（电磁场与微波技术专业论文）uhf频段rfid空中接口协议测试系统设计.pdf

独创性( 或创新性) 声明 本人声明所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。 尽我所知，除了文【 1 特，$ j l d r i 以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人 已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京邮电大学或其他教育机构的学位 或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文巾 作了明确的说明并表示了谢意。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。 本人签名： 塞臣竖 日期：狸2 1 圣! f 全 关于论文使用授权的说明 学位论文作者完全了解北京邮电大学有关保留和使用学位论文的规，定，即：研究 生在校攻读学位期问论文工作的知识产权单位属北京邮电大学。学校有权保留并向国 家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以 公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇 编学位论文。( 保密的学位论文在解密后遵守此规定) 保密论文注释：本学位论文属于保密在一年解密后适用本授权书。非保密论文注 释：本学位论文不属二j 二保密范围，适用本授权书 本人签名： 导师签名： 日期：鲨! 里：圣! ! 殳 一一 u h f 频段r f i d 空中接口协议测试系统设计 摘要 射频识别( i 心i d ) 是种利用射频技术实现的非接触式自动识 别技术。目前，r f i d 技术在国内外发展很快，很多国家都在不遗余 力地推广射频识别技术。然而，射频识别技术本身还存在着一些尚未 解决的问题，使它还未能迮向大规模应用，只局限于小范围的示范应 用。其中最急需解决的问题是全球没有r f i d 国际标准，多个组织制 定的不同频段的4 同标准在国际上存在着不兼容性。因此，通过建立 r f i d 测试平台，提出r f i d 产品的系列测试方法，将来可以建立开 放式r f i d 软硬件产品的联合测试平台，制定系列r f i d 软硬件产品 测试标准与规范，最终形成r f i d 技术的测试标准体系，满足r f i d 技术研究测试、应用测试等公共服务需要。从而有助于促进整个r f i d 产业链的形成和发展。 基于上述研究背景，本文设计与实现一个r f i d 通用测试平台。 本文首先介绍了r f i d 的基本理论及软件无线电的基本概念。在此基 础上，以u h f 频段为切入点，详细讨论了u h fr f i d 测试平台的硬 件和软件的设计方案。 本测试平台硬件采用n i 公司的i fr i o 结合a d 、d a 转换器、 数字下变频器( d d c ) 、数字上变频器( d u c ) 以及d s p 设计实现仿 真读写器来实现与标签的实时通信。并在此基础上构建r f i d 测试平 厶 翻4 本文的软件平台为图形化编程语言l a b v i e w ，并依据i s o i e c 1 8 0 0 0 6t y p ec 空中接u 标准进行软件的设计，通过r f i d 一致性测 试和性能测试，验证测试平台的通用性，并且对r f i d 测试系统性能 进行了评估。 关键词：u h f 、r f i d 测试平台、软件无线电、l a b v i e wf p g a t h ed e s i g no fu h fr f i dp r o t o c o l t e s ts y s t e m a b s t r a c t r a d i o f r e q u e n c y i d e n t i f i c a t i o nl san o n 。c o n t a c ta u t o m a t i c i d e n t i f i c a t i o nt e c h n o l o g yu s i n gr a d i of r e q u e n c y r f i dh a sb e c o m eah o t i ta r e a ，a n dm a n yc o u n t r i e sa r e s p a r i n g n oe f f o r tt op r o m o t et h i s t e c h n o l o g y h o w e v e gr f i dt e c h n o l o g y i t s e l fi st h ee x i s t e n c eo f u n r e s o l v e di s s u e s i ta l s of a i l