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NASA在太空站采用聲表面波標(biāo)簽清點物品
在國際太空站工作的宇航員往往要花費很長時間處理一些簡單的日常生活事務(wù)，如換衣服、刷牙。在太空失重狀態(tài)下，衣物和個人衛(wèi)生用品，甚至包括宇航員自己都會到處漂浮，一些簡單的動作往往要花費大量的時間來完成。
按規(guī)定，太空站的宇航員必須定期清點他的隨身物品，以便及時補充下個任務(wù)所需物資。在失重下，物品清點常常要花費宇航員很多時間。他們無法像在地面，把他們個人行李袋里的物品倒到桌子上，再逐一清點；相反，他必須把所有物品放在其他包里，再一邊記錄它們的種類和數(shù)量，一邊將它們一個個放回行李包，這個過程一般要花費30分鐘。
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NASA國際太空站
Tim Brown是NASA一位數(shù)據(jù)集成系統(tǒng)經(jīng)理，他稱太空局起初考慮為行李袋里每件物品貼上RFID標(biāo)簽，利用RFID閱讀器快速讀取物品代替人工清點。NASA同時也希望RFID標(biāo)簽可以替代條形碼追蹤太空站里空余的部件和其他昂貴、重要的硬件。然而，經(jīng)過一年多測試研究，NANA發(fā)現(xiàn)如果采用無源RFID標(biāo)簽，所追蹤物品中的金屬或液體成分會對標(biāo)簽造成干擾。 而有源標(biāo)簽的成本可尺寸不適合追蹤消費品。
最終這個項目被暫停，Brown 稱，直到他們試用了RF SAW （聲表面波標(biāo)簽）。 聲表面波標(biāo)簽以能在金屬和液體正常工作而著稱。 RF SAW 是一家位于達(dá)拉斯，采用聲表面波技術(shù)的標(biāo)簽的制造商。與硅芯片不同的是 SAW標(biāo)簽包含一個壓電晶體, 該晶體就像是硅標(biāo)簽里集成電路， 與一個天線聯(lián)系，可以接受讀寫器的RF信號并回傳信號。 聲表面波標(biāo)簽有一個變能器可以將收到RF信號轉(zhuǎn)化聲波，在壓電晶體表面?zhèn)鞑ァ?變能器將聲波信號再轉(zhuǎn)變?yōu)镽F信號后，將標(biāo)簽數(shù)據(jù)傳送給閱讀器。
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聲表面波標(biāo)簽結(jié)構(gòu)
當(dāng)一個SAW標(biāo)簽制造完畢， 有許多微小金屬反射器附在到壓電晶體上。 每個標(biāo)簽的反射器排列都不一樣。 當(dāng)聲波在壓電晶體里傳播里，它會按照反射器產(chǎn)生的模式， 通過閱讀器的數(shù)字信號處理器轉(zhuǎn)換成唯一一個ID號。雖然金屬和液體還是會減緩閱讀器發(fā)射激活SAW標(biāo)簽的2.45 GHz RF信號強度，但標(biāo)簽里的壓電晶體消耗信號的能量遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于集成電路， 這樣使得表面聲波標(biāo)簽可以生成比硅標(biāo)簽更強的反向散射信號，克服金屬和液體的減緩效應(yīng)。
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聲表面波標(biāo)簽工作原理
今年秋天，NASA有一個為期6個月的航空任務(wù)。屆時，每個宇航員行李袋里制服和衛(wèi)生用品等將都貼上RF聲波標(biāo)簽。 標(biāo)簽的ID號在數(shù)據(jù)庫里代表著每件物品。在任務(wù)期間，宇航員可定時地利用閱讀器或PDA設(shè)備讀取行李袋里的物品。 閱讀器收集所讀取標(biāo)簽的ID號，并將數(shù)據(jù)下載到NANA信息系統(tǒng)里。宇航員會接著再對行李袋里物品進行人工清點。 RF SAW 系統(tǒng)讀到的物品清單和人工獲取的人工清單將通過NASA衛(wèi)星通訊系統(tǒng)發(fā)送到地面。
如果秋季的這場測試被證明是成功的，NASA將繼續(xù)擴大他們的測試規(guī)模，NASA希望標(biāo)簽穩(wěn)定的讀取距離和讀取率。
在空間測試中，NASA也會將RF SAW產(chǎn)品投入他們標(biāo)準(zhǔn)、內(nèi)部的認(rèn)證測試，看標(biāo)簽信號是否會對NASA現(xiàn)有采用的頻段或其他類型的通訊方式造成干擾。
NANA稱，如果物品清點所需的時間能從原來的30分鐘減少到20秒，那么宇航員就可發(fā)花更多的時間開展實驗。
小知識： SAW標(biāo)簽可以認(rèn)作是第二代無芯RFID標(biāo)簽，是由叉指換能器和若干反射器組成，換能器的兩條總線與電子標(biāo)簽的天線相連接。RFID讀寫器的天線周期地發(fā)送高頻詢問脈沖，在電子標(biāo)簽天線的接收范圍內(nèi)，被接收到的高頻脈沖通過叉指換能器轉(zhuǎn)變成聲表面波，并在晶體表面?zhèn)鞑?。反射器組對入射表面波部分反射，并返回到叉指換能器，叉指換能器又將反射聲脈沖串轉(zhuǎn)變成高頻電脈沖串。如果將反射器組按某種特定的規(guī)律設(shè)計，使其反射信號表示規(guī)定的編碼信息，那么讀寫器接收到的反射高頻電脈沖串就帶有該物品的特定編碼，通過解調(diào)與處理，達(dá)到自動識別的目的。因此，基于聲表面波SAW技術(shù)的RFID系統(tǒng)自身就能夠測量標(biāo)簽位置、運行方向以及標(biāo)簽溫度等要素。此外，SAW標(biāo)簽可以經(jīng)受安全和安全相關(guān)的工序的考驗——包括高溫、高能量X－射線或伽馬射線殺菌等。
