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中南大学物联网工程RFID实验报告学生姓名代巍指导教师高建良学院信息科学与工程学院专业班级信安1201班学号0909121615完成时间2014年12月2日UHF超高频实验实验一超高频读写器的基本认知一、实验目的了解超高频读写器的基本设置，熟悉超高频读写器的设置与使用。通过本次实验，了解超高频读写器和标签参数的含义和设置方法。二、实验器材1.RFID实验箱2.计算机一台三、实验内容了解和设置读写器参数；四、实验步骤1.打开RFID实验箱，使用读写器试验箱上的USB连接线连接实验箱和电脑，启动电源。2.在电脑上安装USB转串口驱动程序、读写器控制软件。安装方法见实验箱软件安装文档。3.在电脑上打开读写器控制软件，进入主界面，点击主菜单“control”，选择下拉菜单中“AddUHFReader”。如图1-1示：4.选择串口（弹出的显示值即对应串口），如图1-2示，点击ok，进入超高频读写器选择界面，如图1-3示：5.主界面上显示读写器基本信息，鼠标选中该读写器，鼠标右击、选中“ReaderSettingsandDiagnostics”,进入读写器参数设置界面。如图1-4示：6.读写器参数的了解和设置1)InventoryDelay参数，用于设置读写器读取标签的频率，例如：其值2设置10ms表示读写器每间隔10ms读取一次标签信息。读写器读取标签的次数在主界面上实时动态显示2)TagModel参数，选择协议类型，具体有Gen2(ISO16000C)、Gen2+RSSI、ISO6B(ISO16000B)。目前，市场上大部分标签都遵守Gen2协议。Gen2+RSSI表示主界面上将同时动态显示读写器读取标签的次数和返回的射频信号强度3)Outputlevel参数和Sensitivity参数，两者分别用于调节读写器读取功率和灵敏度。功率设置值越大，读写器读取标签的有效距离越长；灵敏度设置值越小，读写器读取标签的灵敏度越高。4)Frequencies中有八项参数，其中Profile参数表示全球不同国家和地区对UHF频段设置的不同标准，包括USA、Europe、Japan、Chin***.625、Chin***.125、Korea等，一旦选择某一标准，其余的七项参数也随即确定了解各项参数实际功用和意义后，也可对这些参数进行自定义设置。5)Gen2Setting中的4项参数是对协议本身进行参数的设定，此项内容设置方法可以参考ISO18000-6C协议等资料。3实验二Gen2协议下标签读写实验一、实验目的本实验熟悉Gen2协议标签数据的读取和写入过程。二、实验器材1.RFID实验箱一套2.超高频RFID标签一只3.计算机一台三、实验内容RFID标签主要用于存储数据；本试验通过读写器控制软件控制RFID读写器对超高频RFID标签进行读取操作，同时对EPC数据进行改写操作。四、实验步骤1.启动读写器打开RFID实验箱，连接好实验箱和电脑，将超高频天线固定在超高频读写器的天线端口上，开启电源。2.放置标签取一只标签，放置在超高频读写器天线上。3.系统设置打开读写器控制软件，设置好读写器的相关的参数。如图2-1示。4.读取标签主界面上显示读写器基本信息，鼠标选中该读写器，鼠标右击、点击StartScan则开始读取标签，如图2-2示：点击图2-2中的标签号，弹出标签参数设置窗口，该窗口可针对标签进行操作，如图2-3示:5.修改标签EPC信息在图2-3界面上点击SetEPC按钮，出现EPC修改界面如图2-4示，输入EPC长度和新的EPC，点击ok：46.设置标签密码类似步骤5，在图2-3界面中点击SetPassword按钮，可对标签的访问密码进行设置。五、实验结果1.记录实验步骤5的实验结果2.记录实验步骤6的实验结果5六、思考题1.修改标签EPC的操作有什么用途？如果有多只你将如何修改这些标签的EPC使之简单易懂？