RFID系統(tǒng)的數(shù)據(jù)編碼方式的研究和仿真 (論文)開題報告

1、畢業(yè)設計（論文）開題報告學 院信息工程學院專業(yè)班級通信0604姓 名學 號題 目rfid系統(tǒng)的數(shù)據(jù)編碼方式的研究和仿真題目類型理論研究型一、選題背景及依據(jù)（說明選題目的、意義，列出主要參考文獻，簡述國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、生產(chǎn)需求狀況） 1.1 選題目的及意義 當今的世界，rfid已經(jīng)廣泛應用于物流和供應管理、生產(chǎn)制造和裝配、航空行李處理、郵件/快運包裹處理、文檔追蹤/圖書館管理、動物身份標識、運動計時、門禁控制/電子門票、道路自動收費等許多高科技的產(chǎn)業(yè)之中。希望通過這次對rfid的初步學習，能讓我對rfid技術有更加深入的理解。rfid系統(tǒng)的結構和通信系統(tǒng)的模型相似，滿足了通信功能的基本要求。讀寫器

2、和電子標簽之間的數(shù)據(jù)傳輸構成了與基本的通信模型相似的結構。因此，rfid系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的編碼方式和其他通信系統(tǒng)一樣也很重要。和傳統(tǒng)條形碼識別技術相比，rfid有以下優(yōu)勢：快速掃描：條形碼一次只能有一個條形碼受到掃描;rfid辨識器可同時辨識讀取數(shù)個rfid標簽。體積小型化、形狀多樣化：rfid在讀取上并不受尺寸大小與形狀限制，不需為了讀取精確度而配合紙張的固定尺寸和印刷品質(zhì)。此外，rfid標簽更可往小型化與多樣化形態(tài)發(fā)展，以應用于不同產(chǎn)品?？刮廴灸芰湍途眯裕簜鹘y(tǒng)條形碼的載體是紙張,因此容易受到污染，但rfid對水、油和化學藥品等物質(zhì)具有很強抵抗性.此外,由于條形碼是附于塑料袋或外包裝紙箱上，所以

3、特別容易受到折損;rfid卷標是將數(shù)據(jù)存在芯片中,因此可以免受污損?？芍貜褪褂茫含F(xiàn)今的條形碼印刷上去之后就無法更改，rfid標簽則可以重復地新增、修改、刪除，rfid卷標內(nèi)儲存的數(shù)據(jù)，方便信息的更新。穿透性和無屏障閱讀：在被覆蓋的情況下，rfid能夠穿透紙張、木材和塑料等非金屬或透明的材質(zhì)，并能夠進行穿透性通信。而條形碼掃描機必須在近距離而且沒有物體阻擋的情況下，才可以辨讀條形碼。數(shù)據(jù)的記憶容量大：一維條形碼的容量是50bytes，二維條形碼最大的容量可儲存2至3000字符，rfid最大的容量則有數(shù)megabytes.隨著記憶載體的發(fā)展，數(shù)據(jù)容量也有不斷擴大的趨勢。未來物品所需攜帶的資料量會越

4、來越大，對卷標所能擴充容量的需求也相應增加。安全性：由于rfid承載的是電子式信息，其數(shù)據(jù)內(nèi)容可經(jīng)由密碼保護,使其內(nèi)容不易被偽造及變造?？梢哉f當rfid與互聯(lián)網(wǎng)相結合時，一場影響深遠的革命就來臨了。當能賦予地球上所有物品以惟一ip地址的ip v6技術與承載著物品大量相關信息并有無線通信能力的rfid相結合，互聯(lián)網(wǎng)的巨大潛能才真正釋放出來，一個人與人、人與物、物與物相互聯(lián)系的“物聯(lián)網(wǎng)”變會從此誕生。1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 rfid( 射頻識別)技術是從上世紀80年代走向成熟的一項自動識別技術, 近年來發(fā)展十分迅速。其技術的覆蓋范圍非常廣泛, 許多正在應用中的自動識別技術也都可以歸于rfid技術之

