RFID原理与应用许毅陈建军知识点总结

1、RFID原理与应用课程复习提纲第一章1、什么是RFID?无线射频识别作为一种通信技术，可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。常用的有低频（125k134.2K ）、高频（13.56Mhz）、超高频，微波等技术。2、RFID技术特点1快速扫描2体积小型化、形状多样化3抗污染能力与耐久性 4可重复使用5穿透性与无屏障阅读 6数据的记忆容量大 7安全性3、RFID系统的组成RFID系统主要由阅读器、电子标签、RFID中间件与应用系统软件4部分构成。4、阅读器的构成以及各部分的功能组成：射频接口、逻辑控制单元与天线天线：天线是一种能将接受到的电磁波

2、转换为电流信号，或将电流信号转换为电磁波发射出去的装置。射频接口模块：1产生高频发射能量，激活电子标签并为其提供能量2对发射信号进行调制，将数据传输给电子标签3接受并调制来自电子标签的射频信号逻辑控制模块：1与应用系统软件进行通信，并执行从应用系统软件发送来的指令2控制阅读器与电子标签的通信过程3信号的编码与解码 4对阅读器与标签之间传输的数据进行加密与解密5执行防碰撞算法6对阅读器与标签的身份进行验证5、电子标签分类、组成及各组成部分功能根据工作原理的不同，电子标签分为利用物理效应进行工作的数据载体与以电子电路为理论基础的数据载体6、RFID中间件的主要功能1阅读器协调控制2数据过滤与处理

3、3数据路由与集成4进程管理7、RFID系统能量耦合方式与数据传输原理根据射频识别系统作用距离的远近情况，标签天线与读写器天线之间的耦合可以分为密耦合系统、遥耦合系统与远距离系统三类。数据传输原理 P10& RFID系统的工作原理阅读器通过天线向周围空间发送一定频率的射频信号；标签一旦进入阅读器天线的作用区域将产生感应电流，获得能量被激活；激活标签将自身信息编码后经天线发送出去；阅读器接收该信息，经过解码后必要时送至后台网络；后台网络中主机鉴定标签身份的合法性，只对合法标签进行相关处理，通过向前端发送指令信号控制阅读器对标签的读写操作；9、RFID系统的性能指标1射频标签的存储容量 2工作方式3

4、数据传输速度4读写距离5多个标签识别能力 6射频标签与天线间的射频载波频率 7RFID系统的连通性8数据载体9状态模式10能量供应10、RFID系统的频率划分与作用距离射频识别系统读写器发送的频率基本上划归4个范围：低频（30300KHQ、高频（330MHZ、超高频（300MHZ与微波（2.5GHZ以上）。根据作用距离，射频识别系统的附加分类：密耦合（01cm）、遥耦合（01m、）与远距离系统（110m）o11、RFID技术现状与面临的主要问题问题：1.标签成本问题2.标准制订问题3.公共服务体系问题 4.产业链形成问题5.技术与安全问题第二章1、数字通信系统的特点与主要性能指标特点：在传输过

5、程中可实现无噪声积累、便于加密处理、便于设备的集成与微型化、占用的信道频带宽。指标：数据传输 速率、信道频带宽度、误码率。2、波特率与比特率的关系波特率是指数据信号对载波的调制速率，即每秒钟通过信道传输的码元数。比特率是指每秒钟通过信道传输的信息量，也 即单位时间内可传输的二进制位的位数。比特率=波特率*1bM3、基带信号、编码、调制与已调信号的概念基带信号：原始的电信号。编码与调制：将基带信号进行编码，然后抓换成适合在信道中传输的信号。解调与解码：在接 收端进行反编码，然后进行解码的过程。已调信号：经过调制后的信号。4、信号需要调制的原因与信号调制方法原因：1工作频率越高带宽越大。当信号带宽

