CN110163018B - 一种自驱动的信号识别方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种自驱动的信号识别方法及系统，通过纳米发电机为特定信号识别器供电，可以使得在无外部电源供电的情况下，仍然可以保证特定信号识别器的正常工作，从而识别出电子标签中的数据，实现数据的识别；同时，本发明实施例提供的自驱动的信号识别系统具有制作工艺简单，制作成本低、轻便等特点，大大拓展了应用领域。

Description

一种自驱动的信号识别方法及系统
技术领域
本发明涉及自驱动电子器件技术领域，尤指一种自驱动的信号识别方法及系统。
背景技术
近年来，随着微纳技术的发展，摩擦纳米发电机应运而生，且表现出了突出的性能。摩擦纳米发电机具有结构简单，易加工，且制作成本低，器件使用寿命长，容易和其他加工工艺集成的特点；可以收集环境中的机械能，并将其转换为电能，从而为电子设备供电，为自驱动设备的发展提供了一种新的方向。
此外，无线射频识别系统是一种新兴的信息通信技术系统，一般由电子标签，射频信号识别器以及计算机等三个部分组成，由于无线射频识别系统是通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，无需在无线射频识别系统与目标对象之间建立机械或光学接触，所以识别过程无需人工干预，可以在各种环境下工作，使得无线射频识别系统在物流、医疗、制造业等领域有着广泛的应用。
然而，射频信号识别器在工作过程中是依赖于电源工作的，没有电源提供驱动电压无法工作，所以使得无线射频识别系统在无电源供电的应用领域中受到了限制。
基于此，如何实现在无电源供电的应用领域中保证射频信号识别器的正常工作，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明实施例提供了一种自驱动的信号识别方法及系统，用以在无外部电源供电的情况下，实现信号的识别。
本发明实施例提供了一种自驱动的信号识别系统，包括：纳米发电机、特定信号识别器、以及电子标签；
所述纳米发电机与所述特定信号识别器相连；
所述纳米发电机，用于为所述特定信号识别器提供驱动电压；
所述特定信号识别器，用于在所述纳米发电机提供的驱动电压的驱动下，发送特定信号，接收所述电子标签发送的反馈信号，并根据所述反馈信号识别所述电子标签中的数据；
所述电子标签，用于在接收到所述特定信号时，发送反馈信号。
从而，通过纳米发电机为特定信号识别器供电，可以使得在无外部电源供电的情况下，仍然可以保证特定信号识别器的正常工作，从而识别出电子标签中的数据，实现数据的识别；同时，本发明实施例提供的自驱动的信号识别系统具有制作工艺简单，制作成本低、轻便等特点，大大拓展了应用领域。
可选地，所述纳米发电机为摩擦纳米发电机或压电纳米发电机。
从而，不管是摩擦纳米发电机，还是压电纳米发电机，通过简单的器件即可实现为特定识别器供电，从而实现特定信号识别器的工作。
可选地，所述纳米发电机为单电极模式的摩擦纳米发电机。
从而，可以大大减小纳米发电机的体积。
可选地，所述单电极模式的摩擦纳米发电机，包括：相对而置的移动摩擦层和接触电极；
所述特定信号识别器的第一输入端与所述接触电极相连，第二输入端与接地端相连；
所述移动摩擦层与所述接触电极发生周期性地接触和分离。
从而，通过移动摩擦层与接触电极之间的相对运动，从而产生电流，输出电压。
可选地，还包括：位于所述纳米发电机与所述特定信号识别器之间的整流器；
所述整流器，用于将所述纳米发电机提供的驱动电压整流后传输至所述特定信号识别器。
从而，通过整流器可以将纳米发电机输出的交流信号转换为直流信号，以使特定信号识别器可以正常稳定地工作。
可选地，所述整流器为整流桥或二极管。
从而，通过简单的结构即可实现整流的作用。
可选地，所述特定信号识别器，包括：第一天线；所述电子标签，包括：第二天线；
所述第一天线，用于发送特定信号；接收所述第二天线发送的反馈信号；
