RFID技术与应用 习题答案 作者 方龙雄.doc

第一章1. 你身上携带的第二代身份证和交通一卡通采用的是什么通信技术？用的是什么频段的电磁波？没有电池它为什么能通信？下次乘车请试验一下交通一卡通的识别距离（范围）。参考答案：第二代身份证和交通一卡通采用的是RFID通信技术，电磁波的频段为高频（13.56MHz）。第二代身份证和交通一卡通嵌有被动式RFID电子标签，被动式RFID电子标签自身没有电源，需要获取读写器发射的电磁波变场来产生感应电流。交通一卡通的识别距离（范围）大致相当于一个排球的大小，最大距离10CM。2. 你的教科书后面贴有ISBN（国际统一书号）条形码，上网调查一下代码数字的含义。参考答案：RFID技术与原理教科书的ISBN为978-7-111-40444-6，下面是其各个数据段的含义：第一组：978，商品分类，978表明是图书；第二组：7，国家地区出版物的代码，7代表中国大陆的出版物；第三组：111，出版社代码，111是机械工业出版社的代码；第四组：40444，书序码，40444是这本教材的代码；校验码：6，依据前12位978-7-111-40444来进行运算：用1分别乘以ISBN的前12为中的奇数位（从左边开始数起），用3乘以偶数位，除以10取余，再用10减去余数所得值即可得到校验位的值，对于该书号：1(9+8+1+1+0+4)+3(7+7+1+4+4+4)=104，104 mod 10=4，所以校验位为10-4=6.3. RFID射频识别技术比起条形码有什么技术特点和优势？你认为条形码会很快被RFID电子标签取代吗？参考答案：RFID电子标签比起条形码具有可读距离长、可重写数据、可小型化、抗污能力强、障碍物穿透能力强、违法复制困难、可读取多个标签、数据存储量大等技术优点。目前条形码普及程度高，成本极其低廉，RFID电子标签成本较高，还只是在特定的应用领域得到了较好的普及。在可预见的将来RFID电子标签完全取代条形码几乎不可能，条形码和RFID电子标签会长期并存和发展。4. 为什么各个国家对无线电频谱进行法律管制？我国的超高频段（UHF）频率范围是？参考答案：无线电频谱和领土、领海、领空一样，属于一个国家的主权范畴，各个国家都有专门的法律和执法机构进行严格管制。我国的超高频段（UHF）频率范围为840MHz845MHz和 920MHz925MHz。5. 为什么技术标准很重要？为什么各国激烈争夺国际标准？RFID技术有哪两大国际标准化组织？请上网找出ISO/IEC 18000-6标准的原本。参考答案：通信技术都有其标准，如果RFID电子标签和读写器不遵循同一个技术标准，它们就不能正确地通信。掌握了标准，就掌握了技术的制高点和专利，相关国家正在通过加快RFID技术标准的制定和推广，激烈争夺国际标准。有关RFID技术的国际标准现在主要由国际标准化组织（ISO）和EPCglobal两大组织来制定。（注：还有日本的UID标准组织，也有人认为包括UID，国际上有三大标准化机构和标准）可以到/BZ-shuju/searchsub.asp（标准信息网）搜索相关购买信息。6. 有人说RFID系统就是物联网，你怎么认为？参考答案：RFID系统只是物联网的一部分应用，物联网的范畴要远远大于RFID系统。第二章1. 一个RFID应用系统由几部分来构成？请举例说明一个RFID系统的各个部分及工作原理。参考答案：RFID系统由服务器、RFID读写器、RFID天线及RFID电子标签四大部分构成（也可把RFID读写器和RFID天线统称RFID读写器），服务器通过RFID读写器对电子标签进行读写并通过其数据处理系统进行管理和控制。比如学校里的饭卡，当学生买饭付钱时读卡器要读到饭卡的ID号，通过数据线传送到服务器，由服务器进行决算，再把决算结果返回给读卡器。2. 