射頻識別(RFID)原理與應用(第2版)課后雙數(shù)題答案

第1章RFID概論簡述RFID的基本原理答：簡述RFID系統(tǒng)的電感耦合方式和反向散射耦合方式的原理和特點。答：原理：①電感耦合:應用的是變壓器模型，通過空間高頻交變磁場實現(xiàn)耦合，依據(jù)的是電磁感應定律。②反向散射耦合:應用的是雷達原理模型，發(fā)射出去的電磁波，碰到目標后反射，同時攜帶目標信息，依據(jù)的是電磁波的空間傳播規(guī)律特點：、①通過電感耦合方式一般適合于中，低頻工作的近距離射頻識別系統(tǒng)，典型的工作頻率有125khz,225khz和13.56mhz。識別作用距離小于1m,典型作用距離為10~20cm。②反向射散耦合方式一般適合于高頻，微波工作的遠距離射頻識別系統(tǒng)，典型的工作433mhz,915mhz,，,識別作用距離大于1m,典型作用的距離為3~10m。頻率有什么是1比特應答器它有什么應用有哪些實現(xiàn)方法答：①1比特應答器是字節(jié)為1比特的應答器。②應用于電③射頻標RRFTD系統(tǒng)中子防盜系統(tǒng)。簽利用二極管的非線性特性產(chǎn)生載波的諧波。閱讀器應具有哪些功能答：①以射頻方式向應答器傳輸能量?！谝詰鹌髦凶x出數(shù)據(jù)或向應答器寫入數(shù)據(jù)。③完成對讀取數(shù)據(jù)的信息處理并實現(xiàn)應用操作。④若有需要，應能和高層處理交互信息。RFID標簽和條形碼各有什么特點它們有何不同答：特點：RFID標簽：①RFID可以識別單個非常具體的物體。②RFID可以同③RFID采用④RFID的應答器時對多個物體進行識讀。無線射頻，可以透過外部材料讀取數(shù)據(jù)?？纱鎯Φ男畔⒘看?，并可以多次改寫。⑤易于構(gòu)成網(wǎng)絡應用環(huán)境。：條形碼：①條形碼易于制作，對印刷設備和材料無特殊要求，條形碼成本低廉、價格便宜。②條形碼用激光讀取信息，數(shù)據(jù)輸入速度快，識別可靠準確。③識別設備結(jié)構(gòu)簡單、操作易容、無須專門訓練。不同點：技術信息載體信息讀/寫性讀取方保密壽命成本*量式性智能化條形紙、塑料薄碼膜金屬表面大只讀CCD或差激光束無最低、較短RFIDEEPROM等讀寫無線通/小好有最長]信較高條形碼是“可視技術”，識讀設備只能接收視野范圍內(nèi)的條形碼；而RFID不要求看見目標，RFID標簽只要在閱讀器的作用范圍內(nèi)就可以被讀取。參閱有關資料，對RFID防偽或食品安全追溯應用進行闡述。答：隨著科技的進步及高新技術在標簽印刷制作領域的應用，一種全新、多功能、有良好防偽效果的RFID標簽已開始在酒、食品、藥品、票證等許多領域應用，它將為標簽印制帶來新的生機和活力。RFID標簽主要有如下特點。一、RFID標簽的功能1.產(chǎn)品的追溯功能2.數(shù)據(jù)的讀寫功能3.小型化和多樣化的形狀4.|耐環(huán)境性5.6.可重復用使7.穿透性8.數(shù)據(jù)的記憶容量大二、RFID標簽的應用及防偽特點應用1：2009年五糧液集團投入2億元的巨資購買RFID系統(tǒng)，以滿足五糧液高端產(chǎn)品對安全防偽和產(chǎn)品追溯管理等功能的需求，構(gòu)建一個完整的RFID整體解決平臺。應用2：RFID在食品（如農(nóng)產(chǎn)品）包裝防偽和追溯安全方面也有很大的用處。如：歐盟及美國、日本等發(fā)達國家和地區(qū)，都要求對出口到當?shù)氐氖称繁仨毮軌蜻M行跟蹤和追溯。