RFID技術(shù)與應用 教學大綱

《RFID技術(shù)》課程教學大綱一、課程基本信息課程名稱RFID技術(shù)與應用課程編號課程性質(zhì)選修課課程類別專業(yè)選修課程開課單位通信工程教研室授課學期第7學期學分/學時2/32課內(nèi)學時32理論授課32上機學時0課內(nèi)實踐0實驗學時0課外學時32適用專業(yè)智能制造工程是否雙語否先修課程電工電子技術(shù)后續(xù)課程畢業(yè)設(shè)計二、課程簡介本課程是一門關(guān)于射頻識別技術(shù)原理、標準體系、應用體系等理解與應用的專業(yè)課程。通過對本課程的學習，學生可了解射頻識別技術(shù)基礎(chǔ)理論，熟悉射頻識別技術(shù)相關(guān)的無線電頻率、識別系統(tǒng)、電磁場、電磁波、天線等基本概念，理解數(shù)據(jù)通信技術(shù)應用案例、射頻識別技術(shù)應用系統(tǒng)及其設(shè)計步驟，培養(yǎng)學生根據(jù)技術(shù)要求將射頻識別技術(shù)納入智能制造系統(tǒng)方案設(shè)計的意識，為未來參加工作、增加就業(yè)競爭力打下良好的基礎(chǔ)。三、課程目標及對畢業(yè)要求指標點的支撐（一）課程目標課程目標1：思政目標增強社會責任和科技自信，培養(yǎng)創(chuàng)新思維和創(chuàng)新精神，增強拓展知識和能力的信心。課程目標2：知識目標建立RFID系統(tǒng)的概念，理解RFID系統(tǒng)的主要組成和不同分類；掌握電子標簽和讀寫器的體系結(jié)構(gòu)；掌握無線通信傳播、電磁波發(fā)射與接收、天線等技術(shù)；掌握射頻前端電路結(jié)構(gòu)與分析；掌握編碼與調(diào)制技術(shù)；掌握數(shù)據(jù)完整性和數(shù)據(jù)安全性相關(guān)技術(shù)；理解RFID系統(tǒng)的內(nèi)涵及具體應用。課程目標3:能力目標圍繞RFID技術(shù)知識，培養(yǎng)學生根據(jù)技術(shù)要求將射頻識別技術(shù)納入智能制造系統(tǒng)方案設(shè)計的意識。（二）課程目標及對畢業(yè)要求指標點的支撐課程目標支撐畢業(yè)要求指標點畢業(yè)要求課程目標1指標點12-1：能夠正確認識自主學習和終身學習的必要性，具有自主學習和終身學習的意識。12-終身學習課程目標2指標點1-3：學習專業(yè)基礎(chǔ)知識，掌握解決復雜智能制造工程問題的基本思路和方法。1-工程知識課程目標3指標點3-2：能夠在綜合考慮特定需求和社會、健康、安全、法律、文化以及環(huán)境等因素的基礎(chǔ)上，提出問題的解決方案，在設(shè)計環(huán)節(jié)中能夠體現(xiàn)創(chuàng)新意識。3-設(shè)計/開發(fā)解決方案四、課程基本教學內(nèi)容及對課程目標的支撐（一）課程基本教學內(nèi)容第一單元物聯(lián)網(wǎng)RFID系統(tǒng)架構(gòu)（學時數(shù)：4學時）1.課程主要內(nèi)容了解RFID系統(tǒng)的概念、RFID的發(fā)展歷程；了解自動識別技術(shù)；掌握RFID系統(tǒng)的基本組成；掌握RFID系統(tǒng)常用幾種分類方法；掌握EPC編碼的特點。2.重點和難點重點：RFID系統(tǒng)常用幾種分類方法。難點：EPC編碼。3.學生學習預期成果通過本單元的學習，學生了解物聯(lián)網(wǎng)RFID系統(tǒng)的基本構(gòu)成和體系架構(gòu)，理解RFID系統(tǒng)的基本概念和內(nèi)涵，具有RFID系統(tǒng)分析和設(shè)計的基本思維和創(chuàng)新思維。4.教學方式采用板書和多媒體教學手段，采用啟發(fā)性和討論性教學。5.支撐課程目標課程目標1、2、3第二單元物聯(lián)網(wǎng)RFID無線傳輸（學時數(shù)：6學時）1.課程主要內(nèi)容本單元主要介紹RFID系統(tǒng)使用的頻率、電磁波的輻射、電磁波的傳播和接收。