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关键词： Radio frequency identification (RFID)  

摘要： In this article, we propose a campus safety management system based on radio frequency identification (RFID) technology. In this work, the evaluation based on the system adoption was used to establish a campus-safety management system model and related implementation issues. With the implementation of the RFID system for campus safety management, the system could save the administrators’ time and improve the efficiency of service quality. In addition, it helps to prevent the occurrence of security incidents on campus. The critical success factors of the system include the participation of students and parents. Finally, the evaluation on the system adoption is made by questioners. The results show the first three factors affecting the administrators in the school to decide whether the system is used the convenience of use, agreement of students’ parents, and the relative advantage. However, school competition and school reorganization could not be the preferred factors to adopt the system. © 2022. All Rights Reserved.

关键词： 智能分拣   航空货运安检   RFID   视觉识别  

摘要： 本文针对传统航空货运安检业务中存在过检效率低、过检信息难追溯等难题，设计出一套多标签识别智能分拣系统，实现航空货物的身份信息采集、精准跟踪、智能分拣。智能分拣系统由输送绑定分拣子系统和单通道调度子系统组成，智能传输分拣子系统集成视觉识别、RFID识别技术，并采用高性能模组分拣技术实现多类型货运身份信息识别及跟踪分拣；通道集成调度系统可根据待检货物量、安检结果、实时过检状态智能控制各设备单元模块协同工作，提升整体过检效率。

关键词： Impedance matching   interdigitated structure   metal mountable tag antenna   miniature UHF tag antenna  

摘要： This paper presents a novel miniature interdigitated ultra-high frequency (UHF) radio frequency identification (RFID) tag antenna that can be placed on metallic objects. The tag structure comprises two horizontal strip lines, each loaded with seven identical open stubs, and an integrated circuit (IC) chip connected directly to the feed lines in the middle of the structure. The perfect match to the IC chip's impedance is realized by adjusting the length of the loaded open stubs and the spaces between the stubs. Molding the antenna's geometry can be applied to realize conjugated impedance with any sort of IC chip due to the flexibility of the tag structure. It is fabricated on a single Polytetra fluoroethylene (PTFE) substrate. Moreover, the proposed structure does not involve any metallic vias or shorting walls, which makes its construction simple and suitable for mass production. The tag of the size of 55.2mm x 44.2mm x 1.5mm yields a total realized gain of 4.11 dB at the North American band (902 - 928 MHz) while being placed on a 20cm x 20cm metallic plate. The measured detection distance is 8.14 m on metallic objects and 5 m in the free space. A good match between the measured and simulated results is observed.

关键词： Radiofrequency identification   Object recognition   RFID tags   Middleware   Systematics   Market research   Licenses   SMS   RFID   publication channel   research type   citations   application domains   research area  

摘要： Radio Frequency Identification (RFID) is a technology that not only serves to identify objects but also communicates other information, allowing the real-time monitoring of objects at each step in a mobile object network and the reporting of information on their current status. RFID has become one of the most promising research areas and has attracted increasing attention. This interest sparks a huge amount of literature in the field of RFID. However, the research has been conducted from different perspectives and, as a result, has led to a growing body of knowledge dispersed in different fields. To fill this gap, we carried out a systematic mapping study (SMS) based on a well-established research methodology from the medical and software engineering scientific communities, which aims to study and identify the approaches used, quantity and quality of publications, types of research, and publication trends that shaped the field of RFID research over the past two decades. Its results were based on 219 studies, rigorously selected from among 4294 studies identified in the IEEE Xplore, Scopus, and Web of Science digital libraries and classified according to the research type facet, research area facet, citation facet, and application domain facet. We synthesized and interpreted the results of this SMS to devise future research directions in the RFID domain. This breadth-first SMS provides a solid, comprehensive, and reproducible picture of state-of-the-art RFID technology;the obtained results may have implications for practitioners willing to understand and adopt RFID, including researchers, journal editors, reviewers, and universities. The results obtained revealed that (1) there is a considerable and continuous rise of RFID research activities around different parts of the globe, including in the USA and China, and other English-speaking developed countries, such as Australia, Canada, and the U.K., have a significant influence on this growth;(2) with the technological

