡

無線傳感器網絡（ Wireless Sensor Network,WSN）shiyoubushuzaijiancequyuneidaliangdeweixingchuanganqijiediangoucheng，tongguowuxiantongxinxingchengyigeduotiaodezizuzhiwangluoxitong
，wangluozhonggechuanganqijiedianjuyoushujushoujihejiangshujuluyoudaoxietiaoqidegongneng。qimudeshixiezuodiganzhi
、采集和處理網絡覆蓋區域中被感知對象的信息
，並發送給觀察者。傳感器、感知對象和觀察者構成了無線傳感器網絡的3 個要素。傳感器節點一般由采集信息
、信號的傳感器單元、處理與存儲單元
、收發單元、電源單元、相關支持軟件等功能模塊組成。自組織網絡是一種沒有預定基礎設施支撐的可重構的多跳網絡，網絡拓撲
、信道環境、業務模式隨節點的移動而動態改變。WSN 也是一項有著廣闊應用前景的技術，它能夠實現數據采集，處理融合和傳輸。因此
，該技術可以實時監測、感知和采集網絡分布區域內各種環境或監測對象的信息，並且其商業化進程還在不斷發展。無線傳感器網絡和RFID 技術的不斷發展，在技術方麵具有越來越多的相似性。可見
，將無線傳感器網絡技術RFID 相結合具有實際應用意義，會為即將到來的物聯網時代提供更多的機會和空間，有著巨大的經濟效益和社會意義，如RFID 和溫度
、濕度或加速度傳感器聯合使用，不僅可以監控物品的運輸，而且還可將運輸過程中貯存溫度不達標

、食品過期等信息通過信息網絡送至監控中心； 載(zai)送(song)物(wu)品(pin)貨(huo)車(che)行(xing)駛(shi)速(su)度(du)過(guo)快(kuai)的(de)相(xiang)關(guan)信(xin)息(xi)也(ye)會(hui)被(bei)加(jia)速(su)度(du)傳(chuan)感(gan)器(qi)捕(bu)捉(zhuo)到(dao)

，監(jian)控(kong)中(zhong)心(xin)在(zai)接(jie)收(shou)到(dao)信(xin)息(xi)後(hou)會(hui)對(dui)貨(huo)車(che)司(si)機(ji)發(fa)出(chu)警(jing)報(bao)，甚(shen)至(zhi)通(tong)過(guo)控(kong)製(zhi)信(xin)息(xi)自(zi)動(dong)控(kong)製(zhi)貨(huo)車(che)速(su)度(du)達(da)到(dao)正(zheng)常(chang)水(shui)平(ping)。

3 融合WSN 的RFID 係統

當前對RFID 技術的深入研究主要集中在標簽
、閱讀器和RFID 中間件3 個方麵。前兩個方向主要涉及硬件開發，而RFID 中間件是目前的一個研究熱點。RFID 中間件技術扮演了閱讀器和應用層麵中介的角色，提供對原始信息的分析、過濾與傳輸
； 還提供安全管理、資源定位、錯誤處理和衝突解除等功能。由於RFID 閱讀器隻是簡單地將原始標簽信息從射頻標簽中讀出，並不進行處理和傳送； 如果要與應用層麵進行交互
，必須由其他設備和軟件完成。如何將上層應用與閱讀器連接是部署RFID 應用的關鍵問題。在實際工作中
，閱讀器對標簽進行讀寫，然後將采集到的識別數據傳送給服務器，在各種RFID 規範當中
，絕大多數是對信息采集過程的定義
，對信息如何傳送給服務器的環節並沒有很多限製
，即RFID 中間件如何實現，這個環節是無線傳感器網絡融合入RFID 係統的研究重點，完全可以讓WSN 與RFID 係統協同工作，使RFID 閱讀器充當WSN 節點的角色，即構建"智能節點",將識別到的標簽信息通過WSN進行傳輸，這種應用既有RFID 係統的功能，又具有WSN 成本低、部署方便、傳輸距離遠等特點，即WSN 作為RFID 中間件實現數據向RFID 服務器或其他網絡傳送，以此來擴展RFID 係統的應用範圍。對於目前RFID 係統中的閱讀器來說
，隻能在本地控製係統的控製下工作，它龐大的體積，昂貴的價格限製了移動和大量布置。而且，RFID 閱讀器的天線必須仔細設計，以便可以覆蓋到範圍內所有的標簽，還要防止不同閱讀器天線之間的碰撞。這些不利因素都限製了RFID 的進一步應用。如果能夠削減RFID 閱讀器的部分功能，可以使得閱讀器成本降低且容易布置。因此，一種分布式智能節點的構建如圖2 所示。

圖2 分布式智能節點工作示意圖

該方案將RFID 閱讀器融入到了WSN 的節點中，建立了"智能節點",可看作融合前WSN 的(de)路(lu)由(you)器(qi)節(jie)點(dian)

