中阁补算将学會通沁第17卷第2期2021年2月 从“识别”到“感知”： 基于RFID的可标记无源感知 谢磊王楚豫卜艳玲等 关键词：无源感知RFD 南京大学 可标记无源感知 射的连续波信号被RFID标签调制并反射，从而使 阅读器有效地识别标签信号。一方面，RFID标签 从马克·维瑟(Mark Weiser)在1991年提出反向散射的信号非常微弱，极易受到各种环境因素 “Ubiquitous Computing'”(普适计算)理念开始，人的干扰，包括传输环境中的多径效应、干扰对象的 们就一直致力于实现广泛的“人一机~物”互联，能量吸收等。因此，表征传输环境因素的信息会天 希望以最自然的方式提供服务，对泛在计算环境进 然地包含在RFID标签的反向散射信号中。基于这 行充分感知逐渐成为一项基本诉求。无源感知作为一特性，RFID技术的功能逐渐实现了由“识别” 近年来的一项新兴技术，以其特有的感知机理和方到“感知”的蜕变。另一方面，RFID的可标识特 法，逐渐成为泛在感知计算领域的核心支撑技术。性能够有效区分反向散射信号的来源，从而保证了 与传统的有源感知相比，无源感知主要依赖于从环无源感知机制的“可标记性”。如图1所示，利用 境中获取的能量完成计算、感知与通信，无需电源反向散射通信机制的环境敏感特性，RFID系统可 对终端节点持续供电，因此，它在续航、部署、维以基于标签反射信号中携带的环境因素的动态特征 护等方面拥有传统有源感知无法匹及的潜在优势。 对指定对象进行感知，例如肢体行为识别、呼吸及 然而，当前大多数无源感知技术是基于未标记的反 心跳监测等。 射信号进行感知山)，无法区分多个 反射信号的具体来源，因此，无法 反向散射信号 对同时存在的多个感知对象进行有 效区分，导致应用范畴受到限制。 RFID 示签 射频识别(Radio Frequency IDentification,RFID)技术的出现 RFID 为实现“可标记”的无源感知提 阅读器 供了新的机遇。RFID系统基于反 向散射(backscatter)机制来实现 连续波 RFID阅读器与标签之间的通信。 在反向散射过程中，阅读器天线发 图1基于RFD的可标记无源感知技术 1919 第 17 卷  第 2 期  2021 年 2 月 从“识别”到“感知”： 基于 RFID 的可标记无源感知 关键词 ：无源感知 RFID 谢 磊 王楚豫 卜艳玲 等 南京大学 可标记无源感知 从马克·维瑟（Mark Weiser）在 1991 年提出 “Ubiquitous Computing”（普适计算）理念开始，人 们就一直致力于实现广泛的“人 - 机 - 物”互联， 希望以最自然的方式提供服务，对泛在计算环境进 行充分感知逐渐成为一项基本诉求。无源感知作为 近年来的一项新兴技术，以其特有的感知机理和方 法，逐渐成为泛在感知计算领域的核心支撑技术。 与传统的有源感知相比，无源感知主要依赖于从环 境中获取的能量完成计算、感知与通信，无需电源 对终端节点持续供电，因此，它在续航、部署、维 护等方面拥有传统有源感知无法匹及的潜在优势。 然而，当前大多数无源感知技术是基于未标记的反 射信号进行感知 [1, 2]，无法区分多个 反射信号的具体来源，因此，无法 对同时存在的多个感知对象进行有 效区分，导致应用范畴受到限制。 射 频 识 别（Radio Frequency IDentification，RFID）技术的出现 为实现“可标记”的无源感知提 供了新的机遇。RFID 系统基于反 向散射（backscatter）机制来实现 RFID 阅读器与标签之间的通信。 在反向散射过程中，阅读器天线发 射的连续波信号被 RFID 标签调制并反射，从而使 阅读器有效地识别标签信号。一方面，RFID 标签 反向散射的信号非常微弱，极易受到各种环境因素 的干扰，包括传输环境中的多径效应、干扰对象的 能量吸收等。因此，表征传输环境因素的信息会天 然地包含在 RFID 标签的反向散射信号中。基于这 一特性，RFID 技术的功能逐渐实现了由“识别” 到“感知”的蜕变。另一方面，RFID 的可标识特 性能够有效区分反向散射信号的来源，从而保证了 无源感知机制的“可标记性”。如图 1 所示，利用 反向散射通信机制的环境敏感特性，RFID 系统可 以基于标签反射信号中携带的环境因素的动态特征 对指定对象进行感知，例如肢体行为识别、呼吸及 心跳监测等。 图 1 基于 RFID 的可标记无源感知技术 反向散射信号 RFID 阅读器 连续波 RFID 标签