5、內(nèi)。rfid涉及到通信領域中的無線數(shù)據(jù)傳輸，現(xiàn)代通信的發(fā)展日新月異，同時也存在著很多已經(jīng)成熟的技術。但rfid由于其特有的傳輸特性，通信方式也有其獨特的地方。和普通通信一樣對編碼方式的選擇以及信道適應性的分析是很有必要的。本文利用simulink仿真軟件, 搭建rfid通信系統(tǒng)模塊并進行仿真，通過對不同編碼和校驗方式的仿真, 得到在 不同編碼方式優(yōu)劣情況下以及在各種信噪比下的誤碼率。射頻識別技術的基本原理是電磁理論，它是一種非接觸的自動識別技術，其基本原理是利用射頻信號和空間藕合傳輸特性，實現(xiàn)對識別物體的自動識別。射頻識別系統(tǒng)一般由兩個部分組成，即電子標簽和閱讀器。電子標簽附著在被識別物體上，

6、閱讀器能將其識別范圍內(nèi)的帶有標簽的所有物體識別出，實現(xiàn)自動識別物體或者收集信息。下圖就是rfid系統(tǒng)的基本組成部份。 射頻識別系統(tǒng)基本組成部分 rfid目前在理論和應用研究方面都十分引入注目的一種自動識別技術。它具有數(shù)據(jù)量大，保密性高，抗干擾能力強，識別時間短，費用較低等優(yōu)點，有很好的應用前景。到二十一世紀，rfid迎來了一個嶄新的發(fā)展時期，其在民用領域的價值開始得到世界各國的廣泛關注，特別是在西方發(fā)達國家，rfid技術大量應用于生產(chǎn)自化、門禁、公路收費、停車場管理、身份識別、貨物跟蹤等民用領域中，其新的應用范圍還在不斷擴展，層出不窮。目前，國外主要有三個標準正在制定中：iso/iec 180

7、00 標準、美國epc global 的標準和日本泛在中心（ubiquitous id）的標準。這些標準（組織）都在積極進入中國，在國內(nèi)設立代理機構，網(wǎng)羅各自的企業(yè)利益群體，都希望能夠影響到國內(nèi)uhf 頻段的rfid標準的制訂，為日后在廣大的中國市場的競爭中，贏得標準上的先機。 在目前，無論從應用還是產(chǎn)業(yè)技術，國內(nèi)13.56mhz rfid比uhf rfid都要成熟、壯大許多，uhf rfid還沒有形成完整的產(chǎn)業(yè)鏈。 雖然國外uhf rfid也處于技術發(fā)展的初期，但是隨著應用需求的不斷明確，世界各國正積極的從標準制定、芯片設計、標簽封裝（含天線設計）、識別系統(tǒng)設計與生產(chǎn)、系統(tǒng)集成與管理軟件開發(fā)

8、等rfid產(chǎn)業(yè)鏈的各個方面，加大投入快速發(fā)展，準備迎接rfid產(chǎn)業(yè)的爆炸式發(fā)展。在這種形勢下，如果中國不發(fā)展自己的rfid產(chǎn)業(yè)就會受制于人，就會在新一輪技術革命中落伍。而在目前國內(nèi)rfid已有的一定技術和市場基礎上，如果措施得當，是完全有機會趕上甚至領先于國外競爭對手的。 rfid技術的發(fā)展是建立在整個rfid產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展的基礎上，rfid產(chǎn)業(yè)鏈的任何一個環(huán)節(jié)的落后都會影響整個產(chǎn)業(yè)發(fā)展。 所以發(fā)展中國的rfid產(chǎn)業(yè)，不能局限在某個環(huán)節(jié)，而應該是發(fā)展整個中國的rfid產(chǎn)業(yè)鏈，應該是從標準到應用中各個環(huán)節(jié)的共同發(fā)展?，F(xiàn)在的當務之急是建立中國自己的rfid標準，從維護國家安全和利益的角度，中國必須有自

9、己的標準和自己的產(chǎn)品，這不僅可以改變以往在標準上處處受制于人的被動局面，也有助于改變國內(nèi)的市場應用和技術開發(fā)的混亂局面，形成合力，增強競爭力。從市場的角度來看，未來rfid的最大市場將在作為世界工廠和世界市場的中國。中國完全應該，也能夠擁有自己的標準。 隨著中國標準化工作的進展，中國將成為國際rfid標準的第四股力量。rfid在中國的很多領域都得到實際應用，包括物流、煙草、醫(yī)藥、身份證、奧運門票、寵物管理等等，但就我們?nèi)粘Ｉ罡惺芏裕孟駌fid還是離我們很遠。除了二代身份證，我們還很難經(jīng)常感受到rfid在我們生活中的存在。這到底是什么原因呢？其實道理很簡單，盡管rfid正快速在各個領域得到

