毕业设计（论文）-基于射频技术的IC卡的研究.doc

（2007 届）本科生毕业设计（论文）资料学 院、系： 电气与信息工程学院 专 业： 电子信息工程 学 生 姓 名： 班 级： 电信033 学号 0340120337 指导教师姓名： 职称 教授 最终评定成绩： 湖南工业大学教务处 二六年九月制目 录第一部分 过程管理资料一、毕业设计（论文）课题任务书二、本科毕业设计（论文）开题报告三、本科毕业设计（论文）进展情况记录四、本科毕业设计（论文）中期报告五、毕业设计（论文）指导教师评阅表六、毕业设计（论文）评阅教师评阅表七、毕业设计（论文）答辩及最终成绩评定表第二部分 毕业论文八、设计说明书2007届本科生毕业设计（论文）资料第一部分 过程管理资料2007届毕业设计（论文）课题任务书院(系)： 电气与信息工程学院 专业： 电子信息工程 指导教师肖申平学生姓名黄志玮课题名称基于射频技术的ic卡的研究内容及任务本课题旨在通过对今年来高速发展的射频ic卡技术进行研究。通过对射频识别技术这个核心技术的阐述开始，进而对非接触ic结构和功能进行设计，然后对读卡器的硬件和软件做了一定的介绍，最后根据ic卡在生活中的实际应用，设计1-2个可行的应用方案。拟达到的要求或技术指标1. 对射频技术进行介绍（概况及发展）；2. 对ic卡的结构和功能进行一定的介绍；3对基于射频技术的ic卡进行详细的阐述；4基于usb的射频系统采用usbn9603作为usb接口控制芯片；5家用智能门锁采用p89lpc932芯片，整机电流控制在1a以下。进度安排起止日期工作内容第七学期第15周第19周1、相关资料的收集、整理，了解课题；2、根据任务书，撰写开题报告第1周第4周3、到公司进行实习，并记录实习日志；4、进行设计的前期准备工作；第5周第8周5、了解射频识别技术的原理，研究可行性实现方案；6、根据任务书上的相关设计指标，确定方案； 第9周第12周7、设计电路，绘制详尽的硬件电路图；第13周第15周8、程序设计；9、毕业论文的修改，检查,并准备论文答辩；第16周第17周10、论文答辩，并装订论文。主要参考资料1贺利芳，范俊波.非接触式ic卡技术及其发展和应用.通信与信息技术，2003，6：42432李海华，王豪才.用于非接触式ic卡的高频接口模块设计.单片机与嵌入式系统应用，2004，3：24253沈广鸿.非接触式ic卡系统研究与设计.安徽大学硕士学位论文，2002，14刘铮，章兢.非接触式ic卡中的射频识别技术.信息技术，2002，4：22245曹宁，冯哗.智能卡的发展和应用.微计算机信息，1997 13 (6)：9116马海峰，唐涛.非接触式ic卡及其发展和应用.电子技术，1998，(4 )： 587王爱英.智能卡技术.第二版.北京：清华大学出版社，2000教研室意见年 月 日院(系)主管领导意见年 月 日湖 南 工 业 大 学本科毕业设计（论文）开题报告 （2007届）学 院、系： 电气与信息工程学院 专 业： 电子信息工程 学 生 姓 名： 黄 志 玮 班 级：电信033 学号 0340120337 指导教师姓名： 肖申平 职称 教授 2006年12月28日题目：基于射频技术ic卡的研究1.结合课题任务情况，查阅文献资料，撰写15002000字左右的文献综述。当今世界信息技术的发展日新月异，一个以采集、开发、利用信息资源为特征的信息技术革命正席卷全球，信息技术已经广泛的渗透到社会的各个领域，在世界经济和社会发展中发挥着越来越重要的作用。目前各个发达国家都在致力于信息化建设。中国是一个发展中国家，作为加速发展国民经济的战略举措，中国政府正在致力于国民经济信息化的建设，以“金桥”，“金卡”，“金关”，“金税”工程为代表的“金系列”工程的实施，就是中国政府为推进国民经济信息化建设所采取的重要行动。这些工程的建成，将对中国国民经济发展和社会信息化水平的提高作出积极的贡献。处于网络时代的今天，我们看到社会进入了信息盛世时代。ic(集成电路)智能卡以其小巧、使用便捷、安全性高等特点正在并已经融入当今信息技术的主流。随着信息流量的不断增大和信息处理速度不断提高的需求，非接触ic卡以其特有的优势，在ic卡行业已成为一个耀眼的亮点。ic卡又称集成电路卡(integrated circuit card),经过20多年的发展被广泛应用于金融、电信、保险、商业、国防、公共事业等诸多领域。ic卡按与外部接口设备的连接方式可分为接触ic卡和非接触ic卡两类。