（信号与信息处理专业论文）基于fpga的uhf多协议rfid基带信号处理.pdf

l k 磕_、。善p，一 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独 立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不 包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研 究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明 的法律责任由本人承担。 论文作者签名：盔缝 e l 期：型垒! 垒! 坐 关于学位论文使用授权的声明 本人完全了解山东大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学 校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论 文被查阅和借阅；本人授权山东大学可以将本学位论文的全部或部分 内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段 保存论文和汇编本学位论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名：垃新签名：勐鳗日期：巫址 。：i|1呵 山东大学硕士学位论文 目录 摘要1 a b s t r a c t 2 第一章绪论3 1 1r fid 技术概述3 1 1 1r f i d 技术简介。3 1 1 2r f i d 技术由来3 1 1 3r f i d 技术应用现状4 1 1 4r f i d 技术产业状况一5 1 1 5r f i d 技术前景6 1 2 本课题研究的意义7 1 3 本文结构安排9 第二章r f i d 技术原理1 0 2 1r fid 技术基本原理1 0 2 1 1 低频和高频r f i d 工作原理一1 0 2 1 2 超高频r f i d 工作原理1 1 2 2r f l d 协议简介1 2 2 2 1r f i d 标准的层次12 2 2 1 1e p c 协议物理层12 2 2 1 2e p c 标签识别层。1 4 2 3u h fr fid 技术对环境的要求1 5 2 4 本章小结1 7 第三章u h fr f i d 读写器硬件平台介绍1 8 3 1u h fr fld 读写器架构一l8 3 2u h fr fid 读写器射频电路设计1 9 3 2 1 射频设计的理论分析1 9 3 2 2 接收机架构选择2 0 3 2 - 3 射频电路2 0 3 2 4 设计中注意事项2 5 3 2 4 1 晶振注意事项2 5 3 2 4 2 微带线设计2 6 3 2 4 3 衰减电路设计2 7 3 2 4 4 射频接地设计2 8 3 3 基带控制部分2 9 3 3 1 基带部分设计架构2 9 3 3 2 基带部分原理图3 0 3 4 本章小结31 山东大学硕士学位论文 第四章防碰撞算法3 2 4 1 防碰撞算法简介3 2 4 2f s a 防碰撞算法分析3 3 4 3d f s a 防碰撞算法3 5 4 4 本课题中s t - d f s a 防碰撞算法提出3 6 4 4 1 初始环境的设定。3 6 4 4 2 工程中的灵活处理一3 7 4 4 2 1 空闲时隙的处理方法3 7 4 4 2 2 成功时隙的处理方法3 7 4 4 2 3 碰撞时隙的处理方法3 8 4 4 3 结果的优化处理和对比仿真3 8 4 5c r c - f s a 防碰撞算法提出3 9 4 5 1 算法支持指令的设定4 0 4 5 2 空闲时隙的处理方法4 1 4 5 3 成功时隙的处理方法4 1 4 5 4 碰撞时隙的处理方法4 2 4 5 5 最优化处理。4 4 4 5 6c r c f s a 防碰撞算法与e p c 协议结果仿真4 5 4 6 本章小结4 7 第五章协议及算法的f p g a 实现4 8 5 1 总体架构4 8 5 2is 018 0 0 0 6 c 协议4 9 5 2 1p i e 编码模块5 0 5 2 2c r c 编码模块5 2 5 2 3 解码模块5 4 5 2 4s t - d f s a 算法实现5 6 5 2 5 协议指令层一5 7 5 3ls 018 0 0 0 _ 6 a b 协议6 3 5 4 协议切换方法6 4 5 5 读写器波形。6 5 5 6 本章小结6 6 第六章总结与展望6 7 参考文献。