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《基于自主標(biāo)準(zhǔn)的uhf+rfid安全標(biāo)簽芯片數(shù)字基帶設(shè)計與實(shí)現(xiàn)》由會員上傳分享,免費(fèi)在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、第1章緒論1.1研究背景與意義射頻識別(RadioFrequencyIdentification,RFID)技術(shù)是一項(xiàng)利用射頻信號通過空間電磁耦合實(shí)現(xiàn)無接觸信息傳輸,并通過所傳輸?shù)男畔⒆詣幼R別目標(biāo)對象[1]的技術(shù)。天線天線能量讀寫器數(shù)據(jù)電子標(biāo)簽圖1-1RFID系統(tǒng)原理圖射頻識別系統(tǒng)一般由讀寫器和電子標(biāo)簽組成,如圖1-1所示。電子標(biāo)簽中嵌入專用集成電路芯片,粘貼在待識別的物品上。讀寫器發(fā)射電磁波信號進(jìn)行探測,當(dāng)電子標(biāo)簽進(jìn)入到讀寫器探測范圍內(nèi),即可接收到此探測信號,并將標(biāo)簽內(nèi)部存儲的物品信息發(fā)送給讀寫器,讀寫器根據(jù)標(biāo)簽
2、發(fā)送的信息實(shí)現(xiàn)對物品的識別。在[1]應(yīng)用中,射頻識別系統(tǒng)通常還包含上層的管理系統(tǒng),上層管理系統(tǒng)與RFID系統(tǒng)中的讀寫器進(jìn)行交互,同時管理RFID系統(tǒng)中的數(shù)據(jù),并根據(jù)應(yīng)用需求實(shí)現(xiàn)不同的功能或提供相應(yīng)的接口。[1-2]根據(jù)射頻識別系統(tǒng)的特征,可以進(jìn)行多種分類,如表1-1所示。表1-1射頻識別系統(tǒng)的分類系統(tǒng)特征系統(tǒng)分類標(biāo)簽數(shù)據(jù)量1比特系統(tǒng)多比特系統(tǒng)可否編程可編程系統(tǒng)不可編程系統(tǒng)控制邏輯狀態(tài)機(jī)系統(tǒng)微處理器系統(tǒng)耦合方式電感耦合系統(tǒng)電磁反向散射耦合系統(tǒng)供電方式有源系統(tǒng)半有源系統(tǒng)無源系統(tǒng)工作方式全雙工系統(tǒng)半雙工系統(tǒng)時序系統(tǒng)讀取信
3、息手段主動廣播發(fā)射式被動倍頻式被動反射調(diào)制式作用距離密耦合系統(tǒng)遙耦合系統(tǒng)遠(yuǎn)距離系統(tǒng)工作頻率低頻高頻超高頻微波1萬方數(shù)據(jù)電子標(biāo)簽由天線和標(biāo)簽芯片構(gòu)成,在RFID系統(tǒng)中起著至關(guān)重要的作用。天線用于收集接收讀寫器發(fā)射到空間的電磁波,并把標(biāo)簽本身的數(shù)據(jù)信號以電磁波的形式發(fā)射出去。標(biāo)簽芯片是電子標(biāo)簽的核心部分,具有一定的存儲容量,可以存儲被識別物品的相關(guān)信息。標(biāo)簽芯片由射頻模擬前端、數(shù)字基帶和存儲器三部分組成,如圖1-2所示。射頻模擬前端負(fù)責(zé)調(diào)制和解調(diào),并為數(shù)字基帶提供時鐘和電源。數(shù)字基帶負(fù)責(zé)對解調(diào)后的信號進(jìn)行解碼,做相應(yīng)的
4、處理,并將要發(fā)送的信號進(jìn)行編碼,通過射頻模擬前端發(fā)送給讀寫器。存儲器負(fù)責(zé)存儲標(biāo)簽芯片的相關(guān)數(shù)據(jù)。射頻模擬數(shù)字基帶存儲器前端圖1-2電子標(biāo)簽芯片架構(gòu)與條形碼、磁卡、IC卡等識別技術(shù)相比,射頻識別技術(shù)具有以下優(yōu)勢:1)非接觸式識別,穿透性強(qiáng),識讀距離遠(yuǎn)。采用主動標(biāo)簽時,有效識別距離可達(dá)200米以上。2)批量識讀能力強(qiáng)。可同時識別和讀取數(shù)個RFID標(biāo)簽。3)數(shù)據(jù)容量大,數(shù)據(jù)傳輸速率高,識別速率快。二維碼的數(shù)據(jù)容量可達(dá)2K,但大容量數(shù)據(jù)會增加識別難度;RFID標(biāo)簽則可以根據(jù)用戶的需要擴(kuò)充到數(shù)十K,同時不增加數(shù)據(jù)訪問難度。4