所述第二天线，用于接收所述第一天线发送的特定信号；发送反馈信号。
从而，可以实现信号的收发。
可选地，所述特定信号为射频信号；
所述特定信号识别器为射频信号识别器。
当然，特定信号并不限于射频信号，还可以是其他传输的信号。
可选地，所述电子标签安装于车辆中；
所述电子标签中的数据为车辆信息；
所述特定信号识别器，具体用于识别安装有所述电子标签的车辆的违规信息，或检测安装有所述电子标签的车辆的行驶速度。
从而，可以实现在车辆的违规检测，监控车速方面的应用。
可选地，所述电子标签安装于人所穿的衣物中或鞋中；
所述电子标签中的数据为人的身份信息；
所述特定信号识别器，具体用于识别安装有所述电子标签的人的位置信息。
从而，可以实现在人的位置识别方面的应用。
另一方面，本发明实施例还提供了一种自驱动的信号识别方法，该方法利用如本发明实施例提供的上述自驱动的信号识别系统实现；该方法包括：
通过纳米发电机为特定信号识别器提供驱动电压；
在所述纳米发电机提供的驱动电压的驱动下，所述特定信号识别器发送特定信号；
电子标签在接收到所述特定信号时，发送反馈信号；
所述特定信号识别器在接收到所述反馈信号时，根据所述反馈信号，识别所述电子标签中的数据。
本发明有益效果如下：
本发明实施例提供的一种自驱动的信号识别方法及系统，通过纳米发电机为特定信号识别器供电，可以使得在无外部电源供电的情况下，仍然可以保证特定信号识别器的正常工作，从而识别出电子标签中的数据，实现数据的识别；同时，本发明实施例提供的自驱动的信号识别系统具有制作工艺简单，制作成本低、轻便等特点，大大拓展了应用领域。
附图说明
图1为本发明实施例中提供的自驱动的信号识别系统的结构示意图之一；
图2为本发明实施例中提供的自驱动的信号识别系统的结构示意图之二；
图3为本发明实施例中提供的单电极模式的摩擦纳米发电机的工作原理示意图；
图4为本发明实施例中提供的自驱动的信号识别系统的结构示意图之三；
图5为本发明实施例中提供的自驱动的信号识别系统在车辆方面的应用的示意图之一；
图6a为本发明实施例中提供的自驱动的信号识别系统在车辆方面的应用的示意图之二；
图6b为本发明实施例中提供的自驱动的信号识别系统在车辆方面的应用的示意图之三；
图7为本发明实施例中提供的自驱动的信号识别系统在人的位置识别方面的应用的示意图之一；
图8为本发明实施例中提供的自驱动的信号识别系统在人的位置识别方面的应用的示意图之二；
图9为本发明实施例中提供的自驱动的信号识别方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明实施例提供的一种自驱动的信号识别方法及系统的具体实施方式进行详细地说明。需要说明的是，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供了一种自驱动的信号识别系统，如图1所示，可以包括：纳米发电机10、特定信号识别器20、以及电子标签30；
纳米发电机10与特定信号识别器20相连；
纳米发电机10，用于为特定信号识别器20提供驱动电压；
特定信号识别器20，用于在纳米发电机10提供的驱动电压的驱动下，发送特定信号，接收电子标签30发送的反馈信号，并根据反馈信号识别电子标签30中的数据；其中，反馈信号中携带有电子标签30中的数据；
电子标签30，用于在接收到特定信号时，发送反馈信号。
从而，在本发明实施例中，通过纳米发电机10为特定信号识别器20供电，可以使得在无外部电源供电的情况下，仍然可以保证特定信号识别器20的正常工作，从而识别出电子标签30中的数据，实现数据的识别；同时，本发明实施例提供的自驱动的信号识别系统具有制作工艺简单，制作成本低、轻便等特点，大大拓展了应用领域。
在具体实施时，在本发明实施例中，纳米发电机10可以为摩擦纳米发电机或压电纳米发电机；当然，还可以是其他可以提供驱动电压的纳米发电机，在此并不限定。不管是摩擦纳米发电机，还是压电纳米发电机，通过简单的器件即可实现为特定识别器供电，从而实现特定信号识别器20的工作。