e dt om o v et o w a r dl a r g e s c a l ea p p li c a t i o n s a n di ss t i l ll i m i t e dt os m a l l s c a l ed e m o n s t r a t i o na p p l i c a t i o n u r g e n tn e e d t oa d d r e s st h ec u r r e n tp r o b l e mi st h a tt h e r ei sn og l o b a lr f id i n t e r n a t i o n a ls t a n d a r d s e v e r a lo r g a n i z a t i o n st od e v e l o pd i f f e r e n t s t a n d a r d sf o rd i f f e r e n tf r e q u e n c yb a n d se x i s ta tt h ei n t e r n a t i o n a l 1 e v e l i n c o m p a t i b i l i t i e s t h u s ，t h r o u g ht h ee s t a b l i s h m e n to fr f i d t e s tp l a t f o r m p u t i n gf o r w a r da s e r i e so fr f i dp r o d u c tt e s t i n gm e t h o d si nt h ef u t u r ec a n c r e a t ea no p e nr f i dh a r d w a r ea n ds o f t w a r ep r o d u c t sj o i n tt e s tp l a t f o r m ， d e v e l o ps e r i e so fl 强i dh a r d w a r ea n ds o f t w a r ep r o d u c tt e s t i n gs t a n d a r d s a n ds p e c i f i c a t i o n s ，f o r mr f i dt e c h n o l o g yt e s t i n gs t a n d a r d ss y s t e m ，a n d m e e tt h er f i dt e c h n o l o g y , r e s e a r c ha n dt e s t i n g ，a p p l i c a t i o nt e s t i n ga n d o t h e rp u b l i cs e r v i c en e e d s a n dt h u sh e l pt op r o m o t et h ef o r m a t i o no ft h e e n t i r er f i di n d u s t r yc h a i na n dd e v e l o p m e n t i nt h i sp a p e r , au n i v e r s a lt e s tp l a t f o r mf o rr f i di sd e s i g n e do nt h e b a s i co ft h ea b o v er e s e a r c hb a c k g r o u n d t h i sp a p e ri n t r o d u c e st h eb a s i c t h e o r yo fr f i da n dt h eb a s i cc o n c e p t so fs o f t w a r er a d i o o nt h i sb a s i s ，i t h a sad e t a i l e dd i s c u s s i o no nt h et e s t i n gp l a t f o r mf o ru h fr f i dh a r d w a r e a n ds o f t w a r ed e s i g n t r a n s c e i v e rh a r d w a r e su s en ii fr i oh a r d w a r ef o rh a r d w a r ed e s i g n i ti n c l u d e sa d ，d ac o n v e r t e r s ，d i g i t a ld o w nc o n v e r t e r ( d d c ) ，d i g i t a l u p c o n v e r t e r ( d u c ) a n dt h ed s e b a s i n go nl a b v i e