2.45G RFID阅读器的设计与实现

介绍了目前RFID系统的发展趋势,分析了ISO/IEC18000-4协议中被动反向散射式RFID系统的工作原理和技术规范,提出了一种遵循该协议的2.45G RFID阅读器的设计方案,支持飞利浦的UCODE HSL标签.文章重点介绍了编码解码技术、调制解调方式、防碰撞算法和零中频技术等.     

Nakagami-m信道RFID系统通信误码率研究

随着RFID技术应用领域的增加,RFID系统性能的评估也日趋重要。为了评估RFID技术在衰落信道下的性能,分析了RFID系统中的调制与编码技术,通过分析反向散射调制的误码率,导出了Nakagami-m衰落信道下标签的错误率,给出了不同信道衰落参数和编码参数下的数值仿真结果。结果表明,衰落参数越大,重复编码次数越多,标签错误率越低。     

多种耦合方式的RFID阅读器的设计与比较

耦合方式不同决定了RFID阅读器与标签之间能量和信息的传输方式、传输频率和传输距离的差异。当前,阅读器与标签之间的耦合主要分为3种:密耦合、电感耦合和电磁反向散射耦合。本文主要对这3种耦合方式的原理进行阐述,同时,在其原理的基础上设计出电感耦合和电磁反向散射耦合阅读器模型,并比较其优劣性。     

无线射频识别及其在制造业中的应用

介绍了无线射频识别（RFID）的电子标签和阅读器.着重分析了RFID的工作原理和技术实现,包括：RFID的射频传输、反向散射调制（back scatter modulation）,标签先发言（TTF）和阅读器先发言（RTF）、数据交换和多标签同时识别.阐述了RFID的应用系统,它包括RFID系统、计算机处理系统、应用软件和系统软件.还阐述了RFID在制造业中的具体应用,包括：生产自动化,仪器、工具、器材和仓储的管理,门禁保安和产品防伪等.     

一种基于捕获效应的防碰撞算法设计

捕获效应在无线通信系统中非常普遍.在无源射频识别系统(RFID)中,由于捕获效应的存在,即使读写器范围内多个标签在同一时间反向散射信号给读写器,总有一个标签能够被成功识别.提出了一种新颖的防碰撞算法来提高RFID系统的吞吐量.该算法在帧时隙ALOHA协议的基础上考虑了捕获效应.在捕获模型下,提供了待识别标签数的概率性估计方法和捕获效应敏感的最佳帧长度的推导.理论分析和仿真结果显示,提出的算法性能超过了现有的算法,而且降低了计算复杂度.     

用于资产管理的远程低功耗射频识别标签设计

针对资产管理应用中超高频段无线射频识别系统的远距离、低功耗需求,提出了一种基于隧道二极管的5.8 GHz新型RFID标签.该标签配备了一个高增益、低功率的反射放大器.利用量子隧道效应,反射放大器可以检测到非常低的射频信号.通过偏置隧道二极管来实现长通信距离和曼彻斯特编码.实验结果表明,所实现原型样机的增益大于40 dB,且只需要29 μW的偏置功率.该标签可检测非常低的RF信号(＜-90 dBm),实现了距离长达23.3 m的反向散射调制和曼彻斯特编码,满足了资产管理的需求.     

基于RFID的室内无线定位识别系统

本文提出一种基于RFID的室内无线定位识别系统。这个系统在鞋子获得地板RFID标签的信息和鞋子本身的RFID标签信息后,通过蓝牙发送到室内位置显示终端,终端在图形化界面上显示用户的当前位置。     

无源反向散射RFID系统识别距离的影响因素分析

针对RFID技术应用的日益重要性,基于电磁场散射和微带天线理论,系统地研究了无源反向散射RFID系统识别距离的影响因数,并提出了无源反向散射RFID系统最大识别距离的计算方法。研究结果表明,天线参数直接影响系统的识别距离,其中,天线的增益、工作频率、雷达截面、品质因数、极化方式和应用环境等参数起决定性作用。研究结果对优化无源反向散射RFID系统的性能及天线设计有益。     

无芯片RFID多标签防碰撞研究

针对无芯片RFID多标签难以准确识别的问题,提出一种改进型矩阵束算法(Matrix Pencil Method,MPM)解决其碰撞问题。标签散射场信号存在早时和后时响应,散射场信号极点在早时响应期间处于不稳定状态,但在后时响应期间趋于稳定。算法利用散射场信号这一特性,在多标签散射场信号中应用改进型矩阵束算法,根据后时响应开启时间和极点稳定程度的不同来区分各个标签。实验中采用多个方形开槽结构标签来建立模型。仿真结果表明,该算法能够区分各个无芯片RFID标签,基本满足了对多标签检测准确性、稳定性等方面的要求。     

