【《RFID技术的相关研究综述》5800字】

RFID技术的相关研究综述目录TOC\o"1-3"\h\u13930RFID技术的相关研究综述 22225851.1RFID技术的总体概述 22129231.2RFID技术的优势 2353371.3基本RFID的系统组成 24188801.4RFID系统的基本原理 26186161.5构建适合航材仓储管理的RFID系统 2676051.6RFID系统技术标准 28266841.7RFID系统的安全性研究 30近年来，RFID技术不断发展完善，有许多专业领域学者对RFID技术进行了研究与探索并攻克了多项技术难关，还有许多行业对RFID技术进行了改良与应用。RFID技术凭借着其独有的优势一直呈现快速发展的趋势。要想将RFID技术真正运用的HJ航材仓库中，建设适合HJ航材仓储管理的RFID技术系统，那么就要对RFID技术进行深入研究，本章主要是对RFID技术系统的组成、基本原理、技术标准、特点优势等方面内容进行研究，为后续RFID技术在航材管理信息系统中的研究应用奠定理论基础。1.1RFID技术的总体概述RFID技术全称为无线射频识别技术，是一种自动识别技术[18]。自动识别技术系统中包括识别装置、识别卡片、后台系统，当识别卡片靠近识别装置时，识别装置读取识别卡片内的信息，并将该信息传输给后台系统，而后根据指令再做进一步处理。目前发展较为完善的自动识别技术有7种类，如表2-1所示。表2-1自动识别技术种类备注生物识别技术手形、指纹、视网膜等进行个人身份的鉴定条码识别技术一维码、二维码；超市图像识别技术人脸识别、指纹识别、图像匹配磁卡识别技术信用卡、银行卡、地铁卡、公交卡IC卡识别技术二代身份证、手机SIM卡光学字符识别技术对文本资料进行扫描分析射频识别技术门禁系统、防盗防伪系统等本文研究的RFID技术是一种利用无线射频识别方式进行的非接触式双向通信过程，其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[10]。1.2RFID技术的优势RFID技术的很多优势[32]都能够满足航材仓储的需求，如表2-2。表2-2RFID技术的优势优势满足航材仓储的需求RFID标签存储容量大可存储多项内容，满足航材信息复杂多样的特点。能够记录航材全生命周期内的全部信息，包括装机拆卸信息、故障修理内容、领用归还记录等。RFID技术系统安全性能强满足航材保密需求，其加密级别较条形码、二维码高，安全性好。RFID标签可读可写可对航材信息及时进行增添与删减，由于法规不断完善，许多老概念被摒弃，新概念被提出，RFID标签可以满足航材信息不断更新的需求。RFID电子标签环境适应性高电子标签可以在复杂恶劣的环境下工作，对环境要求较低，满足航材周转、油封等各个过程。RFID电子标签种类多、包容性强标签在向小型化、便捷化、多形态化方向发展，可以满足不同航材包装需求和不同仓库布局要求。RFID技术智能化程度高可提高仓储业务效率，提高仓储管理的智能化与自动化水平，减轻了保管员的保障压力。读写器可在较远距离对多个移动电子标签进行信息采集实现多个航材信息的快速采集，极大提高航材验收入库效率。电子标签信号较强、穿透能力较好无需拆包装就可进行航材信息的自动采集。1.3基本RFID的系统组成基本的RFID系统由三部分组成:电子标签、读写器、应用软件系统。RFID系统的基本组成结构如图2-1所示。图2-1RFID系统示意图1.电子标签又称射频标签、应答器、数据载体标签，由天线及芯片组成，每个RFID标签具有唯一的电子编码。电子标签的天线接收射频信号后，依次通过解调器、逻辑控制器、存储器、编码器、调制器最终实现射频信号的采集、编码和解码，以及数据信息的存储。1.读写器用于读写电子标签的信息，其主要由射频模块、控制模块、接口模块和读写器天线组成。读写器天线与电子标签进行无线通讯后能够完成对标签识别码和内存数据的读取或写入操作。读写器可连多个天线，但一次只能激活一个天线。读写器利用射频信号以空间耦合的方式进行非接触式的信息传递。空间耦合方法主要有两种，分别为基于变压器模型的电感耦合和基于雷达原理的电磁反向散射耦合。电感耦合主要用于中低频近距离识别，工作距离小于20cm。电磁反向散射耦合主要用于高频远距离识别，距离扩展3—10m，由此可见，工作频率直接影响读写器的作用距离[11]。RFID系统工作频率特征如表2-3所示。表2-3RFID系统工作频率特征指标/频率低频段高频段超高频段微波段工作频率范围10Hz~1MHz1MHz~400MHz400MHz~1GHz>1GHz典型工作频率125KHz/135KHz13.56MHz860MHz~960MHz1.45GHz~5.8GHz作用波长2500m22m0.33~0.69m0.05~0.12m工作距离<0.5m<1.5m0.5~5m15m耦合方式电磁感应电磁感应反向散射反向散射电子标签类别无源标签无源标签有源、无源均可有源、无源均可特点能够穿过除金属物品外的各种材料，信号传输没有任何限制。