RFID系统的数据编码方式的研究和仿真 (论文)开题报告

毕业设计（论文）开题报告学 院信息工程学院专业班级通信0604姓 名学 号题 目RFID系统的数据编码方式的研究和仿真题目类型理论研究型一、选题背景及依据（说明选题目的、意义，列出主要参考文献，简述国内外研究现状、生产需求状况） 1.1 选题目的及意义 当今的世界，RFID已经广泛应用于物流和供应管理、生产制造和装配、航空行李处理、邮件/快运包裹处理、文档追踪/图书馆管理、动物身份标识、运动计时、门禁控制/电子门票、道路自动收费等许多高科技的产业之中。希望通过这次对RFID的初步学习，能让我对RFID技术有更加深入的理解。RFID系统的结构和通信系统的模型相似，满足了通信功能的基本要求。读写器和电子标签之间的数据传输构成了与基本的通信模型相似的结构。因此，RFID系统中数据的编码方式和其他通信系统一样也很重要。和传统条形码识别技术相比，RFID有以下优势：快速扫描：条形码一次只能有一个条形码受到扫描;RFID辨识器可同时辨识读取数个RFID标签。体积小型化、形状多样化：RFID在读取上并不受尺寸大小与形状限制，不需为了读取精确度而配合纸张的固定尺寸和印刷品质。此外，RFID标签更可往小型化与多样化形态发展，以应用于不同产品。抗污染能力和耐久性：传统条形码的载体是纸张,因此容易受到污染，但RFID对水、油和化学药品等物质具有很强抵抗性.此外,由于条形码是附于塑料袋或外包装纸箱上，所以特别容易受到折损;RFID卷标是将数据存在芯片中,因此可以免受污损。可重复使用：现今的条形码印刷上去之后就无法更改，RFID标签则可以重复地新增、修改、删除，RFID卷标内储存的数据，方便信息的更新。穿透性和无屏障阅读：在被覆盖的情况下，RFID能够穿透纸张、木材和塑料等非金属或透明的材质，并能够进行穿透性通信。而条形码扫描机必须在近距离而且没有物体阻挡的情况下，才可以辨读条形码。数据的记忆容量大：一维条形码的容量是50Bytes，二维条形码最大的容量可储存2至3000字符，RFID最大的容量则有数MegaBytes.随着记忆载体的发展，数据容量也有不断扩大的趋势。未来物品所需携带的资料量会越来越大，对卷标所能扩充容量的需求也相应增加。安全性：由于RFID承载的是电子式信息，其数据内容可经由密码保护,使其内容不易被伪造及变造。可以说当RFID与互联网相结合时，一场影响深远的革命就来临了。当能赋予地球上所有物品以惟一IP地址的IP V6技术与承载着物品大量相关信息并有无线通信能力的RFID相结合，互联网的巨大潜能才真正释放出来，一个人与人、人与物、物与物相互联系的“物联网”变会从此诞生。1.2 国内外研究现状 RFID( 射频识别)技术是从上世纪80年代走向成熟的一项自动识别技术, 近年来发展十分迅速。其技术的覆盖范围非常广泛, 许多正在应用中的自动识别技术也都可以归于RFID技术之内。RFID涉及到通信领域中的无线数据传输，现代通信的发展日新月异，同时也存在着很多已经成熟的技术。但RFID由于其特有的传输特性，通信方式也有其独特的地方。和普通通信一样对编码方式的选择以及信道适应性的分析是很有必要的。本文利用Simulink仿真软件, 搭建RFID通信系统模块并进行仿真，通过对不同编码和校验方式的仿真, 得到在 不同编码方式优劣情况下以及在各种信噪比下的误码率。射频识别技术的基本原理是电磁理论，它是一种非接触的自动识别技术，其基本原理是利用射频信号和空间藕合传输特性，实现对识别物体的自动识别。射频识别系统一般由两个部分组成，即电子标签和阅读器。电子标签附着在被识别物体上，阅读器能将其识别范围内的带有标签的所有物体识别出，实现自动识别物体或者收集信息。下图就是RFID系统的基本组成部份。 射频识别系统基本组成部分 RFID目前在理论和应用研究方面都十分引入注目的一种自动识别技术。它具有数据量大，保密性高，抗干扰能力强，识别时间短，费用较低等优点，有很好的应用前景。到二十一世纪，RFID迎来了一个崭新的发展时期，其在民用领域的价值开始得到世界各国的广泛关注，特别是在西方发达国家，RFID技术大量应用于生产自化、门禁、公路收费、停车场管理、身份识别、货物跟踪等民用领域中，其新的应用范围还在不断扩展，层出不穷。目前，国外主要有三个标准正在制定中：ISO/IEC 18000 标准、美国EPC Global 的标准和日本泛在中心（Ubiquitous ID）的标准。这些标准（组织）都在积极进入中国，在国内设立代理机构，网罗各自的企业利益群体，都希望能够影响到国内UHF 频段的RFID标准的制订，为日后在广大的中国市场的竞争中，赢得标准上的先机。 