上海正伟zigbee在监狱人员定位、防逃脱系统中应用优势

Zigbee与主动式RFID比较

　一、Zigbee与主动式RFID技术论述

　　身份识别是人们生活和生产管理中非常重要的一件事,为了便于管理人们将个人,车辆,货物进行了编号,这就产生了身份证号,银行卡号,车牌号,条形码等. 人们使用了条形码读码器,刷卡机等设备将这些编号读进计算机,进行数字化处理以提高管理的效率.为了进一步改进这个数字化的手段,人们又发明了射频卡(RFID)技术. 然而,对于汽车,集装箱等大型移动性强的物体,RFID技术仍然存在许多问题，特别是读些距离问题，读写系统工作灵活性问题，更多的数据储存和功能扩展问题等，……。而在这些问题上，一种新的微功率单芯片收发机通信方式，特别是结合网络通信功能的Zigbee技术，无疑给身份识别和管理技术注入新的强大的活力。

　　1. 专门用于长距离识别的的有源RFID系统,不仅读写器往往需要固定位置安装,对RFID卡的方向位置和读写器天线的方向的匹配还有一定的要求,因而系统的灵活性大受限制,而且整个系统(包括有源卡)的成本已经不再便宜.

　　2. RFID系统中的标签与读写器之间是一种主从关系，它们之间的通信完全依赖于RFID标签耦合或反射出的信号。而要通过这种通信方式来增加通信距离非常困难。因而，它们不得不在读写器上下工夫-提高接收灵敏度，在发射天线上下工夫-增大发射功率，以及增加发射接收的方向性，因而，不仅提高了成本，而且更加降低了它的安装和使用的灵活性，此外，当高频微薄的发射功率过大时，它不仅超出国家无委会的功率限制，还有可能对人体带来伤害。

　　实际上， 当使用RFID在进行远距离读写时，它已经超出了它最初设计的应用领域，即作为一种代替条码标签的低成本，近距离的射频身份识别系统的领域。而进入到微功率无线收发机的领域。RFID系统中的标签与读写器之间的主从通信关系，与微功率收发机之间的对等通信关系比起来，在远距离通信上，RFID系统当然处于劣势，而且，在使用灵活性和多功能方面，根本就无法与微功率收发机相比。

　　RFID 的优点是标签便宜，使用寿命长。当RFID变成有源时，价格优势也就丧失了。微功率收发机通过在降低成本，降低功耗，在用电管理上，在通过睡眠唤醒功能上的改进，已经大大缩小了这个差距；当微功率收发机特别是采用直序扩频通信方式，低功耗的Zigbee微功率收发机问世以后，在远距离身份识别和无线网络定位领域，就显示了无以伦比的优越性。

　　我们这里还想要说明的是，目前市场上微功率单芯片收发机有许多种，它们的的通信方式也各有不同，因而工作的可靠性和抗干扰能力也有很大的差别，特别是在一般干扰很强的工业现场环境，无线通信设备的抗干扰特性非常重要，它是一个无线收发设备能否在现场工作，和它是否能在现场可靠地工作的决定因素。现在市场上有一种SuperRFID,它们就是由一种微功率收发机单芯片做成的，但它并没有使用抗干扰能力强的直序扩频（DSSS）方式，因而，在使用时特别要注意避免环境干扰。不仅如此，由于SuperRFID通信方式要求较高的信噪比，因此，在接收灵敏度相同的条件下，它的传输距离要短得多，更不用说现有一般的SuperRFID的接收灵敏度只有-90dBm。为了增加读写距离，SuperRFID也只能在读写器上下功夫，加强天线的方向性以提高天线增益，同时提高发射功率和读写器的接收灵敏度。这也就增加了读写器的成本。

　　应该说，RFID在低成本近距离身份识别，以及某些距离不太远的身份识别领域，有它不可替代的优越性，但毕竟有一个范围。

　　二、Zigbee与主动式RFID在身份识别应用的比较

　　远距离主动式RFID，尽管在对目标的识别距离上，大大优于被动式RFID，然而，由于主动式RFID需要使用电池驱动，因而，必然要面对如何延长标签中电池使用寿命的问题；另外，由于现有RFID一般都使用窄带通信技术，很容易受到外界的干扰，特别是当识别范围增大以后，而且，由于温度变化，晶振自身老化造成的晶振工作频率的偏差，以及可能存在的多径效应，多普勒效应等，都将使系统工作的可靠性和稳定性受到很大的影响，特别是在那些干扰较大的工业现场，以及被识别目标处于快速移动状态的应用场合。

　　而我们新的低成本的远距离智能身份识别管理系统，就是针对现有远距离RFID技术所存在的缺陷， 提供的一种全新的解决手段。我们的系统由智能身份识别卡（以后简称智能卡），智能卡读写器（以后简称读写器）和控制计算机组成；

　　1、 新系统不仅具有远距离RFID的识别功能，而且具有更大的可通过无线方式进行调整的读写识别范围：从0.1米到200米；

　　2、 新系统中的智能卡和读写器，各自都可由自身所带的单片机控制，读写器和智能卡的尺寸和功耗都非常小，它们之间，具有灵活互动的功能，读写器可通过发送无线指令的方式，更改智能卡的工作方式，包括可无线更改智能卡的通信频道，发射功率，收发转换时间，睡眠周期等，通过这种互动，不仅大大增强了本系统工作的灵活性和适应性，扩展了系统的应用空间，同时，还降低了电池的消耗，提高了电池的使用寿命；

　　3、 新系统还通过采用直序扩频的通信方式，解决了现有RFID面临的环境干扰问题，工作可靠性和稳定性问题，并通过直序扩频的信噪比增益，大大地降低了系统的功耗，达到提高电池使用寿命的目的；

　　4、 新系统，还可通过使用相同工作频段的唤醒信号，将智能卡从低耗电的睡眠状态唤醒，从而进一步延长了智能卡电池的使用寿命。

　　三、系统结构

　　新系统包括三个部分：智能卡，读写器和与读写器相连的控制计算机，智能卡和读写器都是由高度集成的微功率单芯片无线收发机和单片机制成，它们的体积都非常小，单芯片收发机还可有一个全世界独一无二的厂家编号（烧录在芯片中），这个单芯片收发机还具有接收信号强度指示功能（RSSI）。新系统的智能卡和读写器，使用的是无需申请的2.4G ISM免费频段，而且都满足国家对2.4G频道无线产品的相关规定。

　　四、Zigbee系统的优越性

　　新系统不仅有效和低成本地解决了，困扰现有RFID远距离目标识别和管理中的诸多问题，而且还大大扩展了智能卡的应用范围。本系统结构简单，功能多样，保密性好，成本低，使用灵活方便，技术成熟。新系统不需要昂贵和体积庞大的读写器和读写天线系统，也不需要对射频标签的安装位置，被识别目标移动速度等设置各种限制，更无环境干扰，工作可靠性和稳定性，以及可能的多径效应和多普勒效应问题的困扰；新系统功能多样，具有广泛的适应性和工作的灵活性。新系统集远距离身份识别和对被识别目标的管理为一体，不仅方便了实际应用，而且还大大降低了系统的成本和管理费用。新系统将大大方便各种人员，车辆以及物流货柜的数字化管理。