6、加大时，可以提高无线系统的抗干扰，抗衰弱能力，还可以实现传输带宽与 信噪比之间的互换；当信号带宽加大时，还可以将多个基带信号分另U搬移到不同的载频处，以实现信道的多路复用，提高 信道的利用率。2工作频率越高天线尺寸越小。无线通信需要采用天线来发射与接收信号，如果天线的尺寸可以与工作波 长相比拟，天线的辐射更为有效。由于工作频率与波长成反比，提高工作频率可以降低波长，进而可以减小天线的尺寸。方法：幅移键控（ASK （为简化射频标签设计成本多数射频识别系统采用ASK调制方式），频移键控（FSK，相移键控（PSK、副载波调制。RFID常用的调制方法ASK FSK PSK副载波调制。RFID系统常用的

7、纠错编码方法:5、RFID系统常用的编码方法：反向不归零编码（冋电平表示二进制1,反之为0）、曼切斯特编码（由高到低的电压跳变表示1，反之为0）、单极性归零编码（发出窄脉冲为 1,不发送电流为0）、密勒编码（半个位周期任意边沿为1,下一个位周期电平不变为0、与变形密勒编码。6、RFID系统编码方式的选择因素编码方式的选择要考虑电子标签能量的来源、检错的能力与时钟的提取。8、奇偶校验：奇校验（每个字节的 1的个数为奇数，校验位置为 0，反之为1、与偶校验（每个字节的 1的个数为偶数，校 验位置为0,反之为1） 2纵向冗余校验（数据块所有字节按位加，结果即为校验字）3CRC（数据序列 M（X）除以

8、校验多项式G（X）的余数即CRC 的值）9、 无线通信系统的常用通信冲突的解决办法：空分多路频分多路时分多路码分多路CDMA10、RFID系统常用的防碰撞算法1纯ALOHA算法：主要采用标签先发言的方式，即电子标签一旦进入阅读器的工作范围获得能量后，便向阅读器主动发送自身的序列号。在某个电子标签向阅读器发送数据的过程中，如果有其它电子标签也同时向该阅读器发送数据，此时阅读器接收到的信号就会产生重叠，导致阅读器无法正确识别与读取数据。阅读器通过检测并判断接收到的信号是否发生碰撞，一旦发生碰撞，阅读器则向标签发送指令使电子标签停止数据的传送，电子标签接到阅读器的指令后，便随机的延迟一段时间再重新发

9、送数据。在纯 ALOHA算法中，假设电子标签在 t时刻向阅读器发送数据，与阅读器的通信时间为To,则碰撞时间为2T0。G为数据包交换量，S为吞吐率$也=产 （G=0.5时最大S=18.4%）2时隙ALOHAS法：为提高 RFID系统的吞吐率，可以把时间划分为多段等长的时隙，时隙的长度由系统时钟确定，并且规 定电子标签只能在每个时隙的开始时才能向阅读器发送数据帧，这就是时隙ALOHA算法；根据上述规定可得，数据帧要么成功发送，要么完全碰撞，避免了纯ALOHAS法中部分碰撞的发生，使碰撞周期变为 To；理=三（G=1时最大S=36.8%）3动态时隙ALOHA算法：首先由阅读器把帧长度N发送给电子标

10、签，电子标签则产生1 , N之间的随机数，接下来各电子标签选择相应的时隙，与阅读器进行通信；如果当前时隙与电子标签随机产生的数相同，电子标签则响应阅读器的命令， 若不同，标签则继续等待。假如当前时隙内仅有一个电子标签响应，阅读器就读取该标签发送的数据，读取完了以后就使 该标签处于“无声”状态。如果当前时隙内有多个标签响应，则该时隙内的数据就出现了碰撞，此时阅读器会通知该时隙 内的标签，让它们在下一轮帧循环中重新产生随机数参与通信。逐帧循环，直到识别出所有电子标签为止。4二进制搜索算法：多个标签进入读写器工作场后，读写器发送带限制条件的询问命令，满足限制条件的标签回答，如果 发生碰撞，则根据发生

