物聯(lián)網(wǎng)與RFID應(yīng)用技術(shù)基礎(chǔ)-3

物聯(lián)網(wǎng)與RFID應(yīng)用技術(shù)基礎(chǔ)-3第一頁(yè)，共68頁(yè)。3.RFID應(yīng)用技術(shù)

3.1RFID技術(shù)的工作原理3.2RFID技術(shù)的頻率標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范

3.3射頻電子標(biāo)簽

3.4讀寫器3.5RFID與無(wú)線傳感網(wǎng)的融合技術(shù)第二頁(yè)，共68頁(yè)。3.1RFID技術(shù)的工作原理無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)基本工作原理無(wú)線射頻識(shí)別的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議與安全性數(shù)據(jù)完整性多目標(biāo)識(shí)別與系統(tǒng)防沖突第三頁(yè)，共68頁(yè)。

3.1RFID技術(shù)的工作原理

--無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)基本工作原理無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)（RadioFrequencyIdentification）是一種非接觸的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，其基本原理是利用射頻信號(hào)和空間耦合（電感或電磁耦合）傳輸特性，實(shí)現(xiàn)對(duì)被識(shí)別物體的自動(dòng)識(shí)別。第四頁(yè)，共68頁(yè)。3.1RFID技術(shù)的工作原理

--無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)基本工作原理無(wú)線射頻識(shí)別系統(tǒng)的基本構(gòu)成第五頁(yè)，共68頁(yè)。3.1RFID技術(shù)的工作原理

--無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)基本工作原理工作頻率讀寫器發(fā)送無(wú)線信號(hào)時(shí)所使用的頻率稱為無(wú)線射頻識(shí)別系統(tǒng)的工作頻率低頻（30～300kHz）高頻（3～30MHz）超高頻（300MHz～3GHz）微波（2.45G以上）第六頁(yè)，共68頁(yè)。3.1RFID技術(shù)的工作原理

--無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)基本工作原理工作頻率第七頁(yè)，共68頁(yè)。3.1RFID技術(shù)的工作原理

--無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)基本工作原理讀寫器及天線第八頁(yè)，共68頁(yè)。3.1RFID技術(shù)的工作原理

--無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)基本工作原理讀寫器及天線第九頁(yè)，共68頁(yè)。3.1RFID技術(shù)的工作原理

--無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)基本工作原理讀寫器及天線第十頁(yè)，共68頁(yè)。3.1RFID技術(shù)的工作原理

--無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)基本工作原理不同的電子標(biāo)簽及封裝第十一頁(yè)，共68頁(yè)。3.1RFID技術(shù)的工作原理

--無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)基本工作原理不同的電子標(biāo)簽及封裝第十二頁(yè)，共68頁(yè)。3.1RFID技術(shù)的工作原理

--無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)基本工作原理不同的電子標(biāo)簽及封裝第十三頁(yè)，共68頁(yè)。3.1RFID技術(shù)的工作原理

--無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)基本工作原理第十四頁(yè)，共68頁(yè)。3.1RFID技術(shù)的工作原理

--讀寫器的主要功能與應(yīng)答器的通信功能：讀寫器的基本功能。與應(yīng)用系統(tǒng)之間的通信功能：讓應(yīng)用系統(tǒng)能夠?qū)ψx寫器進(jìn)行控制并處理應(yīng)答器的數(shù)據(jù)信息。在讀寫區(qū)內(nèi)實(shí)現(xiàn)多應(yīng)答器識(shí)別，完成防沖突功能校驗(yàn)讀寫過程中的錯(cuò)誤。第十五頁(yè)，共68頁(yè)。3.1RFID技術(shù)的工作原理

--讀寫器的主要功能第十六頁(yè)，共68頁(yè)。3.1RFID技術(shù)的工作原理

--讀寫器的主要功能第十七頁(yè)，共68頁(yè)。3.1RFID技術(shù)的工作原理

--讀寫器的主要功能第十八頁(yè)，共68頁(yè)。3.1RFID技術(shù)的工作原理

--讀寫器與應(yīng)用系統(tǒng)之間的接口應(yīng)用系統(tǒng)→讀寫器配置命令其他命令讀寫器→應(yīng)用系統(tǒng)當(dāng)前配置狀態(tài)命令的執(zhí)行結(jié)果第十九頁(yè)，共68頁(yè)。3.1RFID技術(shù)的工作原理

