ISO14443B射频标签一致性测试技术研究与系统实现

发布时间：2017-09-12 04:44

  本文关键词：ISO14443B射频标签一致性测试技术研究与系统实现

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【摘要】：近年来,随着物联网的快速发展,RFID技术被广泛应用在零售业、物流业、制造业、医疗行业和信息产业等领域中。为了满足RFID技术的实际应用需求,必须要搭建一套高性能的RFID实时测试系统。本文围绕ISO 14443B RFID标签一致性测试技术展开研究,基于NI的PXIe模块化仪器,设计和实现了RFID测试系统。首先,介绍了RFID技术的发展现状和它对人们生活方式的改变,调研了国内外对RFID测试技术的研究现状。在RFID技术和虚拟仪器技术的快速发展下,高性能、软件可定制的实时性RFID测试系统成为一种必须。其次,研究了工作在高频频段的RFID系统,主要介绍了高频RFID系统的基本框架,以及系统通信过程中所采用的关键技术。高频RFID系统中,读写器与标签之间通过电感耦合传输能量与数据,本文给出了电感耦合原理图和能量传输关键参数的推导过程。在标签向读写器返回响应时,标签采用了副载波负载调制,以ISO 14443B协议为例介绍了副载波负载调制技术。再次,详细研究并介绍了ISO 14443B协议,主要包括物理层和数据链路层。针对物理层,研究了读写器到标签链路的工作频率和场强、信息速率、调制和编码方式,以及标签到读写器链路信息速率、调制和编码方式等。针对数据链路层,研究了通信数据的组帧格式、通信过程的时序、CRC校验、标签的状态转移,并详细介绍了读写器与标签通信的命令集和标签响应。然后,在NI的PXIe模块化仪器上,搭建了基于ISO 14443B协议的RFID测试系统。系统的硬件采用了NI PXIe板卡,系统的软件分为测试系统上位机和RFID原型机两部分。RFID原型机包括发射模块、接收模块和数据链路层模块。发射模块负责将命令编码、组帧并发射,接收模块负责接收基带数据并对其进行解码,数据链路层模块负责控制发射模块发射命令以及接收模块接收响应,并将解析后得到的信息传送给上位机。最后,在已搭建好的RFID原型机的基础上,在上位机中加入仪器控制和测试模块,完成整个RFID测试系统的开发。上位机中,仪器驱动模块负责对中频收发器、上下变频模块进行初始化和参数配置；数据交互模块负责上位机与RFID原型机之间的数据交互；测试模块包括一致性测试和性能测试,本文对每个测试项目都给出了具体的理论分析、程序说明和测试结果。总之,本文设计的RFID测试系统完全符合ISO 14443B协议规定,并且具备实时交互性、灵活性和可扩展性。
【关键词】：RFID ISO 14443B 模块化仪器 测试系统
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN929.5;TP391.44
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第一章 绪论8-18
• 1.1 研究背景与意义8-11
• 1.2 国内外研究现状11-15
• 1.2.1 RFID测试技术研究现状11-14
• 1.2.2 虚拟仪器技术现状14-15
• 1.3 论文开展的主要工作15-17
• 1.4 论文结构安排17-18
• 第二章 高频频段的RFID工作原理18-26
• 2.1 高频频段RFID系统框架18-20
• 2.2 电感耦合20-23
• 2.2.1 电感耦合原理20-21
• 2.2.2 电感耦合能量传输21-23
• 2.3 标签的副载波负载调制技术23-25
• 2.4 本章小结25-26
• 第三章 高频频段ISO 14443B协议研究26-44
• 3.1 物理层参数及关键技术26-29
• 3.1.1 读写器到标签的通信链路26-27
• 3.1.2 标签到读写器的通信链路27-29
• 3.2 数据链路层参数及关键技术29-42
• 3.2.1 组帧格式29-30
• 3.2.2 时序30-31
• 3.2.3 CRC校验31-32
• 3.2.4 标签的状态转移32-34
• 3.2.5 命令集及标签响应34-42
• 3.3 本章小结42-44
• 第四章 ISO 14443B测试系统架构及物理层和数据链路层的实现44-68
• 4.1 测试系统的整体架构44-48
• 4.1.1 测试系统的硬件架构44-46
• 4.1.2 测试系统的软件架构46-47
• 4.1.3 LabVIEW FPGA模块47-48
• 4.2 发射模块设计与实现48-55
• 4.2.1 发送信息编码模块48-54
• 4.2.2 I/Q数据交织发射模块54-55
• 4.3 接收模块设计与实现55-64
• 4.3.1 AD前端接收模块55-56
• 4.3.2 接收信息解码模块56-64
• 4.4 数据链路层模块设计与实现64-67
• 4.5 本章小结67-68
• 第五章 ISO 14443B测试系统的研究与实现68-90
• 5.1 ISO 14443B测试系统68-69
• 5.1.1 实际测试系统68-69
• 5.1.2 第二代居民身份证69
• 5.2 仪器驱动模块69-72
• 5.2.1 中频收发器驱动配置69-70
• 5.2.2 上变频模块驱动配置70-71
• 5.2.3 下变频模块驱动配置71-72
• 5.3 数据交互模块72-73
• 5.3.1 协议参数配置模块72-73
• 5.3.2 发送接收模块73
• 5.4 一致性测试模块73-85
• 5.4.1 整体波形测试73-75
• 5.4.2 发送/接收信号测试75-80
• 5.4.3 脉冲分析测试80-82
• 5.4.4 协议解析82-84
• 5.4.5 连续发送测试84-85
• 5.5 性能测试模块85-88
• 5.5.1 标签扫频测试85-86
• 5.5.2 标签最小触发功率测试86-88
• 5.6 本章小结88-90
• 第六章 总结与展望90-92
• 致谢92-94
• 参考文献94-102
• 攻读硕士期间发表的论文和科研成果102

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本文编号：835194