射频识别技术,射频识别技术是什么意思

('射频识别技术第一章RFID概述RFID的基本概念RFID是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据RFID的主要特点①非接触式的自动快速识别②永久存储一定数量的数据③进行简单的逻辑处理④反射信号强度受距离等因素影响明显⑤成本低廉，可以大量部署RFID系统的组成阅读器标签应用软件系统阅读器和标签之间的两种耦合方式电感耦合电磁反向散射耦合RFID系统的制约因素1,标签资源极其受限2.真实环境下的系统性能受多种因素限制①阅读器的发射功率②能量吸收、路径损耗、多径效应③信号干扰④标签的分布与部署RFID的核心技术①定位与移动行为感知②防冲突传输机制③信息存储、检索与挖掘④安全认证与秘密性保障第二章RFID系统组件原理阅读器的功能（必备、可选）1.以射频方式向标签传输能量2.从标签读出数据或向标签写入数据（阅读器和射频标签之间的通信必备功能）3.完成对读取数据的信息处理并实现应用操作4.若有需要，应能和应用软件系统处理交互信息5.多阅读器的自组网能力，多标签读写操作场景下的冲突处理功能6.多天线的管理、中间件接口、连接外部传感器节点和控制电路阅读器的分类1.按照工作频率分类低频、高频、超高频和特高频阅读器低频和高频阅读器通常工作在电感耦合方式，典型频率为125kHz、135kHz、6.78MHz、13.56MHz和27.125MHz。超高频的典型工作频率为433MHz、860MHz-960MHz、2.45GHz和5.8GHz（ETC）2.按照外观结构分类固定式阅读器便携式阅读器工业读写器3.按照天线是否和阅读器分离分类分离式阅读器集成式阅读器阅读器的读取距离和写入距离阅读器的写入距离是读取距离的50%——70%标签的功能（必备、可选）最主要的功能就是能够存储一定量的数据，并以非接触式的方式将存储的数据发送给阅读器存储数据非接触式读写能量获取安全加密碰撞退让标签的分类1、按照封装形式分类：卡片型标签、标签型标签、植入型标签和配件型标签2、按照能量来源分类：有源标签、无源标签、半无源标签3、按照工作频率分类：低频标签、高频标签、超高频标签4、按照读写能力分类：只读标签、读写标签标签的组成射频标签由天线和芯片两部分组成天线的尺寸决定了标签的大小第1页，共9页天线的主要功能是收发信号，无源标签的天线还要负责为标签工作提供能量标签的芯片是标签的核心部件芯片的主要功能是对接收到的信号进行解调、解码，对发送的信号进行编码和调制标签的制造当前标签的制造工艺主要有线圈绕制法、化学蚀刻法以及印刷法三种线圈绕制法主要应用在125kHz的低频标签生产中化学蚀刻法主要应用在13.56MHz的高频标签生产中印刷法主要应用在超高频无源标签的生产中（导电油墨）阅读器的组成信号处理与控制模块射频模块（电感耦合型射频模块电磁反向散射耦合射频模块）标签芯片标签的芯片可以分为模拟前端、控制部件、存储部件模拟前端又分为电感耦合的射频模拟前端和电磁反向散射耦合的射频模拟前端。软件系统工作流程串口通信（RS-232）网络通信（TCP/IP）串口通信是实行阅读器和主机间通信最简单的一种方式第三章RFID的无线通信原理RFID频率与工作特性之间的关系低频信号衍射能力强，但是穿透能力弱，传输距离短高频信号穿透能力强，但是衍射能力弱，传输距离长RFID典型的工作频率(ETC,二代身份证系统）ETC5.8GHz二代身份证系统13.56MHz数字基带信号的波形NRZ指的是不归零码RFID系统中常见的编码方式曼彻斯特（Manchester）码采用曼彻斯特码传输信息的信息块格式为起始位是1码，结束位采用无跳变低电平。计算机译码思路：二倍数字时钟读取输入的曼彻斯特码——判断起始位——两位一组转换成NRZ码——若读取到00则表示收第2页，共9页到了结束位。11是非法组合，表示传输出错或发生了碰撞。密勒（Miller）码传输格式：起始位为1，结束位为0.01和10都转换为1,00和11都转换为0，最终得到NRZ码。修正密勒码修正密勒码编码规则：（1）逻辑1为时序X。（2）逻辑0为时序Y。但两种情况除外：若相邻有两个或者更多的0，则从第二个0开始采用时序Z；直接与起始位相连的所有0，用时序Z表示。（3）数据传输开始时用时序Z表示。（4）数据传输结束时用逻辑0加时序Y表示。（5）无信息传输时用至少两个时序Y表示。第3页，共9页信号的调制脉冲调制将数据的NRZ码变换为更高频率的脉冲串，该脉冲串的脉冲波形参数受NRZ码的值0和1调制。主要的调制方式为频移键控FSK和相移键控PSK。频移键控FSK相移键控PSKPSK1：以固定的参考相位脉冲波来代表信号1和0PSK2：和相对相位有关，若相位突变则为1，不变为0数字调制RFID系统通常使用数字调制方式传输信息，调制信号对正弦载波进行调制。