防偽特點：集多項專利技術的超高頻電子標簽，具有全球唯一碼、數(shù)字簽名、防轉(zhuǎn)移、防復制等特性；它采用易碎紙基材的金屬天線生產(chǎn)加工工藝，既保證了對標簽高讀寫性能要求，又能滿足防轉(zhuǎn)移特性和大規(guī)模生產(chǎn)的經(jīng)濟性要求。第2章電感耦合方式的射頻前端畫出圖中P點處的電壓波形，并進一步比較圖所示電路與圖(a)所示電路的不同點。、答：圖所示電路與圖（a）所示電路的不同點：圖所示的電路里面加入了濾波電路和跟隨電路，而圖（a）沒有。并且圖有二極管，來進行確定導通哪個三極管，畫出圖中中心點答:但是圖（a）沒有，這就使得圖（a）變成了標準正弦波。C處的電壓波形圖和晶體管VT1電流i1和晶體管VT2;電流i2的波形圖。書上給出了VT1電壓VA和晶體管VT2電壓VA’的波形圖。所以v=ixR。給出E類功率放大器的電路圖，并簡述各電路元件的作用。答：-其中L1、C1構(gòu)成諧振回路，電容C2進行濾波，L2為晶體管VT1提供一個穩(wěn)定的集電極電壓。在電感耦合方式中，有效工作距離和哪些因素有關答：其工作距離與工作頻率電感耦合方式等因素有關。設計并調(diào)試一個滿足ISO/IEC1443標準要求的E類功率放大器。答：第3章編碼和調(diào)制信道帶寬為3kHz,波特率可以達到8kbaud嗎若能請給出實現(xiàn)方法/答：能達到，用八相位調(diào)制。畫出0110010110的密勒碼波形。答：裝調(diào)一個NRZ碼和曼徹斯特碼的副載波調(diào)制電路。答：…什么是調(diào)制和解調(diào)有哪些調(diào)制和解調(diào)技術，它們各有什么特點答：①調(diào)制是實現(xiàn)絕對碼和相對碼之間的相互轉(zhuǎn)換。解調(diào)是閱讀器正確將PSK調(diào)制信號轉(zhuǎn)換為NRZ的關鍵電路。②有PSK和副載波方式。③直接相位法和○選擇相位法，簡述在射頻識別中載波的作用。答：載波為攜帶了RFID信息的無線電波，作用是通過無線電波傳遞信息；對于無源RFID系統(tǒng)來說，載波的作用還可以傳遞能量，其驅(qū)動RFID標簽內(nèi)的芯片工作，并將反饋信息發(fā)送給RFID讀寫器。第4章數(shù)據(jù)校驗和防碰撞算法討論線性分組碼的檢糾錯能力。!答：編碼中各碼個字間距離的最小值稱為最小碼距d，最小碼距是衡量碼組檢錯和糾錯能力的依據(jù)，其關系如下：（1）為了檢測e錯個碼，則要求最小碼距d>e+1;（2）為了糾正t錯個碼，則要求最小碼距d>2t+1;（3）為了糾正t錯個碼，同時檢測e錯個碼，則要求最小碼距d>e+t+1,e>t。簡述ALOHA算法和時隙ALOHA算法的基本原理和它們之間的區(qū)別。答：純ALOHA算法在RFID系統(tǒng)中僅用于只讀系統(tǒng)。當應答器進入射頻能量場被激活以后，它就發(fā)送存儲在應答器中的數(shù)據(jù)，且這些數(shù)據(jù)在一個周期性的循環(huán)中不斷發(fā)送，直至應答器離開射頻能量場。時隙ALOHA算法是所有應答器的同步由閱讀器控制，應答器只在規(guī)定的同步時隙開始才傳送器數(shù)據(jù)幀，并在該時隙內(nèi)完成傳送。把時間分為離散的時間段（時隙），每段時間對應一幀，在RFID系統(tǒng)中，

