基于RFID技術(shù)的學(xué)生體能耐力性項(xiàng)目智能測(cè)試系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)

佟 賀，莫 軍

（中國人民解放軍陸軍航空兵學(xué)院，北京 101123）

目前，在院校體能測(cè)試、大型體育比賽的長跑項(xiàng)目中，由于參加人數(shù)眾多，在跑道上跑動(dòng)圈數(shù)多，運(yùn)動(dòng)員跑動(dòng)軌跡不確定等眾多因素影響，經(jīng)常導(dǎo)致計(jì)時(shí)計(jì)圈發(fā)生錯(cuò)誤。因此，利用智能識(shí)別技術(shù)，開發(fā)新型的計(jì)時(shí)計(jì)圈設(shè)備有著十分重要的意義，這項(xiàng)技術(shù)不僅可以減少裁判人員數(shù)量，還可以有效降低裁判人員工作強(qiáng)度和人為失誤，提高測(cè)試比賽水平。

1 RFID技術(shù)

RFID技術(shù)（Radio Frequency Identi fi cation），即射頻識(shí)別技術(shù)，由電子標(biāo)簽、閱讀器、天線三部分組成，電子標(biāo)簽由耦合元件和芯片組成，每個(gè)標(biāo)簽具有唯一電子編碼，也就是附著在物體上標(biāo)識(shí)目標(biāo)對(duì)象；閱讀器是讀取或?qū)懭霕?biāo)簽信息的設(shè)備；天線是在標(biāo)簽和讀寫器間傳遞射頻信號(hào)的設(shè)備。當(dāng)標(biāo)簽進(jìn)入磁場(chǎng)后從天線發(fā)送的電磁波中獲得能量，發(fā)送出自身編碼等信息讓讀取器讀取并解碼，從而達(dá)到自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)體的目的。本文所研制的系統(tǒng)分由硬件部分和軟件部分組成。

2 硬件設(shè)計(jì)

硬件部分主要由LJYZN-403超高頻電子標(biāo)簽固定式讀寫器和902-928MHz 12DB板狀定向天線組成。LJYZN-403是一款高性能的超高頻電子標(biāo)簽固定式讀寫器，結(jié)合高效信號(hào)處理算法，在保持高識(shí)別率的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電子標(biāo)簽的快速讀寫處理。該讀寫器主要由控制模塊、射頻模塊、接口模塊以及RS485、以太網(wǎng)接口組成。902-928MHz 12DB狀定向天線，利用天線轉(zhuǎn)接線（N轉(zhuǎn)SMA）將天線與LJYZN-403相連，使天線接收到的信號(hào)可以實(shí)時(shí)傳送到讀寫器。定向天線（Directional antenna）是在某一個(gè)或某幾個(gè)特定方向上發(fā)射及接收電磁波特別強(qiáng)，而在其他的方向上發(fā)射及接收電磁波則為零或極小的一種天線。

3 軟件設(shè)計(jì)

軟件部分主要由串口連接、窗口顯示、文本保存、數(shù)據(jù)庫的連接與訪問四部分組成。其中，串口連接、窗口顯示、文本保存利用C#.NET平臺(tái)完成，數(shù)據(jù)庫的連接與訪問串口利用Visual Studio 2013平臺(tái)完成。串口連接功能是整個(gè)系統(tǒng)軟件中的重要功能，是閱讀器與上位機(jī)信息交互的基礎(chǔ)，主要用到控件SerialPort實(shí)現(xiàn)。窗口顯示功能，即系統(tǒng)檢測(cè)到標(biāo)簽后，通過窗口將每個(gè)標(biāo)簽的編號(hào)、總時(shí)間、已完成圈數(shù)顯示出來。主要由datagridview控件實(shí)現(xiàn)。文本保存功能，即計(jì)時(shí)結(jié)束后，將DataGridView中的表格中的數(shù)據(jù)保存，主要由SaveFileDialog控件實(shí)現(xiàn)成。數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)，主要用MS SQLServer創(chuàng)建一個(gè)數(shù)據(jù)源“TNKH”，其中包含一個(gè)表“Table_1.mdb”。表中的列由卡號(hào)和每圈成績組成，軟件界面如下圖所示。

圖1 軟件界面

4 系統(tǒng)測(cè)試

在完成軟硬件設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，將軟硬件連接，進(jìn)行了防碰撞能力、響應(yīng)速度和穩(wěn)定性測(cè)試。多次測(cè)試結(jié)果表明，在運(yùn)動(dòng)員正常跑動(dòng)的情況下，系統(tǒng)完全能實(shí)現(xiàn)左右方向上的防碰撞，即可容納多人并排經(jīng)過。對(duì)長距離計(jì)時(shí)比賽中運(yùn)動(dòng)員的速度，本系統(tǒng)完全可以及時(shí)響應(yīng)并采集其所佩戴的電子標(biāo)簽ID，而不會(huì)遺漏。在硬件連接正常的情況下，系統(tǒng)的穩(wěn)定性能夠滿足長跑測(cè)試需求，系統(tǒng)的讀寫標(biāo)簽、記錄成績、文本保存和數(shù)據(jù)庫讀寫等功能均能有效完成。實(shí)驗(yàn)證明，系統(tǒng)各方面都達(dá)到了比較好的性能。