基于RFID的新型交互式生命搜救儀器
摘要:RFID技術是近年來發(fā)展非常迅速的一門新技術,它利用射頻信號自動識別目標對象并獲取相關信息。文章介紹了RFID標中集成脈搏傳感器,它體積小以便于人們隨身攜帶,通過無源待機有源激活的策略降低功耗,采用了碼分多址的時隙ALOHA方法避免碰撞,最終實現(xiàn)了地震搜救中的交互應答,提高了搜救效率。
關鍵詞:射頻識別;標簽;讀寫器;ALOHA
0 引言
目前國內(nèi)外投入使用的生命探測儀主要有四種:光學型、音頻型、紅外型和雷達型。它們各具特色,下面給出簡要的介紹。
光學生命探測儀類似于醫(yī)用光學纖維內(nèi)窺鏡,它利用可以任意彎曲的金屬蛇皮管使前端的鏡頭通過建筑廢墟的縫隙,照明并觀察廢墟下的情況,并通過蛇皮管中的光學纖維束將圖像傳回,借以發(fā)現(xiàn)被掩埋在廢墟下面的人。這種生命探測儀體積小、使用方便,但探測距離短,而且在廢墟無縫隙的情形下無法使用。
音頻生命探測儀的主要原理是采用幾個高靈敏度拾音器加上高倍信號放大、特殊濾波等技術偵聽廢墟瓦礫下是否有幸存者的呼吸聲、呻吟聲或敲擊刻劃聲等音頻和振動信息,以發(fā)現(xiàn)被掩埋在廢墟下面的人。但這種儀器要求在比較安靜的環(huán)境下使用才能獲得好的信噪比,所以實際應用效果并不令人滿意。
紅外生命探測儀利用紅外輻射測量生命體溫,可以不必接觸被測生命體,測量距離可近到幾厘米,遠到幾十米。同樣這種儀器受環(huán)境影響很大。
雷達生命探測儀是近年來國內(nèi)外研究的熱點,它基于多普勒生物雷達原理。它發(fā)射能夠穿透非金屬建筑材料的超寬譜微波束,對廢墟下的空間進行掃描。這種特殊的高頻電磁波能夠被人體進行呼吸或心跳運動的胸廓表面反射,利用這些活動造成的反射波相位差來解析出心跳或呼吸等微弱信號,從而發(fā)現(xiàn)被掩埋的生命。雷達型生命探測儀探測效果也較好,但它是基于探測并分辨極其微弱的生命信號的。在實際救援時,廢墟下的不明情況和現(xiàn)場的各種干擾使得判別是否存在極其微弱的生命信息非常困難。
由于現(xiàn)有生命探測儀存在各種各樣的問題,因此急需開發(fā)一種能應對惡劣環(huán)境的實用型生命探測儀。而近年來,迅速發(fā)展的RFID技術為探討新型生命探測技術提供了可行的思路。本文將基于RFID技術設計新型的交互式生命探測儀器。
1 RFID交互式搜救儀器原理
RFID技術是利用空間電磁感應或者電磁傳播來進行通信,以達到非接觸自動識別被標識物體的目的?;竟ぷ鞣椒ㄊ菍FID標簽安裝在被識別物體上,當被標識物體進入RFID系統(tǒng)讀寫器的讀寫范圍時,標簽和讀寫器之間進行非接觸式信息通訊,標簽向讀與器發(fā)送自身信息如ID號等,讀寫器接收這些信息并進行解碼,傳輸給后臺終端進行處理,然后將處理后的數(shù)據(jù)通過讀寫器返回標簽,完成整個信息處理、數(shù)據(jù)修改過程。
完整的RFID系統(tǒng)包括RFID數(shù)據(jù)采集端、標簽、讀寫器、天線、中間件或者接口、應用系統(tǒng)等。狹義的RFID系統(tǒng)包括標簽、讀寫器和天線,由于生命探測器應該為手持移動設備,故狹義RFID系統(tǒng)更適合應用。本系統(tǒng)整體框圖如圖1所示。
2 交互式搜救儀器功能實現(xiàn)
2.1 RFID標簽的設計
由于災害的突發(fā)性、未知性,必須保證即使在日常生活中人們也要攜帶RFID標簽,而不是在災害發(fā)生后才去準備。因此設計能被大多數(shù)人接受的RFID標簽是這種生命探測儀普及的關鍵。目前大規(guī)模集成電路的工藝完全能將集成了脈搏傳感器的RFID標簽設計成具有很小體積的芯片,然后加上漂亮的外殼裝飾,完全能做成小工藝品的效果。這樣可作為隨身的配飾,例如像汽車電子鑰匙那樣掛在鑰匙鏈上,或者嵌入到皮帶扣或裝飾性的扣子內(nèi)。所以RFID標簽能以人們樂意的形式作為工藝品佩帶,而且不會感到有任何不便,這是RFID生命探測儀投入實用的先決條件。
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