時隙ALOHA算法在純ALOHA算法的基礎上將系統(tǒng)的利用率提高了一倍，信道的吞吐量也達到了純ALOHA算法的兩倍。:在題圖中，防碰撞協(xié)議采用ISO/IEC14443標準中的TYPEA。設閱讀器（PCD）射頻能量場內(nèi)有兩個應答器PICC#1和PICC#2，其UIDCL，分別為CL1和CL2。請解釋圖示的防碰撞過程。答：在ISO/IEC4443標準TYPEB中，處于Ready-Declared狀態(tài)的PICC對哪些命令的接收會使其狀態(tài)發(fā)生轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換的下一個狀態(tài)是什么答：當接收到ATTRIB,HLTB,REQB/WUPB這3種命令后會發(fā)生狀態(tài)改變。當接收到的是ATTRIB后，進入激活狀態(tài)；當接收到的是HLTB后，進入終止（等待）狀態(tài)；當接收的是REQB/WUPB后重新進行AFI匹配。第5章RFID系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩院喪鰧ΨQ密碼體制與非對稱密碼體制的特點和區(qū)別。）答：特點：對稱密碼體制：對稱加密系統(tǒng)中，加密和解密采用相同的密鑰，特點是計算開銷小，算法簡單，加密速度快。非對稱加密體制：也叫公鑰加密技術，在公鑰加密系統(tǒng)中，加密和解密是相對獨立的，加密和解密密鑰不相同，加密密鑰（公開密鑰）向公眾公開，誰都可以使用，解密密鑰（秘密密鑰）只有解謎人自己知道，特點是保密所需的密鑰組和數(shù)量很小，密鑰發(fā)布不成問題，公開密鑰系統(tǒng)可實現(xiàn)數(shù)字簽名。區(qū)別：對稱加密的加密和解密密鑰都是一樣的，非對稱加密的加密和解密密鑰是不一樣的，它們的算法也是不同的。m序列有何特點什么是同宗m序列試設計一個本原多項式f(x)=1+x+x2的m序列產(chǎn)生器，測試其周期值。答：m序列是最長線性移位寄存器序列的簡稱，是一種偽隨機序列、偽噪聲(PN)碼或偽隨機碼。均衡特性(平衡性)`m序列每一周期中1的個數(shù)比0的個數(shù)多1個

游程特性（游程分布的隨機性）M序列中，狀態(tài)“0”或“1”連續(xù)出現(xiàn)的段稱為游程。游程中“0”或“1”的個數(shù)稱為游程長度。m序列的一個周期(p=2^n-1)中，游程總數(shù)為2^n-1，“0”、“1”各占一半。移位可加性2個彼此移位等價的相異M序列，按模2相加所得的序列仍為M序列，并與原M序列等價。給出基于素域GF()的特征值不等于2和3的橢圓曲線方程，橢圓曲線定義和關鍵點[modp(moduloprimenumberp)表示該曲線位于素數(shù)階p的有限域上，那么曲線形狀可以近在橢圓曲線數(shù)學中，有一個稱為“無窮遠處的點”的點，它大致對應于零的作用。還有一個名為“加法”的+運算符，它具有一些類似于傳統(tǒng)實數(shù)加法的屬性。額外的位置為P3'=（x，y）。然后在x軸上反射得到P3=（x，-y）如果P1和P2是相同的點，則P1和P2之間的線P1的切線和曲線相交。在某些情況下（即，如果P1和P2具有在這種情況下P3=“無窮遠處的點”。如果P1是“無窮遠處的點”，然后P1+P2=P2。類似地，如果P2是無窮遠處的點，。切線會x值但y值不同），則切線將完全垂&+是相互關聯(lián)的，義了加法，我們可以用擴展加法的隨機生成數(shù)字k作為私鑰，我們將其乘以曲線上稱為生成點G的預定點，的其他位置產(chǎn)生另一個點，即相應的公鑰K.生成器點G被指定為secp256k1標準的一部分，并且對于所有密鑰始終相同說明射頻識別中閱讀器與應答器的三次認證過程。答：三次認證過程閱讀器發(fā)送查詢口令的命令給應答器，應答器作為應答響應傳送所產(chǎn)生的一個隨機數(shù)RB給閱讀器。'