答:读取EPC标签时，它可以与一些动态数据连接，例如该贸易项目的原产地或生产日期等。，EPC就像是一把钥匙，用以解开EPC网络上相关产品信息这把锁。2.标签的EPC共有多少位？利用该区域最多可以对多少物品进行标识？答:32bit的标签标识符，1600万6实验三读写器功率对标签读取距离影响实验一、实验目的本实验引导试验者改变RFID读写器的读功率，从而改变RFID读写器对RFID标签读取的距离。以试验的方式让参与者了解读写器发射功率对RFID标签读取距离的影响。二、实验器材1.RFID实验箱2.RFID标签五张3.计算机一台三、实验内容改变RFID读写器的读功率，从而改变RFID读写器对RFID标签读取的距离。四、实验步骤1.启动读写器打开RFID实验箱，连接好实验箱和电脑，启动电源。2.放置标签取出标签一张，放置在超高频读写器天线上。3.系统设置打开读写器后台控制软件，RFID读写器后台控制软件和RFID读写器连接成功后，选中标签，将读写器的功率参数（Outputlevel）设置为-19，此设置对应的含义为读写器输出功率在最大输出功率的基础上衰减了19dB.。如图3-1示：4.测量距离移动标签远离天线，改变RFID标签平面与RFID读写器天线之间的垂直距离，直到RFID读写器刚好能够读到RFID标签，此时标签到读写器天线之间的距离即最大读取距离；测量最大读取距离（单位为cm），将该数据记录在表3-1中；5.更改功率7依次将outputlevel更改为-15,-10,-5,0，重复步骤4，并将所有测得的距离记录在3-1中。6.更改标签依次将不同型号的标签放在读写器前，重复2—5步骤，并将所有测得的数据记录在表3-1中。五、实验结果表3-1RFID读写器功率的改变对RFID标签读取距离的影响记录表序号标签型号-19（读取距离cm）-15（读取距离cm）-10（读取距离cm）-5（读取距离cm）0（读取距离cm）1ISO18000-6C243039461202345六、思考题1.Outputlevel设置为0时读写器端口对应的输出功率约为30dBm（即1000mW），假设Outputlevel设置为-30时对应的输出功率应该为多少？答:1000mW2.从理论上进行计算，Outputlevel设置为-3对应的输出功率设置为0时输出功率的1/2吗？为什么？答:不是，功率密度曲线不是一个规律的曲线。8实验四读写器频率对标签读取距离影响实验一、实验目的该实验改变RFID读写器的工作频率，此时RFID读写器对RFID标签读取的距离会受影响，从这一过程中让实验者了解到读功率对RFID标签读取距离的影响。二、实验器材1.RFID实验箱2.RFID标签五张3.计算机一台三、实验内容改变RFID读写器的频率，观察对应频率下最大读取距离如何变化。四、实验步骤1.启动读写器打开RFID实验箱，连接好实验箱和电脑，启动电源。2.放置标签取出标签一张，放置在超高频读写器天线上。3.系统设置打开读写器后台控制软件，RFID读写器后台控制软件和RFID读写器连接成功后，选中标签，将读写器的起始频率840.125kHz，结束频率为844.875kHz。4.测量距离改变RFID标签平面与RFID读写器平面之间的垂直距离，直到RFID读写器刚好能够读到RFID标签，测量RFID读写器天线与RFID标签之间的距离（单位为cm），将该数据记录在表4-1中。5.更改频率依次将频率更改为890.750kHZ—900.250kHZ，900.750kHZ—910.250kHZ，910.750kHZ—927.250kHZ，927.250kHZ—940.250kHZ。重复步骤4，将所测得的数据记录到4-1表中。6.更改标签9依次替换不同型号的标签，放置在读写器前。重复2—5步骤。并将所测得的数据记录到4-1表中。五、实验结果表4-1RFID读写器频率的改变对RFID标签读取距离的影响记录表序号标签型号840.125844.875读取距离cm902.250927.750读取距离cm920.250—924.750读取距离cm915.250915.250读取距离cm1ISO18000-6C204035352345六、思考题1.