RFID原理与运用复习大纲

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1复习大纲题型:1、选择题:2*15=30分2、填空题:1*15=15分3、简答题:7小题,45分4、综合分析题:1小题,10分第一章:1、掌握自动识别技术概念,常见的自动识别技术。自动识别技术是应用一定的识别装置,通过被识别物品和识别装置之间的接近活动,自动地获取被识别物品的相关信息。常见的自动识别技术:2、掌握RFID的概念,应用。RFID是RadioFrequencyIdentification的缩写,即射频识别。常称为感应式电子晶片或近接卡、感应卡、非接触卡、电子条码等等,俗称电子标签。3、掌握RFID的基本组成及各部分功能,及其工作流程。组成:阅读器、电子标签、RFID中间件和应用系统软件4部分(或应答器(电子标签)、读写器(Reader)和高层(应用系统))。工作流程25、掌握中间件的作用。中间件是介于阅读器和后端应用程序之间的独立软件,能够与多个阅读器和多个后端应用程序连接。应用程序使用中间件所提供的一组通用应用程序接口,就能连接到阅读器,从而读取阅读器的数据,这就减轻了多对多连接的设计与维护的复杂性。6、掌握RFID的分类(按耦合方式、工作频率、能量供给方式)。按耦合方式:电感耦合、电池散射耦合工作频率:低频(125kHz)、高频(13.56MHz)、超高频(433MHz、915MHz)、微波(2.4GHz、5.8GHz)能量供给方式:无源、半无源式、有源7、应答器(电子标签)的功能,组成(电子芯片、天线的功能)。①具有一定的存储容量,可以存储被识别物品的相关信息。②在一定工作环境及技术条件下,电子标签存储的数据能够被读出或写入。③维持对识别物品的识别及相关信息的完整。④数据信息编码后,及时传输给读写器。⑤可编程,并且在编程以后,永久性数据不能再修改。⑥具有确定的使用期限,使用期限内不需要维修。⑦对于有源标签,通过读写器能够显示电池的工作状况组成:IC芯片和无线通信天线8、阅读器的功能1、以射频方式向应答器传输能量;2、从应答器中读出数据或向应答器写入数据;3、完成对读取数据的信息处理并实现应用操作;34、若有需要,应能和高层处理交互信息。第二章1、掌握数字通信模型,RFID通信系统模型。2、了解通信主要性能指标。1、频率有效性指标:频带利用率。2、可靠性指标:传输错误率3、功率有效性指标:信噪比3、掌握曼彻斯特码的编码规则、对应编码波形、与NRZ码的关系。用途。某比特位的值是由该比特长度内半个比特周期时电平的变化(上升或下降)来表示的,在半个比特周期时的负跳变表示二进制“1”,半个比特周期时的正4跳变表示二进制“0”。曼彻斯特码的读入串为10100101100100,求NRZ码值。NRZ码数据为:10010。用途:从电子标签到读写器的数据传输。4、掌握密勒码的编码规则、对应编码波形、与NRZ码的关系。用途5解码:首先判断起始位,在读出电平由高到低的跳变沿时,便获取了起始位。然后对以2倍数据时钟频率读入的位值进行每两位进行一次转换:01和10都转换为1,00和11都转换为0。设读入的密勒码为1000011000111000,求NRZ码值。NRZ码值为10110010,去掉起始位和停止位,数据位信息为011001。用途:从读写器到电子标签的数据传输。5、了解关于调制的术语及调制的目的。调制的目的是把传输的模拟信号或数字信号,变换成适合信道传输的信号,6这就意味着要把信源的基带信号,转变为一个相对基带信号频率而言非常高的带通信号。6、调制方式有哪几种?RFID最常用的调制方式是?振幅键控(ASK)、频移键控(FSK)、相移键控(PSK)ASK最常用。7、RFID数据传输的完整性解决办法。常用的处理方法是采用校验和法和多路存取法。8、奇偶校验、循环冗余码校验。奇偶校验:不管数据位长度多少,校验位只有一位。1)数据位和校验位一起所含“1”的个数,只能是奇数,称为奇校验。