6 8 致谢7 l 攻读硕士期间论文及其他成果7 2 山东大学硕士学位论文 c o n t e n t s a b s t r a c t ( c h i n e s e ) 1 a b s t r a c t 2 c h a p t e rli n t r o d u c t i o n 3 1 1i n t r o d u c t i o no fr f i d 3 1 1 1s i m p l ei n t r o d u c t i o no f r f l dt e c h n o l o g y 3 1 1 2t h eo r i g i no fr f i d 3 1 1 3t h es t a t u so fr f i da p p l i c a t i o n 4 1 1 4t h ef u t u r eo fr f l di n d u s t r y 5 1 1 5t h ep r o s p e c to fr f i d 一6 1 2t h em e a n i n go ft h ep r o c j c o t 7 1 3o u t l i n e 9 c h a p t e r2t h ep r i n c i p l eo fr f i dt e c h n i q u e 1 ( ) 2 1t h e p r i n c i p l eo fr f i dt e c h n i q u e 10 2 1 1t h ep r i n c i p l eo fl fa n dh fr f i d 1o 2 1 2t h ep r i n c i p l eo fu h fr f i d 。1l 2 2t h ei n t r o d u c t i o no fu h fr f i dp r o t o c o l 12 2 2 1t h el a y e r so fu h fr f i dp r o t o c o l 12 2 2 1 1t h ep h y s i c a ll a y e r l2 2 2 1 2t h et a gi d e n t i f i c a t i o nl a y e r 14 2 3t h ee n v i r o n m e n tr e q u i r m e n to fu h fr f i da p p l i c a t i o n 15 2 4t h es u m m a r yo f t h ec h a p t e r l7 c h a p t e r3h a r d w a r ep l a f f o mo fu h f r f i dr e a d e r 18 3 1t h ea r c h i t e c t u r eo fu h fr f i dr e a d e r 18 3 2t h ed e s i g no fr fc i r c u i t l9 3 2 1t h et h e o r yo f r fd e s i g n 1 9 3 2 2t h ec h o i c eo f r e c e i v e r 2 0 3 2 3r fc i r c u i t 2 0 3 2 4t h en o t e so fc i r c u i td e s i g n ：! ! ； 3 2 4 1t h eo s c i l l a t o rn o t e s 2 5 3 2 4 2t h ed e s i g no fm i c r o s t r i pl i n e 2 6 3 2 4 3t h ed e s i g no fd a m p i n gc i r c u i t 2 7 3 2 4 4t h ed e s i g no fr fg r o u n d i n g 。2 8 3 3t h eb a s e b a n dc i r c u i t ：1 9 3 3 1t h ea r c h i t e c t u r eo fb a s e b a n dc i r c u i t 2 9 ：；：；2t h eb a s e b a n ds c h e m a t i c 3 0 3 4t h es u m m a r yo f t h ec h a p t e r 3l c h a p t e r4t h ep r o p o s e da n t i c o l l i s i o na l g o r i t h m s 3 2 4 1t h ei n t r o d u c t i o no f a n t i c o l l i s i o i n 3 2 4 2t h ea n a l y s i so ff s a 3 3 ， 山东大学硕士学位论文 4 3t h ea n a l y s i so fd f s a 3 5 4 4t h ep r o p o s i t i o no fs t - d f s a 3 6 4 4 1t h es e to fl n i t i a le n v i r o n m e n t 3 6 4 4 2t h e p r o c e s s i n go fd i f f e r e n ts l o t s 3 7 4 4 2 1t h ep r o c e s s i n go fi d l es l o t s 3 7 4 4 2 2t h ep r o c e s s i n go fs u c c e s s f u ls l o t s 3 7 4 4 2 3t h e p r o c e s s i n go fc o l l i d e ds l o t s 3 8 4 4 3t h eo p t i m i z a t i o na n ds i m u l a t i o n 3 8 4 5t h ep r o p o s i t i o no f c r c f s a 。