可选地，在本发明实施例中，在纳米发电机10为摩擦纳米发电机时，摩擦纳米发电机具体可以为：垂直接触-分离模式的摩擦纳米发电机、横向滑动模式的摩擦纳米发电机、独立摩擦层模式的摩擦纳米发电机或单电极模式的摩擦纳米发电机；而在本发明实施例中，对于摩擦纳米发电机的工作模式并不限定。下面就以纳米发电机为单电极模式的摩擦纳米发电机为例进行说明。
具体地，在本发明实施例中，单电极模式的摩擦纳米发电机，如图2所示，可以包括：相对而置的移动摩擦层11和接触电极12；其中，特定信号识别器20的第一输入端与接触电极12相连，第二输入端与接地端相连；通过移动摩擦层11与接触电极12之间发生地周期性地接触和分离，从而通过接触电极12将产生的信号输出。
并且，移动摩擦层11可以由具有强正电荷亲和能力的材料构成，此时移动摩擦层11容易得到正电荷而带有正电，同时与移动摩擦层11相接触的接触电极12由于失去正电荷而带有负电；移动摩擦层11还可以由具有强负电荷亲和能力的材料构成，此时移动摩擦层11容易得到负电荷而带有负电，同时与移动摩擦层11相接触的接触电极12由于失去负电荷而带有正电。
此外，在本发明实施例中，在选择移动摩擦层11的构成材料时，可以选择如FEP、PDMS、PET等介质材料；在选择接触电极12的构成材料时，可以选择金属、导电碳材料、导电聚合物或导电氧化物等导电材料，在此并不限定。
下面就以移动摩擦层11由具有强负电荷亲和能力的材料构成为例，对单电极模式的摩擦纳米发电机的工作过程进行描述。
参见图3所示，在阶段(1)，移动摩擦层11与接触电极12相接触，由于移动摩擦层11具有强负电荷亲和能力，所以容易从接触电极12中吸收电子而带有负电，而接触电极12因失去电子而带有正电，此时接触电极12与接地端之间没有电流通过，没有电压输出。
在阶段(2)，移动摩擦层11与接触电极12逐渐分离，在静电感应的作用下，接地端中的电子会流向接触电极12中，以均衡接触电极12中的正电荷，从而在接触电极12与接地端之间产生电流，可以理解为此时产生正向电压。而随着移动摩擦层11与接触电极12之间的距离逐渐增加，直至阶段(3)，接地端中的电子将接触电极12中的正电荷完全中和，接触电极12与接地端之间的电流变为0，正向电压达到最大。
在阶段(4)，随着移动摩擦层11与接触电极12之间的逐渐减小，接触电极12中的电子会逐渐流向接地端，从而逐渐产生负向电压。直至移动摩擦层11与接触电极12相接触，即回到阶段(1)中移动摩擦层11与接触电极12的接触状态，此时接触电极12与接地端之间无电流通过，负向电压达到最大。
因此，随着移动摩擦层11与接触电极12周期性地接触和分离，在接触电极12与接地端产生电流，并向外输出，从而为特定信号识别器20供电。
在具体实施时，由于纳米发电机10输出的一般为交流信号，特定信号识别器20无法稳定地工作，所以为了使得特定信号识别可以稳定地工作，在本发明实施例中，如图4所示，自驱动的信号识别系统还可以包括：位于纳米发电机10与特定信号识别器20之间的整流器40；其中，整流器40，用于将纳米发电机10提供的驱动电压整流后传输至特定信号识别器20。通过整流器40可以将纳米发电机10输出的交流信号转换为直流信号，以使特定信号识别器20可以正常稳定地工作。
可选地，在本发明实施例中，整流器40可以为整流桥或二极管。从而，通过简单的结构即可实现整流的作用。当然，整流器40的结构并不限于整流桥和二极管，还可以是本领域技术人员所熟知的其他可以实现整流功能的器件，在此并不限定。
在具体实施时，为了能够使得特定信号识别器20和电子标签30可以收发信号，在本发明实施例中，如图4所示，特定信号识别器20，可以包括：第一天线21；电子标签30，包括：第二天线31；其中，第一天线21，用于发送特定信号；接收第二天线31发送的反馈信号；第二天线31，用于接收第一天线21发送的特定信号；发送反馈信号。从而，可以实现特定信号识别器20和电子标签30的收发功能。
