基于RFID的新型交互式生命搜救儀器

摘要：RFID技術(shù)是近年來發(fā)展非常迅速的一門新技術(shù)，它利用射頻信號自動識別目標(biāo)對象并獲取相關(guān)信息。文章介紹了RFID標(biāo)中集成脈搏傳感器，它體積小以便于人們隨身攜帶，通過無源待機(jī)有源激活的策略降低功耗，采用了碼分多址的時隙ALOHA方法避免碰撞，最終實(shí)現(xiàn)了地震搜救中的交互應(yīng)答，提高了搜救效率。
關(guān)鍵詞：射頻識別；標(biāo)簽；讀寫器；ALOHA

0 引言
目前國內(nèi)外投入使用的生命探測儀主要有四種：光學(xué)型、音頻型、紅外型和雷達(dá)型。它們各具特色，下面給出簡要的介紹。
光學(xué)生命探測儀類似于醫(yī)用光學(xué)纖維內(nèi)窺鏡，它利用可以任意彎曲的金屬蛇皮管使前端的鏡頭通過建筑廢墟的縫隙，照明并觀察廢墟下的情況，并通過蛇皮管中的光學(xué)纖維束將圖像傳回，借以發(fā)現(xiàn)被掩埋在廢墟下面的人。這種生命探測儀體積小、使用方便，但探測距離短，而且在廢墟無縫隙的情形下無法使用。
音頻生命探測儀的主要原理是采用幾個高靈敏度拾音器加上高倍信號放大、特殊濾波等技術(shù)偵聽廢墟瓦礫下是否有幸存者的呼吸聲、呻吟聲或敲擊刻劃聲等音頻和振動信息，以發(fā)現(xiàn)被掩埋在廢墟下面的人。但這種儀器要求在比較安靜的環(huán)境下使用才能獲得好的信噪比，所以實(shí)際應(yīng)用效果并不令人滿意。
紅外生命探測儀利用紅外輻射測量生命體溫，可以不必接觸被測生命體，測量距離可近到幾厘米，遠(yuǎn)到幾十米。同樣這種儀器受環(huán)境影響很大。
雷達(dá)生命探測儀是近年來國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)，它基于多普勒生物雷達(dá)原理。它發(fā)射能夠穿透非金屬建筑材料的超寬譜微波束，對廢墟下的空間進(jìn)行掃描。這種特殊的高頻電磁波能夠被人體進(jìn)行呼吸或心跳運(yùn)動的胸廓表面反射，利用這些活動造成的反射波相位差來解析出心跳或呼吸等微弱信號，從而發(fā)現(xiàn)被掩埋的生命。雷達(dá)型生命探測儀探測效果也較好，但它是基于探測并分辨極其微弱的生命信號的。在實(shí)際救援時，廢墟下的不明情況和現(xiàn)場的各種干擾使得判別是否存在極其微弱的生命信息非常困難。
由于現(xiàn)有生命探測儀存在各種各樣的問題，因此急需開發(fā)一種能應(yīng)對惡劣環(huán)境的實(shí)用型生命探測儀。而近年來，迅速發(fā)展的RFID技術(shù)為探討新型生命探測技術(shù)提供了可行的思路。本文將基于RFID技術(shù)設(shè)計(jì)新型的交互式生命探測儀器。

1 RFID交互式搜救儀器原理
RFID技術(shù)是利用空間電磁感應(yīng)或者電磁傳播來進(jìn)行通信，以達(dá)到非接觸自動識別被標(biāo)識物體的目的?；竟ぷ鞣椒ㄊ菍FID標(biāo)簽安裝在被識別物體上，當(dāng)被標(biāo)識物體進(jìn)入RFID系統(tǒng)讀寫器的讀寫范圍時，標(biāo)簽和讀寫器之間進(jìn)行非接觸式信息通訊，標(biāo)簽向讀與器發(fā)送自身信息如ID號等，讀寫器接收這些信息并進(jìn)行解碼，傳輸給后臺終端進(jìn)行處理，然后將處理后的數(shù)據(jù)通過讀寫器返回標(biāo)簽，完成整個信息處理、數(shù)據(jù)修改過程。
完整的RFID系統(tǒng)包括RFID數(shù)據(jù)采集端、標(biāo)簽、讀寫器、天線、中間件或者接口、應(yīng)用系統(tǒng)等。狹義的RFID系統(tǒng)包括標(biāo)簽、讀寫器和天線，由于生命探測器應(yīng)該為手持移動設(shè)備，故狹義RFID系統(tǒng)更適合應(yīng)用。本系統(tǒng)整體框圖如圖1所示。

2 交互式搜救儀器功能實(shí)現(xiàn)
2．1 RFID標(biāo)簽的設(shè)計(jì)
由于災(zāi)害的突發(fā)性、未知性，必須保證即使在日常生活中人們也要攜帶RFID標(biāo)簽，而不是在災(zāi)害發(fā)生后才去準(zhǔn)備。因此設(shè)計(jì)能被大多數(shù)人接受的RFID標(biāo)簽是這種生命探測儀普及的關(guān)鍵。目前大規(guī)模集成電路的工藝完全能將集成了脈搏傳感器的RFID標(biāo)簽設(shè)計(jì)成具有很小體積的芯片，然后加上漂亮的外殼裝飾，完全能做成小工藝品的效果。這樣可作為隨身的配飾，例如像汽車電子鑰匙那樣掛在鑰匙鏈上，或者嵌入到皮帶扣或裝飾性的扣子內(nèi)。所以RFID標(biāo)簽?zāi)芤匀藗儤芬獾男问阶鳛楣に嚻放鍘?，而且不會感到有任何不便，這是RFID生命探測儀投入實(shí)用的先決條件。