wp l a t f o r ma n da c c o r d i n gt oi s o | i e c18 0 0 0 6 t y p eca i r i n t e r f a c es t a n d a r d s ，t h i sp a p e rd e s i g ns o f t w a r e r f i d c o m p l i a n c et e s t i n ga n dp e r f o r m a n c et e s t i n g ，v a l i d a t i o nt e s t i n gp l a t f o r m i n t e r o p e r a b i l i t y , a n dt e s t i n g o ft h er f i ds y s t e m p e r f o r m a n c e a le e v a l u a t e d k e yw o r d s ：u h f r f i dt e s ts y s t e ms d rl a b v i e wf p g a 目录 第章绪论l 1 1 本文的研究背景及意义i 1 2 本文研究的主要内容及贡献3 i 3 本文的主要构架3 第章r f i d 技术简介5 2 1r f i d 基本理论5 2 1 1r f i d 基本原理介绍5 2 1 2r f i d 各频段的划分6 2 2r f i d 发展现状一9 2 2 1r f i d 技术的发展与现状9 2 2 2r f i d 系统测试的需求及现状1 l 2 3r f i d 技术标准现状1 3 2 4 本章小结l5 第三章u h f 频段r f i d 测试平台设计方案1 7 3 1 删f 射频识别系统原理介绍1 7 3 2 软件无线电思想介绍1 8 3 2 1 软件无线电的基本技术1 9 3 2 2 软件无线电的结构2 0 3 3u h f 射频识别测试系统的硬件部分2 2 3 4u h f 射频识别测试系统的软件部分2 4 3 4 1u h f 射频识别测试系统的软件部分2 4 3 4 2 应用软件系统的确定2 5 3 4 3l a b v i e w 语言概述2 6 3 4 4 系统软件的功能构建2 7 3 5 本章小结2 7 筇四章u h f 频段r f i d 测试平台的实现2 9 4 1u h f 射频识别系统空巾接口协议简介2 9 4 2 硬件设计总框架3 0 4 2 1 u h f 射频识别测试系统的参数3 0 4 2 2 r f i d 接收机的设汁方案3l 4 2 3 r f i d 发射机设计方案3 2 4 3 软件总体框架一3 4 4 3 1u h fr f i d 标签测试程序前而板3 4 4 3 2u h f r f i d 标签测试程序状态图3 6 4 3 3 调制解调模块设计3 8 4 3 4 编码解码模块设计3 9 4 4 数据发送和接收模块一4 l 4 5 本章小结一4 4 第五章测试平台性能分析一4 5 5 1 r f i d 系统测试j f 台性能评价- 4 5 5 2 r f i d 标签测试系统性能评价4 6 5 2 1 实验方法4 6 5 2 2 实验数据分析4 7 5 3 本章小结5 0 第六章总结与展望一5 1 参考文献5 3 致谢5 5 攻读学位期问发袭的学术论文一5 7 北j ；f 邮电人学颂士学位论文 u h f 频段r f i d 窄i l 接r 1 坍议测试系统设计 第一章绪论 1 1 本文的研究背景及意义 射频识别技术( r a d i of r e q u e n c yi d e n t i f i c a t i o n ，缩写r f i d ) i l l 是无线电技 术在自动识别领域巾的具体应用，它通过射频信号自动识别目标对象并获取其相 关数据。近年来，随着芯片技术，天线技术以及计算机技术的不断发展，r f i d 系统的体积，功耗越来越小，成本越来越低，功能日趋灵活，操作快捷方便，加 上其擅长多f 1 标识别，运动n 标识别，物i j 跟踪和物流管理的突出特点，r f i d 技术在各行各业巾正逐步为人们所认识和重视，但它还是未能走向大规模应用， 仍局限于小范围的示范应用。造成这种现状的根本原因在于，无论r f i d 技术本 身还是基于这项技术所衍生出的各种应月1 系统都还存在着一些尚未解决的l 日j 题， 这些棘手的问题制约了r f i d 技术在众多行业中应用的全面展开。因此，在实际 应用前对r f i d 系统和应用环境进行测试，就会降低r f i d 在企业中部署和应用 的困难，从而有助于促进整个r f i d 产业链的形成和发展。 r f i d 技术存在的主要问题之一就是标准问题。由于r f i d 的应j j 涉及到众 多行业，因此其相关的标准盘根错节，非常复杂。目前r f i d 存在三个主要的技 术标准体系，美国e p cg l o b a l 、日本u i d 泛在中心和i s o 标准体系。