关键词： 金属裂纹检测   宽度与深度   无芯片RFID   多参数检测   GA-BP  

摘要： 实时监测铁路、桥梁和管道中的疲劳裂纹对于最小化维护成本、延长使用寿命、改善公共安全十分重要。为实现传感器低成本、实时、非接触测量的目标,无芯片RFID传感器已经成为裂纹监测的一种新方法。目前无芯片RFID金属裂纹传感器主要存在以下三个问题:首先,常规设计采用单一谐振特征实现对裂纹宽度和方向的检测,灵敏度和可靠性低;其次,传感器很少涉及裂纹检测中的一个重要参数——裂纹深度;最后,金属裂纹传感器均通过多谐振器的组合来实现多参数检测,结构复杂。为解决上述问题,本文设计双极化无芯片多模态RFID传感器,提高其检测裂纹宽度的灵敏度和检测裂纹方向的可靠性;设计单谐振结构的无芯片RFID传感器,以同时满足对金属裂纹宽度和深度两方面的检测需求;利用数据分离算法解耦出裂纹宽度与深度之间的相互影响,分别提取出裂纹宽度与深度数据。研究内容主要分为以下三部分:(1)设计了一种基于工字形谐振器的双极化无芯片RFID传感器。为提高传感器灵敏度,对比了不同结构谐振器的谐振特性,选定工字形谐振器作为传感器初始结构,可实现裂纹全方向检测。在工字形谐振器周围加载圆形谐振器与之组合,在2GHz–6GHz频率范围内实现三频带设计,利用HFSS软件对传感器进行结构优化和性能仿真,在0°、45°、90°、135°方向检测裂纹宽度灵敏度分别为43 MHz/0.1 mm、27.2 MHz/0.1 mm、33MHz/0.1 mm、28 MHz/0.1 mm,大幅提升了传感器的灵敏度;同时通过双极化的检测方法提高了其检测裂纹方向的可靠性。(2)设计了一种单谐振结构的无芯片RFID金属裂纹多参数传感器。采用圆形谐振器与方形谐振器组合得到糖果形谐振器结构,用于同时检测裂纹的宽度及深度。加载不同宽度、深度的裂纹进行仿真分析,得到其频偏特性和幅值特性,并拟合其灵敏度曲线,得到谐振频率偏移量与裂纹宽度、深度之间均呈线性关系;幅值变化量与裂纹宽度、深度之间均呈二次曲线关系,为后续裂纹宽度与深度参数分离提供数据基础。(3)通过特征提取和选择,以及多种特征融合,在传感器幅频特性的复合响应中,分离裂纹宽度与深度二维变量。分别运用主成分分析法、BP神经网络、GA-BP神经网络模型对裂纹宽度及深度进行分离预测。通过多次试验对比其平均误差值确定网络参数,验证网络性能。对比各方法的分离效果,最终选定GA-BP神经网络模型进行分离,正确率达80%,实现了单一谐振结构对裂纹宽度及深度的双参数检测。本文研究的无芯片RFID金属裂纹传感器可进行多参数检测,提高了其灵敏度和可靠性,在结构健康监测中具有广泛的应用前景。

关键词： 种鹅个体   产蛋监测   RFID   目标检测   目标计数  

摘要： 家禽产蛋监测技术的研究在鸡、鸭选育上已取得突破,但缺乏针对种鹅个体产蛋信息监测技术的相关研究。由于鹅驯化程度低,喜群居,易应激,传统的育种资料获取方法难度大,效率低,严重影响了种鹅选育的效率。本文针对种鹅个体产蛋信息自动化获取的迫切需求,提出一种基于RFID与目标检测的种鹅个体产蛋信息监测系统,为养殖管理与种鹅选育提供可靠的参考。本文的主要研究内容如下:（1）以群养环境下的扬州鹅为对象,通过试验观察确定了其产蛋行为特点,分析了影响产蛋信息监测准确率的环境因素。在此基础上对种鹅个体产蛋信息监测系统的总体方案进行设计,确定了以RFID技术获取种鹅个体身份信息,以实时目标检测获取产蛋行为信息的方案,并设计了系统的运行步骤。同时,对产蛋箱、图像采集模块、RFID模块进行了设计。（2）提出了一种基于改进YOLOv4的种鹅与鹅蛋目标检测算法。首先,制作种鹅与鹅蛋图像数据集,研究了适用于鹅舍场景的数据增强方法,并扩增数据集。其次,对输入端增加图像预裁剪处理,以改善输入图像中冗余像素信息的问题;改进了SPP空间金字塔池化层,将5*5最大池化改为5*5平均池化,以减少不同尺度特征融合过程中的小目标特征丢失;采用K-means++聚类算法重新确定了适合种鹅与鹅蛋数据集的锚框（Anchor）尺寸。最后,采用迁移学习的方式训练模型,实验结果表明,改进的YOLOv4模型比其它目标检测模型在速度和精度上更有优势,平均精度均值（m AP）达到了93.59%,检测速度达到了57f·s-1,满足种鹅与鹅蛋识别的性能要求。（3）以目标检测为基础,将产蛋箱划分为ROI区域,并分别对ROI内的种鹅与鹅蛋计数,通过分析种鹅与鹅蛋计数结果实现获取种鹅的产蛋行为信息。针对图像目标计数无法利用视频时序信息的问题,提出了考虑视频时序的目标计数算法,有效的增加了计数准确性。同时,设计了种鹅个体身份信息、产蛋行为信息获取的流程与整体算法流程。（4）开发了种鹅个体产蛋信息监测系统,验证了系统算法的性能,通过试验确定了系统的输入参数。最后,在鹅舍搭建试验环境,分别验证RFID模块识别种鹅身份与监测产蛋行为信息的准确率,结果表明,种鹅个体产蛋信息监测系统的种鹅个体身份信息监测准确率为100%,产蛋行为信息监测准确率为92.2%,可以满足应用的需求。