对无源电子标签进行振幅键控（ASK）调制通信时，为什么要用调节振幅的方式来进行通信？参考答案：对于无源电子标签进行振幅键控（ASK）调制通信时，因为电子标签需要不断从读写器获得能源，要采用调节振幅的方式来进行通信。已调波的振幅变小对电子标签的能量供应也变小。即不能完全把振幅调为零，如果这样，电子标签得不到能量供应，电路断电。3. 对二进制数“10111001”，画出曼彻斯特编码和FM0编码信号图。参考答案：见下图。 1 0 1 1 1 0 0 1信号时钟频 FM0编码 曼彻斯特编码 4. 什么是RFID系统的识读率和误码率？为什么用户重视这两项技术统计指标？参考答案：RFID系统的识读率（）和误码率（）的定义：RFID系统的识读率（）和误码率（）由组成系统的众多因素和现场安装情况及使用环境决定，这两项指标可以综合评价复杂的RFID系统的效能。 5. 为什么会有电子标签的碰撞现象？读写范围不重叠的相距较远的读写器之间也会产生冲撞现象吗？参考答案：在RFID系统工作时，经常会有多个电子标签同时处于读写器的作用范围内，如果这些电子标签同时发送数据给读写器会产生通信的碰撞。RFID的读写器具有很高的灵敏度，它甚至可以接受空间里的1个纳瓦的能量。虽然在安装工程中会按读写器可识读范围不重叠的原则来安装，但问题是读写范围不重叠的相距较远的读写器之间也会发生读写器冲撞的问题。6. 哪一个部件的设计较大程度影响电子标签的感度？参考答案：是天线。其形状、大小、材质都会影响电子标签的感度。7. 天线分离型RFID读写器相对于天线一体型读写器有什么长处？参考答案：天线一体型RFID读写器组件少、成本低、安装简单，但由于不能追加天线，系统的扩容性要劣于天线分离型。天线分离型用同轴电缆连接控制器和天线，一台控制器可以连接几个天线并同时进行控制，可大大提高电子标签的识读范围和安装自由度，较适合应用于物流仓储等大规模的RFID应用系统。8. 回答以下问题：1) 飞利浦的S50卡共分成几个扇区？每个扇区有个块？第四扇区控制块的绝对块地址号是什么？2) 飞利浦的S50卡存储器扇区的第几个块是控制块？控制块的具体数据是怎样的构成？参考答案：1）16个扇区、每个扇区4块，第四扇区控制块的绝对块地址号为19。2）是第3块，控制块的具体数据如下：0123456789101112131415密钥AKey A存取控制位Access bits密钥B（可选）Key B（optional）9. 回答以下问题：1) 飞利浦的ICODE SLI系列卡存储器共分几个块？每个块有几个字节？UID由几个数据段构成？2) 飞利浦的ICODE SLI系列卡存储器用户可存取的数据块有几块？保护控制位在哪一个块里？如果要对第20个数据块进行写入保护，如何设置控制位？参考答案：1）32块，每块4个字节，UID由块-3和-4的8个字节构成；2）28块，保护控制位在-1块里。在-1块的Byte3里写进0x01;第三章1. EPCglobal制定EPC标准的目的是什么？请登陆网页/调查一下。参考答案：EPCglobal的主要职责是在全球范围内对各个行业建立和维护EPC网络，保证供应链各环节信息的自动、实时识别采用全球统一标准。通过发展和管理EPC网络标准来提高供应链上贸易单元信息的透明度与可视性，以此来提高全球供应链的运作效率。EPCglobal是一个中立的、非赢利性标准化组织。EPCglobal由EAN和UCC两大标准化组织联合成立，它继承了EAN.UCC与产业界近30年的成功合作传统。2. EPC系统体系有哪几个组成部分？各包括哪方面的内容？参考答案：EPC技术体系标准由全球产品电子代码（EPC）的编码体系、射频识别系统及信息网络系统三部分组成，主要包括六个方面。 