数字调制的方法主要有幅移键控（ASK）、相移键控（PSK）和频移键控（FSK）。其中ASK是RFID系统常使用的方式。第4页，共9页第四章RFID的标签识别协议RFID系统的两种冲突阅读器之间的冲突干扰，由多个阅读器同时发送信号引起标签之间的冲突干扰，由多个标签同时响应阅读器引起基于ALOHA的防冲突算法•纯ALOHA算法纯ALOHA算法用于只读系统•标签信号信号冲突标签1标签2标签3信道情况时间时间时间时间•时隙ALOHA算法S-ALOHA算法•标签信号信号冲突标签1标签2标签3信道情况时间时间时间时间•基于帧的时隙ALOHA算法FSA第5页，共9页标签信号信号冲突标签1标签2标签3信道情况时间时间时间时间帧帧FSA算法中有三种时隙，空时隙、单时隙和冲突时隙。只有单时隙阅读器才可以成功识别一个标签。基于二进制树的防冲突算法基于随机二进制树的防冲突算法随机二进制树算法需要每个标签维持一个计数器（初始值为0）。在每一个间隙开始时，如果标签的计数器为0则立即发送自己的标识符号，否则该时隙不响应。一般，标签被成功识别后将进入沉默状态，对以后时隙的阅读器命令均不响应。场内标签调整计数器规则：若该时隙为冲突时隙，参与相应的标签会从0或1中随机选择一个，将其加到自己的计数器上。没有参与响应的标签直接给自己的计数器加1.若时隙为单时隙，被成功识别的标签进入沉默状态，未被识别的标签将自己的计数器减1.基于查询二进制树的防冲突算法阅读器维持一个二进制前缀，初始值为0每个时隙开始时，阅读器广播该二进制前缀，标签将自己的标识符前几位与此二进制前缀进行比较，若相同则该标签发送标识符，否则保持沉默如果有冲突发生，则在下次查询中将原来的二进制前缀后面增加0或1，重新查询第6页，共9页RFID系统数据传输完整性的两个问题及解决办法一是外界的各种干扰可能使数据传输产生错误；二是多个应答器同时占用信道使发送数据产生碰撞。运用数据检验（差错检测）和防碰撞算法可分别解决这两个问题。错误的类型包括随机错误、突发错误和混合错误。随机错误：由信道中的随机噪声干扰引起。在出现这种错误时，前后位之间的错误彼此无关。突发错误：由突发干扰引起，当前面出现错误时，后面往往也会出现错误，它们之间有相关性。混合错误：既包括随机错误又包括突发错误错误图样和突发长度突发错误长度为b=5利用检纠错码进行差错控制的主要方法反馈重发（ARQ）、前向纠错（FEC）和混合纠错（HEC）三种。CRC循环冗余码第7页，共9页三种典型防冲突协议基于时分多址（TDMA）的防冲突协议基于频分多址（FDMA）的防冲突协议基于载波侦听多路访问（CSMA）的防冲突协议差错控制实现两部分功能：差错编码和差错解码。差错的表示方法：误比特率Pb：误码元率Ps：误字率PW：目前RFID中的差错检测主要采用奇偶校验码和循环冗余码（CRC），二者都属于线性分组码。第五章RFID的安全机制研究RFID的安全与隐私问题RFID的安全问题主要是指存在伪造标签时，如何有效地对标签进行认证；RFID的隐私问题主要是指存在恶意阅读器时，如何防止阅读器对标签的非法访问。密码学相关概念明文、密文、加密密钥、解密密钥第8页，共9页c=EK(m)m=DK′(c)=DK′(EK(m))密码使用应该注意的问题密钥长度越长，破译可能性越小，相应的加密算法的复杂度和所需资源越多。密钥应易于更换密钥要通过单独的安全信道传递RFID中的认证技术阅读器和标签之间的互相认证采用国标准ISO9798-2的“三次认证”过程。认证步骤：•阅读器发送查询口令的命令给标签，标签作为应答响应传送所产生的一个随机数RB给阅读器。•阅读器产生一个随机数RA，使用共享的密钥K和共同的加密算法EK，算出加密数据块TOKENAB，并将TOKENAB传送给标签。TOKENAB＝EK(RA,RB)•标签接受到TOKENAB后，进行解密，将取得的随机数与原先发送的随机数RB进行比较，若一致，则阅读器获得了标签的确认。•标签发送另一个加密数据块TOKENBA给阅读器，TOKENBA为TOKENBA＝EK(RB1,RA)•阅读器接收到TOKENBA并对其解密，若收到的随机数与原先发送的随机数RA相同，则完成了阅读器对标签的认证。基于物理方法的安全机制灭活（Kill）静电屏蔽主动干扰阻止标签基于对称密钥的安全机制标签向阅读器发送Ti表明身份；阅读器生成一个随机的比特串R，发送至标签；标签用密钥ki对比特串R进行加密，计算C=Eki[R],将C发送至阅读器；阅读器本地计算C’=Eki[R],验证是否有C=C’，若是，则标签被成功认证。基于哈希函数的安全机制单向性：已知输入可以求出输出，但是已知输出无法得到输入弱无碰撞性：已知输入x，想找到输入y使得他们的输出相同是不可能的强无碰撞性：想找出一对数x和y，使得他们的输出相同是不可能的第9页，共9页',)