--發(fā)生在讀寫器和標(biāo)簽之間的射頻信號(hào)的耦

合類型有兩種電感耦合變壓器模型、電磁感應(yīng)定律典型作用距離為10～20cm典型工作頻率125kHz,225kHz,13.56MHz具有環(huán)形天線的典型低頻、高頻標(biāo)簽第二十頁(yè)，共68頁(yè)。3.1RFID技術(shù)的工作原理

--發(fā)生在讀寫器和標(biāo)簽之間的射頻信號(hào)的耦

合類型有兩種電磁反向散射耦合雷達(dá)原理模型、電磁波的空間傳播規(guī)律典型工作距離為3～10m典型工作頻433MHz,915MHz,2.45GHz,5.8GHz具有雙極天線的超高頻和微波標(biāo)簽第二十一頁(yè)，共68頁(yè)。3.1RFID技術(shù)的工作原理

--無(wú)線射頻識(shí)別系統(tǒng)的基本構(gòu)成第二十二頁(yè)，共68頁(yè)。3.1RFID技術(shù)的工作原理

--被動(dòng)式標(biāo)簽系統(tǒng)流程圖第二十三頁(yè)，共68頁(yè)。3.1RFID技術(shù)的工作原理

--工作時(shí)序方式讀寫器和電子標(biāo)簽的工作次序讀寫器先講（ReaderTalkFirst,RTF）標(biāo)簽先講（TagTalkFirst,TTF）多標(biāo)簽同時(shí)識(shí)讀（無(wú)沖突）第二十四頁(yè)，共68頁(yè)。3.1RFID技術(shù)的工作原理

--數(shù)據(jù)通信方式讀寫器→標(biāo)簽數(shù)據(jù)寫入（離線/在線）標(biāo)簽→讀寫器標(biāo)簽收到讀寫器的射頻能量時(shí)，即被激活并向讀寫器反射標(biāo)簽存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)信息標(biāo)簽被激活后，根據(jù)讀寫器的指令轉(zhuǎn)入數(shù)據(jù)發(fā)送狀態(tài)或休眠狀態(tài)第二十五頁(yè)，共68頁(yè)。3.1RFID技術(shù)的工作原理

--無(wú)線射頻識(shí)別的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議與安全性數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議與方式第二十六頁(yè)，共68頁(yè)。3.1RFID技術(shù)的工作原理

--無(wú)線射頻識(shí)別的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議與安全性數(shù)據(jù)編碼方法反向不歸零編碼（NonReturntoZero）曼徹斯特編碼（Manchester）單極性歸零編碼（UnipolarRZ）差動(dòng)雙項(xiàng)編碼（DBP）米勒編碼（Miller）差動(dòng)編碼脈沖寬度編碼（PulseWidthModulation）脈沖位置編碼（PulsePositionModulation）第二十七頁(yè)，共68頁(yè)。3.1RFID技術(shù)的工作原理

--無(wú)線射頻識(shí)別的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議與安全性數(shù)據(jù)編碼方法第二十八頁(yè)，共68頁(yè)。3.1RFID技術(shù)的工作原理

--無(wú)線射頻識(shí)別的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議與安全性數(shù)據(jù)編碼方法第二十九頁(yè)，共68頁(yè)。3.1RFID技術(shù)的工作原理

--無(wú)線射頻識(shí)別的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議與安全性數(shù)據(jù)編碼方法第三十頁(yè)，共68頁(yè)。3.1RFID技術(shù)的工作原理

--無(wú)線射頻識(shí)別的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議與安全性脈沖位置編碼每個(gè)數(shù)據(jù)比特的寬度是一致的。脈沖出現(xiàn)在第一個(gè)時(shí)間段表示00第二個(gè)時(shí)間段表示01第三個(gè)時(shí)間段表示10第四個(gè)時(shí)間段表示11第三十一頁(yè)，共68頁(yè)。3.1RFID技術(shù)的工作原理

