文章目錄
- 一、RFID技術
- 二、WSN/Zigbee技術
- 三、常見組網技術
- 四、微機電系統技術
一、RFID技術
1、RFID介紹
無線射頻識别技術（RFID）技術是作為本世紀最有發展前景的資訊技術之一，它是一項自動識别技術。利用射頻信号的空間耦合（交變磁場或者電磁場），來實作無接觸資訊傳遞，并且通過所傳遞的資訊達到識别目标的目的。
圖檔來自百度科學…
2、RFID的技術優勢
（1）無需可視、批量讀取，大量RFID标簽可被讀寫器同時、快速、批量讀取，一次可讀取數百枚甚至數千枚标簽，可以識别高速、移動的物體，如火車、公交等。
（2）儲存周期長
RFID标簽具有防水、防磁、防腐蝕、耐高溫的特點。洗衣行業、動物飼養行業、醫療行業等，都對标簽耐用性有較高要求。目前一般的标簽儲存時間都可以達到幾年、十幾年甚至幾十年。
（3）高容納力，電子标簽可存儲更多資訊，如生産日期、入庫日期等，還可反複改寫，重複使用。
讀取後的資料即時上傳系統，加以處理，還可實作對産品的追根溯源。現實生活中RFID成為溯源系統的核心技術。
（4）全球唯一性，不可複制。
每個RFID标簽都是唯一的，在生産标簽過程中，便已将标簽與商品資訊綁定，是以在後續商品流通、使用過程中，這個标簽都是唯一代表所對應的那一件商品。
（5）高安全性
RFID标簽的核心技術之一是晶片，衆所周知晶片開發的難度之大，造價之高。對于造假者而言，複制成本太高，且難以突破技術關卡。
（6）讀取距離遠，根據讀寫器的功率和天線的增益率，讀取距離可從幾十厘米到幾米不等;現在遠距離可以達到幾十米以上。因為可以精準定位到厘米級，是以RFID也是極好的室内定位的有效手段。
3、RFID的工作原理
（1）通常，RFID的應用系統主要由讀寫器和RFID卡兩部分組成，其中，讀寫器一般作為計算機終端，用來實作對RFID卡的資料讀寫和存儲，它是由控制單元、高頻通信子產品和天線組成的。而RFID卡則是一種無源的應答器，主要由一塊內建電路（IC）晶片和外接天線組成的。RFID晶片通常內建有射頻前端、邏輯控制、存儲器等電路。
（2）RFID的工作原理簡單來說就是：識讀器在一個區域發射能量形成電磁場，射頻标簽經過這個區域檢測到識讀器的信号後發送存儲的資料，識讀器接收射頻标簽發送的信号，解碼并校驗資料的準确性以達到識别的目的，RFID的工作分為電磁方式和微波方式。
（3）工作流程概括
- 射頻識讀器經過天線向外發射無線電載波信号。
- 當射頻标簽進入發射天線的工作區時，射頻标簽被激活後便将自身資訊經天線發射出去
- 系統的接收天線接收到射頻标簽發出的載波信号，經天線的調節器傳給識讀器。射頻識讀器對接到的信号進行解調解碼，送背景計算機控制器
- 計算機控制器根據邏輯運算判斷射頻标簽的合法性，針對不同的的設定做出相應的處理和控制，發出指令信号控制執行機構的動作。
- .執行機構按計算機的指令動作。
- 通過計算機通信網絡，将各個的監控點連接配接起來，構成總控的資訊平台，然後根據不同的項目可以設計不同的軟體來實作不同的功能。
二、WSN/Zigbee技術
1、WSN（Wireless Sensor Networks）
無線傳感器網絡，是一項通過無線通信技術把數以萬計的傳感器節點以自由式進行組織與結合進而形成的網絡形式。構成傳感器節點的單元分别為：資料采集單元、資料傳輸單元、資料處理單元以及能量供應單元。其中資料采集單元通常都是采集監測區域内的資訊并加以轉換，比如光強度跟大氣壓力與濕度等；資料傳輸單元則主要以無線通信和交流資訊以及發送接收那些采集進來的資料資訊為主；資料處理單元通常處理的是全部節點的路由協定和管理任務以及定位裝置等。