3 9 4 5 1t h es e t so fc o m m a n d s 4 0 4 5 2t h ep r o c e s s i n go fi d l es l o t s 4 1 4 5 3t h ep r o c e s s i n go fs u c c e s s f u ls l o t s 4 1 4 5 4t h ep r o c e s s i n go fc o l l i d e ds l o t s 4 2 4 5 5t h eo p t i m i z a t i o n z 和4 4 5 6s i m u l a t i o n s 4 5 4 6t h es u m m a r yo f t h ec h a p t e r 4 7 c h a p t e r5t h er e a l i z a t i o no fp r o t o c o l sa n da 1 9 0 r i t h mb a s e do nf p g a 4 8 5 1t h ea r c h i t e c t u r e 4 8 5 2t h ei s ol8 0 0 0 6 c 4 9 5 2 1t h ep i em o d u l e 5 0 5 2 2t h ec r cm o d u l e 5 2 5 2 3t h ed e c o d em o d u l e 5 4 5 2 4t h er e a l i z a t i o no fs t - d f s a 5 6 5 2 5t h ec o m m a n d sl a y e r 5 7 5 3i s o18 0 0 0 6 a bp r o t o c o l s 6 3 5 4t h ep r o t o c o l ss w i c h i n g 6 z i 5 5t h ew a v eo f r f l dr e a d e r 一6 5 5 6t h es u m m a r yo ft h ec h a p t e r 6 6 c h a p t e r6t h es u m m a r ya n do u t l o o k 6 7 r e f e r e n c e s 6 8 t h a n k s 71 p a p e r sa n do t h e ra c h i e v e m e n t s 7 ：! i v 山东大学硕士学位论文 摘要 随着电子信息技术的普及以及向各个领域的渗透，很多传统领域已经全然一 新。条形码作为自动识别技术的先行者因为其价格便宜，目前在整个物流领域被 广泛采用。然而容易损坏，不能多个识别，识别速度慢，数据容量低等弊端已经 跟不上社会发展的需求，因而社会需要一种更先进的技术来取代目前的条形码。 r f i d ( r a d i of r e q u e n c yi d e n t i f i c a t i o n ) 技术，即射频识别技术的出现弥补了这一 技术空白。r f i d 标签具有体积小容量大，寿命长，可重复使用等诸多优点，并 且可支持快速读写、非可视识别、移动识别、多目标识别、定位及长期跟踪管理。 更重要的是r f i d 技术与互联网、通讯等技术相结合，可实现全球范围内的物品 跟踪与信息共享，从而实现物物相连的物联网。因而r f i d 技术的发展，对社会 信息化建设意义重大。 随着相关技术的不断完善和成熟，r f i d 产业正在成为一个新兴的高技术产业 群。今年国家两会上提出了国家发展战略的一些要点，其中新能源，新材料，物 联网这三个方面是重中之重的发展规划。由此可见物联网的影响力之大，本课题 中r f i d 技术正是物联网的核心基础技术之一，因此本课题的选取非常有意义并 且紧跟时代的发展。 本课题的研究内容是用f p g a 为主要器件实现超高频协议及防碰撞算法。此设 计将目前流行的三种超高频协议整合到起并用自适应技术使其根据不同的标 签自动切换相应的协议实现全自动多协议识别。为了进一步提高多标签读写能 力，在最有潜力的e p c 协议即i s o1 8 0 0 0 6 c 协议下，创新性地提出了两种标签防 碰撞算法，s t - d f s a 以及c r c f s a 算法。在信号滤波处理方面，本设计采用了 灵活的滤波方法进行预处理，去除了硬件电路的毛刺信号等影响信息接收的的噪 声，使得后面的信号处理达到非常好的效果。 