RFID原理和應用課程復習提綱

1、RFID原理和應用課程復習提綱RFID 原理和應用課程復習提綱第一章1、什么是 RFID? 無線射頻識別作為一種通信技術(shù)，可通過無線 電訊號識別特定目標并讀寫相關(guān)數(shù)據(jù)， 而無需識別系統(tǒng)與特定目標之 間建立機械或光學接觸。常用的有低頻( 125k134.2K)、高頻 (13.56Mhz)、超高頻，微波等技術(shù)。2、RFID技術(shù)特點 1 快速掃描 2體積小型化、形狀多樣化 3 抗污 染能力和耐久性 4 可重復使用 5 穿透性和無屏障閱讀 6 數(shù)據(jù)的記憶容 量大 7 安全性3、RFID系統(tǒng)的組成： RFID 系統(tǒng)主要由閱讀器、電子標簽、 RFID 中間件和應用系統(tǒng)軟件 4 部分構(gòu)成。4、閱讀器的構(gòu)成以

2、及各部分的功能 組成：射頻接口、邏輯控制 單元和天線天線：天線是一種能將接受到的電磁波轉(zhuǎn)換為電流信號，或?qū)㈦?流信號轉(zhuǎn)換為電磁波發(fā)射出去的裝置。射頻接口模塊： 1 產(chǎn)生高頻發(fā)射能量，激活電子標簽并為其提供 能量 2 對發(fā)射信號進行調(diào)制，將數(shù)據(jù)傳輸給電子標簽 3 接受并調(diào)制 來自電子標簽的射頻信號邏輯控制模塊： 1 與應用系統(tǒng)軟件進行通信，并執(zhí)行從應用系統(tǒng) 軟件發(fā)送來的指令 2 控制閱讀器與電子標簽的通信過程 3信號的編碼 與解碼 4 對閱讀器和標簽之間傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進行加密和解密 5執(zhí)行防碰 撞算法 6 對閱讀器和標簽的身份進行驗證5、電子標簽分類、組成及各組成部分功能 根據(jù)工作原理的不同，電子標

3、簽分為利用物理效應進行工作的數(shù) 據(jù)載體和以電子電路為理論基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)載體6、RFID中間件的主要功能1 閱讀器協(xié)調(diào)控制 2 數(shù)據(jù)過濾與處理 3 數(shù)據(jù)路由與集成 4 進程 管理7、RFID系統(tǒng)能量耦合方式和數(shù)據(jù)傳輸原理 根據(jù)射頻識別系統(tǒng)作用距離的遠近情況，標簽天線與讀寫器天線 之間的耦合可以分為密耦合系統(tǒng)、 遙耦合系統(tǒng)和遠距離系統(tǒng)三類。 數(shù) 據(jù)傳輸原理 P108、RFID系統(tǒng)的工作原理閱讀器通過天線向周圍空間發(fā)送一定頻率的射頻信號 ; 標簽一旦 進入閱讀器天線的作用區(qū)域?qū)a(chǎn)生感應電流，獲得能量被激活 ; 激活 標簽將自身信息編碼后經(jīng)天線發(fā)送出去 ; 閱讀器接收該信息，經(jīng)過解 碼后必要時送至后臺網(wǎng)絡

4、 ; 后臺網(wǎng)絡中主機鑒定標簽身份的合法性， 只對合法標簽進行相關(guān)處理， 通過向前端發(fā)送指令信號控制閱讀器對 標簽的讀寫操作 ;9、RFID系統(tǒng)的性能指標1 射頻標簽的存儲容量 2 工作方式 3 數(shù)據(jù)傳輸速度 4 讀寫距離5多個標簽識別能力 6 射頻標簽與天線間的射頻載波頻率 7RFID系統(tǒng) 的連通性 8 數(shù)據(jù)載體 9 狀態(tài)模式 10能量供應10、RFID系統(tǒng)的頻率劃分和作用距離射頻識別系統(tǒng)讀寫器發(fā)送的頻率基本上劃歸 4 個范圍：低頻 （30300KHZ）、高頻（330MHZ）、超高頻（300MHZ）和微波（2.5GHZ 以上）。根據(jù)作用距離， 射頻識別系統(tǒng)的附加分類： 密耦合（01cm）、 遙