，智(zhi)能(neng)節(jie)點(dian)很(hen)小(xiao)，可(ke)以(yi)較(jiao)密(mi)散(san)布(bu)在(zai)待(dai)測(ce)區(qu)域(yu)
，每(mei)個(ge)智(zhi)能(neng)節(jie)點(dian)讀(du)取(qu)少(shao)量(liang)標(biao)簽(qian)。由(you)於(yu)標(biao)簽(qian)數(shu)據(ju)的(de)相(xiang)似(si)性(xing)，智(zhi)能(neng)節(jie)點(dian)可(ke)以(yi)獲(huo)得(de)較(jiao)高(gao)的(de)數(shu)據(ju)壓(ya)縮(suo)率(lv)。智(zhi)能(neng)節(jie)點(dian)自(zi)動(dong)工(gong)作(zuo)，最(zui)終(zhong)識(shi)別(bie)數(shu)據(ju)以(yi)自(zi)組(zu)網(wang)多(duo)跳(tiao)的(de)方(fang)式(shi)傳(chuan)輸(shu)到(dao)彙(hui)聚(ju)節(jie)點(dian)（ Sink Node） ,也稱協調器節點。智能節點工作示意圖，如圖2 所示。

每個智能節點包括傳感部分、RFID 讀寫部分、中zhong央yang控kong製zhi部bu分fen和he通tong信xin部bu分fen。智zhi能neng節jie點dian可ke以yi布bu置zhi到dao一yi個ge自zi組zu織zhi的de無wu線xian傳chuan感gan器qi網wang絡luo中zhong，自zi主zhu運yun行xing，通tong過guo網wang絡luo傳chuan送song數shu據ju給gei後hou台tai服fu務wu器qi。所suo有you智zhi能neng節jie點dian是shi同tong構gou的de，因yin此ci可ke以yi使shi用yong簡jian單dan高gao效xiao的de數shu據ju壓ya縮suo方fang法fa。最zui後hou，一yi個ge靈ling活huo的de傳chuan輸shu協xie議yi是shi必bi須xu的de，目mu前qian常chang用yong的de是shiZigBee 協議。
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圖3 給出了WSN 與RFID 的融合方案協議層結構示意圖
，顯示了兩者融合的可行性和價值所在
，無線傳感器網絡與RFID 係統相結合


，將RFID 的識別信息通過WSN 網絡，傳輸到RFID 服務器或其他網絡。

圖3 融合了WSN 的RFID 係統示意圖
WSN 與RFID 技術結合後，利用WSN 的自組網、節點定位

、數據傳輸功能
，不僅確保數據的完整性，還能彌補RFID gaochengbenyijixuyikaoyueduqifangnengshibieshuju，zaiyixieeliehuozheminganhuanjing，chuanganqidezizhuganyingjichuansongxinxidenenglikeyijiejueduxieqiwufagongzuodewenti
，shizhenggewangluojuyouzizuzhixinghezishiyingxing。jiangWSN 和RFID結合起來
，利用WSN 高達100 m 的有效半徑
，形成WSID（ Wireless Sensor Identification,傳感射頻識別）網絡，實現長距離射頻識別係統

，其應用前景廣闊；二者融合還能有效解決RFID 係統的信號碰撞問題。

該方案可快速實現對集裝箱的信息采集、定位、快速進出港、可在港口快速安裝和自動擴展網絡； 在提高港口工作效率的前提下，節約運行成本，對於集裝箱管理
、大(da)型(xing)軍(jun)事(shi)倉(cang)庫(ku)管(guan)理(li)的(de)信(xin)息(xi)化(hua)和(he)自(zi)動(dong)化(hua)具(ju)有(you)重(zhong)大(da)意(yi)義(yi)。此(ci)融(rong)合(he)方(fang)案(an)還(hai)可(ke)以(yi)方(fang)便(bian)地(di)進(jin)行(xing)擴(kuo)展(zhan)，應(ying)用(yong)於(yu)無(wu)人(ren)收(shou)費(fei)站(zhan)
，智(zhi)能(neng)化(hua)停(ting)車(che)庫(ku)及(ji)珍(zhen)稀(xi)動(dong)物(wu)保(bao)護(hu)等(deng)領(ling)域(yu)。

4 結束語

RFID 側重識別，其標簽具有全球惟一的標誌，利用RFID 的目標識別功能
，可實現對目標的信息采集
、標識和管理，但同時RFID 係統具有讀寫距離有限
、抗幹擾較差
、實時感應能力差，實現成本高等不足
； WSN 可(ke)監(jian)測(ce)感(gan)應(ying)到(dao)各(ge)種(zhong)信(xin)息(xi)
，側(ce)重(zhong)組(zu)網(wang)和(he)信(xin)息(xi)的(de)傳(chuan)遞(di)，但(dan)傳(chuan)感(gan)器(qi)節(jie)點(dian)不(bu)一(yi)定(ding)具(ju)有(you)全(quan)球(qiu)惟(wei)一(yi)的(de)標(biao)誌(zhi)，它(ta)們(men)往(wang)往(wang)隻(zhi)有(you)域(yu)內(nei)標(biao)誌(zhi)號(hao)
，缺(que)乏(fa)對(dui)物(wu)品(pin)標(biao)識(shi)的(de)能(neng)力(li)，無(wu)法(fa)獲(huo)得(de)目(mu)標(biao)詳(xiang)細(xi)信(xin)息(xi)
，二(er)者(zhe)的(de)融(rong)合(he)可(ke)實(shi)現(xian)長(chang)距(ju)離(li)的(de)射(she)頻(pin)識(shi)別(bie)係(xi)統(tong)。RFID 和WSN 具有不同的技術特點，它們都是物聯網技術的重要組部分，2010 年10 月，物聯網規劃已列入國家"十二五"的專題規劃，未來我國要發展寬帶、融合、安全的下一代國家信息網絡基礎設施
，推進物聯網的應用。目前正圍繞物聯網的技術、標準
、應用示範等工作做相關的推進工作。