这三个技 术标准体系在r f i d 标准上呈三足鼎立的局而，技术差别不大但却各不兼容，因 此对r f i d 产业的发展和应用造成了困难。 u h fr f i d 产品由于其识读距离长，能够寅现高速识读和多标签同时识读的 特性被广泛关注。但足又因为国际上各国家r f i d 产品采用的频率不同、依据的 标准不同，造成了极大的同际壁垒。欧洲和部分弧洲国家为8 6 8 m h z ，北美为 9 0 2 9 0 5 m h z ，日本r f i d 的频段为9 5 0 9 5 6 m h z ，我国规定为8 4 0 8 4 5 m i - i z 和 9 2 0 9 2 5 m h z 频段。 在这样的背景下，需要有一种通用的r f i d 测试平台，应用这一通用的测试 平台来实现测试依据各种不同标准、不同工作频段设计出的r f i d 产品。因此， 这个通用r f i d 测试平台必须和现宵的r f i d 系统平台不同，具有如下方面的特 性： 读写器和标签端均不能采用现有的固定协议的方案，而必须是基于种可以 可编程修改的通用性方案。也就是在设计时不但要考虑硬件上的通用，在软件模 块设计时也要满足通用的理念。 国外一些大公司，如i b m 、s u n 、英飞凌等厂商都建立了自己的测试实验 北京邮i 乜人学硕 ：学化论文u h f 频段r f i d 窄i f l 接【1 办议测试系统设 p 室，针对物流应用对自己的产品进行性能测试：日本产品化工作进展较快，已推 出的技术和产品均通过了测试；韩国也已建成r f i d 综合测试中心；我囝香港、 台湾地也建有这样的测试l j 心，主要发展电子标签和读写器技术和标准检测。 从国际周内上看，目前r f i d 技术还没有大规模的应用实例，冈此测试研究和建 立系统测试平台工作是各国政府或跨国公司当前阶段的首要：f = 作。我同也已经开 始着手建立自己的r f i d 测试中心，其中有中科院自动化所的r f i d 研究中心、 北京酃电犬学硕f j 学位论文 u h f 频段r f i d 窄i i 接 j 论汉测试系统设计 1 2 本文研究的主要内容及贡献 本文研究的主要日的是针对口前市场上众多r f i d 产品没有统一的标准产生 的互操作性差的问题，建立一个r f i d 射频识别系统的通j 】测试平台。这个平台 的设计理念是矮于软件无线电的概念，它的特点是通用的，可编程的和可扩展的， 可以很好的解决尉前多标准小兼容的情况。本课题基于i s o1 8 0 0 0 - 6t y p ec 空 中接口协议标准，实现针对u h f 频段的允线射频识别系统进行全面的性能测试。 主要贡献如下s 通过对软件无线电理论的学习和研究，将软件无线电的理论应用子实践q _ = l 。 依据r f i d 的i s o b e c1 8 0 0 0 6t p y ec8 6 0 9 6 0 m h z 空中接口协议标准、i s o1 8 0 4 6 装置性能试验方法、i s o1 8 0 4 7 一致性试验方法等协 义，对r f i d 测试甲台从硬 件和软件两方面进行分析和研究和设计。硬件部分主要包括：a d 、d a 数字f 变频、数字上变频和数字信号处理，在给出了整体框架设计方案的同时，对a d 、 d a 数字下变频、数字上变频进行了详细的设计和研究。软件方而包括d s p 编 程和系统仿真，d s p 主要用于r f i d 系统的基带和射频信号的处理，a s k 的调。 制解调和编码解码。 本文基于i s 0 1 8 0 0 0 6t y p ec 协议对u h fr f i d 读写器结构进行了设计和仿 真，分别针对标签和整个r f i d 系统进行性能测试。与目前存在的传统测试方法， 相比较，不但具备测试标签和渎写器之间通信质量的能力。还实现了仿真读写器 主动地与标链进行交互的过程，可以变换仿真读写器的参数对标签进行一致性测 试。对测试参数结果进行测量不确定度分析。通过与泰克公司实时频谱仪3 4 0 8 a； 的测试数据比对，对r f i d 测试平台进行性能评价。 1 3 本文的主要构架 本论文主要研究基于i s 0 1 8 0 0 0 6t y p ec 标准，载波工作频率为 8 6 0 m h z 9 6 0 m h z 附近读写器的结构设计、性能分析测试方法的研究和实现。全 文共分为六章，除第一章外，其余章节具体安排如下： 第一章“r f i d 技术简介一，本牵首先介绍了与r f i d 相关的基本理论，然 后阐述了r f i d 技术的发展历史及其现状，着重介绍了r f i d 系统测试平台现状 以及标准现状。 第三章。u h f 频段r f i d 测试平台的设计方案”，本章介绍了按照软件无线 电系统的构造对r f i d 测试系统硬件的选择和组成，软件语言的选择以及总体的 设计思想。详细的阐述了设计的方案和本课题的技术难点。 第四章“u i - i f 频段r f i d 测试平台的实现”，本章分成两部分。