物联网射频识别(RFID)技术与应用 - 第4章
物联网技术导论与实践习题与参考答案
物联网技术导论与实践习题与参考答案第一章习题与答案一．名词解释1．物联网简言之，物联网就是利用条码、射频识别、传感器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，实现人与人、人与物、物与物在任何时间、任何地点的连接，从而进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的庞大网络系统。
2．泛在网泛在网是一种无所不在的网络，它可以使任何人在任何时间、任何地点通过网络获得任何信息，它是一个大通信的概念，是面向经济、社会、企业和家庭全面信息化的概括。
泛在网不是一个全新的网络，它是充分挖掘已有网络的潜能，结合不断出现的新技术，将网络触角不断延伸，实现人与人、人与物、物与物之间按需进行的信息获取、传递、存储、认知、决策等服务的一个庞大网络。
二．单项选择题(在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内)。
1、通过无线网络与互联网的融合，将物体的信息实时准确地传递给用户，指的是（）。
CA、可靠传递B、全面感知C、智能处理D、互联网2、利用RFID、传感器、二维码等随时随地获取物体的信息，指的是（）。
BA、可靠传递B、全面感知C、智能处理D、互联网3、欧盟在（）年制订了物联网欧洲行动计划，被视为“重振欧洲的重要组成部分”。
BA、2008B、2009C、2010D、20044、物联网的概念，最早是由美国的麻省理工学院在（）年提出来的。
AA、1991B、1999C、2000D、20025、三层结构类型的物联网不包括（）。
DA、感知层B、网络层C、应用层D、会话层6、（）年中国把物联网发展写入了政府工作报告。
DA、2000B、2008C、2009D、20107、智慧地球是()提出来的。
DA、德国B、日本C、法国D、美国8、感知中国中心设在（）。
DA、北京B、上海C、九泉D、无锡9、物联网的核心是（）。
AA、应用B、产业C、技术D、标准三、多项选择题(在每小题列出的五个备选项中至少有两个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内)。
物联网的主要技术和应用
物联网的主要技术和应用在当今科技飞速发展的时代，物联网（Internet of Things，简称IoT）正逐渐成为改变我们生活和工作方式的重要力量。
物联网是指通过各种信息传感器、射频识别技术、全球定位系统、红外感应器、激光扫描器等各种装置与技术，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程，采集其声、光、热、电、力学、化学、生物、位置等各种需要的信息，通过各类可能的网络接入，实现物与物、物与人的泛在连接，实现对物品和过程的智能化感知、识别和管理。
那么，物联网到底依靠哪些主要技术来实现其功能，又在哪些领域得到了广泛的应用呢？一、物联网的主要技术（一）传感器技术传感器是物联网的“触角”，能够感知周围环境的各种信息，如温度、湿度、压力、光照、声音等。
这些传感器将物理世界中的各种数据转换为电信号，为物联网系统提供了最原始的数据来源。
从简单的温度传感器到复杂的图像传感器，它们的精度和性能不断提升，使得物联网能够更加准确地感知和理解周围的环境。
（二）射频识别技术（RFID）RFID 技术是一种非接触式的自动识别技术，通过无线电信号识别特定目标并读写相关数据。
它由标签、阅读器和天线组成。
标签附着在物体上，存储着物体的相关信息；阅读器通过天线发送和接收无线电波，读取标签中的信息。
RFID 技术在物流、库存管理、零售等领域有着广泛的应用，能够大大提高物品管理的效率和准确性。
（三）无线通信技术物联网中的设备需要通过网络进行通信，无线通信技术是实现这一目标的关键。
其中，蓝牙、WiFi、Zigbee、LoRa 等技术各有特点。
蓝牙和 WiFi 适用于短距离、高速率的数据传输，常用于智能家居和移动设备；Zigbee 则适用于低功耗、短距离的设备组网，在工业控制和智能传感器网络中表现出色；LoRa 具有远距离、低功耗的特点，适用于大规模的物联网应用，如智能城市中的远程监测。
（四）云计算和大数据技术随着物联网设备数量的增加和产生的数据量的爆炸式增长，云计算和大数据技术成为处理和分析这些数据的重要手段。
物联网射频识别(RFID)技术与应用第案例
物联网射频识别（RFID）技术与应用
各种读写器虽然在工作频率、耦合方式、通信 流程和数据传输方式等方面有很大的不同，但在组成 和功能方面是十分类似的。读写器的主要功能是将数 据加密后发送给电子标签，并将电子标签返回的数据 解密，然后传送给计算机网络。
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物联网射频识别（RFID）技术与应用
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物联网射频识别（RFID）技术与应用
• 8.3
•高频读写器
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物联网射频识别（RFID）技术与应用
