RFID11

RFID一、填空题1.Rfid系统中常用的防碰撞算法是ALOHA算法、二进制树形搜索算法。2.ISO/IEC制定的RFID标准可分为技术标准、数据内容标准、性能标准和应用标准。3.ISO、IEC14443标准TYPEA型中PCD向PICC通信，载波频率为13.56MHZ，采用数据的修正密勒码的100%ASK调制；PICC向PCD通信采用数据的曼特斯特编码的副载波调制信号进行负载调制。4.IOS/IEC15693数据编码采用两种PPM方式分别是256中取1、4中取1。5.ISO/IEC18000-6TYPEA模式阅读器向应答器数据传输的数据编码采用脉冲间隔（PIE）编码。反向数据传输采用FMO编码。6.U2270B是工作于125KHZ的阅读器芯片；该频率下采用的应答器芯片是e5551.7.传感器狭义的定义为：能把外界非电量信息转化成电信号输出的器件。8.表征传感器静态特征的四个指标是线性度、灵敏度、迟滞和重复性。9.传感器输出的两类信号分别是数字信号和模拟信号。10.右图为带通滤波器，则其上限截止频率为fH为𝟏𝟐𝝅𝑹𝟐𝑪𝟐，下限截止频率为fL为𝟏𝟐𝝅𝑹𝟏𝑪𝟏，通带放大倍数为AP为𝑅2𝑅1。11.RFID的天线制作工艺主要有线圈绕制法、蚀刻法、印刷法。12.电感式传感器可以分为自感式、互感式和涡流式三种传感器。13.射频识别的英文全称是radiofrequencyidentification。14.根据射频耦合方式的不同，RFID可以分为电感耦合方式（磁耦合）、反向散射耦合方式（电磁场耦合）两大类。15.针对RFID主要的安全攻击方式可以分为主动攻击和被动攻击，应对前者的重要技术是认证技术、应对后者的主要技术手段是加密。16.串联谐振回路的谐振角频率为1√𝐿𝐶，并联谐振回路的谐振频率为12𝜋√𝐿𝐶。17.在电感耦合方式的RFID系统中，负载调制有电阻负载调制和电容负载调制两种方法，他们的主要区别是：前者负载接入时电路仍然处于谐振状态；后者在接入电路时，电路状态发生变化，此时阅读器电感线圈的电压不仅有幅值的变化，也存在相位的变化。18.将温度变化转换为电阻变化的传感器称为热电阻传感器，将温度变化转换为电势变化的传感器称为热电偶传感器。19.金属丝式电阻应变片是利用金属导体形变引起电阻的变化，半导体应变片是利用半导体电阻率变化引起电阻的变化。20.电容式传感器可以分为变极距型、变面积型和变介质型三种类型。21.压电材料能实现机械能和电能的相互转换。22.密勒码的1、0用两位表示法的二进制数分别是10或01、11或00.23.曼彻斯特编码的数据传输速率为100𝐾𝐻𝑍，则它的波特率为200KHZ。二、大题1.给出EPC系统的组成架构，简述各部分的主要作用。（8分）A.EPC编码标准EPC编码标准与现行的GTIN相结合，可以在EPC网络中兼容EAN/UCC系统。EPC编码是由4个部分组成的一串数字，依次为版本号、域名管理者、对象分类和序列号，可以为物理世界的每一个对象提供唯一的标识。其编码的分配由EPCglobal和各国的EPC管理机构分段管理，共同维护。EPC赋予物品唯一的电子编码，其位长通常为64位或96位，也可以扩展到256位。对不同的应用规定有不同的编码格式，主要存放企业代码、商品代码和序列号等。B.射频识别系统Epc射频识别系统是实现EPC代码自动采集的功能模块，主要由EPC射频标签和EPC射频读写器组成。射频标签是产品电子代码（EPC）的物理载体，附着在可以跟踪的物体上，可全球流通并且对其进行识别和读写。射频读写器是识EPC标签的电子装置，与信息系统相连以实现数据的交换。C.EPC信息网络系统信息网络系统由本地网络和全球互联网组成，是实现信息管理、信息流通的功能模块。通过EPC中间件、对象解析服务和EPC信息服务来实现全球“实物互联”。a.EPC中间件：其核心功能是屏蔽不同厂家的RFID阅读器等硬件设备、应用软件系统以及数据传输格式之间的异构性，从而可以实现不同硬件与不同应用软件系统间的无缝连接和实时动态集成。b.对象名解析服务：类似于域名解析服务，ONS则为savant系统指明了存储产品相关信息的服务器。ONS服务是联系savant管理软件和EPC信息服务的网络枢纽，并且ONS设计与架构都以Internet域名解析服务为基础，迅速架构并顺利延伸到世界各地。c.EPC信息服务：EPC信息服务作为网络数据库来实现的，EPC被用作数据库的查询指针，EPCIS提供信息查询的接口，可以与已有的数据库、应用程序以及信息系统相连。EPC系统的工作流程可以简述为，读写器从EPC标签中读取EPC编码，savant处理和管理由读写器读取的一连串EPC编码，将EPC编码提供的指针传递给ONS，ONS告知保存该物品匹配信息的文件可以由savant复制，从而获得该物品的匹配信息。2.二进制搜索算法的基本思路是什么，完成示意图。