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第一章1、什么是RFID?無線射頻識別作為一種通信技術，可通過無線電訊號識別特定目標并讀寫相關數(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。2、RFID技術特點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部分構成。4、閱讀器的構成以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換為

2、電流信號，或將電流信號轉換為電磁波發(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)射信號進行調制，將數(shù)據(jù)傳輸給電子標簽3接受并調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的數(shù)據(jù)載體6、RFID中間件的主要功能1閱讀器協(xié)調控制2數(shù)據(jù)過濾與處理3數(shù)據(jù)路由

3、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)域將產(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；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；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

4、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（330MH工、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）、遙耦合（01m）和遠距離系統(tǒng)（110m）。11、RFID技術現(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

5、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系波特率是指數(shù)據(jù)信號對載波的調制速率，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、調制和已調信號的概念基帶信號：原始的電信號。編碼與調制：將基帶信號進行編碼,然后抓換成適合在信道中傳輸?shù)男盘枴＝庹{與解碼：在接收端進行反編碼，然后進行解碼的過程。已調信號：經(jīng)過調制后的信號。4、信號需要調制的原因和信號調制方法原因：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

6、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。無線通信需要采用天線來發(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調制方式），頻移鍵控（FSW，相移鍵控（PS愴、副載波調制。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

7、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常用的調制方法ASKFSKPSK副載波調制。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

8、法：空分多路頻分多路時分多路碼分多路CDMA10、RFID系統(tǒng)常用的防碰撞算法1純ALOHAT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ALOHAf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

9、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ALOH輯法：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ALOHAI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!法中部分碰撞的發(fā)生，使碰撞周期變?yōu)門o;(G=1時最大S=36.8%3動態(tài)時隙ALOHA!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

10、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。假如當前時隙內僅有一個電子標簽響應，閱讀器就讀取該標簽發(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)。如果當前時隙內有多個標簽響應，則該時隙內的數(shù)據(jù)就出現(xiàn)了碰撞，此時閱讀器會通知該時隙內的標簽，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

11、成對所有標簽的讀寫操作。11、RFID采用的兩種認證技術：相互對稱認證和利用導出密鑰的相互對稱認證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：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

12、天線的特點以及主要種類低頻和高頻RFID天線的特點：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由天線和芯片構成的電子標簽，可以比拇指還小5由天線和芯片構成的電子標簽，可以在條帶上批量生產(chǎn)微波RFID天線特點：1微波RFID天線的結構多樣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由天線和芯片構成的電子標簽，可以在條帶上批量生產(chǎn)5由天線和芯片構成的電子標簽尺寸很小6有些

13、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、掌握負載調制的基本原理3、微波電磁反向散射方式射頻前端的構成及工作原理（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?；祛l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)的調整和處理。第五章1、

14、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，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

15、。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)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

16、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、MIFAR樂主要技術特點或參數(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

17、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，并接收和解調來自電子標簽的射頻信號。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、低頻讀寫器的構成和工作原理，結合考勤系統(tǒng)說明（運用U2270B芯片構成）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勾成的讀寫器模塊，關鍵部

18、分是天線、射頻讀寫基站芯片U2270訴口微處理器。工作時，基站芯片U2270B通過天線以約125KHz勺調制射頻信號為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、高頻讀寫器的構成和工作原理，結合MFRC500F口AT89S51芯片構成的系統(tǒng)說明高頻讀寫器主要工作在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?；贏T89S51和MFRC500勺讀寫器系統(tǒng)主要由AT89S51MFRC500時鐘電路、看門狗、MAX232F口矩陣鍵盤等組成。系統(tǒng)先由MCU空制MFRC5003驅動天線對MIFAR昨進行讀寫操作，然后與PC通信，把數(shù)據(jù)傳給上位機。

19、4、微波讀寫器的構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換。射頻接收電路還完成信號的解調和放大。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

20、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標準體系基本結構主要包括RFID技術標準（例：基本術語、物理參數(shù)、通信協(xié)議、相關設備）、RFID應用標準（例：物流配送、倉儲管理、交通運輸?shù)龋FID數(shù)據(jù)內容標準（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：印制質量、設計工藝、測試規(guī)范，試驗流程）3、UID泛在識別中心技術體系架構包括哪幾部分，各部分主要功能泛在識別中心的技術體系架構由泛在識別碼（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uco

21、de碼信息傳送到ucode解析服務器，并從信息系統(tǒng)服務器獲取相關信息。3信息系統(tǒng)服務器：存儲提供與ucode相關的各種信息。4ucode解析服務器：確定與ucode相關的信息存放在哪個信息系統(tǒng)服務器。4、ucode碼的結構特點和ucode標準的特點結構特點：？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（統(tǒng)的組成架構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弋碼，并能較好地對其進行說明。EPCS礎設施：為達成EPCt據(jù)的共享，每個用戶開

22、展活動是將為新生成的對象進行EP璃碼，通過監(jiān)視物理對象攜帶的EP巡碼對其進行跟蹤，并將搜集到的信息記錄到組織內的EPCW絡中。EPCglobal體系框架定義了用來收集和記錄EPC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建其內部系統(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EPCB據(jù)的方法，并提供了用戶訪問EPCglobal核心業(yè)務和其他相關共享業(yè)務的機會。6、EPC勺編碼方案和結構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碼的版本次序，使得EPCt后的碼段可以有不同的長度：域名管理是描述與此EPCffi關的生產(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、EPCfe簽分類和特點Class0EPC標簽：必須包含EPC弋碼，24位自毀代碼以及CRC代碼；可以被讀寫器讀??；可以被重疊讀??；可以自毀；存儲器不可以有讀寫器進行寫入Class1EPC標簽：具備Class0EPC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：可選的用戶內存等特性。Class2EPC標簽：具備Class1EPC標簽的所有特性。有擴