所谓接触ic卡,就是ic卡与外界进行数据通讯时,芯片的电极触点必须与ic卡读写设备直接连接;非接触ic卡在使用时则无须与ic卡读写器设备直接连接,而是通过无线电波或电磁感应的方式实现与ic卡读写设备的数据通讯。非接触式ic卡是近几年发展起来的一项新技术，又称射频ic卡，它成功地实现了射频识别技术和智能卡技术的结合。非接触式ic卡解决了无源(卡内无电源)和免接触的难题，是电子器件领域的一大突破。它不仅具有接触式ic卡的所有功能(包括数据处理功能)和防伪、保密性强、读写可靠、读写设备简单、操作速度快等特点，而且还具有许多接触式ic卡所无法比拟的优越性:应用的可靠性高、可识别高速运动的ic卡、可同时处理多张ic卡和防冲突等。非接触式的ic卡(contactless ic cards)在集成电路上不向外引出触点，它通过包含在卡片中的无线收发电波或电磁场感应的方式进行能量和数据的交换，可以按不同的应用要求来封装，可以抵抗恶劣环境。 非接触卡的应用正如雨后春笋般的应用于生活中的各个领域。主要应用领域为: (1) 身份识别 卡片里存储个人或集体身份信息，甚至生物特征信息，如指纹，照片等，能自由读，但要通过一定的权限后才能写，这与一般的证卡比较，具有更高的防伪性，而且能存储更多的信息，便于管理。我国第2代公民身份证将采用非接触ic卡，卡中输入生物特征信息及身份信息，以进一步加强防伪，同时便于全国实时管理。(2) 公交、高速公路收费 公交、高速公路收费系统中应用非接触ic卡进行收费，控制交易时间不超过200毫秒，公交车上，只要把装有卡片的皮包在读写器的天线附近晃一下，即可完成计费收费，几个人同时上车也没关系;高速公路上，不用停车，只要车通过计费、收费口，就可完成缴费过程，大大提高了工作效率，带来了极大的便利。(3) 门禁、考勤 通过非接触卡门禁系统，不仅可以完成门禁的功能，而且如果配以软件可以进行考勤等管理，为管理提供了自动化手段，与接触式ic卡门禁、考勤系统比较，因为没有插拔卡的过程，操作很方便，也不必考虑定期更换读卡头等易磨损件，减少了维护量。随着无线通信技术和微电子技术的迅速发展，非接触式ic卡技术也获得了快速发展，并在众多领域里得到了迅速的普及和推广，目前己经渗透到金融、电信、交通、医疗、保险等与人们生产生活相关的各个方面，如公交自动售票系统、居民身份证、就餐卡等。因此，研究开发ic卡，对国家的金融电子化、信息产业化的发展以及人们的日常生活都具有重要的意义。2.选题依据、主要研究内容、研究思路及方案。选题依据：由于本人平时的兴趣爱好，再加上原来搞过一个类似的课题。对相关方面书籍文献的阅读加之自己专业的学习。觉得近年来ic卡在社会的各个方面都有了很显著的发展，得到了广泛的应用，并有很大的发展潜力。由此可知,进行此项研究有积极的意义。本毕业设计涉及到的主要研究内容有：射频技术：非接触式ic卡的核心技术；电路设计：本次课题研究的最基础部分；安全保护：近年来ic卡领域研究的热点问题；非接触式ic卡的设计以及应用 ：研究此课题的扩展。研究思路：将从ic卡的发展-分类-射频ic卡技术-射频ic卡的安全技术-射频ic卡的应用及设计。方案：1.着重于射频ic安全方面的研究；2.着重于创新和应用方面的研究。本次设计具有一定难度，但我相信，通过学习和不断的努力，我一定能高质量的完成本次毕业设计任务。3.工作进度及具体安排。第七学期第15周第19周 (1) 相关资料的收集、整理，了解课题；(2) 根据任务书，撰写开题报告；第1周第4周(3) 到公司进行毕业实习，并记录实习日志；(4) 进行设计的前期准备工作；第5周第8周(5) 了解射频识别技术的原理，研究可行性实现方案；(6) 根据任务书上的相关设计指标，确定方案；第9周第12周(7) 设计电路，绘制详尽的硬件电路图；第13周第15周(8) 程序设计；(9) 毕业论文的修改，检查,并准备论文答辩；第16周第17周 (10) 论文答辩，并装订论文。4.指导教师意见（对课题方案的可行性、深度、广度及工作量的意见）：指导教师： 2007 年 1 月 9日说明：开题报告作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一，此报告应在导师指导下，由学生填写，将作为毕业设计（论文）成绩考查的重要依据，经导师审查后签署意见生效。 