射频识别RFID原理与应用第2版课后双数题答案.docx

1、射频识别RFID原理与应用第2版课后双数题答案第1章RFID概论简述RFID的基本原理答：通信阅读器能生 1时応应答器接口数据 7” 1RFID的星本原理框图简述RFID系统的电感耦合方式和反向散射耦合方式的原理和特点。答：原理：1电感耦合：应用的是变压器模型，通过空间高频交变磁场实现耦合，依据的是电磁感应定律。2反向散射耦合：应用的是雷达原理模型，发射出去的电磁波，碰到目标后反射，同时携带目标信息，依据的是电磁波的空间传播规律特点：1通过电感耦合方式一般适合于中， 低频工作的近距离射频识别系统， 典型的工作频率有125khz, 225khz 和13. 56mhz。识别作用距离小于 1m,典型

2、作用距离为 1020cm=2反向射散耦合方式一般适合于高频， 微波工作的远距离射频识别系统， 典型的工作频率有433mhz, 915mhz,，,识别作用距离大于 1m,典型作用的距离为 310叶 什么是1比特应答器它有什么应用有哪些实现方法答:11 比特应答器是字节为 1 比特的应答器。2应用于电子防盗系统。3射频标签利用二极管的非线性特性产生载波的谐波。RRFTD 系统中阅读器应具有哪些功能 答：以射频方式向应答器传输能量。以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。4若有需要，应能和高层处理交互信息。RFID 标签和条形码各有什么特点它们有何不同 答：特

3、点：RFID 标签：RFID可以识别单个非常具体的物体。条形码：2RFID可以同时对多个物体进行识读。3RFID采用无线射频，可以透过外部材料读取数据。4RFID的应答器可存储的信息量大，并可以多次改写。5易于构成网络应用环境。1条形码易于制作，对印刷设备和材料无特殊要求，条形码成本低廉、价格便宜。2条形码用激光读取信息，数据输入速度快，识别可靠准确。3识别设备结构简单、操作容易、无须专门训练。不同点:技术信息载体信息量读/写性读取方式保密性智能化寿命成本条形纸、塑料薄大只读CCD或 激差无较短最低码膜金属表面光束RFIDEEPRO等小读/写无线通好有最长较咼信条形码是“可视技术”，识读设备只

4、能接收视野范围内的条形码;而RFID不要求看见目标，RFID标签只要在阅读器的作用范围内就可以被读取。参阅有关资料，对 RFID防伪或食品安全追溯应用进行阐述。答：随着科技的进步及高新技术在标签印刷制作领域的应用， 一种全新、多功能、有良好防伪效果的RFID标签已开始在酒、食品、药品、票证等许多领域应用，它将为标签印制带来新的生机和活力。 RFID标签主要有如下特点。一、RFID标签的功能1.产品的追溯功能2.数据的读写功能3.小型化和多样化的形状4.耐环境性5.可重复使用6.穿透性7.数据的记忆容量大二、RFID标签的应用及防伪特点应用1: 2009年五粮液集团投入 2亿元的巨资购买 R F

5、 I D系统，以满足五粮液高端产 品对安全防伪和产品追溯管理等功能的需求，构建一个完整的 RFID整体解决平台。应用2: R F I D在食品（如农产品）包装防伪和追溯安全方面也有很大的用处。如： 欧盟及美国、 日本等发达国家和地区， 都要求对出口到当地的食品必须能够进行跟踪和追溯。防伪特点：集 多项专利技术的超高频电子标签，具有全球唯一码、数字签名、防转 移、防复制等特性；它采用易碎纸基材的金属天线生产加工工艺，既保证了对标签高读写性 能要求，又能满足防转移特性和大规模生产的经济性要求。第2章 电感耦合方式的射频前端（a）所示电路的不同点。画出图中P点处的电压波形，并进一步比较图所示电路与图

6、答:图所示电路与图（a）所示电路的不同点:画出图中中心点 C处的电压波形图和晶体管 VTi电流i i和晶体管VT2；电流i 2的波形图。书上给出了 VTi电压VA和晶体管VT2电压VA的波形图。所以 v = ixR给出E类功率放大器的电路图 ，并简述各电路元件的作用。答:其中L1、C1构成谐振回路，电容 C2进行滤波，L2为晶体管VT1提供一个稳定的集电极电压。在电感耦合方式中，有效工作距离和哪些因素有关答：其工作距离与工作频率 电感耦合方式等因素有关。设计并调试一个满足ISO/ IEC 1443 标准要求的E类功率放大器。E菜功率放人器等效电路第3章编码和调制信道带宽为3kHz,波特率可以达