第一部分足 3 北寐邮电人学硕一 ：学化论文 u h f 频段r f i d 空巾接um 议测试系统设计 按照第三章的软件无线电的思想对测试平台硬件进行设计。第二部分是从软件数 字信号处理方面，顺次介绍了软件的各部分功能以及实现的方法。依据软件无线 电的思想，以通朋性为原则，依据i s o1 8 0 0 0 6t y p ec 空巾接口协议的规定，完 成针对标签物理层、协议层的测试： 作。 第五章“测试平台的性能分析”，本章分别对频率、功率和调制深度这三个 重要参数进行了性能分析。对本测试平台进行了性能评估。 第六章“总结与展望一。 4 北j 五邮i 毡入学颀。l ：学化论文 u h f 频段r f i d 空巾接1 1 协议测试系统设计 2 1 r fld 基本理论 第二章r f id 技术简介 2 1 1r f id 基本原理介绍 套完整的r f i d 系统，是由读写器( 又称为读头、扫描器、阅读器) 与电i 二 标签( 又称为射频卡、应答器) 及应朋软件系统三个部分所组成，其工作原理是读 写器发射特定频率的无线电波能量给标签，用以驱动标签电路将内部的数据送 出，此时读写器便依序接收解读数据，送给应用程序做栩应的处理。图2 一l 为 r f i d 系统的t 作原理示意阁。 一 标签接收信号 标签住电磁场巾 充电取得足够能疆 以便反射标识信息 过 信号 丘过 譬信号 计算机系统 图2 - 1r f i d 工作原理图 射频识别系统的基本工作流程如下： 1 读写器在个区域内将一特定频率的无线电载波信号经过发射天线向 外发射，形成电磁场，此载波信号的功能较多：a ) 为标签供电；b ) 为 标签后向散射信号提供载波；c ) 为零中频接收机提供本振。 2 当电子标签进入发射天线的工作区时，接收到读写器的射频脉冲，电子 标签被激活，标签通过调整其天线的反射系数对读写器做出响应，将自 身信息的代码经天线发射出去。标签可以看作一个有限状态机( 基本状态 包括：就绪、仲裁、确认，应答等) ，它根据读写器发送的指令，在其有 限的状态之间跳转。 3 系统的接收天线接收电子标签发出的载波信号，经天线的调节器传输给 读写器。读写器财接收到的信号进行解调解码，送往后台的电脑控制器。 4 电脑控制器根据逻辑运算判断该标签的合法性，针对不同的设定做出棚 北京邮电犬学硕一 j 学能论文u h f 频段r f i d 窄巾接t _ l 胁议测试系统设计 应的处理和控制，发出指令信号控制执行机构的动作。 5 执行机构按照电脑的指令动作。 6 通过计算机通信网络将各个监控点连接起来，构成总控信息平台，可以 根据不同的项目设计不同的软件来完成要实现的功能。 r f i d 系统通信的本质是读写器相电子标签通过电磁耦合元件进行能量的尤 接触传播。读写器和电子标签之阅射频信号的耦合方式决定了系统的工作原理和 通信模型，具体可大致分成2 种： 电感耦合：类似于变压器模型，通过空问交变磁场实现电磁耦合。此方式一 般适合于低、中频工作的近距离r f i d 系统。 电磁反射耦合：基本原理类似雷达原理。高频发射的电磁波，碰到f = ：= l 标后反 射，同时携带口标信息，依据的是电磁波的空m 传播规律。电磁反射祸合方式一 般适合于超高频和微波频点的r f i d 系统。本论文所研究的u h f 频段r f i d 系统 工作原理便是电磁反射耦合。 2 1 2 盯ld 各频段的划分 目前定义r f i d 产品的工作频率有低频、高频和甚高频的频率范围内的符合 不同标准的不同的产品，而且不同频段的r f i d 产品会有不同的特性。其【 i 感应 器有无源和有源两种方式，下而详细介绍无源的感应器在不同l ：作频率产品的特 性以及主要的应用。 ( 1 ) 低频( 从1 2 5 k h z 到1 3 4 k h z ) 其实r f i d 技术首先在低频得n f - 泛的应用和推广。该频率辛要是通过电感 耦合的方式进行工作，也就是在读写器线圈和感应器线圈问存在着变压器耦合 作用。通过读写器交变场的作用在感应器天线中感应的电压被整流，可作供电电 压使用【7 l 。磁场区域能够很好的被定义，但是场强下降的太快。 特性： 1 低频r f i d 系统的典型工作频率从1 2 0 k h z 到1 3 4 k h z ，一般为无源标签， 低频的工作频率为1 3 4 2 k h z 。该频段的波长大约为2 5 0 0 米。 2 除了金属材料影响外，一般低频能够穿过任意材料的物品而不降低它的 读取距离。 3 信噪比较低，识别距离受到了很大的限制( 一般小于l 米) 。 4 防冲撞的能力较差，多标签同时读取慢，易受其它电磁环境影响。 5 虽然该频率的磁场区域下降很快，但是能够产生相对均匀的读写区域。 6 相对于其他频段的r f i d 产品，该频段数据传输速率比较慢。 7 感应器的价格相对与其他频段来说要贵。 