本科毕业设计（论文）进展情况记录毕业设计（论文）题目： 基于射频技术的ic卡的研究 班级：电信033班 学号：0340120337 学生：黄志玮 指导教师： 肖申平 时 间任务完成情况指导教师意见第七学期第 周至第 周指导教师签名： 年 月 日第 周至第 周指导教师签名： 年 月 日第 周至第 周指导教师签名： 年 月 日 注：教师监督学生如实记录毕业设计（论文）过程中根据课题任务书拟定的进度与进展情况以及毕业设计（论文）撰写过程中遇到的问题和困难，并签署意见。第 周至第 周指导教师签名： 年 月 日第 周至第 周指导教师签名： 年 月 日第 周至第 周指导教师签名： 年 月 日注：教师监督学生如实记录毕业设计（论文）过程中根据课题任务书拟定的进度与进展情况以及毕业设计（论文）撰写过程中遇到的问题和困难，并签署意见。本科毕业设计（论文）中期报告 填表日期： 2007年5月15 日院（系）电气与信息工程学院班级电信033班学生姓名黄志玮课题名称：基于射频技术的ic卡的研究课题主要任务：本课题旨在通过对今年来高速发展的射频ic卡技术进行研究。通过对射频识别技术这个核心技术的阐述开始，进而对非接触ic结构和功能进行设计，然后对读卡器的硬件和软件做了一定的介绍，最后根据ic卡在生活中的实际应用，设计1-2个可行的应用方案。1、简述开题以来所做的具体工作和取得的进展或成果具体工作：(1) 实地调查。(2) 查找并收集论文材料。(3) 设定论文技术方案。(4) 初定论文架构。(5) 完成英文翻译和提纲取得的进展和成果：通过实习和学习对本课题有了初步的了解，查找并收集了大量的与论文相关的资料，确定了论文的技术方案，在此基础上确定论文结构，从而完成了前期的工作，使论文完成了大半的工作量。2、下一步的主要研究任务，具体设想与安排主要研究任务：根据收集到的资料，进一步完成论文的撰写，特别是ic卡系统方面的。具体的安排如下：在剩余的时间完成射频ic卡应用方面的设计。3、存在的具体问题对于射频识别技术还有应用设计电路方面，还需要做进一步的了解研究。在protel的使用上还不太熟练。4、指导教师对该生前期研究工作的评价指导教师签名：日期： 毕业设计（论文）指导教师评阅表院（系）：电气与信息工程学院 学生姓名黄志玮学 号0340120337班 级电信033班专 业电子信息工程指导教师姓 名肖申平课题名称基于射频技术的ic卡的研究评语：（包括以下方面，学习态度、工作量完成情况；检索和利用文献能力、计算机应用能力；学术水平或设计水平、综合运用知识能力和创新能力；）是否同意参加答辩：是 否指导教师评定成绩分值：指导教师签字： 年 月 日毕业设计（论文）评阅教师评阅表院、系：电气与信息工程学院 学生姓名黄志玮学 号0340120337班 级电信033班专 业电子信息工程课题名称基于射频技术的ic卡的研究评语：（对论文学术评语，包括选题意义；文献利用能力；所用资料可靠性；创新成果及写作规范化和逻辑性）针对课题内容给设计者（作者）提出3个问题，作为答辩时参考。1.2.3.评 分：是否同意参加答辩是 否评阅人签名： 年 月 日毕业设计（论文）答辩及最终成绩评定表院、系（公章）：电气与信息工程学院 学生姓名黄志玮学号0340120337班级电信033答辩日期课题名称基于射频技术的ic卡的研究指导教师肖申平成 绩 评 定分值评 定教师1教师2教师3教师4教师5小计课题介绍思路清晰，语言表达准确，概念清楚，论点正确，实验方法科学，分析归纳合理，结论严谨，设计（论文）有应用价值。30答辩表现思维敏捷，回答问题有理论根据，基本概念清楚，主要问题回答准确大、深入，知识面宽。70合 计100答 辩 评 分分值：答辩小组长签名：答辩成绩a： 指导教师评分分值：指导教师评定成绩b： 评阅教师评分分值：评阅教师评定成绩c： 最终评定成绩： 分数： 等级：答辩委员会主任签名： 年 月 日说明：最终评定成绩a+b+c，三个成绩的百分比由各院、系自己确定。2007届本科生毕业设计（论文）资料第二部分 毕业论文（2007 届）本科生毕业设计（论文）基于射频技术的ic卡的研究和设计学 院、系： 电气与信息工程学院 专 业： 电子信息工程 学 生 姓 名： 黄志玮 班 级： 电033 学号 0340120337 指导教师姓名： 肖申平 职称 教 授 最终评定成绩 2007 年 6 月 湖南工业大学本科生毕业设计(论文) 湖南工业大学本科生毕业设计（论文）基于射频技术的ic卡的研究院 （系）：电气与信息工程学院专 业：电子信息工程学 号：0340120337学生姓名：黄志玮指导教师：肖申平 教 授2007 年 6月iv摘 要 射频识别技术经过九十年代的快速发展，已经向世人展现了她广阔的应用前景。