EPC系统体系的组成EPC系统体系的组成系统构成名 称注 释EPC编码体系EPC代码用来标识目标的特定代码射频识别系统EPC 标签贴在物品之上或者内嵌在物品之中读写器识读EPC标签信息网络系统EPC中间件EPC系统的软件支持系统对象名称解析服务(Object Naming Service：ONS) EPC信息服务(EPC IS) 3. EPC-96的数据共有多少位？有几个数据段？你知道EPC-96可以对多少物品进行标识吗？参考答案：共有96个位。分4个数据段。EPC-96编码数据结构中厂商识别代码段可以容纳2.68亿家厂商，对象分类代码段可以容纳1677万种产品，序列号段可以容纳687亿个单品。4. 什么是EPC Gen2？这里的Gen代表什么含义？参考答案：EPC Gen2是EPCglobal制定的Class1UHF频段射频识别空中接口的第二代标准，又称C1G2标准。这里的Gen代表generation（代、生代）。5. 什么是EPC中间件？为什么大型RFID应用系统需要EPC中间件？参考答案：EPC中间件是具有一系列特定属性的“程序模块”或“服务”，并被用户集成以满足他们的特定需求，以前Auto-ID中心称EPC中间件为SAVANT。EPC中间件是加工和处理来自读写器的所有信息和事件流的软件，是连接读写器和企业应用程序的纽带，主要任务是在将数据送往企业应用程序之前进行标签数据校对、读写器协调、数据过滤、数据传送、数据存储和任务管理。大型RFID应用系统数据采集设备数量众多，一定需要EPC中间件来进行数据协调、数据过滤、数据传送和数据存储。6. 什么是ONS？应用服务器为什么需要ONS的信息支持？参考答案：对象名称解析服务(ONS) 是一个自动的网络服务系统，类似于域名解析服务(DNS), ONS给EPC中间件指明了存储产品相关信息的服务器。ONS服务是联系EPC中间件和EPC信息服务的网络枢纽，并且ONS设计与架构都以因特网域名解析服务DNS为基础，因此，可以使整个EPC网络以因特网为依托，迅速架构并顺利延伸到世界各地。应用服务器如果没有ONS的信息支持就会陷入找不到具体信息的窘境，导致系统崩溃。7. 什么是EPCIS？EPCIS有哪几种运行模式？参考答案：EPC信息服务（EPCIS）提供了一个模块化、可扩展的数据和服务的接口，使得EPC的相关数据可以在企业内部或者企业之间共享。它处理与EPC相关的各种信息。 EPCIS有两种运行模式，一种是EPCIS 信息被已经激活的EPCIS应用程序直接应用；另一种是将EPCIS 信息存储在资料档案库中，以备今后查询时进行检索。8. 回答以下问题：1) EPC Gen2标签的kill password和access password分别用于什么场合？2) 如何防止黑客破坏你的标签？参考答案：1）在有些情况下为了保证信息和隐私的不泄漏，需要启动电子标签的自损功能，比如在服装等领域，由于担心涉及到顾客的安全隐私，可以在适当环节（例如购物结算时）使用kill命令，将标签永久性灭活。要永久性灭活电子标签，必须首先保证kill密码为非默认值（32位全零），并且输入正确的灭活口令（kill password）才可以执行kill命令。在用户输入访问口令(access password)正确的情况下，用户可以对标签各个区域进行锁定（lock），解锁（unlock）、永久锁定（perma-lock）、永久解锁（perma-unlock）操作2）可参考以下的安全设置，如图：设置密码：n 灭活口令（Kill Password）n 访问口令（Access Password）永久锁定（perma-lock）reserved区：n 灭活口令（Kill Password）不可读写n 访问口令（Access Password）不可读写数据加密后写入以下区块：n EPC区n User区锁定（Lock）或永久锁定（Perma-lock）：n EPC区n User区9. 