本论文，按照从协议分析，到硬件测试平台的搭建，再到防碰撞算法的提出， 以及最后协议的实现对整个课题的设计过程进行了详细的介绍，并给出了设计时 所需要注意的地方及相应的理论支持。 关键字：射频识别超高频多协议s t - d f s ac r c f s af p g a ， 山东大学硕士学位论文 a b s t r a c t w i t ht h ed e v e l o p m e n to ft h ee l e c t r o n i c sa n ds e e p i n gi n t od i f f e r e n ti n d u s t r i e s ， n u m e r o u st r a d i t i o n a li n d u s t r i e sa r eg e t t i n gb r a n dn e w b a rc o d e ，a st h ef o r t h g o e ro f t h ea u t o r e o r g a n i z a t i o n ，i sw i d e l yu s e di na l lt h ei n d u s t r i e sf o ri t sl o wc o s t b u tb a r c o d ec a nn ol o n g e rc a t c ht h ed e v e l o p m e n to ft h es o c i e t yb e c a u s eo fi t sd i s a d v a n t a g e s s u c ha sf l i m s y , s l o wi nr e a d i n g ，a n dl o wi ns t o r i n gd a t a r f i d ( r a d i of r e q u e n c yl d e n t i f i c a t i o i n ) t e c h n i q u em a k e su pt h ed i s a d v a n t a g e s a n ds u i t st h es o c i e t yv e r yw e l l r f i dt a gh a st h ea d v a n t a g e so fl a r g ed a t ac a p a c i t y , l o n gu s e f u ll i f e ，a n dr e u s a b l e i t c a ns u p p o r tf a s tr e a d i n ga n dw r i t i n g , m o v i n g r e c o g n i z a t i o n ，m u l t i p l et a g sr e c o g n i z a t i o n ，l o c a t i o na n dl o n gt e r mm a n a g e m e n t t h e m o s ti m p o r t a n tt h i n gi st h a tr f i dt e c h n i q u ec a nb ec o n n e c t e dw i t ht h ei n t e r n e ta n d f o r mat h i n g - t o - t h i n gn e t i nt h i sw a y , p e o p l ec a nc o n t r o la l lt h ei n f o r m a t i o no ft h e r e l a t i v et h i n g sa r o u n dt h ew o r l d t h ea p p l i c a t i o no fr f i dt e c h n i q u et od i f f e r e n t i n d u s t r i e sc a ni m p r o v et h em a n a g e m e n ta n do p e r a t i o ne f f i c i e n c ya n dr e d u c et h ec o s t o fo p e r a t i o n s ot h ep r o p o s e dr f i dr e s e a r c h ，w h i c hi st h ec o r ep a r to ft h en e to f t h i n g s ，i sv e r ym e a n i n g f u l t h ep r o p o s e dr e s e a r c hi st or e a l i z et h et h r e eu h fp r o t o c o l sb a s e do nf p g a i t c o m b i n e st h et h r e eu h fp r o t o c o l st o g e t h e ra n ds w