7、到8kbaud吗若能请给出实现方法答：能达到，用八相位调制。画出01 1001 0110的密勒码波形。密勒码编码规则bilti-1)bii i密勒码编码规则X1mt i的起姑位豆不畫优，中间位直跳变00bit i曲転州忖百眩空.中阎仃首不趾变10Diti的起始位置不跳变,中闾位置不茂变岳勒码二位炭示达的二逍制較110 或 01011 或 DO答:装调一个NRZ码和曼彻斯特码的副载波调制电路。答:什么是调制和解调有哪些调制和解调技术，它们各有什么特点PSK调制信号转答:1调制是实现绝对码和相对码之间的相互转换。 解调是阅读器正确将换为NRZ的关键电路。2有PSK和副载波方式。3直接相位法和选择相

8、位法,简述在射频识别中载波的作用。RFID载波为携带了 RFID 信息的无线电波，作用是通过无线电波传递信息；对于无源系统来说，载波的作用还可以传递能量，其驱动 RFID 标签内的芯片工作，并将反馈信息发送给 RFID 读写器。第 4 章 数据校验和防碰撞算法讨论线性分组码的检纠错能力。答：编码中各个码字间距离的最小值称为最小码距 d,最小码距是衡量码组检错和纠错能力的依据，其关系如下：（1） 为了检测 e 个错码，则要求最小码距 de+1;（2） 为了纠正 t 个错码，则要求最小码距 d2t+1;（3） 为了纠正 t 个错码，同时检测 e 个错码，则要求最小码距 de+t+1,et 。简述A

9、LOH/算法和时隙ALOH/算法的基本原理和它们之间的区别。答：纯ALOHA算法在RFID系统中仅用于只读系统。当应答器进入射频能量场被激活以后， 它就发送存储在应答器中的数据， 且这些数据在一个周期性的循环中不断发送， 直至应答器 离开射频能量场。时隙ALOHAS法是把时间分为离散的时间段（时隙），每段时间对应一帧，在 RFID系统中，所有应答器的同步由阅读器控制，应答器只在规定的同步时隙开始才传送器数据帧， 并在该时隙内完成传送。时隙ALOHAS法在纯ALOHAS法的基础上将系统的利用率提高了一倍， 信道的吞吐量也达到了纯ALOHAS法的两倍。在题图中，防碰撞协议采用 ISO/IEC 14

10、443标准中的TYPE A设阅读器（PCD射频能量场内有两个应答器 PICC# 1和PICC# 2，其UID CL,分别为CL1和CL2请解释图示的防碰撞 过程。 上|，叫. Im. fitJI J I XJl耳耳1 答:其状态发生转换，转换的下一个状态是什么答：当接收到ATTRIB,HLTB,REQB/WUP这3种命令后会发生状态改变。当接收到的是 ATTRIB后，进入激活状态；当接收到的是 HLTB后，进入终止（等待）状态；当接收的是 REQB/WUP后重新进行 AFI匹配。第 5 章 RFID 系统数据传输的安全性简述对称密码体制与非对称密码体制的特点和区别。答：特点：对称密码体制： 对

11、称加密系统中，加密和解密采用相同的密钥，特点是计算开销小，算法简 单，加密速度快。非对称加密体制：也叫公钥加密技术，在公钥加密系统中，加密和解密是相对独立的， 加密和解密密钥不相同，加密密钥（公开密钥）向公众公开，谁都可以使用，解密密钥（秘密密 钥）只有解谜人自己知道，特点是保密所需的密钥组和数量很小， 密钥发布不成问题， 公开密钥系统可实现数字签名。区别： 对称加密的加密和解密密钥都是一样的，非对称加密的加密和解密密钥是不一样的，它们的算法也是不同 的。m序列有何特点什么是同宗 m序列试设计一个本原多项式 f（x）=1+x+x 2的m序列产生器，测 试其周期值。答：m序列是最长线性移位寄存器

