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关键词： 低轮廓   RFID天线   双材料组合天线   地辐射阵列圆极化天线  

摘要： 随着RFD(Radio Frequency Identification)技术在智能仓储领域的应用范围不断扩大,适用于智能储物柜的RFID阅读器天线也越来越受到人们的关注,由于天线一般安装在储物柜的柜壁中,此类应用对天线的轮廓限制十分严格。因此在低轮廓条件下如何设计出兼顾天线性能的RFID天线是值得解决的工程问题。本文在深入分析陶瓷材料和PCB(Printed Circuit Board)材料组成的圆极化天线特点的基础上,通过组合两种材料提出了双材料组合天线和双材料地辐射天线两个技术方案。主要工作如下:一、基于陶瓷基片和PCB材料的地辐射天线及其圆极化阵列天线设计与实现本文提出了加载陶瓷基片、在其底部引入交指耦合结构以及提高地尺寸的长宽比等新措施以将地辐射天线应用于RFID领域,据此设计出了具有良好线极化特性的双材料地辐射天线单元,并在此基础上将四个线极化的地辐射天线单元组成圆极化阵列,完成了相关天线的制备与实验验证。二、陶瓷材料和PCB材料组合的低轮廓RFID天线设计与实现本文提出了在陶瓷介质微带天线的外围辅以PCB材料组成的四元变形倒F天线单元,构成的双材料低轮廓圆极化天线的新方法。并通过设计了紧凑型六端口功分移相馈电网络,进行辐射面与馈电网络的综合优化,得到了一款满足带宽要求的低轮廓组合天线,并将其作为天线单元设计了对角排列二元阵列RFID天线。总之,本文提出的陶瓷与PCB材料组合构建的双材料组合天线和地辐射阵列天线两种解决方案,为高度限制的RFID天线使用场景提供了可参考的解决方案。

关键词： wide voltage working range   low power EEPROM   EPROM   control circuit   serial output   input voltage range   radio frequency identification tag chip   complementary metal-oxide semiconductor process   passive RFID tag IC   read-write circuit   low-power electronics   internal voltage   low cost electrically erasable programmable read-only memory   parallel input   CMOS integrated circuits   radiofrequency identification   RFID tag chip   sensitive amplifier   low power consumption   read operation   CMOS process  

摘要： This paper presents a low power consumption and low cost electrically erasable programmable read-only memory(EEPROM) for radio frequency identification(RFID) tag chip. A read-write circuit with parallel input and serial output is proposed. Only one sensitive amplifier is used to read the data in memory,which can effectively reduce the power consumption of the read operation. Because the tag may be read or written while moving, the internal voltage may change in a wide range. Therefore, this paper designs a charge pump and its control circuit with wide voltage working *** proposed EEPROM is integrated into an RFID tag chip and fabricated using a 180 nm complementary metal-oxide semiconductor(CMOS) process. Experimental results show that the circuit can work in the input voltage range of 1 V to 1.8 V, and the minimum current of read operation and write operation is 0.68 μA and 30 μA respectively, which has the characteristic of low power consumption.

