集装箱监测系统的有源RFID电子标签与读写器的研究

论文摘要

本论文依据“十一五”国家科技支撑计划重点项目“基于RFID技术的智能集装箱及其公共服务系统开发”,设计并开发一套应用于集装箱上的远程监测系统。该监测系统按功能分成两部分:安装在集装箱上的有源RFID电子标签和遍布在各闸口的集装箱读写器。本论文的主要研究工作如下:1、根据功能要求,按照模块化的设计思想,提出了基于有源RFID技术、传感检测技术的实现策略,确定了有源RFID电子标签与读写器的总体设计方案。根据射频识别技术的基本原理,选择了主动式RFID电子标签作为集装箱监测系统的信息载体,同时采用433 MHz作为远距离通信频段和125 KHz作为标签低频唤醒频段。2、按低功耗的设计要求,引入了低频唤醒和定时唤醒相结合的双唤醒机制。设计出了基于C8051F410、CC1100、ATA5275和ATA5282模块的硬件电路,并提出了相应的软硬件抗干扰措施。3、在Silicon Laboratories IDE编译环境下,实现了符合本系统的整体软件设计。4、针对集装箱的信息需求,搭建了由有源RFID电子标签、读写器和后台数据管理软件三部分构成的集装箱监测系统,并进行了现场测试。现场的成功实施证明了集装箱监测系统的有效性和可行性。集装箱监测系统的有源RFID电子标签与读写器的成功开发实现了集装箱的智能化,对现代物流业及全球贸易有着重要的影响和实用价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 课题来源
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 有源射频识别技术
• 1.2.2 射频识别的技术优势
• 1.3 集装箱智能化的发展现状
• 1.4 课题研究的目的和意义
• 1.5 本文主要研究内容与基本结构
• 1.5.1 主要研究内容
• 1.5.2 论文基本结构
• 1.6 本章小结
• 第二章 有源 RFID电子标签与读写器方案设计
• 2.1 功能要求
• 2.2 方案分析
• 2.3 令日道干扰问题及其解决方案
• 2.3.1 邻道干扰产生原理
• 2.3.2 低频唤醒技术
• 2.3.3 低频唤醒技术在邻道干扰问题中的应用
• 2.4 有源 RFID电子标签低功耗的研究与实现
• 2.4.1 低功耗必要性和可行性的论证
• 2.4.2 低频唤醒在低功耗系统中的应用
• 2.4.3 低功耗实现途径
• 2.5 系统信号检测
• 2.5.1 传感检测元件的选用与实现
• 2.5.2 霍尔传感器检测原理
• 2.6 技术开发路线
• 2.7 本章小结
• 第三章 有源 RFID电子标签与读写器硬件电路设计
• 3.1 整体设计及技术指标
• 3.1.1 有源 RFID电子标签总体架构与功能分析
• 3.1.2 读写器总体架构与功能分析
• 3.2 系统可靠性设计
• 3.2.1 系统可靠性分析
• 3.2.2 硬件电路可靠性设计
• 3.3 有源 RFID电子标签硬件电路实现
• 3.4 读写器硬件电路实现
• 3.5 高频通信模块
• 3.5.1 高频通信的技术指标
• 3.5.2 高频通信抗干扰分析与屏蔽
• 3.5.3 高频通信的硬件电路设计
• 3.6 低频通信模块
• 3.6.1 低频通信的技术指标
• 3.6.2 低频通信的硬件电路设计
• 3.7 本章小结
• 第四章 有源 RFID电子标签与读写器软件设计
• 4.1 软件整体架构
• 4.1.1 数据流程分析
• 4.1.2 软件功能模块构成
• 4.2 高频通信协议
• 4.2.1 通信协议分析
• 4.2.2 高频通信协议设计
• 4.3 低频通信数据编码及通信协议
• 4.3.1 数据编解码分析
• 4.3.2 低频通信协议设计
• 4.4 有源 RFID电子标签与读写器程序设计
• 4.4.1 有源 RFID电子标签程序设计
• 4.4.2 集装箱读写器程序设计
• 4.4.3 CRC算法原理及C语言实现
• 4.5 本章小结
• 第五章 实验与结果分析
• 5.1 实验目的
• 5.2 实验设备
• 5.3 实验内容
• 5.3.1 关键技术指标测试
• 5.3.2 系统整体测试
• 5.4 实验结果及分析
• 5.5 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间的研究成果