--無(wú)線射頻識(shí)別的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議與安全性數(shù)據(jù)安全性高度安全的射頻識(shí)別系統(tǒng)對(duì)以下單項(xiàng)攻擊應(yīng)能予以防范：為復(fù)制或改變數(shù)據(jù)，未經(jīng)授權(quán)的讀取數(shù)據(jù)載體。將外來(lái)數(shù)據(jù)載體置入某個(gè)讀寫器詢問范圍內(nèi)，企圖進(jìn)行一些非授權(quán)行為。為假冒真正數(shù)據(jù)載體，竊聽無(wú)線電通信并重放數(shù)據(jù)。第三十二頁(yè)，共68頁(yè)。3.1RFID技術(shù)的工作原理

--無(wú)線射頻識(shí)別的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議與安全性相互對(duì)稱的鑒別加密密鑰和解密密鑰一樣。讀寫器：需要防止假冒的偽造數(shù)據(jù)。標(biāo)簽：需要防止未經(jīng)認(rèn)可的數(shù)據(jù)讀取或重寫。第三十三頁(yè)，共68頁(yè)。3.1RFID技術(shù)的工作原理

--無(wú)線射頻識(shí)別的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議與安全性相互對(duì)稱的鑒別過程第三十四頁(yè)，共68頁(yè)。3.1RFID技術(shù)的工作原理

--無(wú)線射頻識(shí)別的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議與安全性相互鑒別過程的優(yōu)點(diǎn)密鑰從不經(jīng)過空間傳輸，而只是傳輸加密的隨機(jī)數(shù)?？偸莾蓚€(gè)隨機(jī)數(shù)同時(shí)加密，排除為計(jì)算密鑰用隨機(jī)數(shù)A執(zhí)行逆變換獲取令牌1的可能性?？墒褂萌我馑惴▽?duì)令牌進(jìn)行加密。通過嚴(yán)格使用來(lái)自兩個(gè)獨(dú)立源（標(biāo)簽、讀寫器的隨機(jī)數(shù)，使回放攻擊而記錄鑒別序列的方法失敗。從產(chǎn)生的隨機(jī)數(shù)可算出隨機(jī)密鑰，以便加密后續(xù)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。第三十五頁(yè)，共68頁(yè)。3.1RFID技術(shù)的工作原理

--無(wú)線射頻識(shí)別的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議與安全性相互鑒別過程的缺點(diǎn)所有屬于同一應(yīng)用的標(biāo)簽都采用相同的密鑰K來(lái)保護(hù)。安全程度依賴于密鑰的保密程度。第三十六頁(yè)，共68頁(yè)。3.1RFID技術(shù)的工作原理

--改進(jìn)后相互對(duì)稱鑒別過程：利用導(dǎo)出密鑰的鑒別第三十七頁(yè)，共68頁(yè)。3.1RFID技術(shù)的工作原理

--加密的數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)在傳輸時(shí)受到的物理影響可能是面臨某種干擾（隱藏的攻擊者）。第三十八頁(yè)，共68頁(yè)。3.1RFID技術(shù)的工作原理

--加密算法對(duì)稱加密算法：加密密鑰和解密密鑰相同，或者相互間有直接的關(guān)系。非對(duì)稱加密算法：解密過程與加密密鑰的知識(shí)無(wú)關(guān)。序列密碼：每個(gè)符號(hào)在傳輸前單獨(dú)加密。分組密碼：多個(gè)符號(hào)劃分為一組進(jìn)行加密。第三十九頁(yè)，共68頁(yè)。3.1RFID技術(shù)的工作原理

--序列密碼加密示意圖第四十頁(yè)，共68頁(yè)。3.1RFID技術(shù)的工作原理

--序列密碼加密示意圖第四十一頁(yè)，共68頁(yè)。3.1RFID技術(shù)的工作原理

--由線性反饋移位寄存器組成的偽隨機(jī)數(shù)發(fā)生器第四十二頁(yè)，共68頁(yè)。3.1RFID技術(shù)的工作原理

--數(shù)據(jù)完整性數(shù)據(jù)完整性用來(lái)描述數(shù)據(jù)傳輸過程中一組、一幀或者一包數(shù)據(jù)的內(nèi)在關(guān)聯(lián)一致性。采用非接觸技術(shù)傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，很容易遇上干擾，使傳輸數(shù)據(jù)發(fā)生改變，因而導(dǎo)致傳輸錯(cuò)誤，通常采用數(shù)據(jù)檢錯(cuò)與糾錯(cuò)算法來(lái)解決常采用的方法有奇偶校驗(yàn)、縱向冗余校驗(yàn)、循環(huán)冗余校驗(yàn)第四十三頁(yè)，共68頁(yè)。3.1RFID技術(shù)的工作原理