在目前，无论从应用还是产业技术，国内13.56MHz RFID比UHF RFID都要成熟、壮大许多，UHF RFID还没有形成完整的产业链。 虽然国外UHF RFID也处于技术发展的初期，但是随着应用需求的不断明确，世界各国正积极的从标准制定、芯片设计、标签封装（含天线设计）、识别系统设计与生产、系统集成与管理软件开发等RFID产业链的各个方面，加大投入快速发展，准备迎接RFID产业的爆炸式发展。在这种形势下，如果中国不发展自己的RFID产业就会受制于人，就会在新一轮技术革命中落伍。而在目前国内RFID已有的一定技术和市场基础上，如果措施得当，是完全有机会赶上甚至领先于国外竞争对手的。 RFID技术的发展是建立在整个RFID产业链发展的基础上，RFID产业链的任何一个环节的落后都会影响整个产业发展。 所以发展中国的RFID产业，不能局限在某个环节，而应该是发展整个中国的RFID产业链，应该是从标准到应用中各个环节的共同发展。现在的当务之急是建立中国自己的RFID标准，从维护国家安全和利益的角度，中国必须有自己的标准和自己的产品，这不仅可以改变以往在标准上处处受制于人的被动局面，也有助于改变国内的市场应用和技术开发的混乱局面，形成合力，增强竞争力。从市场的角度来看，未来RFID的最大市场将在作为世界工厂和世界市场的中国。中国完全应该，也能够拥有自己的标准。 随着中国标准化工作的进展，中国将成为国际RFID标准的第四股力量。RFID在中国的很多领域都得到实际应用，包括物流、烟草、医药、身份证、奥运门票、宠物管理等等，但就我们日常生活感受而言，好像RFID还是离我们很远。除了二代身份证，我们还很难经常感受到RFID在我们生活中的存在。这到底是什么原因呢？其实道理很简单，尽管RFID正快速在各个领域得到实际应用，但相对于我们国家的经济规模，其应用范围还远未达到广泛的程度，即便在RFID应用比较多的交通物流产业，也还处于点分布的状态，而没能达到面的状态。往往是产业中的领导企业为保持其竞争地位而率先尝试采用这种新技术，而更多的企业还抱着观望和犹豫的态度。还是以物流产业为例，应用RFID技术可以大幅提高物流运作效率，如加快货物出入库时间，减少现场操作人员，实现快速而精确的库存盘点，实现货物准确定位跟踪等。随着RFID技术的广泛应用，特别是非接触公交卡、校园卡等项目在各地的推广，培养了一批芯片、封装、读写终端和系统集成厂商。这些国内厂商已经掌握了成熟的技术，初步形成了国内的RFID产业链。其主要由以下几个部分组成：标准制定、芯片设计、标签封装（含天线设计）、识别系统设计与生产、系统集成与管理软件开发。 射频识别(RFID)技术作为快速、实时、准确采集与处理信息的高新技术和信息标准化的基础，已经被世界公认为2l世纪十大重要技术之一。在生产、零售、物流、交通等各个行业有着广阔的应用前景。现在，RFID 已成为IT 业界的研究热点，被视为IT 业的下一个“金矿”。各大软硬件厂商，包括IBM、Motorola、Philips、TI、Microsoft、Oracle、Sun、BEA、SAP 等在内的各家企业都对RFID 技术及其应用表现出了浓厚的兴趣，相继投入大量研发经费，推出了各自的软件或硬穿透性强件产品及系统应用解决方案。在应用领域，以Wal-Mart、UPS、Gillette 等为代表的大批企业已经开始准备采用RFID 技术对业务系统进行改造，以提高企业的工作效率并为客户提供各种增值服务。在标签领域，RFID 标签与条码相比，具有读取速度快、存储空间大、工作距离远、外形多样、工作环境适应性强和可重复使用等多种优势。射频识别技术已经逐渐成为企业提高物流供应链管理水平，降低成本，实现企业管理信息化，增强企业竞争能力，参与国际经济大循环不可缺少的技术工具和手段。 1.3 参考文献 1RFID的现状和发展趋势，人民邮电出版社，2007 2 周晓光著，射频识别(RFID)系统设计.仿真与应用，人民邮电出版社，2008.03 3 曹志刚，钱亚生著，现代通信原理，清华大学出版社，2008.03 4RFID系统误码率分析与仿真，陕西师范大学学报，2006年 5 李蕾，肖忠源著，基于RFID系统的误码率研究，计算机安全，2008年01期 6 刘卫国著，MATLAB程序设计教程，中国水利水电出版社，2005 7 宁焕生，王炳辉著，RFID重大工程与国家物联网，机械工业出版社，2009.018 单承赣，单玉峰，姚磊著，射频识别（RFID）原理与应用，电子工业出版社，2008.079 董丽华著，RFID技术与应用，电子工业出版社，2008.05 10宁焕生，张彦著RFID与物联网射频，中间件，解析与服务，电子工业出版社，2008.0411游战清,李苏剑著，线射频识别技术(RFID)理论与应用，电子工业出版社，2004 12 李元钟著，射频识别技术及其在交通领域的应用，电讯技术，200213 王宏，PLC及PC与RFID射频识别读写器串行通讯实现，微计算机信息,2003 14 Klause Finkenzeller，射频识别(RFID) 技术， 电子工业出版社,2001.15 江美龙，CPLD在射频卡读写器中的应用，电子技术应用,200216The CERT Coordination Center(CERT/CC). 