回答以下问题：1) EPC Gen2协议下为了让access password不可被读出，可以执行哪些类型的锁操作？2) EPC Gen2协议下在perma-lock和perma-unlock状态下对各区进行读操作，哪些区在两种状态下的读取结果会不同？参考答案：1）永久锁定（perma-lock）reserved区。2）reserved区，永久锁定reserved区会导致数据无法读取，其他区可读。第四章1 RFID系统成败的几个因素是什么？请说出各个因素的内容。参考答案：1. 系统硬件的选配不合适很多情况下RFID系统失败的原因是没有很好地选定系统合适的电子标签、读写器以及配套设备上。在没有充分分析和验证业务需求、RFID对象物、使用形态和环境干扰的情况下匆忙选择低成本容易购买的硬件设备往往会导致整体RFID系统的失败。2. 系统可行性的调查和验证不充分系统可行性大致分为两个部分，一个是成本效益分析，如果没有合理的缜密的成本效益的预期，企业绝不会投入资金进行RFID系统的建设。另一个是技术可行性分析，如果没有经过充分的现场实验和验证就进行系统设计就会很危险，RFID的标签、读写器等设备很容易受使用环境的影响，如果光凭厂家发表的性能指标就进行系统设计和配置，则注定要导致系统的失败。3. 设备安装位置、场所不适当RFID读写器位置或天线的方位、电子标签的粘贴位置及粘贴方式等都对RFID系统的可靠性有很大的影响，如果导致识读率偏低、误码率偏高，则用户不会接受这样的RFID系统。4. 系统构成设计不合理天线和读写器的组合方式等系统构成会影响到系统的识读率和误码率，RFID系统的对象物大多是移动物体，其位置和方位会不停变化，譬如如果一幅天线难以胜任可靠性要求，就可以考虑改变系统的构成，增加另一幅天线，从物品的左右两侧读取标签，会改善系统的识读率、降低误码率。5. 系统设计标签数据过大如果电子标签的设计数据量大，会影响系统的可靠性，特别是写入数据需要对存储器进行块单位的消除和写入，时间要远远长于读取数据，而管理物品大多是移动物体，在读写器作用范围内的时间有限，容易造成数据写入失败，应尽量简化数据，缩短写入时间和读取时间。2 从RFID的特性考虑，什么因素极大地影响RFID整体系统的效能？参考答案：RFID系统有别于其他系统的一大特点是现场因素（RFID对象物、现场使用环境、现场作业方式）极大地影响整体系统的效能，3 结合实验，思考以下超高频（UHF）段读取情景中（下图），哪一个通信距离最长？哪一个最短？请按通信距离的长短用序号排序。粘贴在被雨淋了的纸箱上的标签粘贴在空塑料盒子的标签粘贴在金属物上的标签用一根细绳线吊住标签标签 读写器天线 读写器天线 读写器天线 读写器天线RFID对象物对通信距离的影响参考答案：-4 思考以下环境中（下图），超高频（UHF）段读取实验，哪一个通信距离最长？哪一个最短？请按通信距离的长短用序号排序。假设房间大小、读写器天线设置条件不变。没有隔断的新建办公室挤满工作人员的办公室工厂/物流中心电波暗室标签 读写器天线 读写器天线 读写器天线 读写器天线RFID利用环境对通信距离的影响参考答案：-5 近年来一些大学图书馆里相继设置了智能书架，上网查一下什么是智能书架，它给图书管理提供什么样的便利？参考答案：现在很多图书馆开通了网上预约图书业务，但在取书借书环节还需要工作人员的人工操作，往往出现排长队等候的现象，智能书架系统将RFID无线射频识别技术和计算机技术紧密结合实现图书预约书籍自动借阅的功能，用户网上成功预约书籍后，在系统反馈的时间段内进入图书馆的预约书架区域，刷卡后专用预约书架上将亮灯以提示预约书籍所在的位子，来加快取书的速度，提高工作效率。6 每个人都有网上购物的经验，比如京东商城，请你分析一下商家的业务流程。