RFID原理与应用期末参考资料

1、依据ISO/IEC18000-6B协议，简述阅读器到标签的数据传输方式。(PPT-2.3)(1)数据编码阅读器发送到标签的数据采用ASK(载波幅度调制)调制。调制深度18%。数据编码采用曼彻斯特（Manchester）编码。逻辑0的曼彻斯特码表示为NRZ码型时为01，逻辑1相应表示为NRZ码的10。NRZ码的0为产生调制(有调制信号），1为不产生调制（无调整信号）。对发送数据编码，从最高有效位开始编码。(2)帧的格式在传送帧前，阅读器发送一个未调制的载波，即持续时间至少为400us的静默时间。接下来传送的帧由导引头、分隔符(4种)、数据位构成。在发送完数据后，阅读器必须继续维持一段时间的稳定载波至少300us提供标签能量。调制深度：调幅信号的最大振幅为Emax1，包络最小振幅为Emin1载波信号的最大振幅为Emax2，最小振幅为Emin2则调制深度为：m=(Emax1-Emin1)/(Emax2+Emin2)6、依据ISO/IEC18000-6B协议，简述标签到阅读器的数据传输方式(PPT-2.3)(1)数据编码标签向阅读器的数据传输采用反向散射的方式，数据传输速率由前向链路命令中的分隔符决定，分隔符4支持的返回速率为前向链路的4倍速率，即160Kbps，其余分隔符支持返回速率均为40Kbps。返向数据采用FM0编码，编码时字节中的高位先编码。编码规则为：为数字0时，在位的起始和位中间都有电平的跳变；为数字1时仅在位起始时电平跳变。(2)帧的格式帧头中的“1”和“0”由反向散射调制表示。对于标签调制器而言，当其处于高阻抗状态时表示不存在反向散射调制波，此时表示数字“0”。当其处于低阻抗状态时表示有反向散射调制波，以此表示数字“1”。(3)CRC校验标签接收到阅读器的命令后，需用CRC码验证正确性，如果CRC校验发生错误，标签将抛弃该帧，标签维持原状态；标签向阅读器返回信息时，有些数据信息需要附加CRC码，等待阅读器验证信息是否正确。CRC-16的生成多项式为X15+X14+…+X1+1,计算CRC时，寄存器的预置值为FFFFH，计算产生的CRC的位值经取反后送入信息包，传送时高字节先传送，字节的最高有效位先传送。2、说明RFID标签反向散射调制的原理(PPT-2.1)阻抗开关改变天线的阻抗系数，对载波信号完成调制。作用距离与读写器发射功率的4次方根成正比。发送的数据信号是具有两种电平的信号，通过一个简单混频器(逻辑门)与中频信号来完成调制，将调制结果连接到一个“阻抗开关”，由阻抗开关改变天线的反射系数，从而再对载波信号进行调制。其中中频调制是可选的。对数据采用中频调制是为了增加灵敏度以及多信道编码能力。要发送的数据可以经过进一步数据编码，也可进一步调制3、简述国际标准ISO/IEC18000-6B电子标签协议体系(PPT-5.4)ISO/IEC18000-6B部分针对的频率为860-960MHz，该部分的内容介绍了阅读器和标签之间的空中接口、协议和命令及防冲突原理。TypeB型支持存储容量小，防碰撞能力强，数据结构和指令简单,数据传输速率为8/40kbit/s，存在不足在于防冲突机制识别效率还不高，防冲突机制还不能满足大量电子标签同时识别数据,指令和识别过程比较复杂，不适应高速识别的应用，对社会问题和个人隐私考虑欠缺等。TypeB协议的通讯机制也是基于一种“读写器先发言”的，即基于读写器的命令与应答器的回答之间交替发送的机制。下面就射频通讯格式、指令帧格式、状态图、防冲突机制和指令集将其分为四个方面进行详细的讨论。射频通讯格式：(1)数字调制方法数字调制信号，在二进制时有振幅键控(ASK)、移频键控(FSK)和移相键控（PSK)三种基本信号形式。(2)读写器到电子标签端通信①射频载波调制射频载波的调制是采用ASK调制方式，允许两种不同调制系数的调制。一种调制系数为99％的载波调制，基带速率为40kbps。一种调制系数为11％的载波调制，基带速率为10kbps。