目前，射频识别的核心技术还是掌握在国外几个公司手中，国内的射频识别产品跟国外的产品比起来不仅性能更差，而且成本更高，而过高的成本又反过来限制着射频识别技术的更加普遍的应用。因此设计一种低功耗低成本的模拟前端电路便成了普及射频识别技术的关键。 首先，本文分析了射频识别技术的发展现状和工作原理，还分析了非接触式ic卡工作过程中用到的编码和调制技术。然后在第2、3章中，对非接触式ic卡进行了结构和功能进行进一步的阐述。非接触式ic卡的基本结构由模拟前端、数字电路和存储器等三个部分组成。数字电路主要由中央处理单元及其外部模块构成，其中中央处理单元主要是一个8位的risc，外部模块则包括移位寄存器、时钟产生器、地址译码器和存储器。risc具有结构简单、指令简单的特点。由于结构简单合理，所以运行速度快，而且可以通过几条基本的指令实现很多复杂功能。再次，第4章主要对非接触式ic卡进行设计，介绍了一种带有usb接口的射频ic卡系统，阐述了该系统的工作原理。选用usbn9603作为usb接口控制芯片，构成usb接口电路，可以使设计简单，尤其适合于产品的改型设计。给出了usb设备的软件设计方法，并给出了单片机与上位管理机通信的程序流程。由于采用usb接口，可以克服以往ic卡系统不支持热插拔和不能灵活与外设连接的缺点。并在最后设计了一种基于非接触式ic卡的家用门锁。关键词：射频识别，非接触式，risc，usb，家用门锁 abstract after the fast development in the 1990s，rfid (radio frequency identification) has shown her broad application prospect.however the advanced rfid core technology is mastered only by some oversea companies，and the domestic products not only have worse performance，but also cost more. the high cost in turn has been limiting the universal application of the chinese rfid products. therefore the designing of a front-end with low power consumption and low cost is the key to the popularization of rfid. this article first analyzed the development situation of rfid，and then discussed the principles of rfid，especially the electromagnetic principles of rfid. furthermore the article discussed the coding and modulation of contactless ic cards.in the third chapter，the structure and functions of contactless ic card are introduced. the contactless ic card is composed of the front-end， the digital circuits and the memory. the digital circuits are mainly composed of an risc and the exterior circuits including the shift register， the clock producer， the address decoder and the memory. the structure of risc is very simple. therefore its speed is quick. moreover we can realize complex functions through several basic instructions.in the forth chapter，a kind of radio frequency ic card system with usb interface