参考答案：卖家在线入驻流程业务举例：第五章1RFID系统硬件优化的目的是什么？参考答案：1. 获得最佳通信距离和通信范围；2. 提高识读率、降低误码率。2对电子标签写入数据和读取数据哪一个更耗时？为什么？参考答案：电子标签的存储单元一般采用掉电后数据不丢失的存储芯片EEPROM或FRAM。这种芯片的特点是整个存储空间分成几个块单元，数据写入按块操作，数据写入某个单元，得先要把这个块单元的数据全部消除后再进行写入，数据的写入时间往往是读取时间的几十倍乃至上百倍。3电磁波的反射只会干扰RFID通信，缩短通信距离吗？发射波和反射波重叠会产生怎样的效应？参考答案：电磁波的反射有时会干扰RFID的通信，造成通信距离的缩短，信号盲点的形成等负面影响（这种现象尤其在超高频（UHF）段较常见），而有时反而会增强RFID通信信号强度，提高通信效能（利用主动标签的情况下较常见）。总之，根据周围环境的差异，反射会造成负面或正面影响。当反射波和通信波相遇产生相互抵消现象时，会产生通信距离的缩短，信号盲点的形成等负面影响。当反射波和通信波相遇产生叠加现象时，会产生增强RFID通信信号强度，提高通信效能等正面影响。4标签正面的朝向和读取距离有怎样的关系？参考答案：一般来讲电子标签的正面正对读写器天线的正面时读取距离最大。5增大或减少RFID读写器的发射功率，读取性能包络图会有何变化？参考答案：在同一环境下，输出功率越大读写器的作用范围（读取性能包络图）也越大，但并不是说输出功率越大其通信效能就强，如果周边有金属材质的物品，读写器输出功率的增大会增强反射波，反而导致通信效能的低下。通信范围的扩展也会对其他设备产生不必要的干扰。6RFID电磁波会影响读写器和计算机之间的通信吗？如果有影响怎样解决？参考答案：会影响。实际上如果读写器和服务器（计算机）的连接线屏蔽性能不好，会受到RFID的电磁波的干扰。如果一味地认为所有问题在读写器和电子标签上，就有可能难以查到真正的原因。RFID读写器和服务器（计算机）的连接线应注意采用屏蔽性能好的高质量的连接线7结合实验，思考以下超高频（UHF）段读取情景中（下图），哪一个通信距离最长？哪一个最短？请按通信距离的长短用序号排序。正对天线顺时针偏转90顺时针偏转60顺时针偏转30标签正面标签 读写器天线 读写器天线 读写器天线 读写器天线朝向对通信距离的影响参考答案：-第六章1为什么有些RFID电子标签的使用会遭到消费者的抵制？为什么大多数国家法律规定装有电子标签的商品必须明文提示？参考答案：由于电子标签的工作原理和目标追踪定位等某些无线间谍设备类似，有时会引起社会公众的泄漏私密信息的担忧而产生争议和抵制。很多国家为了保护消费者的隐私权，法律规定装有电子标签的商品必须有明文提示。2防止电子标签数据篡改有哪几种对策？参考答案：1. 限制存储器的写入次数限制存储器的写入次数是比较可靠的方法，如果电子标签在业务整体流程中数据不需要改变，就可以采用只读标签或一次性读写标签。只读标签不能写数据，一次性读写标签只能写一次数据，这样就切断了篡改数据的物理手段。2. 限制存储器的可写区域限制存储器的可写区域的具体做法是提前把存储器的区域分割成可写区域和不可写区域，把关键数据（比如标签ID等）放进不可写区域，这样就可以防止关键数据的篡改。3. 密码保护有些电子标签可以提前设定密码来保护数据，每次数据的写入需要密码的输入，没有破解密码就不能篡改数据，但因为每个标签的密码不能一样，需要增加密码管理成本。4. 变更存储器区域读写属性有些电子标签可以设置存储器各区域的读写属性，对关键数据区域或全体区域设置只读属性就可以防止篡改。3数据分散存储是有效的防止数据泄露的方法，请说出其理由。参考答案：数据分散存储指的是电子标签只存无特殊意义的ID信息，关