i t c h sa u t o m a t i c a l l ya c c o r d i n gt o d i f f e r e n tk i n do ft a g s t oi m p r o v et h er e a d i n gt a gs p e e d ，t w oa l g o r i t h m s ：s t - d f s a a n dc r c - f s aa r ep r o p o s e db a s e do ne p cp r o t o c o lw h i c hi st h em o s tp o t e n t i a lo n e i nt h ea s p e c t so fs i g n a lp r e c e s s i n g , f l e x i b l em e t h o di se m p l o y e dt or e m o v et h en o i s e l i k eb u r rs i g n a l t h i sg u a r a n t e e st h es u c c e s so f t h el a t t e rs i g n a lp r o c e s s i n g i nt h i st h e s i s ，t h er e s e a r c hi si n t r o d u c e di nd e t a i lf r o mt h ea n a l y s i st ot h ed e s i g n o fh a r d w a r et e s t b e n c h ，f r o mt h ep r o p o s e da n t i - c o l l s i o na l g o r i t h m st ot h ed e s i g no ft h e t h r e ep r o t o c o l s t h ek e yp o i n t sa n ds u p p o r t i n gt h e o r ya r ea l s op r o v i d e di nt h et h e s i s 2 k e yw o r d s ：r f i d ，u h f , s t - d f s a ，c r c f s a ，m u l t i p l ep r o t o c o l s ，f p g a 山东大学硕士学位论文 1 1r fld 技术概述 第一章绪论 r f i d 技术最近非常火热，温家宝总理去江苏无锡之行所提及要大力发展物 联网的设想，以及两会上提到的大力发展物联网的政策强烈的表达出这一信号： 物联网的脚步在越来越近了。而物联网的支撑技术之一就是r f i d 技术，这项技 术要将每一件物品给一个独立的编码，将物品信息引入互联网，从而构成庞大的 物联网。 1 1 1r f i d 技术简介 r f i d 1 】巾l ( r a d i of r e q u e n c yi d e n t i f i c a t i o n ) ，即射频识别技术，是一种利用无线 信号实现的近距离非接触式的自动识别技术。由于r f i d 标签具有体积小容量大， 能适应恶劣环境，使用寿命长，并且可重复使用等优点，r f i d 可以代替目前条 形码的地位来进行物品管理。另外由于r f i d 系统可实现快速读写标签、非可视 识别、移动识别、多标签识别、定位及长期跟踪管理，r f i d 系统的应用领域将 大大扩展。r f i d 技术与互联网、无线通讯等技术相结合，可实现全球范围内的 物品跟踪与信息共享，从而实现物物相连的物联网。 1 1 2r f i d 技术由来 r f i d 技术最早是在二战中对空军作战行动中进行敌我识别：当时英国用来 判断进机场的是否为敌机。用这种方式加强机场等重要地区的防控【9 】。 在雷达使用到战争中后，实际应用中发现了一个很大的问题。在雷达屏幕上， 分不清楚什么飞机是敌人，还是自己人。于是他们在飞机上加装了相应的无线识 别系统，在雷达也加装了相应的识别装置。具体操作方法就是在雷达在发现目标 之后，将会发送一个询问信息，如果是自己的飞机，识别装置就会自动回复相应 信息，这样雷达就能够分清楚来机是否为敌机。这就是r f i d 技术的雏形，现在 每一架军用飞机都装备一个具有加密算法及密钥的敌我识别装置。 2 0 世纪9 0 年代起，r f i d 技术被美国军方广泛采用在武器和后勤管理体系上。 3 山东大学硕士学位论文 在伊拉克战争中，美国使用r f i d 技术对物资和武器进行了相当精确地调配，充 分保障了前线物资和弹药的准确供应【l o 】。与以往充足的供应策略有所不同，现 代化的管理强调“准确”供应，因为多余的供应会增加额外的运输管理成本，这 个案例为r f i d 技术应用于后勤管理开启了先河。 随着和平时代的到来，越来越多的军事技术开始民用化，r f i d 技术就是其 中非常有影响力的一种。 