在全双工和半双工系统中,射频卷标的响应是在读写器发出的电磁场或电磁波的情况下发送出去的。因为与阅读器本身的信号相比,射频卷标的信号在接收天线上是很弱的,所以必须使用合适的传输方法,以便把射频卷标的信号与阅读器的信号区别开来。在实践中,人们对从射频标签到阅读器的数据传输一般采用负载反射调制技术将射频卷标数据加载到反射回波上(尤其是针对无源射频卷标系统)。
时序方法则与之相反,阅读器辐射出的电磁场短时间周期性地断开。这些间隔被射频标签识别出来,并被用于从射频标签到阅读器的数据传输。其实,这是一种典型的雷达工作方式。时序方法的缺点是:在阅读器发送间歇时,射频标签的能量供应中断,这就必须通过装入足够大的辅助电容器或辅助电池进行补偿。
RFID系统的一个重要的特征是射频卷标的供电。无源的射频标签自已没有电源。因此,无源的射频标签工作用的所有能量必须从阅读器发出的电磁场中取得。与此相反,有源的射频标签包含一个电池,为微型芯片的工作提供全部或部分“辅助电池”能量。
1.RFID的资料存储
能否给射频卷标写入数据是区分不同类型RFID系统的一个重要因素。对简单的RFID系统来说,射频卷标的数据大多是简单的(序列)号码,可在加工芯片时集成进去,以后不能再变。与此相反,可写入的射频标签通过读写器或专用的编程设备写入数据。
射频卷标的数据写入一般分为无线写入与有线写入两种形式。RFID卷标的数据量通常在几个字节到几千个字节之间。但是,有一个例外,这就是1比特射频标签。它有1比特的数据量就足够了,使阅读器能够作出以下两种状态的判断:"在电磁场中有射频标签"或"在电磁场中无射频标签"。这种要求对于实现简单的监控或信号发送功能是完全足够的。因为1比特的射频卷标不需要电子芯片,所以射频卷标的成本可以做得很低。由于这个原因,大量的1比特射频标签在百货商场和商店中用于商品防盗系统(EAS)。当带着没有付款的商品离开百货商场的门闸时,安装在出口的读写器就能识别出"在电磁场中有射频标签"的状况,并引起相应的反应。对按规定已付款的商品来说,1比特射频标签在付款处被除掉或者去活化。
对一般的RFID系统来说,使用电可擦可编程只读存储器(EEPROM)来存储数据是主要方法。然而,使用这种方法的缺点是:写入过程中的功率消耗很大,使用寿命一般为写入100,000次。对微波系统来说,还使用静态随机存取内存(SRAM),内存能很快写入数据。为了永久保存数据,需要用辅助电池作不中断的供电。
2.RFID的工作频率
射频卷标的工作频率不仅决定着射频识别系统工作原理(电感耦合还是电磁耦合)、识别距离,还决定着射频标签及读写器实现的难易程度和设备的成本。
工作在不同频段或频点上的射频标签具有不同的特点。射频识别应用占据的频段或频点在国际上有公认的划分,即位于ISM波段之中。典型的工作频率有:125kHz,133kHz,1356MHz,2712MHz,433MHz,902~928MHz,245GHz,58GHz等。
1)低频段射频标签
低频段射频卷标简称为低频卷标,其工作频率范围为30kHz ~ 300kHz。典型工作频率有:125KHz,133KHz。低频卷标一般为无源卷标,其工作能量通过电感耦合方式从阅读器耦合线圈的辐射近场中获得。低频卷标与阅读器之间传送数据时,低频卷标需位于阅读器天线辐射的近场区内。低频标签的阅读距离一般情况下小于1米。
低频标签的典型应用有:动物识别、容器识别、工具识别、电子闭锁防盗(带有内置应答器的汽车钥匙)等。低频标签有多种外观形式,其中应用于动物识别的有:项圈式、耳牌式、注射式、药丸式等。
低频标签的主要优势体现在:卷标芯片一般采用普通的CMOS工艺,具有省电、廉价的特点;工作频率不受无线电频率管制约束;可以穿透水、有机组织、木材等;非常适合近距离的、低速度的、数据量要求较少的应用。
低频标签的劣势主要体现在:卷标存贮数据量较少;只能适合低速、近距离识别应用;与高频标签相比:卷标天线匝数更多,成本更高一些。
2)中高频段射频标签
中高频段射频卷标的工作频率一般为3MHz ~ 30MHz。典型工作频率为:1356MHz。该频段的射频标签,从射频识别应用角度来说,因其工作原理与低频卷标完全相同,即采用电感耦合方式工作,所以宜将其归为低频标签类中。另一方面,根据无线电频率的一般划分,其工作频段又称为高频,所以也常将其称为高频标签。鉴于该频段的射频标签可能是实际应用中最大量的一种射频标签,因而我们只要将高、低理解成为一个相对的概念,即不会在此造成理解上的混乱。为了便于叙述,我们将其称为中频射频标签。