10、實際應用，但相對于我們國家的經(jīng)濟規(guī)模，其應用范圍還遠未達到廣泛的程度，即便在rfid應用比較多的交通物流產(chǎn)業(yè)，也還處于點分布的狀態(tài)，而沒能達到面的狀態(tài)。往往是產(chǎn)業(yè)中的領導企業(yè)為保持其競爭地位而率先嘗試采用這種新技術，而更多的企業(yè)還抱著觀望和猶豫的態(tài)度。還是以物流產(chǎn)業(yè)為例，應用rfid技術可以大幅提高物流運作效率，如加快貨物出入庫時間，減少現(xiàn)場操作人員，實現(xiàn)快速而精確的庫存盤點，實現(xiàn)貨物準確定位跟蹤等。隨著rfid技術的廣泛應用，特別是非接觸公交卡、校園卡等項目在各地的推廣，培養(yǎng)了一批芯片、封裝、讀寫終端和系統(tǒng)集成廠商。這些國內(nèi)廠商已經(jīng)掌握了成熟的技術，初步形成了國內(nèi)的rfid產(chǎn)業(yè)鏈。其主要由以

11、下幾個部分組成：標準制定、芯片設計、標簽封裝（含天線設計）、識別系統(tǒng)設計與生產(chǎn)、系統(tǒng)集成與管理軟件開發(fā)。 射頻識別(rfid)技術作為快速、實時、準確采集與處理信息的高新技術和信息標準化的基礎，已經(jīng)被世界公認為2l世紀十大重要技術之一。在生產(chǎn)、零售、物流、交通等各個行業(yè)有著廣闊的應用前景?，F(xiàn)在，rfid 已成為it 業(yè)界的研究熱點，被視為it 業(yè)的下一個“金礦”。各大軟硬件廠商，包括ibm、motorola、philips、ti、microsoft、oracle、sun、bea、sap 等在內(nèi)的各家企業(yè)都對rfid 技術及其應用表現(xiàn)出了濃厚的興趣，相繼投入大量研發(fā)經(jīng)費，推出了各自的軟件或硬穿透

12、性強件產(chǎn)品及系統(tǒng)應用解決方案。在應用領域，以wal-mart、ups、gillette 等為代表的大批企業(yè)已經(jīng)開始準備采用rfid 技術對業(yè)務系統(tǒng)進行改造，以提高企業(yè)的工作效率并為客戶提供各種增值服務。在標簽領域，rfid 標簽與條碼相比，具有讀取速度快、存儲空間大、工作距離遠、外形多樣、工作環(huán)境適應性強和可重復使用等多種優(yōu)勢。射頻識別技術已經(jīng)逐漸成為企業(yè)提高物流供應鏈管理水平，降低成本，實現(xiàn)企業(yè)管理信息化，增強企業(yè)競爭能力，參與國際經(jīng)濟大循環(huán)不可缺少的技術工具和手段。 1.3 參考文獻 1rfid的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，人民郵電出版社，2007 2 周曉光著，射頻識別(rfid)系統(tǒng)設計.仿真與應

13、用，人民郵電出版社，2008.03 3 曹志剛，錢亞生著，現(xiàn)代通信原理，清華大學出版社，2008.03 4rfid系統(tǒng)誤碼率分析與仿真，陜西師范大學學報，2006年 5 李蕾，肖忠源著，基于rfid系統(tǒng)的誤碼率研究，計算機安全，2008年01期 6 劉衛(wèi)國著，matlab程序設計教程，中國水利水電出版社，2005 7 寧煥生，王炳輝著，rfid重大工程與國家物聯(lián)網(wǎng)，機械工業(yè)出版社，2009.018 單承贛，單玉峰，姚磊著，射頻識別（rfid）原理與應用，電子工業(yè)出版社，2008.079 董麗華著，rfid技術與應用，電子工業(yè)出版社，2008.05 10寧煥生，張彥著rfid與物聯(lián)網(wǎng)射頻，中間件

14、，解析與服務，電子工業(yè)出版社，2008.0411游戰(zhàn)清,李蘇劍著，線射頻識別技術(rfid)理論與應用，電子工業(yè)出版社，2004 12 李元鐘著，射頻識別技術及其在交通領域的應用，電訊技術，200213 王宏，plc及pc與rfid射頻識別讀寫器串行通訊實現(xiàn)，微計算機信息,2003 14 klause finkenzeller，射頻識別(rfid) 技術， 電子工業(yè)出版社,2001.15 江美龍，cpld在射頻卡讀寫器中的應用，電子技術應用,200216the cert coordination center(cert/cc). 17sans institute. the twenty mos