is introduced，and the hardware structure and software design are discussed，and the design of universal serial bus interface circuit is also given. because of using the pnp(plug and play) interface，this system with usb can connect on-line the computer and other equipment conveniently.the usage of rfic technology in home-used electric lock is introduced in the terms of its function，warking made，etc. new thoughts in the system safety，reliability and low consumption and also put forward keywords：rfid，contactless，risc，usb，home-used lock目录第1章 绪论11.1 射频识别的概念11.2 ic卡的概念11.3 ic卡的分类2第2章 射频识别技术的发展和工作原理32.1 rfid的应用现状42.2 rfid技术的发展方向42.3 射频识别系统的分类52.3.1 工作频率52.3.2 ttf与rtf52.3.3 有源型和无源型62.4 国际规范与标准化62.4.1 使用的频率范围62.4.2 允许使用的国际规范72.4.3 国际标准iso 1444372.5 射频识别技术的工作原理92.5.1 rfid的电磁学原理92.5.2 射频识别中的编码132.5.3 射频识别系统中的调制14第3章 非接触式ic卡的结构和功能153.1 射频识别系统的组成153.1.1 读写器153.1.2 应答器(非接触式ic卡)173.2 非接触式ic卡的数据处理单元的系统结构设计183.2.1 移位寄存器183.2.2 时钟产生器183.2.3 地址译码器183.2.4 存储器193.2.5 risc(精简指令集计算机)193.3 risc的指令系统203.4 非接触式ic卡的各种操作213.4.1 复位213.4.2 密码验证213.4.3 读操作213.4.4 加减运算操作213.4.5 写操作223.4.6 其他操作223.5 非接触式ic卡的各种操作223.6 模拟前端的结构23第4章 非接触式ic卡的设计244.1 基于usb接口的射频ic卡系统244.1.1 硬件设计244.1.2 软件设计264.1.3 小结274.2 射频ic卡家用智能电子门锁274.2.1 锁体功能设计284.2.2 锁体低功耗设计294.2.3 安全性与可靠性分析30结 论32参考文献33致 谢34附录1 英文资料原稿35附录2 英文译文41第1章 绪论1.1 射频识别的概念 对于接触式ic（integrated circuit card，ic）卡来说，在很多情况下，机械触点的接通是不可靠的。数据载体与一个所属的阅读器之间的数据进行非接触传输将灵活得多。电子数据载体工作时所需要的能量通过阅读器非接触地传输来获取。根据使用的能量和数据传输方法，我们把非接触的识别系统称作射频识别系统(radio frequency identification，rfid)1。rfid与ic卡有着密切的关系。数据存储在电子数据载体(称应答器)之中。然而，应答器的能量供应以及应答器与阅读器之间的数据交换不是通过电流的触点接通而是通过磁场或电磁场，这方面采用了无线电和雷达技术。射频识别是无线电频率识别的简称，即通过无线电波进行识别。同其他识别系统相比，射频识别系统具有许多优点。因此，射频识别系统开始占领了巨大的销售市场。这方面的典型例子是：用非接触式ic卡作短距离公交车票。 射频识别系统一般由以下两部分构成：应答器和阅读器。应答器应放置在要识别的物体上；阅读器可以是读或写/读装置，取决于所使用的结构和技术。一台典型的阅读器包含有高频模块(发射器和接收器)、控制单元以及与应答器连接的耦合元件。此外，许多阅读器还带有附加的接口(rs-232、rs-485等)，以便将所获得的数据进一步传输给另外的系统(个人计算机、机器人控制装置等)2。应答器是射频识别系统真正的数据载体。通常，应答器由耦合元件以及微电子芯片组成。