关键词： 射频识别技术   唇语识别   接触式   非接触式   动态时间规整  

摘要： 随无线感知技术的快速发展,唇语识别技术因其可通过提取用户说话时的唇部特征来识别所传达的文本内容而逐渐成为研究热点。作为非接触式数据通信的射频识别(Radio Frequency Identification,RFID)技术得到了普及,因此基于RFID的唇语识别方法应运而生。然而现有的研究成果存在以下两个方面的挑战:(1)捕捉多个标签因拉伸引起的大频率偏移较为困难;(2)RFID标签易脱落和由RFID硬件系统引起的相位偏差问题。因此,本文提出基于RFID的改进动态时间规整(Dynamic Time Warping,DTW)唇语识别算法,研究内容如下。(1)提出基于RFID的接触式唇语识别方法。针对如何从RFID采集的唇部数据中提取有效判别性特征的问题,本章建立了基于RFID阅读器收集的RSS和相位变化处理模型。由于去除原始数据存在的突变和噪点时,需要平衡好曲线平滑性和曲线特性之间的关系,因此采用高斯函数和S-G滤波器对原始数据的噪点进行平滑去噪预处理。此外,引入基于RFID的归一化DTW唇语识别算法来评估并分析收集的信号特征,对数据进行规整处理的同时,也缓解了发音长短不匹配的问题。(2)提出基于RFID的非接触式唇语识别方法。针对接触式唇语识别存在标签脱落和损耗的问题,开展对非接触式唇语识别RFID信号相位变化的研究。利用阈值法检测RFID系统硬件引入的弧度歧义及相位缠绕问题,并通过加减?值的操作去除上述干扰。提出先取极值再取差分策略对时间序列数据集进行分割,提取分割后数据集的DTW距离矩阵,使用基于RFID的K近邻DTW唇语识别算法进行分类。(3)构建基于RFID的唇语识别原型系统,可完成对唇语识别时间序列数据的采集和识别等任务,进一步验证了基于RFID的唇语识别方法的可行性。本文对基于RFID的接触式和非接触式唇语识别方法进行分析验证。实验表明,上述两种方法均可实现唇语识别,相较于传统方法,基于RFID的唇语识别方法具有适用性强、限制小、成本低等特点。对于识别不同用户的数字信号特征,本文方法与同类方法相比有较大提高。本论文有图40幅,表10张,参考文献80篇。

关键词： RFID   轨迹追踪   动作识别   CNN  

摘要： 随着近年来物联网、元宇宙等一系列概念的提出,越来越多的感知识别技术被应用于人类的生活中。虚拟现实交互是感知识别技术的一个重要应用领域,它要求用户与虚拟环境进行交互时能够得到身临其境和沉浸式的体验,而传统的人机交互设备如鼠标、键盘等无法满足这些要求。通过感知识别技术实现的人机交互设备可以对用户的肢体动作进行感知,使得用户可以直接通过自己的肢体动作,与周边的装置或者虚拟现实环境进行互动,解决了传统人机交互设备在虚拟现实交互领域的不足。本文探讨了基于RFID的人机交互技术,并在介绍了相关研究的基础上,设计了两种基于无源RFID的人机交互方法:基于无源RFID相位信息的手臂运动感知方法和基于无源RFID相位信息的人员踏步朝向识别方法。在基于无源RFID相位信息的手臂运动感知方法中,我们首先将无源RFID标签贴附于用户手臂上,采集手臂运动时标签的相位数据;然后对采集到的相位数据进行数据预处理,包括相位解缠、数据平滑和插值;再然后通过本文提出的基于标签相位数据的手臂关节旋转角度计算方法,以解方程组的方式分别计算出手臂运动时肩关节、肘关节以及手掌朝向的转动角度,通过追踪这些关节转动的角度,完成对于手臂运动轨迹的追踪;最后通过基于滑动窗口以及阈值的算法完成对于结果的修正。在基于无源RFID相位信息的人员踏步朝向识别方法中,我们首先通过一组3X3的标签阵列采集用户进行不同朝向的踏步动作时的相位值;然后对采集到的相位值进行预处理,包括相位解缠、数据平滑、插值以及归一化处理;再然后通过基于幅度测量值和频率测量值的动作划分方法,进行动作数据的划分,并从划分的数据中提取出基于相位差的特征值;最后训练CNN卷积神经网络,并通过训练完成的网络进行用户踏步朝向的识别。实验结果显示,对于八个不同朝向的踏步动作,本方法的平均识别准确率可达95%以上。

关键词： Jamming   Wireless communication   Communication system security   Wireless networks   Wireless fidelity   Wireless sensor networks   Zigbee   Wireless security   physical-layer security   jamming attacks   denial-of-services attacks   anti-jamming strategy   cellular   5G   6G   Wi-Fi   vehicular networks   LoRa   ZigBee   bluetooth   RFID   GPS   millimeter (mmWave)   machine learning  