6 北糸邮电人学硕f ：学化论文 u h f 频段r f i d 卒i | l 接f1 协议测试系统设计 主要应用： 畜牧业的管理系统 汽车防盗和尤铡匙开门系统的应用 马拉松赛跑系统的应用 自动停车场收费和车辆管理系统 自动加油系统的应用 洒店门锁系统的应用 门禁和安全管理系统 符合的国际标准： i s ol1 7 8 4r f i d 畜牧业的应用一编码结构 i s ol1 7 8 5r f i d 畜牧业的应用一技术理论 i s o1 4 2 2 3 1r f i d 畜牧业的应用一空气接口 i s o1 4 2 2 3 2r f i d 畜牧业的应 j 一协议定义 i s o1 8 0 0 0 2 定义低频的物理层、防冲撞和通讯协议 d i n3 0 7 4 5 主要是欧洲对垃圾管理应用定义的标准 ( 2 ) 高频( 工作频率为1 3 5 6 m h z ) 在该频率的感应器不需要线湖进行绕制，可以通过腐蚀或者印刷的方式制作 天线。感应器一般通过负载调制的方式进行工作。也就是通过感应器上的负载电 阻的接通和断开促使读写器天线上的电压发生变化，实现j 】远距离感应器对天线 电觚进行振幅调制。如果人们通过数据控制负载电压的接通和断开，那么这些数 据就能够从感应器传输到读写器。 特性： 1 典型工作频率为1 3 5 6 m h z ，该频率的波长大概为2 2 米。 2 该频率的波长可以穿过大多数的材料，但对可导媒介穿透性很差识别 距离短( 一般小于l 米) 。感应器需要离开金属段距离。 3 该频段在全球都得到认可并没有特殊的限制。 4 感应器一般以电子标签的形式。 5 虽然该频率的磁场区域下降很快，但是能够产生相对均匀的读写区域。 6 该系统具有防冲撞特性，可以同时读取多个电子标签。 7 可以把某些数据信息写入标签中。 8 数据传输速率比低频要快，价格不是很贵。 主要应用： 图书管理系统的应用 瓦斯钢瓶的管理应用 7 北j j , , - 邮电人学硕i ：学位沦文u h f 频段r f i d 夺f | i 接rj 协议测试系统设计 服装生产线和物流系统的管理和应用 三表预收费系统 酒店门锁的管理和应用 大型会议人员通道系统 固定资产的管理系统 医药物流系统的管理和应用 智能货架的管理 符合的国际标准： i s o i e c1 4 4 4 3 近祸合i c 卡，最大的读取距离为1 0 c m 。 i s o i e c1 5 6 9 3 疏耦合i c 卡，最大的读取距离为l m 。 i s o i e c1 8 0 0 0 3 该标准定义了1 3 5 6 m h z 系统的物翌l ! 层，防冲撞算法 和通讯协。 1 3 5 6 m h zi s mb a n dc l a s sl 定义1 3 5 6 m h z 符合e p c 的接口定义。 ( 3 ) 超高频( ： 作频率为8 6 0 m h z 到9 6 0 m h z 之问) 超高频系统通过电场来传输能量。电场的能量下降的不是很快，但是读取的 区域不是很好进行定义。该频段读取距离比较远无源可达1 0 m 左右。主要是 通过电容耦合的方式进行实现。 特性： 1 在该频段，全球的定义不是很相同一欧洲和部分皿洲定义的频率为 8 6 8 m h z ，北美定义的频段为9 0 2 到9 0 5 m h z 之间，在日本建议的频段为9 5 0 到 9 5 6 之间。该频段的波长大概为3 0 c m 左右。 2 目前，该频段功率输出目前统一的定义( 美国定义为4 w ，欧洲定义为 5 0 0 m w ) 。可能欧洲限制会上升到2 we i r p 。 3 超高频频段的电波不能通过许多材料，特别是水，灰尘，雾等悬浮颗粒 物质。相对于高频的电子标签来说，该频段的电子标签不需要和金属分开来。 4 电子标签的天线一般是长条和标签状。天线有线性和圆极化两种设计， 满足不同应用的需求。 5 该频段有好的读取距离，但是对读取区域很难进行定义。 6 有很高的数据传输速率，在很短的时问可以读取大量的电子标签。 主要应用： 供应链上的管理和应用 生产线自动化的管理和应用 航空包裹的管理和应用 集装箱的管理和应用 8 北京邮电人学硕 ：学位沦文 u h f 频段r f i d 窄l | l 接l j 协议测试系统设计 铁路包裹的管理和应用 后勤管理系统的应用 符合的国际标准： i s o i e c1 8 0 0 0 6 定义了超高频的物理层和通讯协议；空气接口定义了 t y p ea 、t y p eb 和t y p e c 三部分；支持可读和可写操作。 e p cg l o b a l 定义了电子物 矗编码的结构和甚高频的空气接口以及通讯 的协议。例如：c l a s s0 ，c l a s sl 。 u b i q u i t o u si d 日本的组织，定义了u i d 编码结构和通信管理协议。 2 2r fid 发展现状 2 2 1r f i d 技术的发展与现状 r f i d 从技术核心来看，它是无线电技术与雷达技术的综合体。无线电技术和 雷达技术的产生和发展，都为r f i d 的诞，l 三和发展提供了肥沃的上壤。