5、耦合（ 01m）和遠距離系統(tǒng)（ 110m）。11、RFID技術(shù)現(xiàn)狀和面臨的主要問題問題：1. 標簽成本問題 2. 標準制訂問題 3. 公共服務體系問題 4.產(chǎn)業(yè)鏈形成問題 5. 技術(shù)和安全問題第二章1、數(shù)字通信系統(tǒng)的特點和主要性能指標特點：在傳輸過程中可實現(xiàn)無噪聲積累、便于加密處理、便于設 備的集成和微型化、占用的信道頻帶寬。指標：數(shù)據(jù)傳輸速率、信道 頻帶寬度、誤碼率。2、波特率與比特率的關(guān)系 波特率是指數(shù)據(jù)信號對載波的調(diào)制速 率，即每秒鐘通過信道傳輸?shù)拇a元數(shù)。 比特率是指每秒鐘通過信道傳 輸?shù)男畔⒘?，也即單位時間內(nèi)可傳輸?shù)亩M制位的位數(shù)。比特率 =波 特率*1bM3、基帶信號、編碼、調(diào)制和已

6、調(diào)信號的概念基帶信號：原始的電信號。編碼與調(diào)制：將基帶信號進行編碼， 然后抓換成適合在信道中傳輸?shù)男盘?。解調(diào)與解碼：在接收端進行反 編碼，然后進行解碼的過程。已調(diào)信號：經(jīng)過調(diào)制后的信號。4、信號需要調(diào)制的原因和信號調(diào)制方法原因：1工作頻率越高帶寬越大。當信號帶寬加大時，可以提高 無線系統(tǒng)的抗干擾，抗衰弱能力，還可以實現(xiàn)傳輸帶寬與信噪比之間 的互換；當信號帶寬加大時，還可以將多個基帶信號分別搬移到不同 的載頻處，以實現(xiàn)信道的多路復用，提高信道的利用率。2工作頻率 越高天線尺寸越小。無線通信需要釆用天線來發(fā)射和接收信號，如果 天線的尺寸可以與工作波長相比擬，天線的輻射更為有效。由于工作 頻率與波長

7、成反比，提高工作頻率可以降低波長，進而可以減小天線 的尺寸。方法：幅移鍵控（ASK）（為簡化射頻標簽設計成本多數(shù)射 頻識別系統(tǒng)采用ASK調(diào)制方式），頻移鍵控（FSK）,相移鍵控（PSK）、 副載波調(diào)制。5、RFID系統(tǒng)常用的編碼方法：反向不歸零編碼（高電平表示二 進制1,反之為0）、曼切斯特編碼（由高到低的電壓跳變表示1, 反之為0）、單極性歸零編碼（發(fā)出窄脈沖為1,不發(fā)送電流為0）、 密勒編碼（半個位周期任意邊沿為1,下一個位周期電平不變?yōu)?） 和變形密勒編碼。6、RFID系統(tǒng)編碼方式的選擇因素編碼方式的選擇要考慮電子標簽能量的來源、檢錯的能力和時鐘 的提取。7、RFID常用的調(diào)制方法ASK

8、、FSK、PSK、副載波調(diào)制。8、RFID系統(tǒng)常用的糾錯編碼方法:1奇偶校驗：奇校驗（每個字節(jié)的1的個數(shù)為奇數(shù)，校驗位置為0,反之為1）和偶校驗（每個字節(jié)的1的個數(shù)為偶數(shù)，校驗位置為0,反之為1） 2縱向冗余校驗（數(shù)據(jù)塊所有字節(jié)按位加，結(jié)果即為校驗字）3CRC （數(shù)據(jù)序列M（X） 除以校驗多項式G（X）的余數(shù)即CRC的值）9、無線通信系統(tǒng)的常用通信沖突的解決辦法：空分多路SCDMA 頻分多路FDMA時分多路TDMA碼分多路CDMA10、RFID系統(tǒng)常用的防碰撞算法1純ALOHA算法：主要采用標簽先發(fā)言的方式，即電子標簽一旦 進入閱讀器的工作范圍獲得能量后，便向閱讀器主動發(fā)送自身的序列 號。在某

