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

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1、畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告學(xué) 院信息工程學(xué)院專業(yè)班級通信0604姓 名學(xué) 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(yīng)用于物流和供應(yīng)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(xué)習(xí)，能讓我對RFID技術(shù)有更加深入的理解。RFID系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)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(gòu)成了與基本的通信模型相似的結(jié)構(gòu)。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(shù)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(yīng)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(xué)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?fù)使用：現(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(fù)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(yīng)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(jié)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(shù)與承載著物品大量相關(guān)信息并有無線通信能力的RFID相結(jié)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(shù)是從上世紀80年代走向成熟的一項自動識別技術(shù), 近年來發(fā)展十分迅速。其技術(shù)的覆蓋范圍非常廣泛, 許多正在應(yīng)用中的自動識別技術(shù)也都可以歸于RFID技術(shù)之

5、內(nèi)。RFID涉及到通信領(lǐng)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(shù)。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(yīng)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(shù)的基本原理是電磁理論，它是一種非接觸的自動識別技術(shù)，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(yīng)用研究方面都十分引入注目的一種自動識別技術(shù)。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(yīng)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(lǐng)域的價值開始得到世界各國的廣泛關(guān)注，特別是在西方發(fā)達國家，RFID技術(shù)大量應(yīng)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(lǐng)域中，其新的應(yīng)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(shè)立代理機構(gòu)，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(yīng)用還是產(chǎn)業(yè)技術(shù)，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(shù)發(fā)展的初期，但是隨著應(yīng)用需求的不斷明確，世界各國正積極的從標準制定、芯片設(shè)計、標簽封裝（含天線設(shè)計）、識別系統(tǒng)設(shè)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(shù)革命中落伍。而在目前國內(nèi)RFID已有的一定技術(shù)和市場基礎(chǔ)上，如果措施得當，是完全有機會趕上甚至領(lǐng)先于國外競爭對手的。 RFID技術(shù)的發(fā)展是建立在整個RFID產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展的基礎(chǔ)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(yīng)該是發(fā)展整個中國的RFID產(chǎn)業(yè)鏈，應(yīng)該是從標準到應(yīng)用中各個環(huán)節(jié)的共同發(fā)展?，F(xiàn)在的當務(wù)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(yīng)用和技術(shù)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(yīng)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(lǐng)域都得到實際應(yīng)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?，好像RFID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(lǐng)域得到

10、實際應(yīng)用，但相對于我們國家的經(jīng)濟規(guī)模，其應(yīng)用范圍還遠未達到廣泛的程度，即便在RFID應(yīng)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(lǐng)導(dǎo)企業(yè)為保持其競爭地位而率先嘗試采用這種新技術(shù)，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(yīng)用RFID技術(shù)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(shù)的廣泛應(yīng)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(shù)，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(shè)計、標簽封裝（含天線設(shè)計）、識別系統(tǒng)設(shè)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(shù)作為快速、實時、準確采集與處理信息的高新技術(shù)和信息標準化的基礎(chǔ)，已經(jīng)被世界公認為2l世紀十大重要技術(shù)之一。在生產(chǎn)、零售、物流、交通等各個行業(yè)有著廣闊的應(yīng)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(shù)及其應(yīng)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(yīng)用解決方案。在應(yīng)用領(lǐng)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(shù)對業(yè)務(wù)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(wù)。在標簽領(lǐng)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(yīng)性強和可重復(fù)使用等多種優(yōu)勢。射頻識別技術(shù)已經(jīng)逐漸成為企業(yè)提高物流供應(yīng)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(shù)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(shè)計.仿真與應(yīng)

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(xué)出版社，2008.03 4RFID系統(tǒng)誤碼率分析與仿真，陜西師范大學(xué)學(xué)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(shè)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(yīng)用，電子工業(yè)出版社，2008.079 董麗華著，RFID技術(shù)與應(yīng)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(wù)，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(shù)(RFID)理論與應(yīng)用，電子工業(yè)出版社，2004 12 李元鐘著，射頻識別技術(shù)及其在交通領(lǐng)域的應(yīng)用，電訊技術(shù)，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(shù)， 電子工業(yè)出版社,2001.15 江美龍，CPLD在射頻卡讀寫器中的應(yīng)用，電子技術(shù)應(yīng)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(shè)計）內(nèi)容、研究（設(shè)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(shè)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(gòu)建仿真模型，進行仿真，分析結(jié)果。最后分別對每種編碼方式的抗干擾性能構(gòu)建仿真模型，進行仿真并分析結(jié)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(gòu)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(gòu)建編解碼時則

19、需要利用S函數(shù)實現(xiàn)自編模塊。 5.構(gòu)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(shè)計（論文）工作進度安排 2010年1月20日2月20日：完成相關(guān)資料的收集，熟悉RFID系統(tǒng)的相關(guān)知識。 2月21日-3月13日：撰寫畢業(yè)設(shè)計開題報告，并進行開題答辯。3月14日-4月20日：認真學(xué)習(xí)和研究RFID系統(tǒng)的各種數(shù)據(jù)編碼方式，并用動態(tài)系統(tǒng)仿真工具Matlab/Simulink對其構(gòu)建仿真模型進行仿真。4月21日-5月20日：用動態(tài)系統(tǒng)仿真工具Matlab/Simulink分別對每種編碼方式的抗干擾性能構(gòu)建仿真模型進行仿真。5月21日-6月：完善處理方法，總計技術(shù)文檔。撰寫畢業(yè)論文，進行畢業(yè)答辯。指 導(dǎo)教 師意 見指導(dǎo)教師簽字_ 年 月 日院 系畢 業(yè)設(shè) 計領(lǐng) 導(dǎo)小 組審 核意 見難 度綜合訓(xùn)練程度是否隸屬科研項目 教學(xué)院長（公章）_ 年 月 日備注：1、題目類型分為： 理論研究、應(yīng)用研究、設(shè)計開發(fā)和其它。2、題目難度分為： A、B、C、D四個等級。3、綜合訓(xùn)練程度分為： A、B、C三個等級。