r f i d 技术 的发展按l o 年期划分，经历了以下几个阶段： 1 9 4 1 1 9 5 0 年。雷达的改进和应用催生了r f i d 技术，1 9 4 8 年奠定了r f i d 技术 的理沦基础。 1 9 5 1 1 9 6 0 年。早期r f i d 技术的探索阶段，主要处于实验室实验研究。 1 9 6 1 1 9 7 0 年。r f i d 技术的理论得到了发展，开始了一些应f j 尝试。 1 9 7 1 1 9 8 0 年。r f i d 技术与产品研发处于一个大发展时期，各种r f i d 技术得 到加速，出现了一些最早的r f i d j 崮用。 1 9 8 1 1 9 9 0 年。r f i d 技术与产品进入商业应用的阶段，各种规模应用开始出 现。 1 9 9 1 2 0 0 0 年。r f i d 技术标准化问题目趋得到重视，r f i d 产晶得到广泛采用， r f i d 产品逐渐成为人们生活中的部分。 2 0 0 1 年至今，标准化问题口趋为人们所重视，r f i d 产晶种类更加丰富，有源 电子标签、无源电子标签及半无源电了标签均得到发展，电予标签成本不断降低， 规模应用行业扩大，h i d 技术的理论得到丰富和完善。单芯片电子标签、多电 子标签识读、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 r f i d 正在成为现实。 r f i d 技术是一个复杂的应用技术，它不仪涵盖了微波技术与电磁学理论，而 且还涉及通信原理及半导体集成电路技术，是一项多学科融合的新兴应用技术。 因此，对r f i d 技术的深入研究具有深远的理论意义。随着数字化时代的深入， 基于远程信息化网络管理技术和移动商务的社会需求，h i d 技术在智能交通管 9 北京邮电大学硕。 ：学位论文u h f 频段r f i d 窄f l l 接r 】| 办议测试系统设计 理系统中也将发挥巨大的作用。目前r f i d 技术正在成为个新的经济增长点， 在全球范围内漫延开来，研究开发r f i d 技术有着巨大的经济效益和社会意义。 射频识别技术的发展，一方面受到应朋需求的驱动，另一方面射频识j j l | 技术 的成功应朋反过来又将极大地促进应j + 】需求的扩展。从技术角度说，射频识别技 术的发展体现在若干关键技术的突破。从应用角度来说，射频识别技术的发展目 的在于不断满足日益增涨的应j j 需求。 射频识别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、编码技术与电磁传播特性。 随着技术的小断进步，射频识别产品的种类将越来越：# 富，应刚也越来越广泛。 可以预计，在未来的几年中，射频识别技术将持续保持高速发展的势头。射频识 别技术的发展将会在标签、读写器、系统种类等方面取得新进展。 在标签方面，标签心- h - 门l 所需的功耗吏低，无源、半尢源技术更趋成熟。其作 北糸邮电人学硕。l ：学化论文 u l f f 频段r e i d 空中接订协议测试系统设计 施，在国外的铁路、地铁、以及城市轻轨交通巾得到广泛应用，有必要结合中国 铁路信号的现状及未来发展的实际情况，制定巾丽铁蹄控制系统标准，积极推动 标签技术在国铁的应用。 到2 0 0 4 年全球零售巨头沃尔玛( w a l m a r t ) 和英同最大的连锁超市t e s c o 都有 意采用r f l d 技术，将r f i d 芯片嵌入到其出售产品的塑料标签上，完成迅速查询 货品、进货捡查和提高供货能力等作用。美国专业咨询机构“德勤”( d e l o i t t e & t o u c h e ) 的澜态结果预计，无线标签将成为新兴产业，应用范围涉及到零售业和 汽车行业，作用是减少偷窃行为、避免浪费和提高生产力等。市场研究机构i n s t a t 日前预测，随着r f i d 技术在商业领域应川越来越广泛，到2 0 0 9 年全球r f i d 标签 市场将从2 0 0 4 的3 亿美元增长到2 8 亿美元，其他一! j r f i d 技术相关的硬件产业和软 件产业也将随之发展壮大起来。 总体而言，我国射频识别技术应用状况还处于初级阶段，市场前景：作常广阔。 不久的将来，我同射频识别技术应用将在生产线自动化、仓储管理、电”r 物晶监 视系统、货运集装箱的识别以及畜牧管理等方面有所突破。实现射频识别技术在 我国成熟、全丽的应刚将是一个长期的过程，需要业内人士的共同努力。射频识 别技术未来的发展中，在结合其它高新技术，比如g p s 、生物识别等技术，由单 一识别向多功能识别方向发展的同时，将结合现代通信及计算机技术，实现跨地 区、跨行业应用。 2 2 2r f i d 系统测试的需求及现状 随着现代物流技术，手i 】制造业信息化水平的提高，基于r f i d 技术的市场正在 不断扩大。