高频读写器主要工作在13.56MHz，典型的应用有 我国第二代身份证、电子车票和物流管理等。下面以MF RC500芯片为例，介绍高频读写器的构成和主要应用。
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物联网射频识别（RFID）技术与应用
MFRC500芯片如图8.9所示。
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物联网射频识别（RFID）技术与应用
MFRC500芯片的主要引脚如图8.10所示。
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物联网射频识别（RFID）技术与应用
8.3.2 基 于 MFRC500芯片的读写器
MFRC500芯片支持ISO/IEC 14443A所有的层。 MFRC500内部包括微控制器接口单元、模拟信号处理单元、 ISO14443A规定的协议处理单元以及MIFARE卡的Crypto1 安全密钥存储单元。 MFRC500的并行微控制器接口自动检 测连接的8位并行接口的类型。
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物联网射频识别（RFID）技术与应用
低频读写器主要工作在125KHz，可以用于门禁考 勤、汽车防盗和动物识别等方面。下面以U2270B芯片为 例，介绍低频读写器的构成和主要应用。
物联网射频识别(RFID)技术与应用 - 第1章
第1章 物联网RFID系统概述
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物联网射频识别（RFID）技术与应用
1.1
物联网与射频识别技术
1.2
自动识别技术
1.3
RFID历史与未来
1.4
RFID系统构成
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物联网射频识别（RFID）技术与应用
1.1
物联网与射频识别技术
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2.物联网的现状与未来 物联网的基本思想是美国麻省理工学院在1999年提出的。 2005年11月17日，在突尼斯（Tunis）举行的信息社会世界
峰会（WSIS）上，国际电信联盟（ITU）发布了《ITU互联网报告 2005：物联网》，正式提出了“物联网”的概念。
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物联网射频识别（RFID）技术与应用
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物联网射频识别（RFID）技术与应用
2、 EPC系统与射频识别 EPC系统利用射频识别（RFID）技术追踪、管理物品。 2003
年，世界最大的连锁超市美国沃尔玛宣布将使用EPC系统的RFID 技术。 EPC系统以射频识别技术作为一种物联网的实现模式，目 标是构建全球的、开放的、物品标识的物联网。
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物联网射频识别（RFID）技术与应用
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物联网射频识别（RFID）技术与应用
20世纪80年代是RFID技术应用的成熟期，挪威使用了RFID 电子收费系统，美国铁路用RFID系统识别车辆，欧洲用RFID电子 标签跟踪野生动物来对野生动物进行研究。
20世纪90年代RFID技术首先在美国的公路自动收费系统得 到了广泛应用。发达国家配置了大量的RFID电子收费系统，并将 RFID用于安全和控制系统。
RFID的四个关键技术
RFID的四个关键技术物联网中的RFID有四个关键技术：标签的能量供应、标签到阅读器的数据传输、数据传输的完整性与安全性和多目标识别技术。
（1）标签的能量供应有源标签自带电池，用于给数据载体供电。
而无源标签工作所需能量则从射频电磁波束中获取，和有源射频识别系统相比，无源系统需要较大的发射功率，射频电磁波在标签上经射频检波、倍压、稳压、存储电路处理，转化为标签工作所需的工作电压。
（2）标签到阅读器的数据传输标签回送到阅读器的数据传输方式可归结为三类：①利用负载调制的反射或反向散射方式（反射波的频率与阅读器的发送频率一致）；②利用阅读器发送频率的次谐波传送标签信息（标签反射波与阅读器的发送频率不同，为其高次谐波（n倍）或分谐波（1/n倍））；③其他形式。
（3）数据传输的完整性与安全性由于数字信号在传输的过程中会受到干扰，故其传输至接收端可能发生误判，为保证数据的完整性，可以使用校验和法来识别传输错误并进行校正，最常用的是奇偶校验法以及冗余校验法。
在与安全相关的领域，例如出入系统、售票系统等越来越多地应用射频识别系统，在数据传输的过程中难免不受到攻击，因此必须采取一定的防范措施保证数据安全，例如可以通过在阅读器与标签之间建立密钥来对要传输的数据进行加密，达到安全的目的。
（4）多目标识别技术（反碰撞算法）当阅读器信号作用范围内存在多个标签，同一时刻有两个或两个以上的标签向阅读器返回信息时，将产生冲突。
解决冲突的算法称为反碰撞算法。