無線傳感器網絡實作了資料的采集、處理和傳輸三種功能。它與通信技術和計算機技術共同構成資訊技術的三大支柱。無線傳感器網絡是由大量的靜止或移動的傳感器以自組織和多跳的方式構成的無線網絡，以協作地感覺、采集、處理和傳輸網絡覆寫地理區域内被感覺對象的資訊，并最終把這些資訊發送給網絡的所有者。
2、ZigBee技術
Zigbee技術是一種應用于短距離和低速率下的無線通信技術。它來源于ZigBee聯盟，也就是國際著名的半導體生産商、技術提供商以及一些網際網路公司等國内國際知名公司制定的一項技術。
它主要用于距離短、功耗低且傳輸速率不高的各種電子裝置之間進行資料傳輸以及典型的有周期性資料、間歇性資料和低反應時間資料傳輸的應用。
3、ZigBee的技術優勢
（1）低成本：通過大幅簡化協定，降低了對節點存儲和計算能力的要求，。根據研究以8051的8位微控制器測算，全功能裝置需要32K的代碼，精簡功能隻需要4KB的代碼，而且ZigBee協定專利免費。
（2）低功耗：工作模式下，ZigBee技術的傳輸速率低，傳輸資料量很小，是以信号的收發時間很短。其次，在非工作模式情況下，ZigBee的節點處于休眠狀态。裝置搜尋延遲一般為30ms，休眠激活時延為15ms，活動裝置接入信道時延為15 ms。由于工作時間較短，收發資訊功耗較低且采用了休眠模式，使得ZigBee節點非常省電。ZigBee節點的電池工作時間可以長達6個月到2年左右，對于某些占空比（工作時間/（工作時間+休眠時間））小于1%的應用，電池的壽命甚至可以超過十年。相比較藍牙僅能工作數周，WIFI僅可工作數小時。
（3）短時延：ZigBee響應速度較快，一般從睡眠轉入工作狀态隻需要15ms。節點連接配接進入網絡隻需30ms，進一步節省了電能。相比較藍牙需要3-10秒，WIFI需要3秒。
（4）近距離：ZigBe裝置點對點的傳輸範圍一般介于10-100米之間。在增加射頻發射功率後，傳輸範圍可增加到1-3km。如果通過路由和節點間的轉發，傳輸距離可以更遠。
（5）低速率：ZigBee工作在20-250kbit/s的較低速率，分别提供250kbit/s（2.4GHz）、40kbit/s（915MHz）和20kbit/s（868MHz）的原始資料吞吐率，能夠滿足低速率傳輸資料的應用要求。
（6）免執照頻段：ZigBee裝置實體層采用工業、科學、醫療（ISM）頻段。
（7）網絡容量大：ZigBee低速率、低功耗和短距離傳輸的特點使得它非常适宜支援簡單器件。ZigBee定義了兩種器件：全功能器件（FFD）和簡化功能器件（RFD）。對于全功能器件，要求它支援所有的49個參數。而對于簡化功能器件，在最小配置時隻要求他支援38個參數。
（8）資料傳輸可靠：ZigBee的媒質傳入控制層（MAC層）采用talk-when-ready的碰撞避免機制。在這種完全确認的資料傳輸機制下，當有資料傳送需求時則立刻發送，發送的每個資料分組都必須等待接收方的确認消息，并進行确認資訊回複。若沒有得到确認資訊的回複就表示發生了沖突，将重傳一次。采用這種方法可以提高系統資訊傳送的可靠性。
（9）高安全：ZigBee提供了資料完整性檢查和鑒權功能。在資料傳輸過程中提供了三級安全性。第一級實際是無安全方式，對于某種應用，如果安全并不重要或者上層已經提供了足夠的安全保護，器件就可以選擇這種方式來轉移資料。對于第二級的安全級别，器件可以使用接入控制清單（ACL）來防止非法器件來擷取資料，在這一級不采取加密措施。第三級安全級别在資料傳輸過程中，采用AES的對稱密碼。AES可以用來保護資料淨荷和防止攻擊者冒充合法使用者。