1 1 3r f i d 技术应用现状 目前r f i d 技术已经在社会很多领域得到良好的应用，它对改善人们生活质 量、提高公司效益、加强社会信息控制及公共安全产生着非常重要影响。根据 2 0 0 8 2 0 0 9 年的年度r f i d 产业发展研究报告，2 0 0 8 年中国的r f i d 技术市场规 模已经达到8 0 4 亿元【l l j 。 目f ； 在实际应用中，较为常用r f i d 频段是12 5 k 、1 3 5 6 m h z 、 8 6 0 m h z 9 6 0 m h z 和2 4 g h z 。其中1 2 5 k h z 、l3 5 6 m h z 等l f 和h f 频段主要应 用于短距离r f i d 系统，这两种技术目前也比较成熟；而8 6 0 m h z 9 6 0 m h z 等 u h f 频段主要应用于远距离无源r f i d 系统，该技术目前还不太成熟，但是发展 非常迅速；2 4 g h z 和5 8 g h z 等微波频段目前也j 下在研究之中，其应用前景也 非常广泛。根据应用情况划分， r f i d 技术目前主要应用在以下各个领域【1 2 】： l 、证件防伪。国家的第二代身份证是r f i d 应用的一个最大项目，该项 目被称为金卡工程。二代身份证的普及给群众带来了很大的方便，也使得市场上 原先一些假身份证无处藏身。另外现在校园一卡通发展的如火如荼，对于校园的 各项管理如门禁，消费等有了很大的提升。其他如火车票，葡萄酒防伪等应用也 与只俱增。 2 、交通管理。r f i d 技术在智能交通领域也大展头角。山东高速公路主 要收费站将全部构建由r f i d 技术为核心的不停车收费技术。另外国家铁路机车 车号识别系统( 其中读写器主要由远望谷公司提供) ，小区的停车场管理系统，还 有海关进出系统都有r f i d 技术的身影。r f i d 技术应用于交通使得交通效率大 幅提高，交通智能化，无人化离不歼r f i d 技术的使用。 3 、物流和后勤。物流是r f i d 技术一个非常重要应用。研究表明，采用 4 山东大学硕士学位论文 r f i d 技术的卖场或大型超市补充脱销商品的效率能提高6 3 。r f i d 系统可对 整个物流过程进行清晰的监控和管理，从而保证商品在流通过程中不会被误送或 丢失，进而降低物流成本并提高商品流通的效率。从2 0 0 5 年起，全球最大的零 售商沃尔玛就明确要求其前3 0 0 家供货商使用r f i d 电子标签，自此之后，更多 国外知名公司也纷纷宣布开展r f i d 项目的应用。采用了r f i d 技术后的沃尔玛 公司，它的物流管理显示出了惊人的效率。从长远的角度来看这个高效率的物流 供应管理体系将会成为沃尔玛物流系统的核心竞争力。 4 、消费支付。电子支付的标准和测试目前正在实施，截止本论文将要 定稿之时，中国移动，联通和电信等公司已经开始着手研发和在不同的城市尝试 手机支付。届时手机将于r f i d 技术相结合，成为人们生活中必不可少的随身物 品。相信在不久的将来手机支付将成为非常重要的一环。 5 、资产追踪管理。将r f i d 系统用于固定资产或仓库货物管理，可以有 效地解决资产的盘点、维修以及货物流向等相关信息。为实时了解产品情况，自 动识别货物，确定货物的位置等奠定了基础。美国的第七大城市圣安东尼奥的城 市图书馆系统决定采用3 m 公司的图书馆r f i d 系统。香港城市大学的r f i d 图 书馆也正在兴建当中，其技术采用自主研发，由其e e 系教授牵头开发。 1 1 4r f i d 技术产业状况 虽然我国r f i d 技术起步相对较晚，且其应用状况还处于发展阶段，但是国 内已经形成了一定的产业基础。随着r f i d 技术的广泛应用，尤其是非接触类公 交卡、校园卡、身份证等项目的推广，国内涌现出了一部分芯片、读写终端和系 统集成商。这些国内已经成熟的技术，初步形成了国内的r f i d 产业链。 r f i d 产业链主要由以下几个部分组成：标准制定、芯片设计、标签天线设 计、读写器设计、系统集成，功能测试等几个环节。下面从这些方面介绍国内 r f i d 产业链的现状。 在标准制定方面，国家标准委已经联合科技部、信息产业部以及上海标准化 研究院等十四个部委，共同进行中国r f i d 标准的研究，并已形成中国r f i d 技术政策白皮书。 在芯片设计与制造方面，目前已经有上海复旦微电子、上海华虹、上海贝岭 5 ， 山东大学硕士学位论文 等企业涉足。自2 0 0 4 年8 月，中国已经推出了超高频的芯片，但由于性能上的 众多原因，没有普及应用。 在天线设计与制造方面，中国电子科技集团第五十研究所等专业院所正在专 门对不同频段的天线进行研究，北京安特兰博公司自主设计的天线也非常不错； 在读写设备方面，深圳先施科技、远望谷、南京瑞福等公司都在进行自主研 发自己的读写器。已经基于进口天线和进口射频模块开发出了超高频的读写器， 但是市场价格居高不下，严重阻碍了r f i d 技术的发展。 