由于同际标准尚未出台，因此 1 前市场上同时存在多个国家、多种标 准的产品，这在定程度上影响了企业的实际应j 材口】。对于单一标准的通讯系统， 传统的测试仪器制造商已能够提供综测仪进行测试，测试系统只需要一台测试仪 和被测设备，其中测试仪作为主单元，被测设备作为从单元。它们能过射频电缆 相连或通过天线经空中传输相连，在建立通讯链路的基础上进行参数的设簧及测 试。但对于r f i d 来说，传统仪器难以实现对多标准的支持，而_ 目存在的系统也 仅仅能够以第三方的方式在r f i d 通讯的过程中捕获信号，从而进行物理参数的 测试。它并不具备r f i d 协议，不能进行协 义层测试，且仍需要额外的渎写设备 作为主单元与被测译元建立通讯。市场上巫需由国家建立一套完整的测评标准体 系，对r f i d 产品的性能、可靠性与一致性进行研究，并建立一套测试技术规范， 以满足企业产品的需求。国外一些大公司，如i b m 、s u n 、英飞凌等厂商都建 立了自己的测试实验窀，针对物流应用对自己的产晶进行性能测试：日本产品化 工作进展较快，已推出的技术和产品均通过了测试；韩国也已经初步建成r f i d 北京邮电人学硕十学化论文u h f 频段r f i d 窄f | l 接f1 出议测试系统设 p 综合测试中心：我国香港、台湾地区也已经建立这样的测试中心，主要发展电子 标签与读写器技术和标准检测。 下面对全球几个测试中心进行简要的介绍。 1 美国： s u nr f i d 测试中心 s u nm i c r o s y s t e m s 公司在美国达拉斯设立了r f i d 测试中心，用于发现并解 决诸如优化标签和后台数据整合之类的问题。s u n 客户可通过该测试中心确保他 们的产品达到r f i d 要求，同时也可在项目实施之前先对其进行测试。 2 欧洲： ( 1 ) i b mr f i d 测试试验中心 i b m 在法囝尼斯成立的测试和互操作性实验室用米指导并提供r f i d 技术， 能够测试r f i d 芯， 、数据识别器和柏关的应刖软件以验证它们之问的槲互配合 情况。 ( 2 ) i n f i n e o nt e c h n o l o g i e sr f i d 解决方案展示和测评中心 英飞凌科技公司( i n f i n e o nt e c h n o l o g i e sa g ) 2 0 0 4 年在奥地利格拉短成立了 r f i d 解决方案展示和测评中心和系统实验室( r f i ds o l u t i o ne x c e l l e n c ec e n t e r a n ds y s t e ml a b ) 。该实验室主要展示英飞凌r f i d 系统解决方案，包括软件和系 统集成平台、基础设施、读取器和r f i d 标签，同时开发和测试针对特定领域的 r f i d 物流解决方案并进行技术评估。 3 亚洲： ( 1 ) 皿太r f i d 应j f j 验测巾心 台湾新竹的工研院系统巾心对外宣布扁j 玎“亚太r f i d 应用验测中心”，依业 务流程主要分为r f i d 静态性能测试、r f i d 动态性能测试及r f i d 产业应j h 实验 场三大部分。 ( 2 ) 中国科学院自动化研究所r f i d 测试实验室 2 0 0 4 年1 0 月，中国科学院自动化研究所r f i d 研究中心与北京中交国科物 流技术发展有限公司在国家8 6 3 计划支持下建立了国内首个国家级r f i d 测试实 验室，目的是通过较为完善的实验条件和环境对r f i d 关键技术的多项可靠性指 标进行测试，最终总结出可靠性测试的评测体系，为进一步的研究：作提供基本 数据并引导研发方向。 ( 3 ) a u t o - i d 中国实验室 坐落在上海复旦大学专辩j 集成电路与系统国家重点实验室的a u t o i d 中国 实验室建立了一个开放的r f i d 演示平台，可结合应用中出现的问魃进行理论分 析和基础研究，为建立e p c 国际标准和中国r f i d 标准提供参考依据。 北糸邮电入学硕t ：学化论文u h f 频段r f i d 宅| f l 接口协议测试系统设计 表2 - 1 国内外r f i d 测试中心概览 测试i l l 心化设 阿爵包州人学s a m m w a l t o ni f ；i 院 信息科技研究学院r f i d 研究l | 1 心 荚冈a r kf a y e l l e v i l l e 亚太r f l dj 越川验洲t l t 心台湾新竹 金俩利公司a u l o i d 感心f ： 技傩能测汰f | l 心荚【q 威斯康越州n e e n a h 盔德尼集翻a g g s l 德1 日r f i d 德同诺依斯 测试r i 心 用发 ： 妓学院r f i d 测试i l 心 月受t a a s t r u p c a p es y s t e m s 和o p e nt e r r a 合作 荚【日新泽两州 成立r f i