关键词： 移动目标监控   异常行为检测   室内定位   空口安全   射频识别  

摘要： 在信息社会中,可以便携的载体发挥了重要作用。但便携的信息存储、传输、交换途径也为窃密、泄密等不法行为带来便利,经由载体及其持有人在流转过程中带来的信息安全问题逐渐突显,已经成为信息安全研究的重点。射频识别(RFID)具备感知物理空间的能力。结合RFID技术,远程感知载体移动流转过程、自动分析载体异常成为可能。因此,以载体为监控目标,研究基于RFID的移动目标监控关键技术,通过多源感知手段获取载体在物理空间的位置、数量、状态等,分析载体在监控场所中的行为,准确定位载体的位置,降低经由载体带来的安全隐患,提高载体安全特别是流转过程中的载体安全水平,势在必行。由于需要监控的移动目标物理形态及使用方法各不相同,使得监控的场景复杂多变,数据与目标行为的对应关系不尽相同,多场景下移动目标监控的准确性与实时性、移动目标的定位精度受到较大影响。同时,监控技术自身也面临空口安全风险,为监控场景引入更多的不确定性。基于上述问题,本文的研究目的是基于RFID技术,提出基于时空关系的异常事件检测方法,针对重要目标的定位需求提出兼顾实时性与定位精度的室内定位算法,研究基于轻量级密码算法的RFID空口安全机制。本文完成的工作和创新点主要包括:(1)基于时空关联的异常事件检测研究:针对门禁场景下监控数据存在冗余问题,分析门禁监控数据的内在时空关联,提出了基于Bloom Filter冗余过滤算法的改进算法Time-Distance Bloom Filter(TDBF)以及数据过滤效率的评价方法,并通过实验在静态、动态、不规则运动场景下对TDBF、Time Bloom Filter(TBF)、Bloom Filter(BF)等三种冗余过滤算法进行评价。实验结果表明,TDBF算法的性能显著高于TBF和BF,可以保持低误报率、低漏报率和更高的数据压缩率之间的平衡,实现冗余数据的有效、准确过滤。针对室内移动目标路径分析的问题,对基于RFID的监控数据进行时空聚类分析,提出了一种基于AGNES的改进算法Improved-AGNES,该方法改进了算法权重,通过二次聚类引入了方向向量,能够有效提取出多路径场所中移动目标频繁使用的关键路径,降低了监控数据分析的难度,提高了分析的实时性和有效性。(2)室内定位算法技术研究:针对监控场景中室内RFID受遮挡物干扰影响移动目标定位精度的问题,提出了一种差分定位算法,该算法通过对相邻接收天线之间RFID信号进行差分运算,降低了RFID信号中的环境干扰,并在保证监控所需定位精度的同时,降低了计算复杂度,兼顾实时性与实用性。该算法在两个应用场景中的实验结果表明,在室内环境下,算法的均方根误差小于0.62m,相同测试条件下,低于测距算法Spot ON(2.67m)和LANDMARC定位算法(1.61m),且误差偏差较小。(3)空口安全风险研究:分析了监控常用技术RFID在系统应用中面临的安全风险,提出了一种基于trivium的改进算法,分析和实验结果表明,Trivium改进算法实现消耗为0.66μA。所需的硬件复杂度估计为2876等效门电路,低于AES(3μA、3400等效门电路)和Trivium(0.68μA、3488等效门电路),算法占用的资源更少,适用于RFID系统使用。