閱讀器產(chǎn)生一個隨機數(shù)RA，使用共享的密鑰K和共同的加密算法EK，算出加密數(shù)據(jù)塊TOKENAB，并將TOKENAB傳送給應答器。TOKENBA＝EK(RB1,RA)閱讀器接收到TOKENBA并對其解密，若收到的隨機數(shù)與原先發(fā)送的隨機數(shù)RA相同，則完成了閱讀器對應答器的認證。答：初級密鑰用來保護數(shù)據(jù)，即對數(shù)據(jù)進行加密和解密；二級密鑰是用于加密保護初級密鑰的密鑰；主密鑰則用于保護二級密鑰。這種方法對系統(tǒng)的所有秘密的保護轉(zhuǎn)化為對主密鑰的；確保協(xié)同工作的進行，規(guī)模經(jīng)濟的實現(xiàn)，工作實施的安全性以及其他許多方面布和實施標準，解決編碼、通信、空中接口標準采用過早，有可能會制約技術的發(fā)展和進步；采用過晚，可能會限制技術的應用范圍。RFID標準涉及的主要內(nèi)容包括：技術（接口和通信技術，如空中接口、防碰撞方法、中間件技術、通信協(xié)議）一致性（數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、編碼格式及內(nèi)存分配）<規(guī)定相關的技術準則ISO/IEC14223為讀取動物應答器內(nèi)的特殊數(shù)字提供了協(xié)議，這些數(shù)字被存儲在集中所有動物數(shù)據(jù)的中央數(shù)據(jù)庫內(nèi)ISO/IEC14443標準中多PICC激活是指什么.答：PCD動作PICC1狀態(tài)PICC2狀態(tài)PICC3狀態(tài)三個PICC進入IdleIdleIdle|經(jīng)防碰撞過程后用CID=1激活IdleIdle—IdleIdlePICCActive(1)用CID=1傳送數(shù)據(jù)Active(1)?——用CID=2激活PICCActive(1)Active(1)Active(2)Active(2)IdleIdle用CID=1,2傳送數(shù)據(jù)；———用CID=3激活PICCActive(1)Active(2)Active(3)\用CID=1,2,3傳送數(shù)據(jù)Active(1)Active(2)Active(3)———用CID=3的S（DESELECT）命令Active(1)Active(2)HaltHaltHaltHalt.用CID=2的S（DESELECT）命令Active(1)用CID=1的S（DESELECT）命令HaltHalt在防碰撞過程中，VICC的UID是如何匹配的答：·RFID技術標準采用了哪些CRC檢驗算法答：CRC（循環(huán)冗余校驗碼）的優(yōu)點是識別錯誤的可靠性較好，且只需要少量的操作就可以實現(xiàn)。16位的CRC碼可適用于檢驗4KB長數(shù)據(jù)幀明顯地比4KB短，因此，除了16位的CRC碼外，CRC碼。幀的數(shù)據(jù)完整性，而在RFID系統(tǒng)中，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)還可以使用12位(甚至5位)的以下三個生成多項式已成為國際標準：●CRC-12●CRC-16●CRC-CCITTG(X)=x16+x12+X5+1G(X)=x12+x11+X3+x+X+12G(X)=x16+x+x+1152在RFID標準ISO/IEC14443中，采用CRC-CCITT生成多項式。但應注意的是，該標準中，TYPEA采用CRC-A，計算時，循環(huán)移位寄存器的初始值為6363H；TYPEB采用CRC-B，循環(huán)移位寄存器的初始值為FFFFH。