9、個電子標簽向閱讀器發(fā)送數(shù)據(jù)的過程中，如果有其它電子標 簽也同時向該閱讀器發(fā)送數(shù)據(jù)，此時閱讀器接收到的信號就會產(chǎn)生重 疊，導致閱讀器無法正確識別和讀取數(shù)據(jù)。閱讀器通過檢測并判斷接 收到的信號是否發(fā)生碰撞，一旦發(fā)生碰撞，閱讀器則向標簽發(fā)送指令 使電子標簽停止數(shù)據(jù)的傳送，電子標簽接到閱讀器的指令后，便隨機 的延遲一段時間再重新發(fā)送數(shù)據(jù)。在純ALOHA算法中，假設電子標簽在 t 時刻向閱讀器發(fā)送數(shù)據(jù)，與閱讀器的通信時間為 To，則碰撞 時間為 2T0。G為數(shù)據(jù)包交換量， S為吞吐率（G=0.5時最大 S=18.4%）2 時隙 ALOHA算法：為提高 RFID 系統(tǒng)的吞吐率，可以把時間劃分 為多段等長的

10、時隙， 時隙的長度由系統(tǒng)時鐘確定， 并且規(guī)定電子標簽 只能在每個時隙的開始時才能向閱讀器發(fā)送數(shù)據(jù)幀，這就是時隙 ALOHA算法；根據(jù)上述規(guī)定可得，數(shù)據(jù)幀要么成功發(fā)送，要么完全碰 撞，避免了純 ALOHA算法中部分碰撞的發(fā)生，使碰撞周期變?yōu)?To； （G=1時最大 S=36.8%） 3 動態(tài)時隙 ALOHA算法：首先由閱讀器把幀 長度 N 發(fā)送給電子標簽，電子標簽則產(chǎn)生 1 ，N之間的隨機數(shù)，接 下來各電子標簽選擇相應的時隙， 與閱讀器進行通信； 如果當前時隙 與電子標簽隨機產(chǎn)生的數(shù)相同， 電子標簽則響應閱讀器的命令， 若不 同，標簽則繼續(xù)等待。 假如當前時隙內(nèi)僅有一個電子標簽響應， 閱讀 器就

11、讀取該標簽發(fā)送的數(shù)據(jù)，讀取完了以后就使該標簽處于“無聲” 狀態(tài)。如果當前時隙內(nèi)有多個標簽響應， 則該時隙內(nèi)的數(shù)據(jù)就出現(xiàn)了 碰撞，此時閱讀器會通知該時隙內(nèi)的標簽， 讓它們在下一輪幀循環(huán)中 重新產(chǎn)生隨機數(shù)參與通信。 逐幀循環(huán)，直到識別出所有電子標簽為止。4 二進制搜索算法：多個標簽進入讀寫器工作場后，讀寫器發(fā)送 帶限制條件的詢問命令，滿足限制條件的標簽回答，如果發(fā)生碰撞， 則根據(jù)發(fā)生錯誤的位修改限制條件， 再一次發(fā)送詢問命令， 直到找到 一個正確的回答， 并完成對該標簽的讀寫操作。 對剩余的標簽重復以 上操作，直到完成對所有標簽的讀寫操作。11、RFID采用的兩種認證技術(shù)：相互對稱認證和利用導出密

12、鑰的 相互對稱認證12、RFID系統(tǒng)數(shù)據(jù)完整性的含義13、RFID電子標簽中的加密技術(shù)：對稱密碼體制和非對稱密碼體 制第三章1、電子標簽天線和閱讀器天線的要求 1RFID天線必須足夠小，必須能與電子標簽有機結(jié)合，能滿足部 分應用特定方向性要求， 能夠提供最大可能的信號， 天線的極化要能 與讀寫器的詢問信息相匹配， 要具有應有的靈活性， 要具有應有的可 靠性，天線的頻率和頻帶要滿足技術(shù)標準， 要具有一定的健壯性， 要 足夠便宜2 讀寫器天線的要求：讀寫器天線設計要求低剖面，小型化；讀 寫器天線設計要求多頻段覆蓋。2、低頻、高頻、微波頻段 RFID 天線的特點以及主要種類低頻和高頻 RFID天線的