关键词： 轴承制造业   柔性   智能制造   RFID技术   物料配送  

摘要： 随着市场竞争逐步加剧,顾客个性化要求逐渐增强,国内外轴承制造商正面临着巨大的考验。为了更好适应市场需求,轴承制造企业纷纷向柔性智能制造转型。物料配送作环节为实现轴承柔性智能制造的关键要素之一,需要物料配送能快速、准确、有序地满足柔性生产对物料种类、数量、时序、地点的动态需求。然而传统的物料配送缺少与生产需求相适应的精准化物料配送方法,难以满足轴承柔性智能制造的物料配送需求。因此,研究轴承柔性智能制造车间的物料配送方法,对促进轴承制造业向柔性智能制造转型具有重要意义。 本文以某轴承制造企业为对象,分析了轴承柔性智能制造特征和物料配送特征,总结了当前轴承制造业存在的问题,提出了轴承柔性智能车间对物料配送的需求;构建了基于RFID的物料配送系统架构,以此为基础建立了推拉结合的产品物料配送模式和自适应需求的辅助工具配送模式。针对产品物料的配送,以配送成本、线边库存成本、自动导引运输车数量为优化目标,考虑物料数量、自动导引运输车配送能力、配送时间等约束,构建了多目标协同的物料配送期量优化模型,设计了改进精英策略的快速非支配排序遗传算法,实现了产品物料配送期量的智能决策;针对辅助工具的配送,考虑时间窗和装载量约束,构建了最短配送时间的路径优化模型,设计了改进禁忌算法,实现了辅助工具配送路径优化决策。通过MATLAB和Plant simulation实例仿真,验证了物料配送优化方法的有效性和实用性,实现了物料配送精准响应生产需求的目标。 研究结果表明:本文研究的基于RFID的轴承柔性智能制造车间物料配送方法较好地适应了柔性智能制造多品种变批量的需求,提高了物料配送的精益性,降低了物料配送成本,对提升智能制造水平和生产效率具有重要的理论意义和工程应用价值。

关键词： RFID   无人机   混合滤波   定位与跟踪算法   路径规划  

摘要： 随着无人机技术的发展,利用无人机进行目标搜寻的方案已经广泛应用于军事战略、工业制造以及智慧景区等领域,具有十分广阔的应用前景。但是传统的无人机目标定位跟踪通常依赖于计算机视觉技术,在非视距的情况下无法准确地定位目标,极大地影响了定位的效率。本文对基于四旋翼无人机和射频识别(Radio Frequency Identification,RFID)技术的目标定位跟踪系统展开研究,通过携带有RFID阅读器的无人机识别佩戴有电子标签的目标以进行定位与跟踪。本文研究了接收信号强度(Received Signal Strength Indicator,RSSI)预处理、空间内目标的定位跟踪以及无人机的路径规划等算法,既充分发挥无人机灵活优势又免受非视距环境的约束,在废墟搜救、监狱监控以及监护老人小孩等应用场景下将发挥重要的作用。本文主要研究内容如下:(1)首先,阐述RFID定位系统的组成与原理并分析基于测距和非测距的常用定位算法,从提升定位精度与降低系统成本的角度选取RSSI作为定位的基础数据。然后根据硬件电路先完成了阅读器软件的设计以读取出RFID电子标签中的RSSI数据,进而组装了S500型无人机,最终构建了基于无人机和RFID技术的目标定位跟踪硬件平台。(2)针对提升定位精度的问题,以对数路径损耗模型与衰减因子模型为基础,依次从数据预处理、射频信号传播模型的优化以及定位算法三个方面进行分析与研究。首先在预处理阶段,分析常用的单一滤波的性能并综合各个滤波算法的优点,设计并实现了一种改进的混合滤波的方法。其次,在模型的优化处理阶段,利用事先布置的两片电子标签作为参考,优化路径损耗方程中的相关系数。最后,在定位算法方面,针对无人机从室外定位室内目标的情况,通过比较常用的三维空间坐标解算方法,提出带约束条件的泰勒级数处理的最小二乘法求解位置坐标,并通过MATLAB软件以及实际环境下的实验验证了算法的可行性。(3)针对无人机的轨迹规划问题,首先建立无人机的动力学模型并采用串级PID的方式去对无人机的轨迹进行控制。针对静止的目标主要分为粗粒度定位过程和细粒度定位过程。在粗粒度定位过程的轨迹规划主要依据是基于不共面的四点进行静态路径规划,完成对坐标的求解。而在细粒度定位过程中,主要是利用贪心算法选取圆周上一个RSSI最大值的点位作为初始点,然后始终以RSSI转化为的距离作为步长并通过势场法的方式向目标物体逼近,直到飞至目标的上空附近,从而完成对目标的搜寻。(4)对运动目标的研究,首先建立了匀速运动、匀加速运动以及变加速运动模型。然后针对空间内目标运动状态多变的情况,分析比较常用的跟踪滤波算法,在交互多模型(Interacting Multiple Model,IMM)的基础上结合粒子滤波(Particle Filter,PF)算法,提出了IMM-PF跟踪算法。此外,针对粒子滤波过程中容易产生粒子退化的问题,采用改进的遗传算法进行处理,提高遗传算法过程中粒子的多样性。最后,无人机以迭代圆的方式完成对运动目标的跟踪并利用MATLAB软件完成对算法的验证。