掌握RFID的工作頻率及電磁波的輻射特性，掌握電磁波的電參數(shù)，如傳播速度、工作波長、相位常數(shù)和波阻抗的計算，了解能流密度矢量的概念；掌握波的極化的三種極化形式及合成波極化特點；掌握反射系數(shù)和折射系數(shù)的計算；掌握電磁波傳播弗里斯方程的意義和應用；了解RFID工作環(huán)境對電波傳播的影響。了解電磁波的接收性能衡量指標；掌握失配與損耗的概念。2.重點和難點重點：電磁波的電參數(shù)的計算；波的極化的特點；弗里斯方程的意義及應用計算；失配與損耗的概念。難點：電磁波電參數(shù)的計算；弗里斯方程的應用計算。3.學生學習預期成果通過本單元的學習，學生掌握電磁波輻射、傳播和接收相關(guān)技術(shù)，具有基本的電磁波傳播的理解和分析能力。4.教學方式采用板書和多媒體教學手段，采用啟發(fā)性教學和討論性教學。5.支撐課程目標課程目標1、2、3第三單元物聯(lián)網(wǎng)RFID射頻前端（學時數(shù)：10學時）1.課程主要內(nèi)容本單元是學習RFID射頻前端技術(shù)。了解RFID天線的概念和電參數(shù)，了解天線的制造工藝；掌握電感耦合方式的射頻前端電路結(jié)構(gòu)，如串聯(lián)諧振電路和并聯(lián)諧振電路；了解負載調(diào)制的概念；掌握電磁反向散射方式的射頻前端電路構(gòu)成；了解濾波器、放大器、混頻器和振蕩器的概念和功能。2.重點和難點重點：電感耦合方式的射頻前端電路結(jié)構(gòu)與分析；電磁反向散射方式的射頻前端電路構(gòu)成。難點：電感耦合方式的射頻前端電路分析。3.學生學習預期成果通過本單元的學習，學生理解RFID射頻前端電路的工作原理及構(gòu)成，具有射頻前端電路的分析和設(shè)計的能力，具有一定的創(chuàng)新能力等。4.教學方式采用板書和多媒體教學手段，采用啟發(fā)性教學和討論性教學。5.支撐課程目標課程目標1、2、3第四單元物聯(lián)網(wǎng)RFID數(shù)字通信（學時數(shù)：8學時）1.課程主要內(nèi)容本單元主要介紹RFID數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)娜^程。通過學習掌握波特率和比特率的概念和計算；掌握信道容量的概念和計算；掌握常用編碼方法及特點，如反向不歸零編碼、Manchester編碼、米勒編碼等；掌握調(diào)制的目的及調(diào)制的方法，如振幅鍵控、頻移鍵控和相移鍵控等；了解副載波調(diào)制的概念；了解RFID常用標準的調(diào)制方式。了解數(shù)據(jù)完整性的概念；掌握差錯控制方式的三種分類；掌握奇偶校驗碼和循環(huán)冗余校驗碼（CRC）的編碼；了解無線通信四種防碰撞機制；掌握ALOHA和二進制樹形搜索算法的思想，并了解算法過程。了解RFID數(shù)據(jù)安全性需求和解決策略；掌握物理安全機制；了解密碼學概念，了解典型加密算法，如DES和AES。實驗：熟練操作標簽信息的讀寫，觀察并分析防碰撞實驗；熟悉貫穿整個數(shù)據(jù)傳送的數(shù)據(jù)校驗即CRC校驗。2.重點和難點重點：RFID編碼方法和特點；調(diào)制的目的及調(diào)制方法；差錯控制三種方式；奇偶校驗碼和循環(huán)冗余校驗碼的編碼；RFID防碰撞的算法。難點：編碼方法如Manchester編碼、米勒編碼；循環(huán)冗余校驗碼的編碼；防碰撞算法的思想。3.學生學習預期成果通過本單元學習，學生理解RFID數(shù)據(jù)傳輸?shù)娜^程，具有數(shù)據(jù)編碼分析的能力，具有相關(guān)算法的設(shè)計和分析能力，以及一定的創(chuàng)新能力。4.教學方式采用板書和多媒體教學手段，采用啟發(fā)性教學和討論性教學。5.支撐課程目標課程目標1、2、3第五單元物聯(lián)網(wǎng)體系標準和應用實例（學時數(shù)：4學時）1.課程主要內(nèi)容本單元課程主要介紹電子標簽、讀寫器的體系架構(gòu)和RFID的標準體系。通過學習掌握電子標簽的基本構(gòu)成；掌握不同頻率讀寫器的基本構(gòu)成；了解全球5大RFID標準組織；了解RFID標準體系；了解RFID在各行業(yè)的應用。實驗：熟練操作標簽信息的讀寫過程，了解ISO15693標準規(guī)范；RFID的信令實驗，了解各種信令以及在對應信令下底層信號發(fā)生的改變，如尋卡、靜默、選擇卡、讀數(shù)據(jù)塊和寫數(shù)據(jù)塊等。