传统无线电技术（如通信卫星、移动电话网）已有空分多路法、频分多路法、时分多路法以及码分多路法来解决类似问题。
但在射频识别系统中，由阅读器和标签构成的无线网络有以下特征：①规模：每个阅读器工作区域内可能存在大量标签；②体积：标签附着在各种商品上，体积不能太大；③成本：粘贴标签的商品本身价值可能很低，所以标签的成本不能太高；④通信量：标签内包含的信息量很少，阅读器与标签间的通信时间很短。
物联网射频识别(RFID)技术与应用-第2章
物联网射频识别（RFID）技术与应用
2.3
RFID无线传输
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物联网射频识别（RFID）技术与应用
2.3.1 低频和高频RFID的近场特性
1. 工作原理 读写器和电子标签之间射频信号的传输主要有两种方
式，一种是电感耦合方式，一种是电磁反向散射方式， 这两种方式采用的频率不同，工作原理也不同。
2.1.1 频谱的划分
无线电频率可供使用的范围是有限的，频谱被 看作大自然中的一项资源，不能无秩序地随意占用， 而需要仔细地计划加以利用。
频谱的分配是指将频率根据不同的业务加以分 配，以避免频率使用方面的混乱。
下面给出IEEE划分的频谱。
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物联网射频识别（RFID）技术与应用
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RFID工作频率的选择，要顾及其它无线电服务，不能 对其它服务造成干扰和影响，因而RFID系统通常只能使用特 别为工业、科学和医疗应用而保留的ISM频率。
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物联网射频识别（RFID）技术与应用
ISM频段的主要频率范围：
1. 频率6.78MHz 2. 频率13.56MHz
RFID使用较多的频段，典型应用：我国二代身份证 3. 频率27.125MHz 4.频率40.680MHz
v 1
1c
(2.4)
00 rr 对 介 电 常 数 和 相 对 磁 导 率 。
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物联网射频识别（RFID）技术与应用
3.有耗介质中
在有耗介质中，电磁波的速度为
v
(2.5)
2
2
1
1
其 中 ： 为 角 频 率 ， 为 媒 质 的 电 导 率 ， 0 ， 表 示 媒 质 有
第4讲 EPC物联网体系结构—EPC编码及RFID技术
256位
EPC-256编码类型， 分为typeⅠ、 typeⅡ和typeⅢ三 种类型，它的域名 管理分别占32位、 64位和128位
3.1 EPC编码
5/12
3.1 EPC编码
6/12
（1） EPC-64 I型编码
Ⅰ型EPC-64编码提供的占有2个数字位的版本号编码。
21位被分配给了具体的EPC域名管理者，17位被用于标 识产品具体的分类信息，最后的24位序列具体地标识了具 体的产品的个体。
政治观点的限制， 是无歧视性的编码。
3. 核心技术
11/12
3.1 EPC编码 3.2 RFID技术 3.3 对象域名解析服务ONS 3.4 EPC信息服务（EPCIS）
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3.2 RFID技术
为什么要讲RFID技术? EPC、RFID、条形码关系
条形码
条形码是应用了不同宽度的黑白条码反射光来编码， 具有成本低廉，使用方便，缺点是编码容量不足。
RFID
RFID标签是存储了具体的EPC标准的产品编码信息的产品 标签，它会因不同应用场合的具体要求而表现出不同的封 装形式，如纽扣类、IC卡类以及条形码形式等。
EPC
EPC是编码标准，规定了对具体不同商品 产品唯一的编码格式。
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3.2 RFID技术
（1） RFID概念
RFID是Radio Frequency Identification的缩写，即射频识别。 RFID是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自
Bloc识k别D卡2 号码:B12lo3ck45D637
进入日期:
Block D4
Access control Block C1
Nov.25,03 时间: 10h:35m:16s
RFID知识点总结
RFID知识点总结第一章物联网rfid系统概述1、什么是射频识别技术(radiofrequencyidentification)(问答）：是一种自动识别技术，它利用无线射频信号实现无接触信息传递，达到自动识别目标对象的目的。
2、物联网的定义（介绍）通过射频识别传感器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按照约定的协议把任何物体与互联网连接起来进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。
3、自动识别技术（挑选）可分为条码识别技术、生物识别技术、图像识别技术、磁卡识别技术、ic识别技术、光学字符识别技术和射频识别技术等。