歸納和比較ISO/IECRFID標準中的防碰撞算法。—答：RFID系統(tǒng)的防碰撞算法其中，ALOHA算法是于高頻RFID系統(tǒng)?；径紝儆赥DMA（時分多址）,主要包括AL0HA算法和二進制樹型搜索算法。一種非確定方法，由電子標簽控制發(fā)送時間，一般用二進制樹型搜索算法一般是由讀寫器控制的確定性方法，主要用于超高頻RFID系統(tǒng)。第7章125kHzRFID技術畫出數(shù)據(jù)100110在ATA5577C芯片F(xiàn)SK調(diào)制時的波形圖，設數(shù)據(jù)傳輸速率為RF/40，RF為載波頻率。答：在ATA5577C芯片中，編碼為曼徹斯特碼或Biphase碼時，調(diào)制方式為什么不能采用PSK2答：【調(diào)制方式反向數(shù)據(jù)輸出編碼直接數(shù)據(jù)輸出編碼曼徹斯特碼數(shù)位0為下降沿，數(shù)位1為上升沿中間位數(shù)位1為下降沿，數(shù)位0為上升沿中間位Biphase碼數(shù)位1時位中間附加一跳變數(shù)位0時位中間附加一跳變@PSK2當數(shù)位1結(jié)束時，相位改變180°當數(shù)位0結(jié)束時，相位改變180°簡述ATA5577C芯片的防碰撞過程。ATA5577C芯片的防碰撞機制是ALOHA方法，時隙ALOHA、輪詢、二進制樹型算法中的哪一種答：ATA5577C芯片采用請求應答（AnswerOnRequest，AOR）實現(xiàn)防碰撞，所以是輪詢。請說明U2270B芯片的RF，CFE，Sandby引腳的功能。答：RF載波頻率調(diào)節(jié)CFE載波使能@Standby低功耗控制給出曼徹斯特碼解碼的軟件流程圖，并簡要說明。答：曼徹斯特解碼過程有以下步驟：1.獲取數(shù)據(jù)流的波特率（或者已知數(shù)據(jù)流的波特率）。2.同步數(shù)據(jù)流的3.根據(jù)上面兩步對數(shù)據(jù)流時鐘信號（實質(zhì)是區(qū)分位幀邊沿和半位幀邊沿）。進行解碼。假設的條件和編碼時一樣，具體的實現(xiàn)步驟如下，1.將定時器的捕獲中斷設置為所有邊沿（對于沒有上升沿和下降沿同時捕獲的MCU，需要在中斷處理函數(shù)里改變捕獲沿)。2.中斷函數(shù)里處理捕獲標志位和捕獲值?！?.開啟定時器，4.捕獲下一個邊沿，檢查捕獲值是否等于2T（T=1/2f，其中f為數(shù)據(jù)流的5.重復步驟4，直到捕獲值等于2T（此時就和數(shù)據(jù)流的6.讀取當前I/O信號的值(0或者1)。捕獲第一個邊沿并丟棄。波特率。時鐘同步了）。電平值，并保存為當前位的7.捕獲下一個邊沿a.捕獲值和T比較b.如果捕獲值等于Ti.捕獲下一個邊沿同時確定該捕獲值也等于T（如果不等說明編碼錯誤）ii.下一位的值和當前值相同iii.返回該值:c.如果捕獲值等于2T

i.下一位的值和當前值相反ii.返回該值d.否則返回錯誤8.保存下一位的值到緩存9.如果接收到的數(shù)據(jù)位達到要求，返回對數(shù)據(jù)做進一步處理10.否則更新當前值（設置為下一位的值），重復步驟7下圖展示的是這種解碼方式的一個示意圖，第8章MHzRFID技術~分析圖的CRC碼生成原理。答：在k位信息碼后再拼接r位的校驗碼，報文編碼長度為n位，因此，這種編碼又叫（n，k）碼。定理：對于一個給定的（n，k）碼，可以證明,存在一個最高次冪為n=k+r的多項式G(x)，存在且僅存在一個R次多項式G(x)，使得：其中:m(x)：k次信息多項式，r(x)：r-1次校驗多項式，g(x)：生成多項式：$發(fā)送方通過指定的G(x)產(chǎn)生r位的CRC校驗碼，接收方則通過該G(x)來驗證收到的報文碼的CRC校驗碼是否為0。