但低传输速度慢、成本相对较高[19]。能够穿透除了金属外的任何材质的物体[19]，工作时也没有其他限制因素，且防碰撞特性较好，能够同时读取多个电子标签，同时将更多数据存储进电子标签当中，传输速度也较快。穿透性较差，不能穿透金属、水等物体[19]。但读取速度很快，读取距离也较远，可技术要求相对较高，价格也较贵。能够拥有较远的传输距离，但目前技术还不成熟，费用也较高，没有得到广泛应用[19]。应用主要应用于各种体育赛事、门禁系统和车辆管理系统中目前高频段的应用较为广泛，主要包括图书馆管理系统、物流系统、人员管控系统、医药物流和供应链管理、智能货架管理以及自动化生产等领域。3.应用软件系统其是针对仓储业务自动识别需求开发的应用软件，它可以控制读写器对电子标签信息的读写，并且对收集到的数据信息进行集中地统计与处理。主要由硬件驱动程序、数据库和控制应用程序组成[12]。1.4RFID系统的基本原理本文将RFID系统的基本原理主要分为三个宏观过程，一是读写器激活电子标签；二是后台识别电子标签；三是后台控制读写器操作。其具体的原理如图2-2所示。图2-2RFID系统的基本原理1.5构建适合航材仓储管理的RFID系统本文根据RFID技术系统的原理、结构组成构建出适用于HJ航材管理信息系统的RFID技术系统，其组成包括：航材电子标签、读写器、RFID通道门、RFID货架、应用软件系统，如图2-3所示。图2-3适合航材仓储管理的RFID系统1.航材电子标签RFID电子标签粘贴在航材上，用于进行各项仓储业务时航材的自动识别。标签内含有芯片，其能够储存航材的基本信息，包括航材从生产到报废全生命周期的信息。在进行航材仓储业务时，航材电子标签通过天线将其存储的信息传输给读写器，航材标签内的信息可以增添、修改、删减等。1.读写器读写器通过电子标签发送的射频信号对电子标签进行识别，也可对电子标签发送指令，进而对电子标签内的信息进行修改更新。本系统的读写器包括仓库中心读写器和手持读写器。仓库中心读写器主要用于航材盘点时进行仓库内指定航材的自动识别并将其信息传输给应用软件系统，还可以对RFID货架的电子标签进行识别，进而实现货位的定位，在进行航材出入库业务时或盘点存在问题时，对航材对应货位进行定位，实现航材的快速出入库和二次盘点；手持读写器主要用于航材检查时的二次盘点，对出现数量问题的航材到达指定货位对其进行复检。3.RFID通道门相当于一个门式的读写器，主要用于识别进出通道门的航材电子标签，其将标签内的信息传输回后台的应用软件系统，记录进出通道门的电子标签的信息，进而实现航材管理信息系统内航材信息的实时更新。4.RFID货架货架上有RFID读写器、电子标签，读写器用于读取航材电子标签信息，并将信息传输给应用软件系统，实现航材进出货位时，货位内航材信息的实时更新，实现航材的定位存放与管理，减少航材丢失现象，也可实现“发陈留新”的航材出库原则；货架上每个货位都有一个电子标签，其内存储的是货位存储航材的主要信息数据和货位的位置信息，仓库中心读写器可对货位的电子标签进行识别定位，而后引导仓库人员到达货位进行航材业务的处理。5.应用软件系统其是整个RFID技术系统的数据核心，主要用于数据库管理、分发数据给RFID技术系统内所有读写器（包括RFID通道门、仓库中心读写器、手持读写器、货架上的读写器），与读写器进行数据实时交互，保证数据统计的实时性；电子标签和读写器之间的数据交换都是由应用软件系统完成的。1.6RFID系统技术标准对技术标准的选择是应用RFID系统需要解决的问题。目前RPID系统存在三个广泛应用的，分别是ISO标准体系、EPCGlobal标准体系UbiquitousID标准体系[20]，具体如表2-4所示。表2-4RFID系统技术标准相关内容1.ISO标准体系目前大部分的RFID技术标准是由ISO(国际标准化组织)或IEC(国际电工委员会)进行制定。(1)空中接口通信协议：对电子标签和阅读器之间信息传输进行规范。ISO/IEC18000-1定义接口参数ISO/IEC18000-2中频段125KHz的物理接口ISO/IEC18000-3高频段13.56MHz的物理接口ISO/IEC18000-4适用于微波段1.45GHz的的物理接口ISO/TEC18000-5微波段5.8GHz物理接口ISO/IEC18000-6超高频段860MHz物理接口ISO/IEC18000-7超高频段433.92MHz物理接口(2)测试标准ISO/IEC18046RFID设备性能测试方法ISO/IEC18047空中接口通信测试方法(3)实时定位系统ISO/IEC24730-1应用编程接口APIISO/IEC24730-2适用于2450MHz空中接口协议ISO/IEC24730-3适用于433MHz空中接口协议(4)软件系统基本架构ISO/IEC24791-1体系架构ISO/IEC24791-2数据管理ISO/IEC24791-3设备管理ISO/IEC24791-4应用接口ISO/IEC24791-5设备接口ISO/IEC24791-6数据安全(5)实施指南ISO/IEC24729-1RFID电子标签标识和包装ISO/IEC24729-2RFID可回收标签ISO/IEC24729-3RFID读写器和天线的安装1.EPCGlobal技术标准EPCGlobal是美国统一代码协会(UCC)和国际物品编码协会(EAN)共同创立的一个组织，组织内大多都是各个国家的企业，包括沃尔玛、飞利浦、古列等，还有硅谷为其提供技术支持，并在2004年发布第一代技术标准。