点击”profile”下拉式按钮，查出各国为超高频RFID划分的工作频段是如何规定的，哪个国家为超高频RFID划分的频段最宽？答:美国2.实验箱使用的天线的设计适用工作频段为多少？答:2.4GHz3.某厂商拟设计一种能够在美国和中国均可正常工作的标签，则该标签应当设计至少在哪个频段具有较好的读取特性？答:920.250—927.750MHz10实验五RFID天线包络图实验一、实验目的理解RFID读写器实验箱天线包络图的概念，掌握通过天线包络图定性分析实验箱天线的特点及读取性能与读取位置的关系。通过手绘读取效果包络图的过程掌握读取效果与RFID标签位置的关系。二、实验器材1.RFID实验箱2.计算机一台3.RFID标签4.网格纸5.铅笔三、实验内容调节天线与读写器功率画出RFID天线包络图四、实验步骤1.启动读写器打开RFID实验箱，连接好实验箱和电脑，启动电源。2.调节天线与标签水平位置将RFID读写器实验箱天线与标签置于网格纸上，调节天线与标签垂直位置，使其中心正对，打开读写器后台控制软件。3.调节读写器功率将RFID标签正对读写器天线，通过调节读写器功率使其最远读取距离不超过网格纸范围。4.移动RIFD标签位置观察实验现象以读写器天线为中心，分别将RFID标签移动到不同的位置（尽可能与天线平面所在法线对称），分别在网格纸上用点标出在RFID标签读取的临界位置。五、实验结果统计测试点坐标以RFID读写器实验箱天线所在位置为坐标原点，天线平面为投影为x轴，11天线平面法线为y轴，以与法线对称的方式统计测试点坐标。表5-1测试点坐标读写器发射功率设置Outputlevel=X正半平面所在点的坐标X轴负半平面所在点的坐标XYXY绘制RFID读写器实验箱天线包络线用铅笔连接各点，手工绘制出RFID读写器实验箱天线读取效果包络图。六、思考题增大或减少RFID读写器实验箱的发射功率，读取性能包络图有何变化？通过实验验证你的猜测。答:以天线为中心，在距离天线r的球面上，天线的辐射场强E可以用天线的方向性函数表示。用其最大值归一化后称为归一化方向性函数，记为。所以归一化方向性函数一般为归一化幅度函数：其中为与天线距离相同，制定方向为的电场强度值，为其最大值，为幅度方向性函数的最大值12实验七Gen2协议下标签TID区分析实验一、实验目的学会用超高频读写器读取标签信息，了解Gen2协议下标签TID信息基本涵义。二、实验器材1.RFID实验箱2.RFID标签多张3.计算机一台三、实验内容1.读取标签TID信息；2.了解TID信息的具体涵义。四、实验步骤1.启动读写器打开RFID实验箱，连接好实验箱和电脑，启动电源。2.放置标签取出标签一张，放置在超高频读写器天线上。3.系统设置打开读写器后台控制软件，设置好读写器的相关的参数。4.读取标签在标签epc右键点击，在弹出的窗口中选择标签参数设置，ReadfromBank选择TID，点击Read重复以上测试步骤，读取各标签的TID信息并记录，按照下文提示信息从TID信息中提取标签的制造商信息。5.了解标签基本信息1)EPC（ElectronicProductCode）涵盖了标签所代表物品的所有信息；132)ReaderID，读写器唯一识别号；3)Information中涵盖了4项信息，包括芯片商（Manufacturer）、标签型号（ModelNumber）、用户存储空间（UserMemorySize）和标签序列号（SerialNumber）；4)Function中的功能将在其他实验中具体展开，不予赘述；6.详细了解TID（Tagidentifier）数据信息涵义以图7-2显示数据为例，TID的数据格式统一为E2xxxxxxx（此处x并不与实际数据存在一一对应的关系）。003（十六进制）表示芯片商代号，各支持Gen2协议的芯片商向EPCglob