12、序列的简称，是一种伪随机序列、伪噪声 （PN）码或伪随机均衡特性(平衡性)m序列每一周期中1的个数比0的个数多1个游程特性(游程分布的随机性)M序列中，状态“ 0”或“ 1”连续出现的段称为游程。游程中“ 0”或“1”的个数称为游程 长度。m序列的一个周期(p=2An-1)中，游程总数为2An-1，“0”、“ 1 ”各占一半。移位可加性2个彼此移位等价的相异 M序列，按模2相加所得的序列仍为 M序列，并与原 M序列等价。给出基于素域 GF()的特征值不等于2和3的椭圆曲线方程，并简述椭圆曲线密钥的生成方 法。答:椭圆曲线定义和关键点曲线方程为:y2 mod P =护 + 7 ) mod Pmo

13、d p(modulo prime number p)表示该曲线位于素数阶 p的有限域上，那么曲线形状可以近似为下图:在椭圆曲线数学中，有一个称为“无穷远处的点”的点，它大致对应于零的作用。上。曲线相交。直，在这种情况下 P3 = “无穷远处的点”。如果P1是“无穷远处的点”， 然后P1 + P2 = P2。类似地，如果P2是无穷远处的点，那么 P1 + P2 = P1 。事实证明，+是相互关联的，这意味着（A + B）+ C = A + （ B + C）。 这意味着我们可以在没有括号的情况下编写 A+B+C而且没有歧义生成公钥生成器点G被指定为secp256k1标准的一部分，并且对于所有密钥始

14、终相同说明射频识别中阅读器与应答器的三次认证过程。答: 丄次认证过程阳*TOKENTOKENS三次认证过程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。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TOKEN AB并将TOKEN AB传送给应答器。TOKEN AB= EK(RA,RB)应答器接受到TOKEN AB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。应答器发送另一个加密数据块 TOKEN BA合阅读器，TOKEN BA为TOKEN BA= EK(RB1,RA

15、)阅读器接收到TOKEN3A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。为什么要对密钥进行分层管理何谓主密钥、二级密钥和初级密钥初级密钥用来保护数据， 即对数据进行加密和解密； 二级密钥是用于加密保护初级密钥 的密钥；主密钥则用于保护二级密钥。这种方法对系统的所有秘密的保护转化为对主密钥的 保护。主密钥永远不可能脱离和以明码文的形式出现在存储设备之外。第6章RFID的ISO IEC标准RFID标准的作用是什么 它主要涉及哪些内容答：标准的作用：确保协同工作的进行，规模经济的实现，工作实施的安全性以及其他许多方面RFID标准化的主要目的在于通过制定、发布

16、和实施标准，解决编码、通信、空中接口和数据共享等问题，最大程度的促进 RFID技术及相关系统的应用标准采用过早，有可能会制约技术的发展和进步； 采用过晚，可能会限制技术的应用范围。RFID标准涉及的主要内容包括：技术（接口和通信技术，如空中接口、防碰撞方法、中间件技术、通信协议）一致性（数据结构、编码格式及内存分配 ）电池辅助及与传感器的融合应用（如不停车收费系统、身份识别、动物识别、物流、追踪、门禁等 ）简述ISO/IEC的动物识别标准的特点。答:ISO /IEC 11784规定动物识别的代码结构ISO/IEC 11785规定相关的技术准则ISO/IEC 14223为读取动物应答器内的特殊数

17、字提供了协议， 这些数字被存储在集中所有动物数据的中央数据库内ISO/IEC 14443 标准中多PICC激活是指什么答:PCD动作PICC1状态PICC2状态PICC3状态三个PICC进入IdleIdleIdle经防碰撞过程后用CID = 1激活PICCActive(1)IdleIdle用CID = 1传送数据Active(1)IdleIdle用CID = 2激活PICCActive(1)Active(2)Idle用CID = 1,2传送数据Active(1)Active(2)Idle用CID = 3激活PICCActive(1)Active(2)Active(3)用CID = 1,2, 3

18、 传送数据Active(1)Active(2)Active(3)用 CID = 3 的 S( DESELECT命令Active(1)Active(2)Halt用 CID = 2 的 S ( DESELECT命令Active(1)HaltHalt用 CID = 1 的 S ( DESELECT命令HaltHaltHalt在防碰撞过程中， VICC的UID是如何匹配的答:* 竝请求極屮的掩码怏度枷淹码) W恫值，去里撞g值屮的填充却廿将得F*地石店卄A到的掩侣曲入比報器i* MCC中的时就计数器对时蹴放进厅i跟踪汁歡，将时蹴註放入比駁ss11将卜血梢步得到的位值和v【cc的u【丄皿 比較u咐陶低心