摘要： Wireless networks are a key component of the telecommunications infrastructure in our society, and wireless services become increasingly important as the applications of wireless devices have penetrated every aspect of our lives. Although wireless technologies have significantly advanced in the past decades, most wireless networks are still vulnerable to radio jamming attacks due to the openness nature of wireless channels, and the progress in the design of jamming-resistant wireless networking systems remains limited. This stagnation can be attributed to the lack of practical physical-layer wireless technologies that can efficiently decode data packets in the presence of jamming attacks. This article surveys existing jamming attacks and anti-jamming strategies in wireless local area networks (WLANs), cellular networks, cognitive radio networks (CRNs), ZigBee networks, Bluetooth networks, vehicular networks, LoRa networks, RFID networks, GPS system, millimeter-wave (mmWave) and learning-assisted wireless systems, with the objective of offering a comprehensive knowledge landscape of existing jamming and anti-jamming strategies and therefore stimulating more research efforts to secure wireless networks against jamming attacks. Different from prior survey papers, this article conducts a comprehensive, in-depth review on jamming and anti-jamming strategies, casting insights on the design of jamming-resilient wireless networking systems. An outlook on promising anti-jamming techniques is offered at the end of this article to delineate important research directions.

关键词： 行李追踪   联盟链   隐私保护   智能合约   RFID  

摘要： “十四五”规划提出,预计在十四五末,我国的民航旅客及行李运输规模都将踏入新阶段,而根据中国民用航空局单月消费者投诉情况显示,旅客行李服务投诉在投诉类型中排名第三,占11.63%,存在许多问题。现有行李信息化和处理系统现状和存在问题有以下几方面:首先行李追踪所获得的数据一般存储于中心化数据库,一旦中心点服务器出现问题将导致全网崩溃,并且处理纠纷时也面临数据篡改问题。其次实时追踪的不同部门之间的没有完善的数据共享机制和平台,存在信息孤岛。再次现有数据共享方式是粗粒度的,旅客信息向整体业务链公开,不能保护数据隐私。另外区块链不能存储图像,制约了行李追踪服务的进一步发展。最后行李数据的产生和传输将达到空前规模,对实时追踪系统的可扩展性提出了很高要求。一方面,针对传统集中式数据库过于中心化以及信息孤岛问题,第一,设计了基于RFID(Radio Frequency Identification,射频识别)和区块链的实时行李追踪系统方案,利用区块链的不可篡改、可溯源性特性,实现行李实时处理信息自动存入区块链,不仅保证行李数据的安全存储,而且增加行李追踪流程的不可篡改性。第二,设计多环节自动上链程序,该程序在值机、安检、分拣、装机、装车、到达这六个行李追踪基本环节上,自动获取行李追踪信息并存入区块链,利用了RFID自动、远距离识别的特点,避免了数据记录差错,降低人工成本、提高机场作业自动化水平。第三,利用区块链去信任化的特点,设计基于联盟链的数据共享平台,加强不同机场间的合作,并且开发自动化智能合约,实现对行李数据管理、共享控制管理等功能,不但避免了信息孤岛,而且便利了信息共享。另一方面,针对隐私行李数据保护和区块链系统扩展性不足的问题,设计了基于区块链-边缘架构的隐私保护架构。第一,在存储扩展性方面,设计了基于IPFS(Inter Planetary File System,星际文件系统)与ABE(Attribute-Base Encryption,属性基加密)的边缘存储系统。实现“链下存储,链上索引”,解决区块链存储规模有限的问题。第二,在隐私保护方面,采用多通道设计使得不同业务加入不同通道,实现粗粒度隐私保护;设计基于区块链与ABE算法的访问控制机制,避免恶意的数据窃取,保护个人隐私,实现细粒度数据保护。第三,在性能扩展性方面,将实用拜占庭容错(Practical Byzantine Fault Tolerance,PBFT)协议进行简化为CS-PBFT(PBFT consensus based on credit score),针对联盟链的授权访问特性以及行李追踪的业务场景,通过简化后的一致性协议降低节点间的通信量,同时通过节点信用积分机制剔除系统中故障节点,来提高系统长期运行效率。最后,对于本文开发的基于区块链的行李追踪系统进行了测试,开发了软硬件原型系统,对RFID系统数据获取、CP-ABE加解密、边缘存储系统、数据上链、智能合约数据共享与管理等功能进行了验证,保证了系统的可重现性,并验证设计是否能满足实际业务需要。测试表明,所研究的系统可以保证行李数据的安全性,并可实时更新行李追踪数据,提高行李处理自动化水平,在加强不同机场间的数据安全共享的同时,有效保护旅客隐私。