15、t critical internet securityvulnerabilities. 18aleph one. smashing the stack for fun and profit.phrack,1996二、主要研究（設計）內(nèi)容、研究（設計）思想及工作方法或工作流程1、主要研究內(nèi)容 熟練掌握動態(tài)系統(tǒng)仿真工具matlab/simulink；將rfid系統(tǒng)的各種常用數(shù)據(jù)傳輸編碼方式：nrz（反向不歸零）編碼、曼徹斯特編碼、單極歸零編碼（unipolar rz）、差動雙相編碼（dbp）進行對比和研究；對rfid系統(tǒng)的以上四種編碼方式的編碼和解碼進行仿真并分析；對rfid系統(tǒng)的以上四種編碼方

16、式的抗干擾性能進行仿真并分析。 2、 設計思想rfid信號編碼系統(tǒng)的作用是對要傳輸?shù)男畔⑦M行編碼，以便傳輸信號能夠盡可能最佳地與信道相匹配，這樣的處理包括了對信息提供某種程度的保護，以防止信息受干擾或相碰撞，以及對某些信號特性的蓄意改變。分別對rfid系統(tǒng)的多種數(shù)據(jù)編碼方式進行研究和仿真，如：nrz（反向不歸零）編碼、曼徹斯特編碼、單極歸零編碼（unipolar rz）、差動雙相編碼（dbp）。再利用matlab/simulink軟件將各種編碼所需要仿真的模塊提取出來構建仿真模型，進行仿真，分析結果。最后分別對每種編碼方式的抗干擾性能構建仿真模型，進行仿真并分析結果。3、 工作流程根據(jù)研究內(nèi)容

17、，確定工作流程如下： 1.介紹rfid，描述rfid系統(tǒng)的工作原理。簡述rfid系統(tǒng)的基本工作流程。 2.熟悉動態(tài)系統(tǒng)仿真工具matlab/simulink，并且介紹matlab/simulink工具，并對其功能及使用方法進行闡述。 3.對rfid系統(tǒng)的各種常用數(shù)據(jù)傳輸編碼方式的研究：nrz（反向不歸零）編碼：“高”信號表示二進制1，“低”信號表示二進制0。（fsk 和psk 幾乎都用nrz 編碼）曼徹斯特編碼：在半個比特周期時的負邊沿表示二進制1，半個比特周期中的正邊沿表示二進制0。因此，曼徹斯特編碼也被稱作分相編碼。單極歸零編碼：在第一個半比特中期中的“高”信號表示二進制1, 而持續(xù)整個比

18、特周期的“低”信號表示二進制0。 差動雙相編碼（dbp）：在半比特周期中的任意邊沿表示二進制0。而沒有邊沿就是二進制1。此外，在每一比特周期開始時，電平都要反相，因此，對接收器來說，位節(jié)拍比較容易重建。 4.構建仿真模塊，并進行仿真分析：如下圖： 編解碼仿真模型在上圖中，atomic subsystem是編碼仿真模型，atomic subsystem1是解碼仿真模型。在不同碼的編解碼方式中其仿真模型不同。反向不歸零編碼（nrz）、曼徹斯特編碼、單極歸零編碼（unipolar rz）的編解碼仿真模型均可以在matlab/simulink軟件的模塊庫中找到，而差動雙相編碼（dbp）在構建編解碼時則需要利用s函數(shù)實現(xiàn)自編模塊。 5.構建信道編碼抗干擾能力仿真模型，并進行仿真分析： 信道編碼抗干擾能力仿真模型 在上圖中，atomic subsystem是編碼仿真模型，atomic subsystem1是解碼仿真模型。在不同碼的編解碼方式中其仿真模型不同。三、畢業(yè)設計（論文）工作進度安排 2010年1月20日2月20日：完成相關資料的收集，熟悉rfid系統(tǒng)的相關知識。 2月21日-3月13日：撰寫畢業(yè)設計開題報告，并進行開題答辯。待添加的隱藏文字內(nèi)容23月14日-4月20日：認真學習和研究rfid系統(tǒng)的