②基带编码格式曼彻斯特是对每个二进制代码分别利用两个具有不同相位的二进制新码去取代的码，编码规则如下图：(3)电子标签到读写器端通信①射频载波调制射频载波调制采用反向散射调制从传统意义的定义上来说，无源的电子标签(Tag)并不能称为发射机。这样，整个系统只存在一个发射机，却完成了双向的数据通信。反向散射调制技术是指无源RFID电子标签将数据发送回读写器所采用的通信方式。据的不同，通过控制电子标签的天线阻抗，使得反射的载波幅度产生微小变化，这样反射的回波的幅度就携带了所需传送的数据。（阻抗开关）另外反向散射调制之所以可以实现的一个条件是读写器和射频标签之间的通信是基于“一问一答”，读写器先发言的方式。这种通信方式：只有当读写器发送完命令后，标签才会做出响应，当读写器发送完命令后仍然发送载波，反向负载调制正是对该载波信号进行调制。发送的数据信号是具有两种电平的信号，通过一个简单混频器(逻辑门)与中频信号来完成调制，将调制结果连接到一个“阻抗开关”，由阻抗开关改变天线的反射系数，从而再对载波信号进行调制。其中中频调制是可选的。对数据采用中频调制是为了增加灵敏度以及多信道编码能力。要发送的数据可以经过进一步数据编码，也可进一步调制(3)电子标签到读写器端通信②基带编码格式电子标签到读写器端通信过程中基带编码采用FM0编码FM0编码又称双相间隔码编码，是在一个位窗内采用电平变化来表示逻辑，如果电平从位窗的起始处翻转则表示逻辑“1”；如果电平除了在位窗的起始处翻转，还在位窗的中间翻转则表示为逻辑⋯0’。例如：原数字序列为：10110001。经过FM0编码可分为两种方式，分别对应的序列为：0010110010101011，1101001101010100。4、说明RFID国内外研究现状以发展趋势(PPT-1.3)研究现状：EPCglobal的目的是促进EPC网络在全球范围内更加广泛地应用。2003年10月31日以后，自动识别中心的管理职能正式停止，其研究功能并入自动识别实验室。EPCglobal将继续与自动识别实验室密切合作，以改进EPC技术使其满足将来自动识别的需要。美国TI、Intel等集成电路厂商目前都在RFID领域投入巨资进行芯片开发。美国Symbol等已经研发出兼容条形码和RFID的扫描器。美国Checkpoint在开发支持多系统的RFID识别系统；IBM、Microsoft和HP等在积极开发支持RFID应用的软件及系统。美国在交通、身份识别、生产自动化、物流等领域已经开始逐步应用RFID技术。美国政府是RFID应用的积极推动者，在其推动下美国在RFID标准的建立、相关软硬件技术的开发与应用领域均走在世界前列。欧洲RFID标准追随美国主导的EPCglobal（物品编码）标准。在封闭系统应用方面，欧洲与美国基本处在同一阶段。日本已经提出UID标准。RFID在韩国的重要性得到了加强，政府给予了高度重视。在我国，2010年，物联网被正式列入国家发展战略，出台了物联网发展十二五规划。中国物联网标准联合工作组在北京成立。但核心技术和产品方面尤其是芯片、中间件等方面依然未取得突破，我国在这方面的发展仍落后与欧美发达国家或地区。欧洲的Philips，STMicroelectronics在积极开发廉价RFID芯片；诺基亚在开发并推广其能够基于RFID的移动电话购物系统；欧洲SAP则在积极开发支持RFID的企业应用管理软件。在诸如交通、身份识别、生产线自动控制等封闭系统应用方面与美国基本处在同一阶段。日本是一个制造业强国，它在电子标签研究领域起步较早，政府也将RFID作为一项关键的技术来发展。RFID在中国发展2009年温家宝总理考察无锡，首次提出“感知中国”。2010年对与中国的RFID与物联网产业，是极其重要和具有里程碑意义的一年。这一年物联网被正式列入国家发展战略，出台了物联网发展十二五规划。产业联盟迅速涌现。2010年6月9日中国物联网标准联合工作组在北京成立，这标志着物联网标准制定工作有了一个新的进展。