4、rfid技术的优势与特点(简答)①抗污损能力强②安全性高③容量大④可远距离同时识别多个电子标签⑤是物联网的基石。
5、欧洲智能系统内置技术平台在报告中分析预测,物联网未来的发展将经历四个阶段：（介绍）2021年前，被广为应用于物流零售和制药领域，2021至2021年同时实现物体交互，2021至2021年，物体步入半智能化，2021年后物体步入全系列智能化。
6、rfid基本组成（填空）：电子标签，读写器，系统高层。
7、rfid系统分类：按照频率分类①低频系统125k赫兹②高频系统12.56m赫兹③微波系统860、960m赫兹，2.45g、5.8g赫兹按照耦合方式分类①电感耦合方式，②电磁逆向反射方式。
8什么叫做电子标签，电子标签由哪些部分形成。
（简答）电子标签又称作射频标签，接收者卡或射频卡。
电子标签就是射频辨识的真正数据载体，从技术角度上来说，射频技术的核心就是电子标签，读写器就是根据电子标签的性能而设计的，电子标签由标签专用芯片和标签天线共同组成。
9、电子标签的结构形式，第二代身份证、城市一卡通、门禁卡、银行卡。
110、电子标签的工作特点（传输速度、通信距离）低频电子标签的工作特点：低频电子标签通常为无源标签，电子标签与读写器传输数据时，电子标签坐落于读写器天线的近场区，电子标签的工作能量通过电感耦合方式从读写器中赢得。
物联网和射频识别技术概述
互联网与物联网
互联网 我们熟知并每天都无法离开的工作、学习、生活、 娱乐的工具，已经成为我们这个世界保持联系、发 展的必备基础。
物联网的基础是互联网 物联网与互联网是两个不同的概念，但互联网是物 联网的基础，没有互联网的成熟就不会有物联网实 现的可能。 可以这么理解：物联网是互联网发展的延伸，互联 网是物联网的基础。物联网的发展又将极大地促进 互联网的发展。
到EPC 编码所对应的EPC 信息服务器地址时, 向远程 ONS 发送解析请求。最后将EPC 数据经过 Savant 系统处理后，传送到Internet。
基于RFID 的物联网应用
从应用角度来看，物联网中三个层次值得关注， 也即是说，物联网由三部分组成：
一是传感网络，即以二维码、RFID、传感 器为主，实现对“物”的识别。
二是传输网络，即通过现有的互联网、广电 网络、通信网络等实现数据的传输与计算。
三是应用网络，即输入输出控制终端，可基 于现有的手机、个人电脑等终端进行。
应用范围 在机动车辆证照管理业务上的应用 在交通流检测及交通违章取证上的应用 在交通意外救援和特殊车辆监控上的应用 在不停车收费中的应用 在测速上的应用
RFID技术在智能交通领域的应用
成功案例 射频识别的应用案例比较成功的有,铁路的车辆调度,铁道部在
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。过去,国内铁路车头的调度都是靠手 工统计、手工进行,费人、费时还不够准确,造成资源极大浪费, 铁道部在采用rfid技术以后,实现了统计的实时化、自动化,降低 了管理成本,提高了资源利用率 武汉市城市路桥不停车收费（ETC）系统系统集成项目 。09 年9月17日招标项目。车辆首先申请安装电子标签和IC卡，在 通过路桥隧道前，驶入ETC专用车道，系统会自动识别，计算 车辆行驶费用，直接从IC卡上扣除通行费。交易完成后，车道 电动栏杆自动升起，放行车辆。“六桥一隧一环”实现不停车 收费，需要新建63条ETC车道和19条人工收费车道，配套建设 卡管中心1个、全功能网点21个、充值服务网点10个等，总投 资3.28亿元。
射频识别在物联网中的应用)
表1
时间 1941-1950年 1951-1960年 196l-1970年 1971-1980年 1981-1990年 1991-2000年 2001-今
RFID技术发展
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。 早期RFID技术的探索阶段，主要处于实验室实验研究。
RFID技术具有无接触、精度高、抗干扰、速度 快以及适应环境能力强等显著优点，可广泛应用 于诸如物流管理、交通运输、医疗卫生、商品防 伪、资产管理以及国防军事等领域，被公认为二 十一世纪十大重要技术之一。
RFID的技术发展
RFID技术的发展最早可以追溯至第二次世界大战 时期，那时它被用来在空中作战行动中进行敌我 识别。从历史上看，RFID技术的发展基本可按10 年期划分为几个阶段(参见表1)。因此RFID并不是 一个崭新的技术。从分类上看，因为经过多年的 发展，13.56MHz以下的RFID技术已相对成熟，目 前业界最关注的是位于中高频段的RFID技术，特 别是860MHz～960MHz(UHF频段)的远距离RFID技术 发展最快；而2.45GHz和5.8GHz频段由于产品拥挤， 易受干扰，技术相对复杂，其相关的研究和应用 仍处于探索的阶段。
强(能穿透水及绕 适用于绝大 离远；但穿透能 源 系 统 ，
射金属物质)；但 多数环境； 力弱(不能穿透水，作 用 距 离
速度慢、距离近 但抗冲突能 被 金 属 物 质 全 反 远 ； 但 抗
力差
射)，且全球标准 干扰力差
不统一
<10cm
1 ～ 20cm 3～8m
>10m
门禁、防盗系统 畜牧、宠物管理
物联网的体系结构
物联网分三层：感知层，传输层，应用层。而 射频识别技术位于感知层。感知层实现对物理世 界的智能感知识别、信息采集处理和自动控制， 并通过通信模块将物理实体连接到网络层和应用 层。