假設發(fā)送信息用信息多項式C(X)表示，將C(x)左移r位，則可表示成C(x)*2r，這樣C(x)的右邊就會空出r位校驗碼的位置，做除法（模2除），得到的余數(shù)R就是校驗碼。發(fā)送的CRC編碼是驗證接收到的報文編碼是否至正確，依然是做模2除：MIFAREDESFireEV1系列有哪幾種芯片它們有什么不同答：有MF3ICDH21/41/81三種，分別有2kB或4kB或8kB非易失性存儲器。.選擇閱讀器耦合電感線圈的Q值時應考慮哪些因素答：電感Q值，也叫電感品質(zhì)因素，是衡量電感器件主要參數(shù)。是指電感器在某一頻率的交電流壓下工作時，所呈現(xiàn)的感抗與其等效耗損之比，電感器的Q值越高，其損耗越小，效率越高。影響電感的Q值高低的因素1）線圈導線的直流電阻。2）線圈骨架的介質(zhì)耗損。3）鐵芯、屏蔽罩等引起的耗損4）電容的分布、電感的自諧振效應5）電感線圈短路解釋圖8.25中傳輸線變壓器T1的作用。。答：功率合成、功率分配；具有變壓器的性能，又有傳輸線的特性在電感線圈天線中補償起什么作用如何實現(xiàn)答：利用電感器的感抗隨頻率變化的特性，可進行頻率補償?shù)?章微波RFID技術什么是極化極化匹配有什么意義答：極化：在最大輻射方向上電場矢量端點運動的軌跡，分為線極化、圓極化和橢圓極化電波的極化特性取決于發(fā)射天線系統(tǒng)的極化特性。接收天線必須與發(fā)射天線具有相同的極化和旋向特性，以實現(xiàn)極化匹配，從而接收全部能量。若部分匹配，則只能接收部分能量?！O計一個工作頻帶為450~900MHz的等角螺旋天線。答：

什么是天線陣上網(wǎng)查找有關應答器資料，給出采用天線陣技術的應答器一例.并和圖所示的四陣元天線陣進行比較。答：天線陣是將若干個相同的天線按一定規(guī)律排列起來組成的天線陣列系統(tǒng)。車載天線。結(jié)構(gòu)不同。反射調(diào)制和天線性能有什么關系答：反射調(diào)制：微波應答器的信息傳送方式，基于反向散射原理。反射調(diào)制提高天線性能。調(diào)制目的有三點：1）便于無線發(fā)射，減少天線尺寸；2）頻分復用，提高通信容量；3）提高信號抗干擾能力。什么是導電油墨采用導電油墨印制天線有什么優(yōu)點答：用導電材料(金、銀、銅和碳)分散在連結(jié)料中制成的糊狀油墨，俗稱糊劑油墨。具有一定程度導電性質(zhì)，可作為印刷導電點或?qū)щ娋€路之用。導電油墨干燥后，由于導電粒子間的距離變小，自由電子沿外加電場方向移動形成電流，具有良好的導電性能，可接收RFID專用的無線射頻信號。對于印刷RFID標簽內(nèi)置天線而言，一個好的導電油墨配方，要求具有良好的印刷適性，印刷后的墨層具有附著力強、電阻率低、固化溫度低、導電性能穩(wěn)定等特點。導電油墨印刷RFID天線的方法只需要經(jīng)過干法工藝液，被認為是一種更環(huán)保、更高效的工藝。此外，用導電油墨印刷RFID天線可以實現(xiàn)大批量生產(chǎn)，且廢品率比較低，天線性能穩(wěn)定，也能使RFID標簽的總體生產(chǎn)成本大大降低。，不會像蝕刻工藝那樣產(chǎn)生大量廢第10章EPC與物聯(lián)網(wǎng)EPC系統(tǒng)的建設目標是什么答：為每一個商品建立全球的、開放的編碼標準EAN·UCC128條形碼、EAN·UCC-13條形碼、ITF14條形碼之間有什么關聯(lián)和不同答：