RFID与智能卡技术
2025-04-10 14:53 78
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大纲
# RFID与智能卡技术
## 射频基础
### 传输线理论
#### 长线概念
##### 定义：与工作波长相比，物理长度较长的传输线
##### 意义：与短线在信号传输特性上有显著差异
##### 特性参数
###### 特性阻抗：表征传输线自身对信号的阻碍特性
###### 传播常数：反映信号沿传输线传播时的衰减和相移情况
### 谐振电路
#### 串联谐振
##### 原理：电感和电容串联，在特定频率下阻抗最小
##### 应用：常用于选频电路等
#### 并联谐振
##### 原理：电感和电容并联，在特定频率下阻抗最大
##### 应用：用于信号滤波等场景
#### 谐振条件
##### 公式推导：基于电感和电容的电抗特性推导得出
##### 重要性：实现谐振功能的理论依据
### 天线技术
#### 常用天线类型
##### 偶极子天线：结构简单，广泛应用的基本天线形式
##### 微带天线：体积小、重量轻，适用于集成化需求场景
#### 电参数指标
##### 增益：衡量天线将输入功率集中辐射能力的参数
##### 方向图：描述天线在空间不同方向上的辐射强度分布
##### 带宽：天线能够有效工作的频率范围
## RFID系统构成
### 电子标签
#### 通信原理
##### 反向散射原理：无源标签通过反射读写器信号进行通信
##### 能量获取与转换：无源标签从读写器射频场获取能量并转换为工作电能
#### 分类（有源、无源等）
##### 有源标签：自带电源，通信距离远但成本高、寿命有限
##### 无源标签：依靠读写器能量工作，成本低、寿命长但通信距离受限
### 读写器
#### 硬件构成
##### 射频模块：负责发射和接收射频信号
##### 控制模块：处理信号、执行通信协议等
##### 接口模块：实现与外部设备的数据交互
#### 与标签通信机制
##### 命令与响应模式：读写器发送命令，标签按协议回应
##### 通信频率与调制方式：不同频段采用相应调制方式保障通信稳定
## 关键技术
### 编码与调制
#### 编码方式（曼彻斯特编码等）
##### 曼彻斯特编码：每个比特中间都有电平跳变，用于同步和数据传输
##### 其他编码：如不归零制编码等，各有优劣和适用场景
#### 调制原理
##### 幅移键控（ASK）：通过改变载波幅度传输信息
##### 频移键控（FSK）：通过改变载波频率传输信息
##### 相移键控（PSK）：通过改变载波相位传输信息
### 防碰撞技术
#### ALOHA算法及变体
##### 纯ALOHA算法：标签随机发送信号，碰撞后重发
##### 时隙ALOHA算法：将时间划分为时隙，标签在指定时隙发送
#### 二进制搜索算法
##### 原理：通过对标签序列号的搜索和筛选，识别单个标签
##### 优势：有效解决多标签识别时的碰撞问题
### 安全技术
#### 安全需求（保密性、完整性等）
##### 保密性：防止标签数据被非法读取
##### 完整性：确保数据在传输和存储过程中未被篡改
#### 加密解密机制
##### 对称加密：加密和解密使用相同密钥，运算速度快
##### 非对称加密：使用公钥和私钥，安全性高但运算复杂
## 标准与应用
### 标准体系
#### 国际标准（ISO等）
##### ISO/IEC 14443：近场通信标准，常用于门禁卡等
##### ISO/IEC 15693：中距离射频识别标准，适用于库存管理等
#### 国内标准
##### 制定背景与意义：适应国内产业发展需求
##### 代表性标准及应用：如针对特定行业的应用标准
### EPC系统
#### 系统架构
##### EPC编码：唯一标识物品的编码体系
##### 中间件：实现数据采集、处理和传输的软件平台
##### 信息服务：提供物品信息查询等服务
#### 工作流程
##### 标签附着与信息写入：将EPC标签附着在物品上并写入相关信息
##### 读写器读取与数据传输：读写器读取标签信息并上传
##### 信息处理与应用：对采集数据进行处理并应用于业务流程
### 应用领域
#### 物流仓储（货物追踪等）
##### 货物入库与出库管理：快速准确识别货物信息
##### 库存盘点：提高盘点效率和准确性
#### 交通出行（ETC等）
##### 不停车收费系统：实现车辆快速通行收费站
##### 车辆身份识别：用于停车场管理等场景
#### 零售（库存管理等）
##### 货架管理：实时监控商品库存情况
##### 防盗防损：通过标签识别防止商品被盗
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