基于RFID技術的學生體能耐力性項目智能測試系統的研究與設計

佟 賀，莫 軍

（中國人民解放軍陸軍航空兵學院，北京 101123）

目前，在院校體能測試、大型體育比賽的長跑項目中，由于參加人數眾多，在跑道上跑動圈數多，運動員跑動軌跡不確定等眾多因素影響，經常導致計時計圈發生錯誤。因此，利用智能識別技術，開發新型的計時計圈設備有著十分重要的意義，這項技術不僅可以減少裁判人員數量，還可以有效降低裁判人員工作強度和人為失誤，提高測試比賽水平。

1 RFID技術

RFID技術（Radio Frequency Identi fi cation），即射頻識別技術，由電子標簽、閱讀器、天線三部分組成，電子標簽由耦合元件和芯片組成，每個標簽具有唯一電子編碼，也就是附著在物體上標識目標對象；閱讀器是讀取或寫入標簽信息的設備；天線是在標簽和讀寫器間傳遞射頻信號的設備。當標簽進入磁場后從天線發送的電磁波中獲得能量，發送出自身編碼等信息讓讀取器讀取并解碼，從而達到自動識別目標體的目的。本文所研制的系統分由硬件部分和軟件部分組成。

2 硬件設計

硬件部分主要由LJYZN-403超高頻電子標簽固定式讀寫器和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簽固定式讀寫器，結合高效信號處理算法，在保持高識別率的同時，實現對電子標簽的快速讀寫處理。該讀寫器主要由控制模塊、射頻模塊、接口模塊以及RS485、以太網接口組成。902-928MHz 12DB狀定向天線，利用天線轉接線（N轉SMA）將天線與LJYZN-403相連，使天線接收到的信號可以實時傳送到讀寫器。定向天線（Directional antenna）是在某一個或某幾個特定方向上發射及接收電磁波特別強，而在其他的方向上發射及接收電磁波則為零或極小的一種天線。

3 軟件設計

軟件部分主要由串口連接、窗口顯示、文本保存、數據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平臺完成，數據庫的連接與訪問串口利用Visual Studio 2013平臺完成。串口連接功能是整個系統軟件中的重要功能，是閱讀器與上位機信息交互的基礎，主要用到控件SerialPort實現。窗口顯示功能，即系統檢測到標簽后，通過窗口將每個標簽的編號、總時間、已完成圈數顯示出來。主要由datagridview控件實現。文本保存功能，即計時結束后，將DataGridView中的表格中的數據保存，主要由SaveFileDialog控件實現成。數據庫設計，主要用MS SQLServer創建一個數據源“TNKH”，其中包含一個表“Table_1.mdb”。表中的列由卡號和每圈成績組成，軟件界面如下圖所示。

圖1 軟件界面

4 系統測試

在完成軟硬件設計的基礎上，將軟硬件連接，進行了防碰撞能力、響應速度和穩定性測試。多次測試結果表明，在運動員正常跑動的情況下，系統完全能實現左右方向上的防碰撞，即可容納多人并排經過。對長距離計時比賽中運動員的速度，本系統完全可以及時響應并采集其所佩戴的電子標簽ID，而不會遺漏。在硬件連接正常的情況下，系統的穩定性能夠滿足長跑測試需求，系統的讀寫標簽、記錄成績、文本保存和數據庫讀寫等功能均能有效完成。實驗證明，系統各方面都達到了比較好的性能。