19、價进疔比鮭.如堆相同即 L为也配- 魅1獻识呦11|叫RFID技术标准采用了哪些 CRC佥验算法答:CRC（循环冗余校验码）的优点是识别错误的可靠性较好，且只需要少量的操作就可以实现。16位的CRC码可适用于检验4KB长数据帧的数据完整性， 而在RFID系统中，传输的数据帧明显地比 4KB短，因此，除了 16位的CRC码外，还可以使用12位（甚至5位）的CRC码。以下三个生成多项式已成为国际标准: CRC-12 G(X)=x12+x11+x2+X+1CRC-16 G(X)=x +x +x +1CRC-CCITT G(X)=x16+x12 +X5 + 1在RFID标准ISO/IEC 14443中

20、，采用 CRC-CCITT生成多项式。但应注意的是，该标准中，TYPE A采用CRC-A计算时，循环移位寄存器的初始值为 6363H; TYPE B采用CRC-B循环移位寄存器的初始值为 FFFFH归纳和比较ISO/IEC RFID标准中的防碰撞算法。答：KF【D中防碰撞算法分类RFID系统的防碰撞算法基本都属于 TDMA(时分多址)，主要包括ALOHA算法和二进制树型搜索算法。其中， ALOHAS法是一种非确定方法，由电子标签控制发送时间，一般用于 高频RFID系统。二进制树型搜索算法一般是由读写器控制的确定性方法，主要用于超高频RFID系统。第7章125 kHz RFID 技术 画出数据1

21、00110在ATA5577C芯片FSK调制时的波形图，设数据传输速率为 RF/40，RF为载波频率。答:在ATA5577C芯片中，编码为曼彻斯特码或 Biphase码时，调制方式为什么不能采用 PSK2答:调制方式直接数据输出编码反向数据输出编码曼彻斯特码数位0为下降沿，数位1为上升沿中间位数位1为下降沿，数位0为上升沿中间位Biphase 码数位1时位中间附加一跳变数位0时位中间附加一跳变PSK2当数位1结束时，相位改变180当数位0结束时，相位改变180简述ATA5577C芯片的防碰撞过程。ATA5577C芯片的防碰撞机制是 ALOHA方法，时隙ALOHA轮询、二进制树型算法中的哪一种答:

22、ATA5577C芯片采用请求应答（Answer On Request , AOR实现防碰撞，所以是轮询。请说明U2270B芯片的RF, CFE Sandby引脚的功能。答:RF载波频率调节CFE载波使能Standby低功耗控制给出曼彻斯特码解码的软件流程图，并简要说明。答：曼彻斯特解码过程有以下步骤：1.获取数据流的波特率（或者已知数据流的波特率）。2.同步数据流的时钟信号（实质是区分位帧边沿和半位帧边沿）。3.根据上面两步对数据流进行解码。假设的条件和编码时一样，具体的实现步骤如下，1.将定时器的捕获中断设置为所有边沿（对于没有上升沿和下降沿同时捕获的 MCU，需要在中断处理函数里改变捕获沿

23、 ） 。2.中断函数里处理捕获标志位和捕获值。3.开启定时器，捕获第一个边沿并丢弃。4.捕获下一个边沿，检查捕获值是否等于 2T（T = 1/2f ，其中 f 为数据流的波特率。5.重复步骤4,直到捕获值等于2T （此时就和数据流的时钟同步了）。6.读取当前 I/O 信号的电平值，并保存为当前位的值 （0 或者 1） 。7.捕获下一个边沿a.捕获值和 T 比较b.如果捕获值等于 Ti.捕获下一个边沿同时确定该捕获值也等于 T （如果不等说明编码错误）ii.下一位的值和当前值相同iii.返回该值c.如果捕获值等于 2Ti.下一位的值和当前值相反ii.返回该值d.否则返回错误8.保存下一位的值到缓

24、存9.如果接收到的数据位达到要求,返回对数据做进一步处理10.否则更新当前值(设置为下一位的值)，重复步骤F图展示的是这种解码方式的一个示意图,在k位信息码后再拼接r位的校验码，报文编码长度为 n位，因此，这种编码又叫(n,k)码。定理：对于一个给定的(n,k)码，可以证明，存在一个最高次幕为 n=k+r的多项式G(x)， 存在且仅存在一个 R次多项式G(x)，使得：其中:m(x) : k次信息多项式，r(x) : r-1次校验多项式,g(x):生成多项式:2 (R1) 盘G側*那+ 9渾十业才斗4気口-1产亠 斗阳垃发送方通过指定的 G(x)产生r位的CRC校验码，接收方则通过该 G(x)来