多个标签进入读写器工作场后，读写器发送带限制条件的询问命令，满足限制条件的标签回答，如果发生碰撞，则根据发生错误的位修改限制条件，再一次发送询问命令，直到找到一个正确的回答，并完成对该标签的读写操作。对剩余的标签重复以上操作，直到完成对所有标签的读写操作。P54的“二进制搜索算法示例”3.用分度号为K型的镍铬－镍硅热电偶测量温度，冷端温度为80℃,在没有采取冷端补偿的情况下，显示仪表指示值为600℃，试问被测的真实温度是多少？(5分)K型热电偶的分度表E(μV)t℃0123456789803267330833503391343334743516355735993640600249052494824990250332507525118251602520325245252886502702527067271092715227194272362727827320273632740567027869279112795327995280372807928121281632820528247答：显示仪表指示600℃，对应的热电偶两端热电势值E(600，0)＝24.905mV（1分）由于没有采用冷端补偿，上述温度是在假定冷端为0℃时得到的。设热端的真实温度为T，现已知冷端温度为80℃，故上面得到的电势实际是E（T,80）。由中间温度准则：E（T，0）＝E（T,80）+E(80,0)(2分)即E(T,0)=24.905+3.267=28.172mV(1分)T＝677.2℃(1分)4．画出RFID的基本模型，并以此简要说明RFID系统典型工作方式与工作流程。图1-8（P13）从能量、时序、数据传输这三种事件进行模型描述。能量：读写器向射频标签供给射频能量。对于无源射频标签来说，其工作所需的能量由该射频能量取得；对于半无源射频标签来说，该射频能量能够唤醒标签转入工作状态。有源射频标签一般不利用读写器发出的能量，因而读写器能够以较小的发射能量取得较远的通信距离。时序：对于双向系统来说，读写器一般处于主动状态，即读写器发出询问之后，射频标签予以应答，称这种方式为阅读器先行方式。另一种情况是射频标签满足工作条件之后，首先发送信息，读写器根据射频标签发送的信息进行记录或者进一步发送询问信息，与射频标签构成完整的对话，来达到读写器对射频标签识别的目的。在读写器识别范围内存在多个标签的时候，对于具有多标签识别功能的射频系统，一般情况下，读写器处于主动状态，即采取读写器先讲方式。读写器通过发出一系列的隔离指令，使得读出的范围内的多个标签被隔离，最后保留一个处于活动状态下的标签与读写器之间建立无碰撞的通信。通信结束之后，将当前的活动标签设置为第三态，进一步由读写器对被隔离的标签发出唤醒命令唤醒一批被隔离的标签，使其进入活动状态，再进一步进行隔离，选出一个射频标签通信。如此反复，读写器即可读出阅读区域内多个射频标签的信息，也可以实现对多个标签的分别写入指定的数据。数据传输：a.从读写器向射频标签方向的数据传输。从射频标签识别系统实现过程中的纯技术层面上来说，如果将注意力集中在射频标签中存储的信息读写上面，读写器向射频标签方向的数据传输可以分为两种情况：有线写入和无线写入方式。具体采用何种写入方式需要结合应用系统的需求、代价、技术实现的难易程度等因素来决定。b.从射频标签向读写器方向的数据传输。其工作方式包括：射频标签收到读写器发送的能量时，即被唤醒并且向读写器的反射标签存储的数据信息；射频标签收到读写器发送的射频能量被激励后，根据接收到的读写器指令情况转入发送数据状态或睡眠。从工作原理上来说，第一种工作方式属于单向通信，第二种工作方式属于半双工双向通信。6.简述射频识别中阅读器与应答器的三次认证过程。阅读器和应答器之间的互相认证采用国际标准ISO9782-2的“三次认证”。这是基于共享秘密密钥的用户认证协议方法。图2-27(P65)认证步骤如下：（1）阅读器发送查询口令的命令给应答器，应答器作为应答响应传送所产生的一个随机数Rb给阅读器。（2）阅读器产生一个随机数Rb，使用共享密钥K和共同的加密算法Ek，算出加密的数据块TOKENAB，并将TOKENAB传送给应答器。TOKENAB=Ek(Ra,Rb)（3）应答器接收到TOKENAB后进行解密，将取得随机数Rb’与原先发送的随机数Rb’进行比较，若一致则阅读器获得了应答器的确认。（4）应答器发送另一个加密数据模块TOKENBA给阅读器，TOKENBA为：TOKENBA=Ek(Rb1，Ra)其中Ra为从阅读器传来的随机数；Rb1为随机数。（5）阅读器收到TOKENBA并且对其进行解密，若收到随机数Ra’与原先发送的随机数Ra相同，则完成了阅读器对应答器的认证。该算法的优点：密钥从不经过空间传播，而只传输加密的随机数；通过严格使用来自标签的和读写器的随机数，能够有效地防止多重攻击；从产生随机数可以算出随机的密钥，以便加密保护后后续传输的数据。7.（1）画出直流的电桥电路，推导出直流电桥的平衡条件、输出电压灵敏度及非线性误差的表达式。（2）画出差动半桥和全桥电路，比较它们与单臂电桥的灵敏度与非线性误差。