在阅读器的响应范围之外，应答器处于无源状态。一般，应答器没有自己的供电电源(电池)。只有在阅读器的响应范围之内，应答器才是有源的。应答器工作所需的能量，如同时钟脉冲和数据一样，是通过耦合单元(非接触的)传输给应答器的。1.2 ic卡的概念 ic卡是将一个集成电路芯片镶嵌于塑料基片中，封装成卡的形式，其外形与覆盖磁条的磁卡相似，在其左上方嵌有一片或若干片集成电路芯片(接触式ic卡)。芯片一般是不易挥发性存储器(rom，eprom，e2prom )保护逻辑电路，甚至于cpu(中央处理单元)。 ic卡的概念是20世纪70年代初提出来的，法国布尔(bull)公司于1976年首先创造出ic卡产品，并将这项技术应用到金融、交通、医疗、身份证明等多个行业，它将微电子技术和计算机技术结合在一起，提高了人们生活和工作的现代化程度。ic卡芯片具有写入数据和存储数据的能力，ic卡存储器中的内容根据需要可以有条件地供外部读取，或供内部信息处理和判定之用。卡内还存储有唯一的发行人和持卡人的识别标志，用以唯一的确定卡的身份，这样的卡又叫做“识别卡”。1.3 ic卡的分类ic卡在经过二十几年的发展之后，逐渐形成了各种类别、不同工作方式的产品系列的家族。因此，对于ic卡的分类也只能从不同的方面进行1。(1) 按卡中嵌的集成电路来分类：ic卡主要分4类： 存储器ic卡：又称为非加密型存储卡，所用的芯片就是一种串行存储器芯片。 逻辑加密ic卡：同时具有数据存储部分和数据加密操作控制部分电路的ic卡则是逻辑加密ic卡。它是在非加密型存储卡的基础上，在增加一部分加密控制电路。 asic卡(application special integrated circuit card)：专用集成电路卡，是在逻辑加密卡的基础上增加上一些专用电路，如完成加密/解密运算的电路等。但由于asic卡的加解密运算是通过事先设计好的逻辑电路实现的，所以在受到攻击时不能做出相应的变化，对开放式应用环境的安全适应能力不如cpu高。 cpu卡：虽然很多场合下智能卡泛指为大部分的ic卡，但是实际上只有cpu卡才能真正称得上为智能卡。cpu卡在ic卡的集成电路中带有微处理器(cpu)电路的ic卡。其微处理器单元一般为8位微处理器，能执行指令和程序。cpu卡属于主动型。它不仅能够管理各种输入/输出的数据，检验来自接口设备的输入的个人密码，而且能够根据应用系统的要求主动识别与之连接的接口设备。因此，在cpu卡中，能够建立多种应用系统的授权，存放多个应用系统的相关数据，并实现对数据信息存取的高可靠性、高安全性控制，可以进行复杂的信息处理和计算。这种ic卡可以以一种新型的金融交易卡现金卡(cash card)的方式，完全代替现金进行消费和支付，成为真正的“电子货币”。 (2) 按应用领域来分:ic卡有金融卡和非金融卡两种。金融卡又有信用卡(credit card)和现金卡(debit card)等。非金融卡往往出现在各种事物管理、安全管理场所，如身份证明、健康记录和职工考勤等。另外一些预付费卡，如用于公交系统中的交通卡和电表上的ic卡等，各有相应的管理单位发行(当然也可委托银行收费)，这种卡兼有一部分电子钱包的功能。第2章 射频识别技术的发展和工作原理射频识别（radio frequency identification，简称rfid)，是一种无接触自动识别技术，其基本原理是利用射频信号及其空间耦合、传输的原理，实现对静止的或移动中的待识别物品的自动识别。rfid技术是一个崭新的技术应用领域，它不仅涵盖了微波技术与电磁学理论，而且还包括通信原理和半导体集成电路技术，是一个多学科综合的新兴学科。上世纪90年代以来rfid获得了蓬勃的发展和广泛的应用，她展现出的方便快捷安全可靠的特点越来越受社会的肯定和认可。如今在物流、收费、门禁控制、自动化等方面己经有了很多成熟的应用3。 rfid在国外的发展较早较快。尤其是在美国、英国、德国、瑞典、瑞士、日本、南非等，目前均有较为成熟且先进的rfid系统。现在rfid芯片的主要供应商有飞利浦、atmel、西门子、microchip、st等。我国在rfid技术的研究方面也发展很快，市场培育已初步开花结果。比较典型的是在中国铁路车号自动识别系统建设中，推出了完全拥有自主知识产权的远距离自动识别系统。在近距离rfid应用方面，许多城市已经实现了公交射频卡作为预付费电子车票应用，预付费电子饭卡也开始普及，基于rfid技术的第二代身份证也已经在开始使用。