13、特點： 1 天線都采用線圈的形式 2 線圈的 形式多樣，可以是圓形圈， 也可以是矩形環(huán) 3天線的尺寸比芯片的尺 寸大很多，電子標簽的尺寸主要的 h由天線決定的 4 有些天線的基板 是柔軟的，適合粘貼在各種物體的額表面 5 由天線和芯片構(gòu)成的電子 標簽，可以比拇指還小 5 由天線和芯片構(gòu)成的電子標簽， 可以在條帶 上批量生產(chǎn)微波 RFID天線特點： 1 微波 RFID天線的結(jié)構(gòu)多樣 2 很多電子標 簽天線的基板是柔軟的， 適合粘貼在各種物體的額表面 3 天線的尺寸 比芯片的尺寸大很多， 電子標簽的尺寸主要的 h 由天線決定的 4 由天 線和芯片構(gòu)成的電子標簽， 可以在條帶上批量生產(chǎn) 5 由天線和

14、芯片構(gòu) 成的電子標簽尺寸很小 6 有些天線提供可擴充裝置， 來提供短距離和 長距離的 RFID 電子標簽。3、RFID天線的主要制造工藝：線圈繞制法、蝕刻法和印刷法4、導電油墨天線技術(shù)的特點：成本低、導電性好、操作容易、無 污染、使用時間短第四章1、電感耦合方式 RFID系統(tǒng)閱讀器和標簽天線采用的電路形式以 及電路特點2、掌握負載調(diào)制的基本原理3、微波電磁反向散射方式射頻前端的構(gòu)成及工作原理（遠距離 RFID系統(tǒng) 微波 RFID 系統(tǒng)）4、混頻器的作用： 可以將輸入信號的頻率升高或降低而不改變原 信號的特性。 混頻器的典型應用是在射頻的接收系統(tǒng)中， 混頻器可以 將較高頻率的射頻輸入信號變換為頻

15、率較低的中頻輸出信號， 以便更 容易對信號進行后續(xù)的調(diào)整和處理。第五章1、電子標簽根據(jù)工作原理可以分為哪兩大類及其特點 根據(jù)工作原理的不同，電子標簽分為利用物理效應進行工作的數(shù) 據(jù)載體和以電子電路為理論基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)載體。特點？2、射頻法一位電子標簽工作原理： 射頻法工作系統(tǒng)由讀寫器、 電 子標簽和去激活器三部分組成。電子標簽采用 L-C 振蕩電路進行工 作，振蕩電路將頻率調(diào)諧到某一振蕩頻率 fR 上。射頻法工作系統(tǒng)由 讀寫器發(fā)出某一頻率 fG 的交變磁場，當交變磁場的頻率 fG 與電子標 簽的諧振頻率 fR 相同時，電子標簽的振蕩電路產(chǎn)生諧振，同時振蕩 電路中的電流對外部的交變磁場產(chǎn)生反作用，

16、并導致交變磁場振幅減 小。讀寫器如果檢測到交變磁場減小， 就將報警。 當電子標簽使用完 畢后，用“去激活器”將電子標簽銷毀。3、聲表面波標簽的主要特點： 1實現(xiàn)電子標簽的超小型化 2 實現(xiàn) 電子器件的優(yōu)越性能 3 易于工業(yè)化生產(chǎn) 4 性能穩(wěn)定4、電感耦合電子標簽和電磁反向散射工作方式電子標簽的模擬前 端的構(gòu)成電感耦合工作方式的模擬前端：當電子標簽進入讀寫器產(chǎn)生的磁 場區(qū)域后， 電子標簽通過與讀寫器電感耦合， 產(chǎn)生交變電壓， 該交變 電壓通過整流、 濾波和穩(wěn)壓后， 給電子標簽的芯片提供所需的直流電 壓。當電子標簽與讀寫器的距離足夠近時， 電子標簽的線圈上就會產(chǎn)生感應電壓， RFID 電感耦合系統(tǒng)