物联网中基于RFID的移动标签定位方案

当前基于RFID的定位系统无法使用异构移动阅读器按照分布式策略定位移动标签,且定位精度低下。针对这种情况,提出了LSMT-RFID系统。该系统使用一组异构移动式RFID阅读器来定位移动RFID标签,移动阅读器通过时间约束交错过程展开合作,附近的阅读器通过共享询问信息来相应地估计标签位置,并使用主动和被动协议来确保位置信息的及时传输。基于ns-3的仿真实验来评估方案的定位能力,重点考察了平均定位误差和定位延时。实验结果表明,本方案能实现有效定位。     

集成应变传感器的无源超高频标签电路设计

针对现有有线有源应变传感器不适用于固体火箭发动机壳体应变监测的问题,基于UHF RFID(超高频无线射频识别)技术,设计了一款无源超高频应变传感标签.标签通过电磁反向散射方式,收集超高频射频能量为电路供能,同时在标签电路中加入了大容值储能电容,储存经RFID芯片中的倍压整流电路转换成的直流能量.将标签电路分为UHF标签模块、控制模块和应变传感器模块3个部分进行了设计,并通过使用低功耗芯片以及控制测量电路的断开和闭合来减小功耗.标签将传统的电阻式应变测量技术与UHF RFID技术结合在一起,为实现固体火箭发动机壳体应变的无线监测提供了解决方案.     

一种单阅读器移动RFID系统性能评估方法

中小型区域RFID标签的识别通常采用阅读器网路实现,因为只有多阅读器才能静态实现阅读器对所有待识别标签的全覆盖。但这种方法面临阅读器使用成本高,阅读器间碰撞,标签识别率低等问题。为改善上述问题,提出一种运用于中小型区域的单阅读器移动RFID系统性能评估方法,该方法以标签丢失率和全识别圈数作为性能指标,在单阅读器移动RFID系统中对已有的静态防碰撞算法的性能进行评估。实验通过判断当前时隙类型确定阅读器是否成功识别标签,每消耗1个时隙阅读器位置调整一次使得信号区及其区内标签重新确定,直至阅读器结束标签识别任务。仿真结果表明该方法能很好地对各种已有标签算法在中小型区域的RFID标签识别环境中的性能进行有效评估,同时提高RFID系统效率。     

RFIDSim—A Physical and Logical Layer Simulation Engine for Passive RFID

Radio-frequency identification (RFID) poses a number of research challenges, such as interference mitigation, throughput optimization and security over the RF channel. A number of new approaches to address these issues have been proposed recently, but due to the highly integrated nature of passive RFID tags, it is difficult to evaluate them in real-world scenarios. In this paper, we present an RFID simulation engine, RFIDSim, which implements the ISO 18000-6C communication protocol and supports pathloss, fading, backscatter, capture, and tag mobility models. This paper also shows that our implementation of RFIDSim that relies on a discrete event simulator can be used to simulate large populations featuring thousands of RFID tags. RFIDSim also simulates the deep fades that lead to frequent power losses of the battery-less RFID tags by modeling the multipath effects statistically.     

On measuring the parasitic backscatter of sensor-enabled UHF RFID tags

Radio-frequency identification (RFID) tags have found their way into many applications. When tags implement cryptographic algorithms, side-channel analysis (SCA) attacks become a concern. Especially tags in the ultra-high frequency (UHF) range are susceptible to so-called parasitic-backscatter attacks that can be applied from a distance. Whereas it is known that such attacks are a threat for passive low-cost tags, no results are so far available for sensor-enabled tags. In this work, we evaluate the parasitic backscatter of wireless identification and sensing platform (WISP) tags by conducting differential electromagnetic analysis (DEMA) attacks. We apply the attacks on a passively as well as a semi-passively operated WISP tag from a distance of 30 cm and compare the results with an attack on a commercial low-cost tag. The results show that the evaluated WISP tags are less susceptible to DEMA attacks based on the parasitic backscatter than the evaluated commercial low-cost tag. Moreover, we present a measurement approach that allows to detect the weak parasitic backscatter modulated on the strong reader field without the need for an expensive hardware receiver or a dedicated demodulation circuit.     