在rfid技术研究及产品开发方面，国内已具有了自主开发低频、高频与微波rfid电子标签与读写器的技术能力及系统集成能力。但与国外相比，我国的rfid技术应用的普及率、rfid芯片技术等方面还是有比较明显的差距，芯片的功耗、单芯片成本、功能扩展等方面都有待做更进一步的研究。rfid技术直接继承了雷达的概念，1948年哈里斯托克曼发表的“利用反射功率的通讯”奠定了射频识别rfid的理论基础。在20世纪中，无线电技术的理论与应用研究是科学技术发展最重要的成就之一.rfid技术的发展可按10年期划分如下： 19411950年。雷达的改进和应用催生了rfid技术，1948年奠定了rfid技术的理论基础。 19511960年。早期rfid技术的探索阶段，主要处于实验室实验研究。 19611970年。rfid技术的理论得到了发展，开始了一些应用尝试。 19711980年。rfid技术与产品研发处于一个大发展时期，各种rfid技术测试得到加速。出现了一些最早的rfid应用。 19811990年。rfid技术及产品进入商业应用阶段，各种规模应用开始出现。 19912000年。对id技术标准化问题日趋得到重视，rfid产品得到广泛采用，rfid产品逐渐成为人们生活中的一部分。 2001至今。rfid产品种类更加丰富，有源电子标签、无源电子标签及半无源电子标签均得到发展，电子标签成本不断降低，规模应用行业扩大，rfid技术的理论得到丰富和完善，单芯片电子标签、多电子标签识别、无线可读可写、无源电子标签的远距离识别、适应高速移动物体的rfid正在成为现实。.2.1 rfid的应用现状 在过去的10多年中，有关rfid技术国际标准的研讨空前热烈，国际标准化组织iso/iec联合技术委员会jtci下的sc31下级委员会成立了rfid标准化研究工作组wg4。尤其是1999年10月1日由美国麻省理工学院(massachusetts institute of technology，mit)发起的auto-id center非盈利性组织在规范rfid应用方面发挥着越来越明显的作用。auto-id center在对rfid理论、技术及应用研究的基础上，在产品电子代码格式规划、实物互联网概念及构架、建立开放性的国际自动识别技术、应用公用技术研究平台等方面作出了很大的贡献。rfid技术的应用己趋成熟。典型的应用领域包括：(1) 校园卡、饭卡、乘车卡、会员卡、驾照卡、健康卡(医疗卡)等。(2) 安全、防伪方面的应用以及汽车遥控门锁、电子门锁等。(3) 车辆道路交通自动收费管理。如：高速公路自动收费、公共汽车自动收费等。(4) 铁路车号自动识别管理。(5) 旅客航空行包的自动识别、分拣、转运管理。(6) 车辆出入控制。如：停车场、垃圾场、水泥场车辆出入、称重管理等。(7) 生产线产品加工过程自动控制。主要应用在大型工厂的自动化流水作业线上。(8) 动物识别(大型养殖厂和家庭牧场中养牛、羊等)。(9) 物流、仓储自动管理(大型物流、仓储企业)。2.2 rfid技术的发展方向 rfid技术的发展，一方面受到应用需求的驱动，另一方面rfid的成功应用又极大地促进了应用需求的扩展。从技术角度说，rfid技术的发展体现在若干关键技术的突破。从应用角度来说，rfid技术的发展目的在于不断满足日益增涨的应用需求4。 rfid技术的发展得益于多项技术的综合发展。所涉及的关键技术大致包括：芯片技术、天线技术、无线收发技术、数据变换与编码技术、电磁传播特性。rfid技术的发展已经走过50余年，在过去的10多年里得到了更快的发展。随着技术的不断进步，rfid产品的种类将越来越丰富，应用也越来越广泛。可以预计，在未来的几年中，rfid技术将持续保持高速发展的势头。rfid技术的发展将会在电子标签(射频标签)、阅读器、系统种类、标准化等方面取得新的进展。 在电子标签方面：电子标签芯片所需的功耗更低；无源标签、半无源标签技术更趋成熟；作用距离更远；无线可读写性能更加完善；适合高速移动物品识别；快速多标签读/写功能；智能性更强；成本更低。 阅读器方面：功能更多：多种数据接口(rs232，rs422/485，usb，红外，以太网口)；多制式兼容(兼容读写多种标签类型)；小型化、便携式、嵌入式、模块化更加完善；多频段兼容。 系统种类方面：低频近距离系统具有更高的智能、安全特性；高频远距离系统性能更加完善，成本更低；2.45ghz，5.8ghz系统更加完善。标准化方面：标准化基础性研究更加深入、成熟；标准化为更多企业所接受；系统、模块可替换性更好、更为普及。