11、错误的位修改限制条件，再一次发送询问命令，直到找到一个正确的回答，并完成对该标签的读写 操作。对剩余的标签重复以上操作，直到完成对所有标签的读写操作。11、RFID采用的两种认证技术：相互对称认证与利用导出密钥的相互对称认证12、RFID系统数据完整性的含义13、RFID电子标签中的加密技术：对称密码体制与非对称密码体制第三章1、电子标签天线与阅读器天线的要求1RFID天线必须足够小，必须能与电子标签有机结合，能满足部分应用特定方向性要求，能够提供最大可能的信号，天线的极化要能与读写器的询问信息相匹配，要具有应有的灵活性，要具有应有的可靠性，天线的频率与频带要满足技术标准，要具有一定的健壮性，

12、要足够便宜2读写器天线的要求：读写器天线设计要求低剖面，小型化；读写器天线设计要求多频段覆盖。2、低频、高频、微波频段 RFID天线的特点以及主要种类低频与高频RFID天线的特点：1天线都采用线圈的形式 2线圈的形式多样，可以是圆形圈，也可以是矩形环3天线的尺寸比芯片的尺寸大很多，电子标签的尺寸主要的h由天线决定的4有些天线的基板是柔软的，适合粘贴在各种物体的额表面5由天线与芯片构成的电子标签，可以比拇指还小5由天线与芯片构成的电子标签，可以在条带上批量生产微波RFID天线特点：1微波RFID天线的结构多样2很多电子标签天线的基板是柔软的，适合粘贴在各种物体的额表面3天线的尺寸比芯片的尺寸大很

13、多，电子标签的尺寸主要的h由天线决定的4由天线与芯片构成的电子标签，可以在条带上批量生产5由天线与芯片构成的电子标签尺寸很小6有些天线提供可扩充装置，来提供短距离与长距离的RFID电子标签。3、RFID天线的主要制造工艺：线圈绕制法、蚀刻法与印刷法 4、导电油墨天线技术的特点：成本低、导电性好、操作容易、无污染、使用时间短第四章1、电感耦合方式 RFID系统阅读器与标签天线采用的电路形式以及电路特点2、掌握负载调制的基本原理3、 微波电磁反向散射方式射频前端的构成及工作原理（远距离RFID系统 微波RFID系统）4、混频器的作用：可以将输入信号的频率升高或降低而不改变原信号的特性。混频器的典型

14、应用是在射频的接收系统中,号,以便更容易对信号进行后续的调整与处理。第五章1、电子标签根据工作原理可以分为哪两大类及其特点根据工作原理的不同，电子标签分为利用物理效应进行工作的数据载体与以电子电路为理论基础的数据载体。特点？2、 射频法一位电子标签工作原理：射频法工作系统由读写器、电子标签与去激活器三部分组成。电子标签采用L-C振荡电路进行工作，振荡电路将频率调谐到某一振荡频率fR上。射频法工作系统由读写器发出某一频率 fG的交变磁场，当交变磁场的频率fG与电子标签的谐振频率 fR相同时，电子标签的振荡电路产生谐振，同时振荡电路中的电流对外部的交变磁场产生反作用，并导致交变磁场振幅减小。读写器

15、如果检测到交变磁场减小，就将报警。当电子标签使用完毕后，用“去激活器” 将电子标签销毁。3、 声表面波标签的主要特点：1实现电子标签的超小型化2实现电子器件的优越性能 3易于工业化生产 4性能稳定4、电感耦合电子标签与电磁反向散射工作方式电子标签的模拟前端的构成电感耦合工作方式的模拟前端：当电子标签进入读写器产生的磁场区域后，电子标签通过与读写器电感耦合，产生交变电压，该交变电压通过整流、滤波与稳压后，给电子标签的芯片提供所需的直流电压。 当电子标签与读写器的距离足够近时， 电子标签的线圈上就会产生感应电压， RFID电感耦合系统的电子标签主要是无源的，电子标签获得的能量可以使标签开始工作。电

