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(lái)發(fā)展非常迅速的一門新技術(shù)，它利用射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)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(guò)無(wú)源待機(jī)有源激活的策略降低功耗，采用了碼分多址的時(shí)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(shí)別；標(biāo)簽；讀寫器；ALOHA

0 引言
目前國(guó)內(nèi)外投入使用的生命探測(cè)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(jiǎn)要的介紹。
光學(xué)生命探測(cè)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(guò)建筑廢墟的縫隙，照明并觀察廢墟下的情況，并通過(guò)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(cè)儀體積小、使用方便，但探測(cè)距離短，而且在廢墟無(wú)縫隙的情形下無(wú)法使用。
音頻生命探測(cè)儀的主要原理是采用幾個(gè)高靈敏度拾音器加上高倍信號(hào)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(dòng)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(cè)儀利用紅外輻射測(cè)量生命體溫，可以不必接觸被測(cè)生命體，測(cè)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(cè)儀是近年來(lái)國(guó)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(duì)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(dòng)的胸廓表面反射，利用這些活動(dòng)造成的反射波相位差來(lái)解析出心跳或呼吸等微弱信號(hào)，從而發(fā)現(xiàn)被掩埋的生命。雷達(dá)型生命探測(cè)儀探測(cè)效果也較好，但它是基于探測(cè)并分辨極其微弱的生命信號(hào)的。在實(shí)際救援時(shí)，廢墟下的不明情況和現(xiàn)場(chǎng)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(cè)儀存在各種各樣的問(wèn)題，因此急需開發(fā)一種能應(yīng)對(duì)惡劣環(huán)境的實(shí)用型生命探測(cè)儀。而近年來(lái)，迅速發(fā)展的RFID技術(shù)為探討新型生命探測(cè)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(cè)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(lái)進(jìn)行通信，以達(dá)到非接觸自動(dòng)識(shí)別被標(biāo)識(shí)物體的目的?；竟ぷ鞣椒ㄊ菍FID標(biāo)簽安裝在被識(shí)別物體上，當(dāng)被標(biāo)識(shí)物體進(jìn)入RFID系統(tǒng)讀寫器的讀寫范圍時(shí)，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(hào)等，讀寫器接收這些信息并進(jìn)行解碼，傳輸給后臺(tái)終端進(jìn)行處理，然后將處理后的數(shù)據(jù)通過(guò)讀寫器返回標(biāo)簽，完成整個(gè)信息處理、數(shù)據(jù)修改過(guò)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(cè)器應(yīng)該為手持移動(dòng)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(cè)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?lè)意的形式作為工藝品佩帶，而且不會(huì)感到有任何不便，這是RFID生命探測(cè)儀投入實(shí)用的先決條件。