2.3 射频识别系统的分类 根据射频识别系统的不同特点，射频识别系统有多种分类方法，根据工作频率划分，有低频、中频、高频；根据存储器是否可写，可分为只读型和可读写型；根据读写器和应答器谁先发送信息，可分为ttf型和rtf型：另外根据应答器内是否内置电源可分为有源型和无源型5。2.3.1 工作频率 低频rfid的工作频率主要是125khz，中频为13.56mhz，而高频有869mhz 902928mhz、2.45ghz、5.8ghz等，允许的最大发射功率电平和频率分配因国家和地区的不同而有所不同。其中125khz系统主要应用在动物识别和商品流通等领域。13.56mhz系统一般应用在公共交通和门禁系统等领域，其识别距离一般为几厘米到几十厘米，采用特殊制作的天线最大识别距离为1.5米左右。在uhf频段(869mhz和902928mhz)，系统的识别距离远，可从几米到几十米。uhf频段的自动识别系统主要应用在高速公路收费、集装箱识别和铁路车辆的识别、跟踪等业务中。2.45ghz被动式系统(无源标签)一般可提供1米左右的识别距离，主动式系统(有源标签)可以达到十几米的识别距离。5.8ghz系统主要应用在交通领域，目前我国公路联网收费系统暂行标准也把此频段作为车辆识别的系统标准。2.3.2 ttf与rtf rtf(reader talks first，读写器先发言)和ttf(tag talks first，标签先发言)是两种读写器抗冲突协议方式。在一般状态下，电子标签处于“等待”或称为“休眠”的工作状态，当电子标签进入读写器的作用范围时，检测到一定特征的射频信号，便从“休眠”状态，转到“接收”状态，接收读写器发出的命令后，进行相应的处理，并将结果返回读写器。这类只有接收到读写器特殊命令才发送数据的电子标签被称为rtf(reader talk first，即读写器先发言)方式；与此相反，进入读写器的能量场即主动发送自身id号的电子标签被称为ttf(tag talk first，即标签先发言)方式。ttf和rtf协议相比，ttf方式的射频卡具有识别速度快等特点，适用于需要高速应用的场合：另外，它在噪声环境中更稳健，在处理标签数量动态变化的场合也更为实用。因此，更适于工业环境的跟踪和追踪应用。2.3.3 有源型和无源型 射频识别系统按电子标签的供电方式可分为有源标签和无源标签两类。无源标签所需工作能量需要从读写器发出的射频波束中获取能量，经过整流、稳压后提供电子标签所需的作电压。与有源标签相比，具有成本低、不需要维护、使用寿命长等特点。缺点是读写器要发射更大的射频功率，识别距离相对较近等。然而，目前的集成电路设计技术能使所需工作电压进一步降低至1v甚至0.42v，这使得无源rfid系统可以达到20米以上的识别距离。这在不同的无线电规则限制情况下，可以满足大部分实际应用系统的需要。有源标签本身带有微型电池，由于不需要射频供电，其识别距离更远，读写器需要的功率较小。2.4 国际规范与标准化2.4.1 使用的频率范围 因为射频识别系统产生并辐射电磁波，所以这些系统被合理地划分为无线电设备一类，其他无线电服务的功能应绝不受射频识别系统工作的干扰或削弱。特别是应保证射频识别系统不会干扰附近的无线电广播和电视广播、移动的无线电服务(警察、安全服务、工商业)、航运和航空用无线电服务和移动电话等。要求顾及其他的无线电服务在很大程度上限制了适用于射识别系统的工作频率的选择。因此，通常只能使用特别的频率，如为工业、科学和医疗应用而保留的ism(industrial-scientific-medical)频段。 除了ism频率外，在135khz以下的整个频率范围也是可用的(在北美洲和南美洲以及在日本400khz)，因为这里可以用较大的磁场强度工作，特别适用于电感耦合的射频识别系统6。 对射频识别系统来说，最主要的频率是0135khz，以及ism频率6.78mhz、13.56mhz、27.125mhz、40.68mhz、433.92mhz、869.0mhz、915.0mhz(在欧洲不使用)、2.45ghz、5.8ghz以及24.125ghz。 不同的频率范围适用的领域也有所侧重： 135khz：优先适用于远作用距离和低成本应答器。 6.78mhz：可用于低成本和中等速度的应答器。 13.56mhz：可用于高速/高档和中速/低档的应用。数据传输快(典型是106kbits/s)，可实现密码验证等复杂功能。2.4.2 允许使用的国际规范 在大量的rfid应用中，目标跟踪存在相当大的潜在市场。应答