17、的電子標簽主要是無源的，電子標 簽獲得的能量可以使標簽開始工作。電磁反向散射工作方式的射頻前端有送電路、接收電路和公共電 路三部分。5、具有存儲功能的電子標簽和具有微處理器標簽的特點 具有存儲功能的電子標簽主要特點是利用狀態(tài)自動機在芯片上實 現(xiàn)尋址和安全邏輯。6、MIFARE卡主要技術(shù)特點或參數(shù)（帶有微處理器和不帶有微處 理器） P1597、電子標簽的主要發(fā)展趨勢： 1作用距離更遠 2 無源可讀寫性能 更加完善 3 適合高速移動物體識別 4 快速多標簽讀 / 寫功能 5 一致性 更好 6 強磁場下的自保護功能更完善 7 智能性更強、加密特性更完善 8 帶有傳感器功能的標簽 9 帶有其他附屬功能

18、的標簽 10 具有殺死功 能的標簽 11 新的生產(chǎn)工藝 12 體積更小 13 成本更低第六章1、讀寫器的硬件組成及各部分功能 讀寫器的主要功能是將數(shù)據(jù)加密后發(fā)送給電子標簽，并將電子標 簽返回的數(shù)據(jù)解密， 然后傳送給計算機網(wǎng)絡。 讀寫器的硬件一般由天 線、射頻模塊、控制模塊和接口組成?？刂颇K功能： 1 與應用軟件 進行通信，并執(zhí)行應用軟件發(fā)來的命令 2 控制與電子標簽的通信過程 3通信的編碼與解碼 4 執(zhí)行防沖突算法 5 對電子標簽與讀寫器之間傳 送的數(shù)據(jù)進行加密和解密 6 進行電子標簽與讀寫器之間的身份驗證。射頻前端主要發(fā)送電路和接收電路夠格稱，用以產(chǎn)生高頻發(fā)射功率， 并接收和解調(diào)來自電子標

19、簽的射頻信號。 讀寫器接口實現(xiàn)讀寫器控制 模塊與應用軟件之間的數(shù)據(jù)交換。天線發(fā)射活接受無線電波。2、低頻讀寫器的構(gòu)成和工作原理，結(jié)合考勤系統(tǒng)說明（運用 U2270B芯片構(gòu)成）低頻讀寫器主要工作在 125KHZ，可用于門禁考勤、汽車防盜和動 物標示。由 U2270B構(gòu)成的讀寫器模塊，關(guān)鍵部分是天線、射頻讀寫 基站芯片 U2270B和微處理器。 工作時，基站芯片 U2270B通過天線以 約 125KHZ的調(diào)制射頻信號為 RFID 卡提供能量，同時接收來自 RFID 卡的信息，并以曼徹斯特聯(lián)編碼輸出。3、高頻讀寫器的構(gòu)成和工作原理，結(jié)合 MF RC500和 AT89S51芯 片構(gòu)成的系統(tǒng)說明高頻讀寫

20、器主要工作在 13.56MHZ，典型的應用有我國第二代身份 證、電子車票和物流管理等。基于 AT89S51和 MF RC500的讀寫器系 統(tǒng)主要由 AT89S51、MFR C500、時鐘電路、看門狗、 MAX232和矩陣鍵 盤等組成。系統(tǒng)先由 MCU控制 MF RC500，3驅(qū)動天線對 MIFARE卡進行讀寫操作，然后與 PC通信，把數(shù)據(jù)傳 給上位機。4、微波讀寫器的構(gòu)成和工作原理微波讀寫器硬件包括基帶處理電路、射頻發(fā)射電路和射頻接收電 路 3 個部分?；鶐幚黼娐肥钦麄€硬件電路的控制中心，負責接收上位機的命 令，解析編碼后向射頻發(fā)射電路發(fā)送指令， 同時，把從射頻接收電路 接收到的標簽返回信息

21、解碼后傳送給上位機。 射頻接收和發(fā)射電路完 成射頻信號和基帶信號之間的轉(zhuǎn)換。 射頻接收電路還完成信號的解調(diào) 和放大。5、讀寫器的發(fā)展趨勢： 1 多功能 2 小型化、便攜式、嵌入式、模 塊化 3低成本 4智能多天線端口 5多種數(shù)據(jù)接口 6 多制式兼容 7多頻 段兼容 8 更多新技術(shù)的應用第七章1、主要的 RFID 標準化組織有哪些？推動 RFID 標準化進程的主要實體包括大零售商、美國國防部、ETSI和 AIM射頻識別專家組。2、RFID標準體系包括那幾類，各類請舉出一個示例RFID標準體系基本結(jié)構(gòu)主要包括 RFID 技術(shù)標準（例：基本術(shù)語、 物理參數(shù)、通信協(xié)議、相關(guān)設備）、 RFID 應用標準