关键词： 电缆接头   温度预测   深度学习   射频识别技术   电缆绝缘劣化  

摘要： 随着我国社会城市现代化高速发展,电力电缆成为配网线路与输送电力的重要一环,电缆接头作为其薄弱点能够有效反映出电力电缆的运行隐患与健康状态,而温度与绝缘劣化状态是判断电缆是否正常运行的重要指标,所以实时检测电缆接头温度与绝缘劣化状态是当下研究热点。目前常规的电缆温度监测手段耗费人力物力较多,且采集到的数据没有得到有效利用,收集的温度数据传送延迟。本文针对这一现象,对电力电缆接头温度与绝缘劣化状态进行预测研究,主要工作如下:首先,本文总结分析了当前检测电力电缆接头温度的主要方法,提出一种基于UHF-RFID(超高频射频识别技术)的电力电缆接头温度检测系统,对其主要模块设备进行了设计与选型,并搭建了实验平台验证其检测电力电缆接头温度的准确性。其次,在此系统后台计算机端提出一种基于DRN(深度残差网络)预测电力电缆接头温度模型,将系统前期收集的大数据用于训练预测模型并可及时更新与完善,对DRN的残差块进行设计使其更适合于本次研究,接着充分考虑地下环境因素和电缆实际电流负载量来准确预测电缆接头温度。利用Python仿真,并将DRN与CNN和RBF的仿真结果进行对比分析,结果表明DRN预测模型准确且有实际工程意义。最后,以地下铺设最常用的聚氯乙烯电缆为例,总结分析了其绝缘老化因素,并分别对其中电老化模型与热老化模型进行寿命预测分析,结果表明此模型局限性大且准确性不高。基于此本文提出一种DRN预测电缆绝缘劣化状态模型,充分利用系统预测的电缆接头温度数据,并用EEMD分解温度序列提高了预测精确度,再利用Python进行仿真,结果表明DRN预测模型准确性较高。

关键词： Prototypes   Textiles   Software   Integrated circuits   Music   Antennas   Copper   Music player   passive UHF RFID   textile-based interaction  

摘要： Music has always been an important way of expressing ourselves. Creating music from bodily interaction has gained much attention: Various gestures, touches, hand and foot movements are used to make music. The traditional identification and sensing technology-passive ultra-high frequency (UHF) radio frequency identification (RFID) technology-can be turned into a battery-free music player for creating music with a simple touch or gesture. Firstly, the technical feasibility of the created RFID system was evaluated by a simple on/off test. Next, this paper introduces two music player textile prototypes: The Touch Prototype can be activated by touching, while the Block Prototype can be activated by blocking, unblocking, or hovering over a specific spot on the created music player textile. Finally, the study gears towards the evaluation of the system in-use. Both developed prototypes showed a high input detection rate (95-100%) based on preliminary testing. The Block Prototype was found to be more flexible for the user, as the user does not need to be as precise in the movement as in the Touch Prototype. However, as the Touch Prototype allows separating the RFID IC and the antenna, it provides flexibility for the placement of the music player textile, for example when used as part of clothing.

关键词： Antennas   Antenna measurements   Radiofrequency identification   Resistance   Standards   Performance evaluation   Couplings   Miniaturised antennas   NFC   EMVCo   contactless payment   smartcard  

摘要： Contactless payment systems are becoming an increasingly important part of our daily lives. With IoT applications, means of payment can have several physical representations. One of the most common is the bank card. This article presents a typology of antenna that can respond to several contactless payment device form factors (bank card, wearable, IoT device, etc.). the proposed miniaturized antenna allows, once assembled, to provide contact and contactless payment facilities without the addition of additional larger antennas which significantly reduces manufacturing costs. Modeling, integration and validation in a normative context is presented.