17SANS Institute. The Twenty Most Critical Internet SecurityVulnerabilities. 18Aleph One. Smashing the Stack for Fun and Profit.Phrack,1996二、主要研究（设计）内容、研究（设计）思想及工作方法或工作流程1、主要研究内容 熟练掌握动态系统仿真工具Matlab/Simulink；将RFID系统的各种常用数据传输编码方式：NRZ（反向不归零）编码、曼彻斯特编码、单极归零编码（unipolar RZ）、差动双相编码（DBP）进行对比和研究；对RFID系统的以上四种编码方式的编码和解码进行仿真并分析；对RFID系统的以上四种编码方式的抗干扰性能进行仿真并分析。 2、 设计思想RFID信号编码系统的作用是对要传输的信息进行编码，以便传输信号能够尽可能最佳地与信道相匹配，这样的处理包括了对信息提供某种程度的保护，以防止信息受干扰或相碰撞，以及对某些信号特性的蓄意改变。分别对RFID系统的多种数据编码方式进行研究和仿真，如：NRZ（反向不归零）编码、曼彻斯特编码、单极归零编码（unipolar RZ）、差动双相编码（DBP）。再利用Matlab/Simulink软件将各种编码所需要仿真的模块提取出来构建仿真模型，进行仿真，分析结果。最后分别对每种编码方式的抗干扰性能构建仿真模型，进行仿真并分析结果。3、 工作流程根据研究内容，确定工作流程如下： 1.介绍RFID，描述RFID系统的工作原理。简述RFID系统的基本工作流程。 2.熟悉动态系统仿真工具Matlab/Simulink，并且介绍Matlab/Simulink工具，并对其功能及使用方法进行阐述。 3.对RFID系统的各种常用数据传输编码方式的研究：NRZ（反向不归零）编码：“高”信号表示二进制1，“低”信号表示二进制0。（FSK 和PSK 几乎都用NRZ 编码）曼彻斯特编码：在半个比特周期时的负边沿表示二进制1，半个比特周期中的正边沿表示二进制0。因此，曼彻斯特编码也被称作分相编码。单极归零编码：在第一个半比特中期中的“高”信号表示二进制1, 而持续整个比特周期的“低”信号表示二进制0。 差动双相编码（DBP）：在半比特周期中的任意边沿表示二进制0。而没有边沿就是二进制1。此外，在每一比特周期开始时，电平都要反相，因此，对接收器来说，位节拍比较容易重建。 4.构建仿真模块，并进行仿真分析：如下图： 编解码仿真模型在上图中，Atomic Subsystem是编码仿真模型，Atomic Subsystem1是解码仿真模型。在不同码的编解码方式中其仿真模型不同。反向不归零编码（NRZ）、曼彻斯特编码、单极归零编码（unipolar RZ）的编解码仿真模型均可以在Matlab/Simulink软件的模块库中找到，而差动双相编码（DBP）在构建编解码时则需要利用S函数实现自编模块。 5.构建信道编码抗干扰能力仿真模型，并进行仿真分析： 信道编码抗干扰能力仿真模型 在上图中，Atomic Subsystem是编码仿真模型，Atomic Subsystem1是解码仿真模型。在不同码的编解码方式中其仿真模型不同。三、毕业设计（论文）工作进度安排 2010年1月20日2月20日：完成相关资料的收集，熟悉RFID系统的相关知识。 2月21日-3月13日：撰写毕业设计开题报告，并进行开题答辩。3月14日-4月20日：认真学习和研究RFID系统的各种数据编码方式，并用动态系统仿真工具Matlab/Simulink对其构建仿真模型进行仿真。4月21日-5月20日：用动态系统仿真工具Matlab/Simulink分别对每种编码方式的抗干扰性能构建仿真模型进行仿真。5月21日-6月：完善处理方法，总计技术文档。撰写毕业论文，进行毕业答辩。指 导教 师意 见指导教师签字_ 年 月 日院 系毕 业设 计领 导小 组审 核意 见难 度综合训练程度是否隶属科研项目 教学院长（公章）_ 年 月 日备注：1、题目类型分为： 理论研究、应用研究、设计开发和其它。2、题目难度分为： A、B、C、D四个等级。3、综合训练程度分为： A、B、C三个等级。