EPCGlobal制定了技术标准的研发过程规范，规范各部门职责所在和具体的业务流程，具有开创性的意义，其技术标准主要应用在物流管理领域。(1)EPC标签数据规范规定了EPC编码结构(2)空中接口协议对数据交互进行规定(3)RP读写器数据协议为数据交互提供接口(4)LLRP低层读写协议为接口进行规范(5)RM读写器管理协议规范管理方式(6)ALE应用层事件标准读写器进行信号发送(7)EPCIS捕获接口协议一种典型EPC技术标准传输方式(8)EPCIS询问接口协议获得EPCIS的一种数据方法(9)EPCIS发现接口协议确定EPC信息的EPCIS方法(10)TDT标签数据转换框架一个技术标准的中间转换文件，自动感知文件格式(11)用户验证接口协议验证用户身份(12)PLM物理标记语言对物品信息和状态进行描述3.UbiquitousID标准体系(UID)UID标准体系来源于日本，并得到日木政府支持，由日本本土企业构成，是日本重要的电子标签标准化组织。(1)零级光学性标签利用光学方式进行电子标签的读取(2)一级RFID电子标签具有不可复制性(3)二级RFID电子标签具备一定读写功能(4)三级RFID电子标签具备一定抗破坏性(5)四级RFID电子标签具备一定抗破坏性(6)五级主动式电子标签自身携带电池，可自启动同时具有读写功能(7)六级主动式电子标签自身携带电池，可自启动并具有一定抗破坏性(8)七级安全盒同样具有抗破坏性，存储容量较大(9)八级安全服务器具备安全盒的性能，保密性能大大提升1.7RFID系统的安全性研究安全性是RFID技术的一大优点，也是RFID技术的一大难点。军用航材区别于地方航材最大的特点就是保密性，正所谓“保密打不赢，一切等于零”。RFID技术的安全性能够极大满足我J航材管理信息系统的要求。HJ航材经常要借助地方物流进行运输来达到各航材股、上下级仓库转运的目的，在当今信息化发展迅速的时代，间谍敌特分子为了盗取我JJ事秘密用尽了手段，而航材作为我J战机最重要的J事秘密，做好航材信息加密是非常重要的。所以，研究RFID系统的安全性是设计基于RFID技术的HJ航材管理信息系统不可忽视的一个环节。RFID系统在安全性方面应该满足的要求主要有两个方面：1.航材电子标签内的信息通过读写器读取后，在后台应用系统按照特定逻辑进行解码后才可显示具体内容，外部的读写器、后台应用系统对航材电子标签内信息进行非法读取时则显示乱码。1.数据信息的传输需要加密，防止敌特分子截获数据信息记录后整合统计再进行数据分析而总结出我J航材使用规律进而推算出飞行训练任务规律，或者根据部分数据信息而获得信息传输过程的规律从而破解通信协议。由于RFID技术安全性高的优势，地方企业的专业性较强商品也存在保密需求，所以RFID加密模式的研究越来越深入，主要是对传输信息过程的加密和对信息读写进行加密。1.7.1对传输信息过程中加密1.7.1.1传统安全加密模式传统安全加密模式一般采用对称算法加密，这种对称算法的实现比较简单，在电子标签与读写器之间添加密钥，但二者之间的密钥相同，读写器的密钥与电子标签的密钥进行配对，相匹配后才能进行信息读取。具体工作过程为：读写器在对电子标签信息进行访问时会发出指令，该指令使得电子标签产生一个随机数字，电子标签将随机数传输给读写器，若电子标签和读写器之间的密钥得到预先规定信号，则该信号会与新算法共同产生一个新的信号，读写器将该信号发送给电子标签，电子标签与读写器之间进行匹配，成功则密钥解密，该过程重复两次则构成了传统加密模式的对称算法。1.7.1.2改进后的加密模式传统加密模式技术相对成熟，已经被普遍应用，但是其密钥比较容易获取和破解。在传统加密模式基础上改进，赋予电子标签、读写器不同的密钥，但是存在一套逻辑，使得电子标签与读写器的密钥可以进行配对，这就是改进后的加密模式，但是其其成本较高且技术难度较大并未广泛应用，可值得肯定的是，改进后的加密模式的保密性能较传统安全加密模式提升较大。1.7.2对信息读写进行加密目前，在用的RFID系统对信息读写安全中的加密方式有DES算法和AES算法加密两种。此外，还有一种混沌加密安全模式还在研究当中。1.7.1.1DES算法DES算法采用的是分组加密方式。在加密前，首先将整