三、常見組網技術
1、現場總線技術
現場總線（Fieldbus）是電氣工程及其自動化領域發展起來的一種工業資料總線，它主要解決工業現場的智能化儀器儀表、控制器、執行機構等現場裝置間的數字通信以及這些現場控制裝置和進階控制系統之間的資訊傳遞問題。由于現場總線簡單、可靠、經濟實用等一系列突出的優點，因而受到了許多标準團體和計算機廠商的高度重視。——來源《百度科學》
2、WiFi技術（Wireless Fidelity）
無線網絡技術在無線區域網路的範疇是指“無線相容性認證”，實質上是一種商業認證，同時也是一種無線聯網技術，以前通過網線連接配接電腦，而Wi-Fi則是通過無線電波來連網；常見的就是一個無線路由器，那麼在這個無線路由器的電波覆寫的有效範圍都可以采用Wi-Fi連接配接方式進行聯網。
3、藍牙技術（Bluetooth）
藍牙技術是一種無線資料和語音通信開放的全球規範，它是基于低成本的近距離無線連接配接，為固定和移動裝置建立通信環境的一種特殊的近距離無線技術連接配接。藍牙使目前的一些便攜移動裝置和計算機裝置能夠不需要電纜就能連接配接到網際網路，并且可以無線接入網際網路。
藍牙是一種支援裝置短距離通信（一般10m内）的無線電技術，能在包括行動電話、PDA、無線耳機、筆記本電腦、相關外設等衆多裝置之間進行無線資訊交換。利用“藍牙”技術，能夠有效地簡化移動通信終端裝置之間的通信，也能夠成功地簡化裝置與網際網路Internet之間的通信。
4、GPS技術（Global Positioning System）
（1）也就是全球定位系統技術，采用最新GPS技術在導航通訊領域的最新應用系統。衛星導航全球性大衆化民用，剛剛開始，有百種應用類型。衛星導航的生命期至少還有50年，GPS概念的提出已有三十年，真正應用隻有十來年，GPS現代化，GPS III新階段，延續到2020年。GPS國際協會已統計出GPS的117種不同類型的應用。
（2）原理
24顆GPS衛星在離地面1萬2千公裡的高空上，以12小時的周期環繞地球運作，使得在任意時刻，在地面上的任意一點都可以同時觀測到4顆以上的衛星。
由于衛星的位置精确可知，在GPS觀測中，衛星到接收機的距離，利用三維坐标中的距離公式，利用3顆衛星，就可以組成3個方程式，解出觀測點的位置（X,Y,Z）。考慮到衛星的時鐘與接收機時鐘之間的誤差，實際上有4個未知數，X、Y、Z和鐘差，因而需要引入第4顆衛星，形成4個方程式進行求解，進而得到觀測點的經緯度和高程。
5、PLC技術（Power LIneCommunication）
也就是電力線通信技術，它是指利用電力線傳輸資料和媒體信号的一種通信方式 。該技術是把載有資訊的高頻加載于電流然後用電線傳輸接受資訊的擴充卡再把高頻從電流中分離出來并傳送到計算機或電話以實作資訊傳遞。
四、微機電系統技術
也就是MEMS（ Micro-Electro-Mechanical System），也叫做微電子機械系統、微系統、微機械等，指尺寸在幾毫米乃至更小的高科技裝置。
微機電系統是在微電子技術（半導體制造技術）基礎上發展起來的，融合了光刻、腐蝕、薄膜、LIGA、矽微加工、非矽微加工和精密機械加工等技術制作的高科技電子機械器件。
微機電系統是集微傳感器、微執行器、微機械結構、微電源微能源、信号處理和控制電路、高性能電子內建器件、接口、通信等于一體的微型器件或系統。MEMS是一項革命性的新技術，廣泛應用于高新技術産業，是一項關系到國家的科技發展、經濟繁榮和國防安全的關鍵技術。