16、磁反向散射工作方式的射频前端有送电路、接收电路与公共电路三部分。5、具有存储功能的电子标签与具有微处理器标签的特点具有存储功能的电子标签主要特点是利用状态自动机在芯片上实现寻址与安全逻辑。具有微处理器的电子标签特点：？6、MIFARE卡主要技术特点或参数（带有微处理器与不带有微处理器）P1597、 电子标签的主要发展趋势： 1作用距离更远2无源可读写性能更加完善 3适合高速移动物体识别 4快速多标签读/写功能 5一致性更好6强磁场下的自保护功能更完善 7智能性更强、加密特性更完善 8带有传感器功能的标签 9带有其他附属功能 的标签10具有杀死功能的标签 11新的生产工艺12体积更小13成本更低

17、第八早1、读写器的硬件组成及各部分功能读写器的主要功能是将数据加密后发送给电子标签，并将电子标签返回的数据解密，然后传送给计算机网络。读写器的硬件一般由天线、射频模块、控制模块与接口组成。控制模块功能：1与应用软件进行通信，并执行应用软件发来的命令2控制与电子标签的通信过程3通信的编码与解码 4执行防冲突算法 5对电子标签与读写器之间传送的数据进行加密与解密6进行电子标签与读写器之间的身份验证。射频前端主要发送电路与接收电路够格称，用以产生高频发射功率，并接收与 解调来自电子标签的射频信号。读写器接口实现读写器控制模块与应用软件之间的数据交换。天线发射活接受无线电波。2、 低频读写器的构成与工

18、作原理，结合考勤系统说明（运用U2270B芯片构成）低频读写器主要工作在 125KHZ可用于门禁考勤、汽车防盗与动物标示。由U2270B构成的读写器模块，关键部分是天线、射频读写基站芯片 U2270B与微处理器。工作时，基站芯片U2270B通过天线以约125KHZ的调制射频信号为 RFID卡提供能量，同时接收来自 RFID卡的信息，并以曼彻斯特联编码输出。3、 高频读写器的构成与工作原理，结合MF RC500与 AT89S51芯片构成的系统说明高频读写器主要工作在 13.56MHZ,典型的应用有我国第二代身份证、电子车票与物流管理等。基于AT89S51与MF RC500的读写器系统主要由 AT

19、89S51、MF RC500时钟电路、看门狗、 MAX232与矩阵键盘等组成。系统先由 MCI控制MF RC500 驱动天线对MIFARE卡进行读写操作，然后与 PC通信，把数据传给上位机。4、微波读写器的构成与工作原理3个部分。微波读写器硬件包括基带处理电路、射频发射电路与射频接收电路基带处理电路是整个硬件电路的控制中心，负责接收上位机的命令，解析编码后向射频发射电路发送指令，同时，把从射频接收电路接收到的标签返回信息解码后传送给上位机。射频接收与发射电路完成射频信号与基带信号之间的转换。射频 接收电路还完成信号的解调与放大。5、读写器的发展趋势：1多功能2小型化、便携式、嵌入式、模块化 3

20、低成本4智能多天线端口 5多种数据接口 6多制式兼 容7多频段兼容8更多新技术的应用 第七章1、主要的RFID标准化组织有哪些？推动RFID标准化进程的主要实体包括大零售商、美国国防部、ETSI与AIM射频识别专家组。2、RFID标准体系包括那几类，各类请举出一个示例RFID标准体系基本结构主要包括RFID技术标准（例：基本术语、物理参数、通信协议、相关设备）、RFID应用标准（例：物流配送、仓储管理、交通运输等）、RFID数据内容标准（例：编码格式、语法标准、数据符号、数据对象等）与RFID性能标准（例：印制质量、设计工艺、测试规范，试验流程）3、UID泛在识别中心技术体系架构包括哪几部分，

