基于RFID技术的生命探测系统设计及关键技术研究

基于RFID技术的生命探测系统设计及关键技术研究

论文摘要

我国的地质结构比较复杂,并且地理位置正好处于世界两大地震带的交汇部,因此,地震发生的频率比较高。而就目前的科学技术水平而言,地震灾害仍具有不可预测性。一旦发生大的地震,将会对人民的生命安全造成极大的威胁,对社会产生十分严重的影响,例如:汶川地震和玉树地震等等,所以,如何搜救地震后的受灾人员,便成为了减轻地震危害的关键所在。但随着现代城市的建筑越来越密集,楼层越来越高,如若地震使建筑物发生变形或倒塌,如何快速而且有效的搜寻到被困的受伤人员,将是一项十分困难的工作。为了解决上述问题,虽然国内外对生命探测技术都进行了相关的研究,已经应用的技术有:红外探测、音频探测和雷达探测等探测技术,但实际应用时都有一定的局限性。尤其是在地震后建筑物变形或倒塌的情况下,利用传统技术直接对人体信号进行生命探测都有一定的难度。为了进一步满足地震灾害发生后紧急救援的需要,有人提出了利用手机信号进行间接的生命探测的方法,但实际实施时都有一定的不足。本文通过深入的调查和综合分析,提出了一种新的间接的生命探测方法:基于RFID技术进行生命探测,其中RFID也就是指Radio Frequency Identification,即射频识别的意思。利用本系统来搜寻地震后被困的受伤人员,其思路是:地震灾害发生后,建筑物变形或倒塌,通讯网络经常会遭到破坏,手机等通讯工具一般都没有信号可以利用,但一般仍有电源可以用,因此,受灾人员可以利用此电源借助于本系统发射射频信号,救援队伍如果可以探测并定位该信号,从而就可以间接的搜索到被困人员。本系统不依据人体本身信号进行生命探测,而是采用间接的方法,是一种新的尝试,比传统搜寻生命的方法可探测性更高。本文研究任务是从导师所领导的国家项目中选出的,主要的研究工作和取得的成果如下所示:第一,本文提出了将射频识别技术应用于生命探测的设计思想,然后就系统的研究思路和工作流程进行了说明。第二,由于本系统是在特定环境下的应用,因此,对建筑物所使用的材料和结构进行了分类研究,同时,对地震灾害发生后,建筑物变形或倒塌后所形成的的空间类型进行了分析和分类。第三,在理论上从各个角度详细分析了射频识别系统中的关键技术,其中包括:RFID系统可用的频率、识读距离和天线等,根据以上分析,讨论了将其应用在生命探测中的可行性,并且为系统选定了可用频率等参数。第四,为了进一步验证相关的理论分析结果且更好的为系统选定参数,通过实验的方法进行了测试验证,实验结果表明将合适频率的RFID系统应用于生命探测具有可行性,可以达到地震后进行生命探测的目的。第五,就基于RFID技术的定位方法进行了分析,选定了本系统所用的定位技术和方法。最后,详细阐述了本系统的总体设计原理以及各个模块的设计原理,并且对各个模块进入了深入的分析和讨论,这些模块主要包括:信号发送单元、信号接收单元、软件单元以及应急指挥端。本系统能在较大的范围内对被困的人员进行搜寻并定位,对地震灾害发生后搜寻被困人员具有深远的意义。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第1章 引言
  • 1.1 研究任务来源
  • 1.2 研究背景及意义
  • 1.3 国内外的研究现状
  • 1.3.1 生命探测系统的研究现状
  • 1.3.2 RFID系统的研究现状
  • 1.4 研究内容和任务
  • 1.5 论文组织安排
  • 第2章 生命探测系统的设计思想
  • 2.1 RFID系统组成和工作原理
  • 2.1.1 RFID系统的组成
  • 2.1.2 RFID系统的工作原理
  • 2.2 基于RFID技术的生命探测系统设计思想
  • 2.3 系统涉及到的关键技术和参数
  • 2.4 本章小结
  • 第3章 RFID系统应用于生命探测的关键技术研究
  • 3.1 震后建筑环境分析
  • 3.1.1 建筑物类型
  • 3.1.2 地震后建筑物的空间类型
  • 3.2 RFID系统中的关键技术和参数
  • 3.2.1 可用频率
  • 3.2.2 识读距离
  • 3.2.3 有源射频识别系统和无源射频识别系统
  • 3.2.4 天线
  • 3.2.5 国际标准
  • 3.3 本系统关键参数的确定
  • 3.3.1 按频率、识读距离和有源无源分析
  • 3.3.2 综合分析
  • 3.4 本章小结
  • 第4章 RFID系统的实验性分析
  • 4.1 基本概念
  • 4.2 超高频433MHz射频识别系统性能测试
  • 4.2.1 测试目的
  • 4.2.2 测试环境
  • 4.2.3 测试设备
  • 4.2.4 测试内容和结果
  • 4.2.5 测试结果分析
  • 4.3 微波2.45GHz射频识别系统性能测试
  • 4.3.1 测试目的
  • 4.3.2 测试环境
  • 4.3.3 测试设备
  • 4.3.4 测试内容和结果
  • 4.3.5 测试结果分析
  • 4.4 实验结论
  • 4.5 本章小结
  • 第5章 定位方法的研究
  • 5.1 定位技术的分类
  • 5.2 信道的研究
  • 5.3 本系统的定位方法
  • 5.4 本章小结
  • 第6章 生命探测系统的设计
  • 6.1 基于RFID技术的生命探测系统总体框架设计
  • 6.2 信号发送单元
  • 6.2.1 天线部分
  • 6.2.2 射频部分
  • 6.2.3 控制部分
  • 6.3 信号接收单元
  • 6.3.1 天线部分
  • 6.3.2 射频模块和基带模块
  • 6.4 软件单元
  • 6.5 应急指挥端
  • 6.6 芯片的选择
  • 6.7 本章小结
  • 结论
  • 致谢
  • 参考文献
  • 攻读学位期间取得学术成果
  • 相关论文文献

    • [1].穿墙生命探测系统干扰抑制方法的研究与实现[J]. 电子测量技术 2009(09)
    • [2].基于RFID技术的生命探测系统设计[J]. 仪器仪表用户 2012(02)
    • [3].主动红外探测式视觉生命探测系统[J]. 红外技术 2012(09)
    • [4].蛇形机器人生命探测系统的设计[J]. 中国科技信息 2013(02)
    • [5].雷达式煤矿救援生命探测系统[J]. 煤矿机电 2008(02)
    • [6].基于MINA的定位终端通信设计与实现[J]. 软件 2017(01)
    • [7].基于DSP技术的非接触生命信号探测系统关键技术研究[J]. 电子技术应用 2009(12)
    • [8].一种自适应方向性技术在生命探测仪中的应用[J]. 武警学院学报 2008(08)
    • [9].消防新科技 保障生命安全[J]. 现代职业安全 2017(11)
    • [10].生命探测中的红外技术[J]. 红外 2008(11)
    • [11].基于北斗导航的灾后生命救援信息系统研究[J]. 科协论坛(下半月) 2012(04)

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