关键词： 无芯片射频识别标签   频域编码   U形谐振器   八卦结构   仿生设计   柔性标签  

摘要： 物联网的发展促进了射频识别技术的进步，射频识别技术逐渐渗透进人们的生活。由于成本的制约，射频识别技术难以在低价商品领域继续推广。射频识别标签的成本主要来自硅芯片的成本，从材料和工艺方面很难进一步降低芯片的制造成本。在这种背景下，无芯片标签的设计理念应运而生。无芯片射频识别标签低成本、低能耗、可自动识别等特点，解决了传统射频识别标签成本过高的问题。　　论文基于谐振单元的电磁特性和频移规律，对紧凑型、高编码容量的柔性无芯片标签进行研究。在此基础上设计了以下几款标签:基于改进U形谐振结构的柔性无芯片射频识别编码标签:基于中国传统文化八卦结构的柔性无芯片射频识别编码标签;基于眼球结构的柔性仿生无芯片射频识别编码标签。论文的主要工作如下:　　1.基于谐振器的基本理论及U形谐振结构的特性，本文提出两种高品质因数的类U形谐振单元。通过多组仿真实验分析两种谐振结构的结构参数与谐振频率之间的关系，并得出在编码范围内适用的关系式。分析不同嵌套方式对标签性能的影响，以两种改进结构为单元，提出两款紧凑型高编码容量无芯片标签，标签采用柔性的聚酰亚胺材料作为衬底。第一款标签由四组同方向嵌套的类U形结构组成，在2～7GHz的频率范围内实现15bit的编码容量，编码度为3.75bit/cm2。第二款标签由四组不同方向嵌套的类U形谐振单元组成。在1.5～10.5GHz的频率范围内实现24bit的编码容量，编码密度为4.348bit/cm2。　　2.基于中华传统文化中的八卦结构，采用极化不敏感的圆形环和八边形环结构作为基础单元，设计了一款柔性无芯片编码标签。设计中提出的圆环结构的变形很好地解决了嵌套式环形结构编码容量受限的问题。同时新引入的结构参量有助于增加标签的编码容量。分析谐振单元的频移规律，建立谐振单元的结构参数与谐振频率之间的关系式。相较于基于U形谐振结构的设计，标签的读取距离和对极化方向的不敏感性得到优化。标签尺寸为25×25mm2，在2～12GHz的频率范围内实现25bit数据编码，编码密度为4bit/cm2。　　3.依据仿生设计的思想，提出基于眼球结构的无芯片编码标签。介绍了眼睛的组成结构，为更好地实现标签设计，对其进行象形和简化处理。将眼睛从内到外分为三层，设计了三种不同的谐振单元。仿真分析每种谐振单元的谐振性能和频移规律，并得到相应的图像和关系式来表征其特点。设计了一款尺寸为20×26×0.2mm3的柔性编码标签，在小于4GHz的频率范围内实现45bit以上编码容量。编码密度为8.654bit/cm2，编码频率密度为11.25bit/GHz。提升了标签的编码容量，增强了标签的频率利用率。此外，图形与频率相结合的编码方式，使编码可以通过图像识别读取也能通过反射信号读取。