需要指出的是，在本发明实施例中，特定信号可以为射频信号；所以特定信号识别器20为射频信号识别器。当然，特定信号并不限于射频信号，还可以是其他传输的信号。
在具体实施时，在本发明实施例中，如图4所示，自驱动的信号识别系统还可以包括：处理器50；该处理器50与特定信号识别器20相连；特定信号识别器20将识别到的信息传输至处理器50，可以做进一步地计算和处理，提高应用范围。
在具体实施时，在本发明实施例中，自驱动的信号识别系统的应用有多种，可以根据电子标签30中的数据信息而确定。
可选地，若电子标签30中的数据为车辆信息时，电子标签30可以安装于车辆中；特定信号识别器20，具体用于识别安装有电子标签30的车辆的违规信息，或检测安装有电子标签30的车辆的行驶速度。从而，可以实现在车辆的违规检测，监控车速方面的应用。
例如，可以将纳米发电机10和特定信号识别器20安装于地面之上，在安装有电子标签30的车辆经过纳米发电机10时，会使得纳米发电机10中的部件发生相对运动而输出驱动电压，驱动特定信号识别器20发送特定信号；此时，车辆中的电子标签30收到特定信号会发送反馈信号，该反馈信号中携带有车辆信息。在特定信号识别器20接收到该反馈信号后，会根据反馈信号中携带的车辆信息进行相应地处理。
参见如图5所示，若将纳米发电机10和特定信号识别器20安装于禁止停车或禁止行驶的地面之上时，安装有电子标签30的车辆经过后，特定信号识别器20可以发出警报，从而提示该车辆该处于禁止停车区域或禁止行驶区域，也就是说，可以识别出安装有电子标签30的车辆是否存在违规停车，违规行驶、压线等违规操作，从而起到监控的作用。
参见如图6a所示，若将纳米发电机10和特定信号识别器20看作为一组识别器时，在路面上安装有多组这样的识别器时，可以记录下安装有电子标签30的车辆经过不同组识别器的时间，然后传输至处理器50，通过处理器50的计算得到该车辆的行驶速度，以监控车辆是否超速。
当然，还可以如图6b所示，将多个纳米发电机10设置在不同的位置，然后多个纳米发电机10与同一个特定信号识别器20相连，通过该特定信号识别器20记录下安装有电子标签30的车辆经过不同纳米发电机10时所驱动改特定识别器20时识别到数据的时间，计算该车辆的行驶速度。
可选地，若电子标签30中的数据为人的身份信息时，电子标签30可以安装于人所穿的衣物中或鞋中；特定信号识别器20，具体用于识别安装有电子标签30的人的位置信息。从而，可以实现识别人的位置方面的应用。
例如，同样可以将纳米发电机10和特定信号识别器20安装于地面之上，在安装有电子标签30的人踩踏到纳米发电机10时，会使得纳米发电机10中的部件发生相对运动而输出驱动电压，驱动特定信号识别器20发送特定信号；此时，人身上或鞋上安装的电子标签30收到特定信号会发送反馈信号，该反馈信号中携带有人的身份信息。在特定信号识别器20接收到该反馈信号后，会根据反馈信号中携带的人的身份信息进行相应地处理。
参见如图7所示，若将纳米发电机10和特定信号识别器20安装于街道或街口时，安装有电子标签30的人踩踏到纳米发电机10之后，驱动特定信号识别器20识别到踩踏的人的身份信息，并传输处理器进行保存。若该人属于丢失人群时，可以告知公安机关或家属，从而起到防走失的作用。
参见如图8所示，若将纳米发电机10和特定信号识别器20安装于闹市的街道、景区或商场时，可以通过记录踩踏人的身份信息，而收集到某一时间段或某一地点的人流量，为商业活动提供人流信息。同时，还可以在某一地点或某一时间段内人流量较大时发出警告，告知有发生踩踏的可能，进而起到预防危险发生的作用。
