井下安全定位的RFID模塊研究與設計
  摘    要：提出一種解決RFID(Radio Frequency Identifioatlon)標簽和閱讀器的低功耗和防；中撞方法。針對井下簧全定位綜合系統的底層需求，基于低成本和低功耗考慮，設計了閱讀器和標簽的硬件電路，并在Code Vision AVR下，實現了閱讀器和標簽的C代碼．軟件采用改進的隨機防沖撞ALOHA算法，利用信道復用技術，在為沖撞標簽預留的時隙到達時重發信息，零漏讀解決了RFID標簽與閱讀器通信沖撞問題．實驗測試表明，該方法有效地解決了標簽和閱讀器的沖撞問題，同時，硬件功耗較低，可應用于井下安全定位和身份識。
關鍵詞：井下定位；RFID；防沖撞
    近年來，在煤礦井下安全定位和身份識別上引起關注和應用。如山西大同市應建產量監控系統的238座煤礦中，已有133座煤礦安裝了井下人員考勤定位系統；任橋等人做了基于硬件協議棧的網絡化射頻標簽識別系統的研究…；舒琳完成了RFID跳頻系統的設計”；Shweta Jain等人實現了一種基于CSMA的MAC協議來解決密集RFID網絡環境下的沖撞問題”0。
    RFID應用仍有一些問題尚待改進和解決，包括RFID的成本、電子標簽零漏讀率、低功耗，以及RFID的標準化問題。本文基于井下安全定位考勤綜合系統，從硬件和軟件上研究了一種有源RFID標簽以及對應的閱讀器實現，并提出了一種解決電子標簽零漏讀率問題的方法。
2系統原理
  1)RFID構成與原理RFID系統包括電子標簽(Tag)、閱讀器(Interrogator)和數據傳輸與后臺管理系統三部分。

    電子標簽(射頻卡)內部存有一定格式的數據，以此作為識別的標識性信息，標簽可以主動或被動地將內部存儲的ID信息調制后通過天線發射出去。應用中將電子標簽附在待識別體上，作為識別的電子標記。

    閱讀器用來接收電子標簽發出的信息，并在某些情況下向標簽發送命令或寫入信息。
    數據交換與管理系統用于收集并處理從閱讀器讀到的標簽數據，對收集的電子標簽數據作不同的處理和數據輸出。
    根據標簽的不同工作頻段，分為低頻標簽(125～134 kHz／140～148 5 kHz)、高頻標簽(13．56 MHz)、超高頻標簽(433 MHz，868～928 MHz)和微波標簽(2 4 GHz以上)一。
    根據電子標簽獲取能量的方式，將RFID標簽分為無源(被動標簽)和有源(主動標簽)2種。無源標簽識別距離較短，但成本較低。有源標簽由電池供電，可以主動向附近的閱讀器發送數據，識別距離比無源RFID遠，其應用形式也更加多樣化。電池的壽命有限，必須在硬件和軟件設計中充分考
慮低功耗的實現。
  2)系統構成與功能  井下安全定位考勤綜合系統，如圖1所示。
     

   系統主要由電子標簽、閱讀器、。485網絡、中繼分站、服務器、客戶機組成。
    其中，電子標簽為井下人員攜帶，作為身份標識。閱讀器分布在礦井人口以及井道各監測點，通過485總線連接到分站。分站起中繼傳輸信息的作用，連接到Pc服務器，將接收到的電子簽信息及標簽持有人相關信息保存到數據庫，供客戶端使用�？蛻舳诉B接到服務器的數據庫，進行數據的查詢處理以及相關操作。
    整個系統具有服務器連接設置、硬件端口設
置、井下分站、閱讀器故障自診斷；標簽號與工號維護、下井人員統計列表、超時下井人員列表、人員實時動態監控、人員考勤統計報表、數據庫備份與還原等功能。
3基于成本和低功耗的硬件設計與實現
    井下定位考勤系統的****層是RHD標簽及其閱讀器模塊，其硬件的性能是整個系統的關鍵。
    1)閱讀器與卡的設計選用ATmega88作為標簽和閱讀器的控制芯片。它具有多種低功耗模式，可在1．8 V工作。內置2倍cLK的硬件乘法器，保證程序和防沖撞算法的高效率執行。選用
ccl020作為無線收發芯片。其發送數據率達153．6 khit，靈敏度一119 dBm，極低耗電量(接收：17 mA)，內置位