21、各部分主要功能泛在识别中心的技术体系架构由泛在识别码（ucode）、泛在通信器、信息系统服务器与 ucode解析服务器等4个部分组成。1泛在识别码：赋予每一个“物品”固有ID。2泛在通信器：将读取的 ucode码信息传送到ucode解析服务器，并从信息系统服务器获取相关信息。3信息系统服务器：存储提供与ucode相关的各种信息。4ucode解析服务器：确定与 ucode相关的信息存放在哪个信息系统服务器。4、 ucode码的结构特点与 ucode标准的特点结构特点：？标准特点：确保厂商独立的可用性、确保安全的对策、ucode标识的可读性与使用频率不做强制性规定。5、EPC系统的组成架构以及各部

22、分的主要作用（P199）图7-7EPC物理对象交换用户： 保证当用户将一种物理对象提交给另一个用户时，后者将能够确定该物理对象有EPC代码，并能较好地对其进行说明。EPC基础设施：为达成EPC数据的共享，每个用户开展活动是将为新生成的对象进行EPC编码，通过监视物理对象携带的EPC编码对其进行跟踪，并将搜集到的信息记录到组织内的EPC网络中。EPCglobal体系框架定义了用来收集与记录EPC数据的主要设施部件接口标准，因而允许用户使用互操作部件来构建其内部系统。EPC数据交换：用户提高自身拥有的运动物品的可见性，进而从EPCglobal网络中受益。为用户提供了一种点对点共享EPC数据的方法，

23、并提供了用户访问EPCglobal核心业务与其他相关共享业务的机会。6、EPC的编码方案与结构P204表7-4EPC代码是由一个版本号加上另外三段数据（依次为域名管理，对象分类，序列号）组成的一组数字，其中，版本号用于标识 EPC编码的版本次序，使得EPC随后的码段可以有不同的长度：域名管理是描述与此EPC相关的生产厂商的信息；对象分类记录产品精确类型的信息；序列号唯一标识货品。7、EPC标签分类与特点Class 0 EPC 标签：必须包含 EPC代码，24位自毁代码以及 CRC代码；可以被读写器读取；可以被重叠读取；可以自毁； 存储器不可以有读写器进行写入Class 1 EPC标签：具备Cl

24、ass 0 EPC标签的所有特性。具有一个电子产品代码标识符与一个标签标识符：能够使得标签永久失效：有可选的密码保护反问控制：可选的用户内存等特性。Class 2 EPC标签：具备Class 1 EPC标签的所有特性。有扩展的标签标识符；扩展的用户内存；选择性标识读功能；在访问控制中加入了身份 认证机制。Class 3 EPC标签：具备 Class 2 EPC的所有特性。具有完整的电源系统与综合的传感电路。Class 4 EPC标签：具备Class 3EPC的所有特性。有标签到标签的通信功能；主动式通信功能；特别组网功能。& ISO/IEC18000系列包括哪些标准并简要说明：动物识别标准，道

25、路交通信息学标准，集装箱运输标准，项目管理标准。9、ISO/IEC 15693标准规定的工作频率、工作场强、调制方式、编码方式与防碰撞算法。工作频率：13.56MHZ土 7KHZ工作场强：0.4A/m5A/m ;调制方式：疏耦合设备（ VCD与VICC全部采用ASIK调制原理 编码方式：“256选T与“ 4选1”。防碰撞算法：时隙 ALOHAS法。10、 ISO/IEC 14443标准由哪4部分组成，规定的工作频率、工作场强、PCDPICC之间数据传输的物理接口参数（TYPEA与TYPE B）以采用的防碰撞算法。P219表7-7工作频率：13.56MHZ土 7KHZ工作场强：1.5A/m7.5A/m防碰撞算法：Type A:位检测碰撞协议；Type B:时隙 ALOHAto11、比较三大主要编码体系的区别RFID编码体系分为ISO/IEC标准体系、EPCgloba