上海世博会上物联网技术得到大规模应用，包括采用RFID芯片的7000万张世博门票、融合了RFID和SIM卡技术300万张世博手机门票以及利用RFID与物联网技术实现的车辆管理、垃圾管理、食品全追溯系统等。但核心技术和产品方面尤其是芯片、中间件等方面依然未取得突破，我国在这方面的发展仍落后与欧美发达国家或地区。发展趋势：(1)建立统一的国际标准。标准的不统一是制约RFID技术发展的首要因素。每个RFID标签的UID数据格式有很多种且互不兼容，所以不同标准的RFID产品就不能通用，这对经济全球化下的物品流通十分不利，对未来的RFID产品互通和发展造成了阻碍。(2)实现产品的低成本。从长远来看，电子标签的市场在未来几年内将逐渐成熟，成为IC卡领域继公交、手机、身份证之后又一个具有广阔市场前景和巨大容量的市场。因此，电子标签的成本需要降低，目前的价格还是比较高，虽然有些标签已降低了成本，但是性能又不能满足。(3)隐私保护和安全问题。保护好RFID系统使用者的隐私也是目前研究的重点。在某些对安全性要求较高的应用领域，需要对标签的数据进行严格的加密，并对通信过程进行加密。当前广泛使用的无源RFID系统并没有可靠的安全机制，无法对数据进行很好的保密。如果电子标签中的信息被窃取，复制并被非法使用的话，可能会带来无法估量的损失。(4)更小的体积。由于实际应用的限制，一般要求电子标签的体积比被标记的商品小。对于体积非常小的商品以及其他一些特殊的应用场合，对标签体积提出了更小更易于使用的要求。7、简要说明Success命令的执行过程②Success命令Success命令用于启动下一轮标签的识别。它用于两种情况：一是当所有标签收到“FAIL”命令后退，并且再没有发送，“SUCCESS”命令引起那些同样不发送的标签在此发送；二是当一个“DATA_READ”命令将一个已识别的标签移入“数据交换（DATA_EXCHANGE）”状态后，“SUCCESS”命令引起下一个选中的但尚未识别的标签子集发送。标签只有其在“识别（ID）”状态时，如表2-11：所示，才会接受一条“SUCCESS”命令。在标签的内部计数器COUNT不为零的情况下，内部计数器的内容将减1。如果COUNT计数器的结果为0，相应的标签将读取其UID并在其响应中发UID。表2-11Success命令导引头（Preamble）分隔符（Delimiter）命令（Command）8比特CRC-1616比特表2-12在COUNT为零的情况下SUCCESS命令的响应导引头（Preamble）IDCRC-1664比特16比特10、简要说明Fail命令的执行过程Fail命令当有多个标签试图在同一时间表明其自身标识时的识别算法使用“FAIL”命令。有些标签后退，有些标签重发。如果一个标签处于“识别（ID）”状态，应仅接受一个“FAIL”命令，如表2-9所示。表2-9Fail命令帧头分隔符命令CRC-168比特16比特在它的内部计数器COUNT不为0，或随机数发生器结果为1的情况下，除非COUNT为FF，否则计数器COUNT应当加1。如果它的值为FF，那么COUNT保持不变，等待下一个FAIL命令。如果产生的COUNT值为0，那么对以后的标签应当读它的唯一识别号（UID）并在响应中将它发回。表2-10在COUNT为零的情况下Fail命令的响应帧头IDCRC64比特16比特8、阐述RFID技术应用领域以及发展前景(PPT-1.4)技术应用领域：RFID技术的应用领域：1.交通系统2.生产的自动化控制3.自动识别车辆4.货物跟踪管理及监控5.运动计时6.仓库、配送发展前景：随着数字信息技术在各行各业的发展，射频系统的应用领域越来越广泛。将来，射频技术一旦在零售、医疗等甚至在国家政府部门以及一些机关普及开来，RFID技术将会得到大力的发展。随着射频技术的发展以及成本的降低，未来几年主要是以供应链的应用为主题，全球的市场将会为RFID带来巨大的商机。从采购、仓