22、（例：物流配送、 倉儲管理、交通運輸?shù)龋?RFID數(shù)據(jù)內(nèi)容標準（例：編碼格式、語 法標準、數(shù)據(jù)符號、數(shù)據(jù)對象等）和 RFID 性能標準（例：印制質(zhì)量、 設計工藝、測試規(guī)范，試驗流程）3、UID泛在識別中心技術(shù)體系架構(gòu)包括哪幾部分，各部分主要功 能泛在識別中心的技術(shù)體系架構(gòu)由泛在識別碼 ( ucode)、泛在通信 器、信息系統(tǒng)服務器和 ucode解析服務器等 4 個部分組成。 1 泛在 識別碼：賦予每一個“物品”固有 ID。2 泛在通信器：將讀取的 ucode 碼信息傳送到 ucode 解析服務器，并從信息系統(tǒng)服務器獲取相關(guān)信 息。3 信息系統(tǒng)服務器：存儲提供與 ucode 相關(guān)的各種信息。

23、4ucode 解析服務器：確定與 ucode 相關(guān)的信息存放在哪個信息系統(tǒng)服務器。4、ucode 碼的結(jié)構(gòu)特點和 ucode 標準的特點 結(jié)構(gòu)特點：？標準特點：確保廠商獨立的可用性、確保安全的對 策、 ucode 標識的可讀性和使用頻率不做強制性規(guī)定。5、EPC系統(tǒng)的組成架構(gòu)以及各部分的主要作用(P199)圖 7-7EPC物理對象交換用戶：保證當用戶將一種物理對象 提交給另一個用戶時， 后者將能夠確定該物理對象有 EPC代碼，并能 較好地對其進行說明。 EPC基礎(chǔ)設施：為達成 EPC數(shù)據(jù)的共享，每個 用戶開展活動是將為新生成的對象進行 EPC編碼，通過監(jiān)視物理對象 攜帶的 EPC編碼對其進行跟

24、蹤，并將搜集到的信息記錄到組織內(nèi)的 EPC網(wǎng)絡中。 EPCglobal 體系框架定義了用來收集和記錄 EPC數(shù)據(jù)的 主要設施部件接口標準， 因而允許用戶使用互操作部件來構(gòu)建其內(nèi)部 系統(tǒng)。 EPC數(shù)據(jù)交換：用戶提高自身擁有的運動物品的可見性，進而 從 EPCglobal 網(wǎng)絡中受益。為用戶提供了一種點對點共享 EPC數(shù)據(jù)的 方法，并提供了用戶訪問 EPCglobal 核心業(yè)務和其他相關(guān)共享業(yè)務的 機會。6、EPC的編碼方案和結(jié)構(gòu)P204 表 7-4EPC代碼是由一個版本號加上另外三段數(shù)據(jù)（依次為 域名管理，對象分類，序列號）組成的一組數(shù)字，其中，版本號用于 標識 EPC編碼的版本次序，使得 EP

25、C隨后的碼段可以有不同的長度： 域名管理是描述與此 EPC相關(guān)的生產(chǎn)廠商的信息； 對象分類記錄產(chǎn)品 精確類型的信息；序列號唯一標識貨品。7、EPC標簽分類和特點Class 0 EPC 標簽：必須包含 EPC代碼， 24 位自毀代碼以及 CRC 代碼；可以被讀寫器讀??；可以被重疊讀?。豢梢宰詺?；存儲器不可 以有讀寫器進行寫入 Class 1 EPC標簽：具備 Class 0 EPC標簽的所 有特性。具有一個電子產(chǎn)品代碼標識符和一個標簽標識符： 能夠使得 標簽永久失效：有可選的密碼保護反問控制： 可選的用戶內(nèi)存等特性。 Class 2 EPC 標簽：具備 Class 1 EPC 標簽的所有特性。有擴展的標 簽標識符；