--奇偶校驗(yàn)法把一個(gè)奇偶校驗(yàn)位組合到每一字節(jié)中（即每字節(jié)發(fā)送9位）接收端對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行與發(fā)送端相同的校驗(yàn)方法優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單，且廣泛使用缺點(diǎn)：識(shí)別錯(cuò)誤的能力低第四十四頁(yè)，共68頁(yè)。3.1RFID技術(shù)的工作原理

--縱向冗余校驗(yàn)法（LRC）第四十五頁(yè)，共68頁(yè)。3.1RFID技術(shù)的工作原理

--縱向冗余校驗(yàn)法（LRC）優(yōu)點(diǎn)：算法簡(jiǎn)單缺點(diǎn)：多個(gè)錯(cuò)誤可能相互抵消主要用于快速校驗(yàn)很小的數(shù)據(jù)塊，對(duì)容量較小的標(biāo)簽（每次交互數(shù)據(jù)量不大）比較適合。第四十六頁(yè)，共68頁(yè)。3.1RFID技術(shù)的工作原理

--循環(huán)冗余校驗(yàn)法（CRC）第四十七頁(yè)，共68頁(yè)。3.1RFID技術(shù)的工作原理

--循環(huán)冗余校驗(yàn)法（CRC）以8位數(shù)據(jù)91H（）為例，可把它看成是7次多項(xiàng)式：

的系數(shù)算法規(guī)則（CRC碼）為4次多項(xiàng)式：系數(shù)為10101在信息碼后面添加4個(gè)0,構(gòu)成多項(xiàng)式，即1第四十八頁(yè)，共68頁(yè)。3.1RFID技術(shù)的工作原理

--常用的CRC碼第四十九頁(yè)，共68頁(yè)。3.1RFID技術(shù)的工作原理

--干擾與抗干擾標(biāo)簽標(biāo)簽錯(cuò)誤的響應(yīng)讀寫器的命令標(biāo)簽工作狀態(tài)的混亂可寫入標(biāo)簽錯(cuò)誤的進(jìn)入休眠狀態(tài)讀寫器不能識(shí)別正常工作的標(biāo)簽，誤判標(biāo)簽故障將一個(gè)標(biāo)簽判別為另外一個(gè)標(biāo)簽，造成識(shí)別錯(cuò)誤第五十頁(yè)，共68頁(yè)。3.1RFID技術(shù)的工作原理

--可能的抗干擾措施通過標(biāo)簽與讀寫器通信約定的數(shù)據(jù)完整性方法，檢驗(yàn)出受到干擾出錯(cuò)的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)編碼提高數(shù)據(jù)傳輸過程中的抗干擾能力，使得數(shù)據(jù)傳輸中不容易受到干擾通過數(shù)據(jù)編碼與數(shù)據(jù)完整性校驗(yàn)，糾正數(shù)據(jù)傳輸中的某些差錯(cuò)通過多次重發(fā)、比較剔除出錯(cuò)的數(shù)據(jù)并保留判斷為正確的數(shù)據(jù)第五十一頁(yè)，共68頁(yè)。3.1RFID技術(shù)的工作原理

--識(shí)讀率與誤讀率第五十二頁(yè)，共68頁(yè)。3.1RFID技術(shù)的工作原理

--多目標(biāo)識(shí)別與系統(tǒng)防沖突第五十三頁(yè)，共68頁(yè)。3.1RFID技術(shù)的工作原理

--多目標(biāo)識(shí)別與系統(tǒng)防沖突沖突？！由于無(wú)法預(yù)知讀寫范圍內(nèi)應(yīng)答器的情況，因此從讀寫器到應(yīng)答器的數(shù)據(jù)傳輸只能采用廣播形式，即讀寫器發(fā)送的信號(hào)被所有應(yīng)答器同時(shí)接收。此時(shí)，由于同一標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)答器采用的頻率一樣，因此如果多個(gè)應(yīng)答器同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)必然會(huì)導(dǎo)致讀寫器讀到的數(shù)據(jù)面目全非，這就是所謂的沖突。第五十四頁(yè)，共68頁(yè)。3.1RFID技術(shù)的工作原理