2)数据位和校验位一起所含“1”的个数,只能是偶数,称为偶校验。例:数据奇校验的编码偶校验的编码000000001000000000000000000101010000101010010101010001111111001111111101111111校验:对奇校验,如接收端收到是偶码,表示传送有误,因此可发现一位错(奇位错)循环冗余码校验:原理:将位串看成系数为0或1的多项式。如位串10100111即对应于多项式:x7+x5+x2+x+1=1*x7+0*x6+1*x5+0*x4+0*x3+1*x2+1*x+1*x0收发双方约定一个生成多项式G(x)(其最高阶和最低阶系数必须为1),发送方用位串及G(x)进行某种运算得到校验和,并在帧的末尾加上校验和,使带校验和的帧的多项式能被G(x)整除;接收方收到后,用G(x)除多项式,若有余数,则传输有错。9、多路存取法有哪几种?RFID最常用的是?空分多路(SDMA)、频分多路(FDMA)、时分多路(TDMA)、码分多路(CDMA)TDMA最常用。10、ALOHA算法7在RFID系统中常用的防碰撞算法包括ALOHA算法和二进制树搜索算法。ALOHA算法是不确定的,二进制树搜索算法是确定的。纯ALOHA算法仅用于读取应答器中。最大吞入率为18.4%。时隙ALOHA算法最大吞吐率为36.8%。11、掌握二进制搜索算法。12、了解RFID数据安全性。RFID主要的安全攻击可以简单分为主动攻击和被动攻击两种类型。主动攻击:把标签破坏。被动攻击:窃听、跟踪、不影响标签的正常工作。13、常见的密码体制有哪两种?RFID常用的密码体制是?81)对称密码体制:是一种常规密钥密码体制,也称为单密钥密码体制或私钥密码体制。在对称密码体制中,加密密钥和解密密钥相同。2)非对称密码体制:也称公钥密码体制、双密钥密码体制。常用的密码体制是序列密码,也称为流密码,其计算复杂度低,硬件实现容易,在RFID系统中获得广泛应用。14、掌握RFID的三次认证过程。(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传送给应答器。TOKENAB=EK(RA,RB)(3)应答器接受到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,则阅读器获得了应答器的确认。(4)应答器发送另一个加密数据块TOKENBA给阅读器,TOKENBA为TOKENBA=EK(RB1,RA)(5)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,则完成了阅读器对应答器的认证。第三章1、什么叫天线?天线的功能是什么?天线是用来发射或接受无线电波的装置和部件。天线的作用:将发射机送来的高频电流能量转变为电磁波并传送到空间,或将空间传来的电磁波能量转变为高频电流并传送到接收机。2、了解RFID天线的一般功能、要求RFID天线的一般要求:(1)尺寸小,有机结合;(2)方向性(3)能量转换(4)极化匹配(5)灵活性9(6)可靠性(7)足够的工作频带(8)鲁棒性(9)低成本天线阻抗不是越大越好,也不是越小越好,阻抗匹配范围时50Ω---75Ω。3、了解RFID天线的制作工艺RFID天线制作工艺主要有线圈绕制法、蚀刻法和印刷法。第四章1、基于电感耦合方式的天线电路(串联谐振、并联谐振),阅读器以及应答器采用的天线电路是什么?为什么?阅读器以及应答器采用的天线电路是串联谐振电路、并联谐振电路。谐振时,串联谐振电路可以获得最大的电流,使阅读器线圈上的电流最大;谐振时,可以最大程度地输出阅读器的能量;可以满足信号无失真输出2、掌握RFID系统工作频率(谐振频率)及相关参数的计算。射频识别技术在工作频率13.56MHz和小于135kHz时,基于电感耦合方式,在更高频段基于雷达探测目标的反向散射耦合方式。