5、)動態(tài)實(shí)時通信。讀寫器以50~100次/秒的頻次與標(biāo)簽進(jìn)行通信,所以只要附著RFID標(biāo)簽的物體進(jìn)入讀寫器有效的識別范圍,其位置就能夠被讀寫器動態(tài)追蹤和監(jiān)控。5)可重復(fù)使用,便于維護(hù)管理。讀寫器可以向標(biāo)簽實(shí)時寫入數(shù)據(jù),可實(shí)時更新數(shù)據(jù),而條碼的數(shù)據(jù)更新需要更換條碼。6)抗污染能力強(qiáng),可在惡劣環(huán)境下長期工作。無線電通信方式和封閉式包裝使其不受粉塵、油污等高污染環(huán)境和放射性環(huán)境的影響,其壽命能夠遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于印刷的條形碼的使用壽命。7)安全性強(qiáng)。可以通過安全認(rèn)證、信息密文傳輸、限制讀寫器的權(quán)限等方法提高系統(tǒng)的安全性。鑒于射頻識別
6、技術(shù)的眾多優(yōu)勢,RFID已廣泛應(yīng)用于制造、物流和零售等多[1-3]個領(lǐng)域,RFID產(chǎn)品種類十分豐富,表1-2列出了目前RFID的主要應(yīng)用領(lǐng)域,圖1-3展示了RFID在生產(chǎn)生活中的一些應(yīng)用。2萬方數(shù)據(jù)表1-2RFID的應(yīng)用領(lǐng)域應(yīng)用領(lǐng)域具體功能制造用于生產(chǎn)數(shù)據(jù)的實(shí)時監(jiān)控、質(zhì)量追蹤和自動化生產(chǎn)等用于物流過程中的貨物追蹤、信息自動采集、倉儲應(yīng)用、港口應(yīng)用和郵政快物流遞等零售用于商品的銷售數(shù)據(jù)實(shí)時統(tǒng)計、補(bǔ)貨和防盜等醫(yī)療用于醫(yī)療器械管理、病人身份識別和嬰兒防盜等用于不停車?yán)U費(fèi)、出租車管理、公交車樞紐管理、鐵路機(jī)車識別、航空交通
7、交通管制、旅客機(jī)票識別和行李包裹追蹤等食品用于水果、蔬菜生長和生鮮食品保鮮等圖書用于書店、圖書館和出版社的書籍資料管理等動物用于馴養(yǎng)動物和寵物識別管理等農(nóng)業(yè)用于畜牧性口和農(nóng)產(chǎn)品生長的監(jiān)控等,確保綠色農(nóng)業(yè),確保農(nóng)產(chǎn)品的安全軍事用于彈藥管理、槍支管理、物資管理、人員管理和車輛識別與追蹤等環(huán)境監(jiān)測用于環(huán)境的跟蹤與監(jiān)測身份識別用于電子護(hù)照、身份證和學(xué)生證等各種電子證件電子支付用于銀行和零售等部門,采用銀行卡或充值卡等進(jìn)行支付的一種系統(tǒng)防偽安全用于貴重物品(煙,酒,藥品)防偽、票證防偽、汽車防盜和汽車定位等資產(chǎn)管理用于貴重的
8、、危險性大的、數(shù)量大且相似性高的各類資產(chǎn)管理用于對電力運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控,對電力負(fù)荷、用電檢查和線路損耗等進(jìn)電力管理行實(shí)時監(jiān)控,以實(shí)現(xiàn)高效一體化管理用于家庭中各類電子產(chǎn)品、通信產(chǎn)品、信息家電的互通與互連,以實(shí)現(xiàn)智能智能家居家居票證和收費(fèi)商品防偽門禁系統(tǒng)動物識別圖書管理危險品管理圖1-3RFID的一些應(yīng)用3萬方數(shù)據(jù)RFID系統(tǒng)是一個開放的無線系統(tǒng),其安全問題