大空间双模多频段射频识别复合定位

针对室内大范围射频识别定位,提出一种双模多频段射频识别复合定位方法。被定位对象同时携带有源和无源两种模式的标签,微波频段阅读器与被低频频段信号激活的有源标签通信,根据有源标签信号区域选通超高频频段读写器天线,以减轻读写器天线之间干扰;以固定时间读写器天线对无源标签的收包次数为定位参数,在被定位对象位置计算过程中分区筛选最大后验概率位置并利用欧式距离修正定位坐标,完成贝叶斯概率定位算法的改进。实验验证表明,本文提出的复合定位方法,不但可以改善大空间定位中读写器天线间的干扰,而且与LANDMARC算法相比较,定位误差降低59.86%。     

基于无源RFID标签天线转向架表面裂纹检测研究

在高速列车长期、快速行驶中,其转向架金属结构会因疲劳、应力、环境等因素影响,产生金属裂纹。为了在高速列车中的转型架金属表面实现远距离无损检测并判断是否存在裂纹,设计了一种应用在超高频频段的微带贴片型射频识别（Radio Frequency Identification,RFID)抗金属标签,配合RFID芯片,标定RFID阅读器与标签天线的位置和其发射天线的功率,当金属表面存在裂纹时标签天线谐振频率会向低频移动,并产生影响导致RFID系统识别距离的改变,从而实现金属表面裂纹检测。使用高频结构仿真(High Frequency Structure Simulator,HFSS)软件对天线结构进行优化,使其与芯片阻抗匹配,模拟了天线在金属表面存在裂纹的情况。由仿真结果可以分析得出：设计的无线有芯片微带贴片型RFID转向架表面裂纹检测标签能够有效地实现远距离监测金属表面裂纹长度、方向的变化情况。     

基于EPC C1 G2协议的超高频RFID建模与仿真

为了深入理解EPC UHF Classl Generation2（EPC Cl G2）标准下系统的架构,本文重点对EPC C1 G2标准下的数据编解码方式进行了分析;同时,利用Matlab/Simulink工具对该标准下的UHF RFID系统的发送链路和接收链路进行了建模和仿真。通过接收波形的仿真结果可以看到,标签的回波信息可以被正确地接收并解码。     

基于固件的终端位置管理系统研究与应用

现有的终端位置管控方法大多是在计算机外壳粘贴射频识别（RFID）标签进行实时定位。但是,一旦计算机被带离RFID信号覆盖区域,外贴的RFID标签缺乏对计算机的直接管控能力。因此,基于固件技术和RFID技术,提出和设计了基于固件的终端位置管理系统。首先,该系统通过RFID信号划定授权区域,在上电开机阶段,通过固件层实现与RFID标签的交互,仅允许终端在接收到RFID授权信号后才能开机使用;其次,在操作系统运行阶段,计算机需要得到RFID授权信号才能正常使用;再次,通过固件对操作系统中的位置管控软件进行保护,防止管控软件被篡改和删除。在计算机脱离RFID信号覆盖范围,终端中的软件代理将立即捕捉到这种情况,根据安全策略锁定终端或对数据进行销毁。目前已经研制原型系统,对办公区域内30台计算机终端进行位置管理,实现了终端仅在授权区域可正常开机使用,脱离授权区域将立即锁定。     

基于RFID技术的移动机器人定位方法研究

RFID技术利用无线射频信号在读写器与标签之间进行数据通信,射频信号具有一定的穿透性,解决了机器人定位与地图创建过程中传感器非视距的问题。提出了一种新颖的利用周围环境中少量的位姿未知的标签来估算出机器人位姿的方法,并采用粒子滤波算法来增强算法的鲁棒性。同时,还引入了RFID天线功率切换器来提高地图创建的准确性,降低了机器人的定位误差。最后通过定量分析影响定位效果的3个主要因子,证明了这种定位方法具有较高的定位精度。     

一种RFID中电子标签的滤波算法与实现

本文针对RFID系统中电子标签的射频信号在传输过程中存在的抗干扰能力差的问题,提出了一种滤波算法。该算法利用电子标签在无线传输中的碰撞概率,合理选择读取参数从而提高整体系统的性能。通过分析和仿真,证明了该算法一定程度上提高了电子标签的抗干扰性能,在货物移动速率不高的应用场合中有一定的参考价值。