阅读器-----串联谐振应答器-----并联谐振例1、电路如图所示,已知谐振频率为f0,若电源频率ff0,则电流I()(A)超前于US(B)滞后于US(C)与US同相(D)与US反相10答案:B例2:图1所示谐振电路,已知Us=1.0V,求f0、Q、f、UL0、I0。例3:电路如图所示,已知Q=150,L=324uH,C=362pF,Us1=1mV,f1=465kHz,Us2=1mV,f2=600kHz。求Us1和Us2分别在电路中产生的电流I1和I2。113、RFID标签能量的获取。电流输出:整流、滤波和稳压电路。4、了解负载调制负载调试是应答器向阅读器传输数据所使用的方法,负载调制有电阻负载调制和电容负载调制两种方法。第五章:1、了解一位电子标签一位系统的数据量为一位(1bit)。一位的电子标签是最早商用的电子标签,主要应用在商店的防盗系统EAS中。2、掌握分级密钥的应用分级密钥:系统有多个密钥,不同的密钥访问权限不同,在应用中根据访问权限来确定密钥等级。应用于城市公交系统,刷卡和充卡,秘钥A、B。3、掌握分段存储的电子标签分段存储的电子标签:每个存储段单元具有独立的功能,存储着不同应用的独立数据,且各个段单元有独立的密钥保护,以防止非法访问。124、掌握M1S50、S70卡的基本参数及S50卡存储器构成,数据存储方式、安全方式。1)M1S50卡的基本参数工作频率:13.56MHz通信速率:106kb/s读写距离:10cm以内2)S50卡存储器构成3)数据存储方式存储量为1KB的EEPROM,分为16个扇区,每个扇区为4块,每块16字节,以块为存取单位。4)安全方式每个扇区有独立的一组密码及访问控制。每张卡有唯一的序列号,为32位。具有防冲突机制,支持多卡操作。无电源,自带天线,内含加密控制逻辑和通讯逻辑电路。5)M1S70的基本参数工作频率:13.56MHz通信速率:106kb/s读写距离:10cm以内6)数据存储方式存储量为4KB的EEPROM。分为40个扇区,其中32个扇区中每个扇区为64个字节,分为4块,每块16个字节;8个扇区中每个扇区存储容量为256个字节,分为16块,每块16个字节,以块为存取单位。7)安全方式13每个扇区有独立的一组密码及访问控制。每张卡有唯一的序列号,为32位。具有防冲突机制,支持多卡操作。无电源,自带天线,内含加密控制逻辑和通讯逻辑电路。8)图5、掌握M1卡的基本操作流程,包括指定扇区修改密钥和读、写数据。寻卡--获取卡号--选定卡--秘钥验证--更改数据及密码等。6、了解电子标签发展趋势。①工作距离更远:随着低功耗IC技术的发展,电子标签所需功耗可以降到非常低的水平,这就使得无源RFID系统的工作距离可以更远,有些甚至可以达到几十米以上;②无线可读写性能更加完善:系统误码率不断降低,抗干扰性不断提高;③更加适合高速移动物体识别:电子标签和阅读器之间的通信速率会获得很大程度的提高,对高速移动物体的识别会越来越准确。④快速多标签读写功能更加完善:采用适用于识别大量物品的系统通信协议,实现快速的多标签读/写功能。⑤自我保护功能更加完善:在能量场很强的环境中,电子标签接收到的电磁能量很强,产生高电压,为此需要加强自保功能,保护电子标签芯片不受损害。⑥标签附属功能更多:例如带有传感器或者带有蜂鸣器、光指示或者标签具14备杀死功能,即标签到达寿命或终止应用时能够自行销毁。⑦体积更小:目前日立公司设计开发的带有内置天线的芯片厚度为约0.1mm。⑧成本更低:新的生产工艺使得整个系统的生产成本不断降低。第六章:1、读写器的组成及功能;组成1)读写器的软件2)读写器的硬件功能将数据加密后发送给电子标签,并将电子标签返回的数据解密,然后传送给计算机网络。读写器的频率决定了RFID系统的工作频率,是RFID刺痛的主要部件。读写器的功率大小决定了整个射频识别系统的工作距离。读写器的硬件一般由天线、射频模块、控制模块和接口组成。读写器在设计时需要考虑的主要因素1)读写器的基本功能和应用环境2)读写器的电气性能3)读写器的电路设计2、低频:掌握

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