在系统集成方面，国内有非常多的小公司，但是目前在国内影响力非常大的 系统集成公司还没有。随着r f i d 技术的发展，在r f i d 技术成熟时期r f i d 系 统集成公司将扮演着非常重要的角色。 在r f i d 测试技术方面，科技部正在联合建设国家的电子标签测试中心，提 供最新的r f i d 技术测试和应用测试，为行业应用提供示范和服务。另外香港科 技大学已经建立了r f i d 测试中心，这个方面目前芷在起步阶段。 在这个产业链中，低频( 1 2 5 k ) 、高频( 1 3 5 6 m ) 近距离读卡器技术比较成熟， 而用于远距离识别的超高频技术8 6 0 m 9 6 0 m 以及微波技术2 4 g 、5 8 g 目前还 在迅速发展。无源电子标签的远距离自动识别技术比较复杂，目前各公司的生产 规模不大，生产成本高。在全国的众多r f i d 企业中，各种代理或外企分支机构 和系统集成与应用系统开发企业占到近9 0 ，真正从事r f i d 的核心技术开发， 具有自主知识产权产品企业不到1 0 ，是中国r f i d 产业最薄弱环节。深圳远望 谷、北京维深电子、深圳先施、江苏瑞福等为代表的中国企业已经自主开发出符 合i s o1 8 0 0 0 6 标准的超高频读写器，但是其中天线、射频模块等核心技术仍然 为国外所控制，这使得超高频的价格超出了很多用户的预算。费用过高是阻碍 r f i d 技术大面积推广的一个重要原因。 1 1 5r f i d 技术前景 目前r f i d 技术虽然是红红火火，但是它还处于初期阶段，距离大规模的应 用尚远。要提r f i d 的前景就不得不说一说物联网的概念。 物联网【13 1 ，英文名称“n ei n t e r n e t o f t h i n g s ”，在我国也被称为传感网。通俗 地说，物联网就是一个“物物相连的互联网”，是将各种附着于物品的信息传感 6 山东大学硕士学位论文 设备通过互联网结合起来而形成的一个更大网络。物联网的目标就是让所有需要 的物的信息，全部通过r f i d 技术进入互联网。因而可以说物联网就是r f i d 技 术的终极目标。 2 0 0 9 年初，美国总统o b a m a 就上任后，将“物联网”和“新能源列为振 兴经济的两大法宝；近期欧盟也召开了与“物联网 有关的讨论。物联网目前被 很多国家所重视，各个国家都想在此争取制高点，防止像是互联网那样被美国所 垄断，赚取巨大利润，并且严重影响国家安全。 2 0 0 9 年初，m m 公司提出了“智慧地球”的概念【1 4 1 。i b m 公司认为，“智 慧地球”将发展成为继互联网浪潮后的又一次科技革命。因为人类历史上出现了 几乎任何系统都可以实现数字量化和互联的事实，也就是全面的物联网和互联网 的融合。 据专家预测，l o 年内“物联网”就可能大规模应用。物联网的用途非常广泛， 涉及智能交通、后勤物流、公共安全、防伪、环境保护、物品管理、工业监测、 个人健康等多个领域。有关部门预计，物联网技术将会发展成为一个达万亿规模 的巨大市场，并且将来肯定会成为一个全球性的支柱产业。 物联网技术与互联网技术有所不同，它可以看做技术的集成，需要融合很多 的技术。特别是像信息采集这样的核心的部分，在这方面我们与发达国家还有很 大差距。但是随着技术的发展和不断地融合，物联网的能力将逐渐显现出来。它 将收集我们周围的一切信息用于分析。例如在生物、环境、化学等与人类健康、 生活直接相关的领域。如太湖污染，其中的许多有害物质超过标准，如果能够通 过生物、化学的传感方式，就可以实施相应的监测和防控，这具有非常重大现实 的意义。 由此可见本课题以r f i d 技术作为研究课题，既跟紧了信息时代社会发展的 脉搏，又结合电子信息方向的特长，可谓一举两得。 1 2 本课题研究的意义 目前在超高频方面国内还没有厂家能够生产出超高频多协议读写器芯片，超 高频读写器芯片目前完全依赖国外进口。该芯片价格相当昂贵，造成国内超高频 读写器价格居高不下，尤其是手持式超高频读写器价格在2 0 0 0 0 元左右。市场潜 7 山东大学硕士学位论文 力和需求被高价所抑制，影响了我国信息化建设的进程。究其原因，一方面国外 厂家控制r f i d 核心技术，r f i d 读写器芯片价格一直居高不下；另一方面，国 内外从事r f i d 研究、开发的企业和科研单位还是太少。由于r f i d 技术涉及到 集成电路技术、高频电子线路技术、天线设计技术、嵌入式系统设计技术、高速 数字信号处理技术等诸多学科，跨学科性强，技术门槛较高，f j 期科研任务量大， 再加上市场还不成熟，大多数企业望而却步。 r f i d 技术是一种新兴的现代通信与识别技术，国外发展的历史也不长，国 内最早的涉足该领域的厂家也就是2 0 0 2 年左右。而对于核心技术的研究，仅仅 有刚刚丌始的上海、北京几家科研院校。目前，国内还没有一家企业拥有完全自 主知识产权的读写器和芯片。山东省