25、验证收到的报文码的CRC校验码是否为0。假设发送信息用信息多项式 C(X) 表示，将 C(x) 左移 r 位，则可表示成 C(x)*2r ，这样C(x) 的右边就会空出 r 位校验码的位置，做除法(模 2 除)，得到的余数R就是校验码。发送的 CRC编码是验证接收到的报文编码是否至正确，依然是做模 2 除：MIFARE DESFire EV1 系列有哪几种芯片它们有什么不同 答：有 MF3ICDH 21/41/81 三种，分别有 2 kB 或 4 kB 或 8 kB 非易失性存储器。 选择阅读器耦合电感线圈的 Q 值时应考虑哪些因素 答：电感Q值，也叫电感品质因素， 是衡量电感器件主要参数。

26、是指电感器在某一频率的交流电压下工作时，所呈现的感抗与其等效耗损之比，电感器的 Q值越高，其损耗越小， 效率越高。影响电感的Q值高低的因素1)线圈导线的直流电阻。2)线圈骨架的介质耗损。3)铁芯、屏蔽罩等引起的耗损4）电容的分布、电感的自谐振效应5）电感线圈短路解释图 8. 25 中传输线变压器 T1 的作用。答：功率合成、功率分配；具有变压器的性能，又有传输线的特性在电感线圈天线中补偿起什么作用如何实现答：利用电感器的感抗随频率变化的特性，可进行频率补偿第9章 微波 RFID 技术什么是极化极化匹配有什么意义答：极化：在最大辐射方向上电场矢量端点运动的轨迹，分为线极化、圆极化和椭圆极化 电波

27、的极化特性取决于发射天线系统的极化特性。 接收天线必须与发射天线具有相同的极化和旋向特性， 以实现 极化匹配 ，从而 接收全部能量 。若部分匹配， 则只能接收部分能量。设计一个工作频带为 450900MHz的等角螺旋天线。答：什么是天线阵 上网查找有关应答器资料，给出采用天线阵技术的应答器一例 并和图所示的四阵元天线阵进行比较。答:天线阵是将若干个相同的天线按一定规律排列起来组成的天线阵列系统。 车载天线。结 构不同。反射调制和天线性能有什么关系答:反射调制：微波应答器的信息传送方式，基于反向散射原理。反射调制提高天线性能。调制目的有三点：1）便于无线发射，减少天线尺寸；2）频分复用，提高通信

28、容量；3）提高信号抗干扰能力。什么是导电油墨采用导电油墨印制天线有什么优点答：用导电材料 （金、银、铜和碳 ）分散在连结料中制成的糊状油墨， 俗称糊剂油墨。具有一 定程度导电性质，可作为印刷导电点或导电线路之用。导电油墨干燥后， 由于导电粒子间的距离变小， 自由电子沿外加电场方向移动形成电流，具有良好的导电性能，可接收RFID专用的无线射频信号。对于印刷RFID标签内置天线而言， 一个好的导电油墨配方， 要求具有良好的印刷适性， 印刷后的墨层具有附着力强、 电阻率低、 固化温度低、导电性能稳定等特点。导电油墨印刷RFID天线的方法只需要经过干法工艺，不会像蚀刻工艺那样产生大量废液，被认为是一种

29、更环保、更高效的工艺。此外，用导电油墨印刷 RFID天线可以实现大批量生产，且废品率比较低，天线性能稳定，也能使 RFID标签的总体生产成本大大降低。第 10 章 EPC 与物联网EPC 系统的建设目标是什么答：为每一个商品建立全球的、开放的编码标准EAN UCC 128条形码、EAN- UCC-13条形码、ITF14条形码之间有什么关联和不同答：EAN ITF-14、UCC/EAN-128条码都是GS1规定的用于商品流通环节的条码。 EAN用于商品零售环节，分为 EAN-13和EAN-8两种条码格式，定长，在外观上起始符、中间分隔符、终止符都要比其它条在底部长出一些，以方便辨认。 ITF-14用于商品的储运和批发环节,解释术语EPC Class（类）和EPC Gen（代）。答:C