2.重點和難點重點：電子標簽的基本構(gòu)成和不同頻率讀寫器的基本構(gòu)成。難點：無。3.學生學習預期成果通過本單元學習，學生理解標簽和讀寫器的體系結(jié)構(gòu)，具有標簽和讀寫器結(jié)構(gòu)的分析和設(shè)計能力，以及一定的創(chuàng)新能力。4.教學方式采用板書和多媒體教學手段，采用啟發(fā)性教學、討論性教學。5.支撐課程目標課程目標1、2、3（二）課程基本教學內(nèi)容對課程目標的支撐課程教學內(nèi)容教學方法支撐課程目標學時分配課內(nèi)課外學時比例第一單元物聯(lián)網(wǎng)RFID系統(tǒng)架構(gòu)講授法、案例教學、專題研討課程目標1、2、341:1第二單元物聯(lián)網(wǎng)RFID無線傳輸講授法、案例教學、專題研討、實驗課程目標1、2、361:1第三單元物聯(lián)網(wǎng)RFID射頻前端講授法、案例教學、專題研討、實驗課程目標1、2、3101:1第四單元物聯(lián)網(wǎng)RFID數(shù)字通信講授法、專題研討、實驗課程目標1、2、381:1第五單元物聯(lián)網(wǎng)體系標準和應用實例講授法、案例教學、專題研討課程目標1、2、341:1合計32五、課程考核及對課程目標的支撐（一）課程考核課程成績構(gòu)成（百分制）課程成績構(gòu)成比例考核環(huán)節(jié)目標分值考核/評價細則平時成績80%作業(yè)（百分制）50本門課程作業(yè)，主要考核知識掌握情況目標分值=0.5*作業(yè)平均成績測驗（百分制）30主要測試各單元知識掌握情況目標分值=0.3*測驗平均成績課堂表現(xiàn)（百分制）20根據(jù)課堂討論，發(fā)言等情況打分，次數(shù)不限，最終總成績按比例折算，滿分20分。期末考試20%知識40考核內(nèi)容：上述各單元理論知識考試題型：判斷、選擇、填空、分析簡答、作圖、計算等（任選，不低于四種）依據(jù)試卷評分標準進行評價能力30綜合應用20創(chuàng)新10（二）課程考核對課程目標的支撐教學內(nèi)容考核內(nèi)容考核方式支撐的課程目標第一單元物聯(lián)網(wǎng)RFID系統(tǒng)架構(gòu)1-1物聯(lián)網(wǎng)與RFID技術(shù)；1-2RFID系統(tǒng)的基本構(gòu)成；1-3物聯(lián)網(wǎng)RFID體系架構(gòu)。課堂表現(xiàn)課后作業(yè)課程目標1、2、3第二單元物聯(lián)網(wǎng)RFID無線傳輸2-1RFID使用頻率及電磁波輻射；2-2電磁波傳播及接收功率恢復；課堂表現(xiàn)隨堂測驗課后作業(yè)小組討論課程目標1、2、3第三單元物聯(lián)網(wǎng)RFID射頻前端3-1RFID天線技術(shù)；3-2電感耦合方式的射頻前端；3-3電磁反向散射方式的射頻前端；課堂表現(xiàn)隨堂測驗課后作業(yè)小組討論課程目標1、2、3第四單元物聯(lián)網(wǎng)RFID數(shù)字通信4-1RFID編碼與調(diào)制；4-2RFID數(shù)據(jù)完整性；4-3RFID數(shù)據(jù)安全性；課堂表現(xiàn)隨堂測驗課后作業(yè)小組討論課程目標1、2、3第五單元物聯(lián)網(wǎng)體系標準和應用實例5-1標簽的體系結(jié)構(gòu)；5-2讀寫器的體系結(jié)構(gòu)；5-3RFID標準體系；5-4RFID應用實例。課堂表現(xiàn)隨堂測驗課后作業(yè)小組討論課程目標1、2、3六、使用教材、相關(guān)推薦書目及課程資源（一）使用教材黃玉蘭.物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術(shù)詳解(第3版).人民郵電出版社，2016（二）相關(guān)推薦書目1．米志強.射頻識別（RFID）技術(shù)與應用[M].電子工業(yè)出版社，2011年.2.趙軍輝.射頻識別技術(shù)與應用[M].機械工業(yè)出版社，2008年.3．許毅.RFID原理與應用，清華大學出版社,2013年（三）課程資源1．RFID技術(shù)：學習通.唐山