--多目標(biāo)識(shí)別與系統(tǒng)防沖突如何解決沖突？讀寫器→標(biāo)簽：類似于無(wú)線電廣播，多個(gè)接收機(jī)（標(biāo)簽）同時(shí)接收同一個(gè)發(fā)射機(jī)（讀寫器）發(fā)出的信息。標(biāo)簽→讀寫器：稱為多路存取，使得在讀寫器作用范圍內(nèi)多個(gè)標(biāo)簽的數(shù)據(jù)同時(shí)傳送給讀寫器。可以借鑒無(wú)線電通信系統(tǒng)中多路存取的方法解決沖突問題第五十五頁(yè)，共68頁(yè)。3.1RFID技術(shù)的工作原理

--多目標(biāo)識(shí)別與系統(tǒng)防沖突射頻識(shí)別系統(tǒng)中常用的多路存取方法空分多路法（SDMA）頻分多路法（FMDA）時(shí)分多路法（TDMA）第五十六頁(yè)，共68頁(yè)。3.1RFID技術(shù)的工作原理

--多目標(biāo)識(shí)別與系統(tǒng)防沖突空分多路法（SDMA）空分多路（SpaceDivisionMultipleAccess）法可以理解為在分離的空間范圍內(nèi)重復(fù)使用確定的資源。應(yīng)用到無(wú)線射頻識(shí)別中，一般有兩種方式：使用多個(gè)讀寫器，并將它們的天線安置在一個(gè)陣列中，當(dāng)應(yīng)答器進(jìn)入不同天線作用區(qū)內(nèi)時(shí)候，對(duì)應(yīng)的讀寫器可讀取應(yīng)答器中的數(shù)據(jù)。第五十七頁(yè)，共68頁(yè)。3.1RFID技術(shù)的工作原理

--多目標(biāo)識(shí)別與系統(tǒng)防沖突或控者制應(yīng)天答線器依逐次次對(duì)對(duì)準(zhǔn)準(zhǔn)每天個(gè)線應(yīng)答器第五十八頁(yè)，共68頁(yè)。3.1RFID技術(shù)的工作原理

--多目標(biāo)識(shí)別與系統(tǒng)防沖突空分多路法的缺點(diǎn)復(fù)雜的天線系統(tǒng)；相當(dāng)高的實(shí)施費(fèi)用；一般應(yīng)用于某些特殊應(yīng)用場(chǎng)合。第五十九頁(yè)，共68頁(yè)。3.1RFID技術(shù)的工作原理

--多目標(biāo)識(shí)別與系統(tǒng)防沖突頻分多路法頻分多路（FrequencyDivisionMultipleAccess，F(xiàn)DMA）法是把若干個(gè)使用不同載波頻率的傳輸通路同時(shí)供通信用戶（應(yīng)答器）使用的方法。在射頻識(shí)別下行通路（從讀寫器到應(yīng)答器）頻率固定的情況下，上行通路（從應(yīng)答器到讀寫器）中，應(yīng)答器可采用各自獨(dú)立的副載波頻率（如在某個(gè)頻率范圍內(nèi)）進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。第六十頁(yè)，共68頁(yè)。3.1RFID技術(shù)的工作原理

--多目標(biāo)識(shí)別與系統(tǒng)防沖突頻分多路法的缺點(diǎn)每個(gè)接收通路須有自己?jiǎn)为?dú)的接收器，以接收不同頻率的應(yīng)答器信號(hào)。局限性更大，讀寫器的成本很高。第六十一頁(yè)，共68頁(yè)。3.1RFID技術(shù)的工作原理

--多目標(biāo)識(shí)別與系統(tǒng)防沖突時(shí)分多路法時(shí)分多路（TimeDivisionMultipleAccess，TDMA）法是把整個(gè)可供使用的通路容量按時(shí)間槽分配給多個(gè)用戶（應(yīng)答器）使用的方法，可分為：標(biāo)簽控制法（隨機(jī)的沖突分析）讀寫器控制法（減少?zèng)_突應(yīng)答器集合）第六十二頁(yè)，共68頁(yè)。3.1RFID技術(shù)的工作原理

--多目標(biāo)識(shí)別與系統(tǒng)防沖突標(biāo)簽控制法——隨機(jī)的沖突分析每個(gè)應(yīng)答器隨機(jī)選擇一個(gè)時(shí)間槽如