因此，在具体实施时，为了便于应用，在纳米发电机10采用单电极模式的摩擦纳米发电机时，移动摩擦层11可以为带有电子标签30的汽车、鞋底、卡片、轮胎、衣物或可穿戴物品等可移动的物体。如此，大大增加了自驱动的信号识别系统的应用范围，为实现自驱动提供了更多的可能。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种自驱动的信号识别方法，该方法利用如本发明实施例提供的上述自驱动的信号识别系统实现；如图9所示，该方法可以包括：
S901、通过纳米发电机为特定信号识别器提供驱动电压；
S902、在纳米发电机提供的驱动电压的驱动下，特定信号识别器发送特定信号；
S903、电子标签在接收到特定信号时，发送反馈信号；
S904、特定信号识别器在接收到反馈信号时，根据反馈信号，识别电子标签中的数据。
综上所述，本发明实施例提供了一种自驱动的信号识别方法及系统，通过纳米发电机为特定信号识别器供电，可以使得在无外部电源供电的情况下，仍然可以保证特定信号识别器的正常工作，从而识别出电子标签中的数据，实现数据的识别；同时，本发明实施例提供的自驱动的信号识别系统具有制作工艺简单，制作成本低、轻便等特点，大大拓展了应用领域。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (7)

1.一种自驱动的信号识别系统，其特征在于，包括：纳米发电机、特定信号识别器、以及电子标签；
所述纳米发电机与所述特定信号识别器相连；
所述纳米发电机，用于为所述特定信号识别器提供驱动电压；
所述特定信号识别器，用于在所述纳米发电机提供的驱动电压的驱动下，发送特定信号，接收所述电子标签发送的反馈信号，并根据所述反馈信号识别所述电子标签中的数据；
所述电子标签，用于在接收到所述特定信号时，发送所述反馈信号；
所述纳米发电机和所述特定信号识别器安装于地面之上，所述纳米发电机为单电极模式的摩擦纳米发电机；
所述电子标签安装于车辆中；
所述电子标签中的数据为车辆信息；
所述特定信号识别器，具体用于识别安装有所述电子标签的车辆的违规信息，或检测安装有所述电子标签的车辆的行驶速度。
2.如权利要求1所述的自驱动的信号识别系统，其特征在于，所述单电极模式的摩擦纳米发电机，包括：相对而置的移动摩擦层和接触电极；
所述特定信号识别器的第一输入端与所述接触电极相连，第二输入端与接地端相连；
所述移动摩擦层与所述接触电极发生周期性地接触和分离。
3.如权利要求1所述的自驱动的信号识别系统，其特征在于，所述特定信号识别器，包括：第一天线；所述电子标签，包括：第二天线；
所述第一天线，用于发送所述特定信号；接收所述第二天线发送的所述反馈信号；
所述第二天线，用于接收所述第一天线发送的特定信号；发送所述反馈信号。
4.如权利要求1-3任一项所述的自驱动的信号识别系统，其特征在于，所述特定信号为射频信号；
所述特定信号识别器为射频信号识别器。
5.如权利要求1-3任一项所述的自驱动的信号识别系统，其特征在于，还包括：位于所述纳米发电机与所述特定信号识别器之间的整流器；
所述整流器，用于将所述纳米发电机提供的驱动电压整流后传输至所述特定信号识别器。
6.如权利要求5所述的自驱动的信号识别系统，其特征在于，所述整流器为整流桥或二极管。
7.一种自驱动的信号识别方法，其特征在于，该方法利用如权利要求1-6任一项所述的自驱动的信号识别系统实现；该方法包括：
通过纳米发电机为特定信号识别器提供驱动电压；
在所述纳米发电机提供的驱动电压的驱动下，所述特定信号识别器发送特定信号；
电子标签在接收到所述特定信号时，发送反馈信号；
所述特定信号识别器在接收到所述反馈信号时，根据所述反馈信号，识别所述电子标签中的数据；
其中，所述纳米发电机和所述特定信号识别器安装于地面之上，所述纳米发电机为单电极模式的摩擦纳米发电机；所述电子标签安装于车辆中，所述电子标签中的数据为车辆信息；
识别所述电子标签中的数据，具体包括：
识别安装有所述电子标签的车辆的违规信息，或检测安装有所述电子标签的车辆的行驶速度。
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