中频标签一般也采用无源设计,其工作能量同低频标签一样,也是通过电感(磁)耦合方式从阅读器耦合线圈的辐射近场中获得。卷标与阅读器进行数据交换时,卷标必须位于阅读器天线辐射的近场区内。中频标签的阅读距离一般情况下也小于1米。
中频标准的基本特点与低频标准相似,由于其工作频率的提高,可以选用较高的数据传输速率。射频卷标天线设计相对简单,卷标一般制成标准卡片形状,典型应用包括:电子车票、电子身份z、电子闭锁防盗(电子遥控门锁控制器)等。
3)超高频与微波标签
超高频与微波频段的射频标签,简称为微波射频卷标,其典型工作频率为:43392MHz,862(902)~928MHz,245GHz,58GHz。微波射频卷标可分为有源卷标与无源卷标两类。工作时,射频卷标位于阅读器天线辐射场的远区场内,标签与阅读器之间的耦合方式为电磁耦合方式。阅读器天线辐射场为无源标签提供射频能量,将有源标签唤醒。相应的射频识别系统阅读距离一般大于1m,典型情况为4~6m,最大可达10m以上。阅读器天线一般均为定向天线,只有在阅读器天线定向波束范围内的射频标签可被读/写。
由于阅读距离的增加,应用中有可能在阅读区域中同时出现多个射频标签的情况,从而提出了多标签同时读取的需求,进而这种需求发展成为一种潮流。目前,先进的射频识别系统均将多卷标识读问题作为系统的一个重要特征。
以目前技术水平来说,无源微波射频卷标比较成功产品相对集中在902~928MHz工作频段上。245GHz和58GHz射频识别系统多以半无源微波射频卷标产品面世。半无源标签一般采用钮扣电池供电,具有较远的阅读距离。
微波射频标签的典型特点主要集中在是否无源、无线读写距离、是否支持多标签读写、是否适合高速识别应用,读写器的发射功率容限,射频卷标及读写器的价格等方面。典型的微波射频标签的识读距离为3~5m,个别有达10m或10m以上的产品。对于可无线写的射频标签而言,通常情况下,写入距离要小于识读距离,其原因在于写入要求更大的能量。
微波射频卷标的数据存贮容量一般限定在2Kbits以内,再大的存贮容量似乎没有太大的意义,从技术及应用的角度来说,微波射频标签并不适合作为大量资料的载体,其主要功能在于标识物品并完成无接触的识别过程。典型的数据容量指针有:1Kbits,128Bits,64Bits等。
微波射频标签的典型应用包括:移动车辆识别、电子身份z、仓储物流应用、电子闭锁防盗(电子遥控门锁控制器)等。
3.RFID信息安全
RFID数据非常容易受到攻击,主要是RFID芯片本身,以及芯片在读或者写数据的过程中都很容易被黑客所利用。因此,如何保护存储在RFID芯片中数据的安全,是一个必须考虑的问题。
最新的RFID标准重新设计了UHF(超高频率)空中接口协议,该协议用于管理从标签到读卡器的数据的移动,为芯片中存储的数据提供了一些保护措施。新标准采用"一个安全的链路",保护被动标签免于受到大多数攻击行为。当数据被写入卷标时,数据在经过空中接口时被伪装。从卷标到读卡器的所有数据都被伪装,所以当读卡器在从卷标读或者写数据时数据不会被截取。一旦数据被写入卷标,数据就会被锁定,这样只可以读取数据,而不能被改写,就是具有我们常说的只读功能。
从功能方面来看,RFID标签主要分为三种:只读卷标、可重写卷标、带微处理器卷标。只读型卷标的结构功能最简单,包含的信息较少并且不能被更改;可重写型卷标集成了容量为几十字节到几万字节的闪存,卷标内的信息能被更改或重写;带微处理器卷标依靠内置式只读存储器中存储的 *** 作系统和程序来工作,出于安全的需要,许多标签都同时具备加密电路,现在这类卷标主要应用于非接触型IC卡上,用于电子结算、出入管理等。正规大学像清华,北大,哈工大等名牌大学的网络专业课程分为:基础课和专业课。由高等学校教学大纲决定。例如:
一、培养目标和要求
11培养目标
物联网专业面向现代信息处理技术,培养从事物联网领域的系统设计、系统分析与科技开发及研究方面的高等工程技术人才。
本学科专业培养的学生德智体全面发展、知识结构合理、具备扎实的电子技术、现代传感器和无线网络技术、物联网相关高频和微波技术,有线和无线网络通信理论、信息处理、计算机技术、系统工程等基础理论,掌握物联网系统的传感层,传输层与应用层关键设计等专门知识和技能,并且具备在本专业领域跟踪新理论、新知识、新技术的能力以及较强的创新实践能力。
12基本要求
物联网方向毕业生应具备以下知识和能力:
(1)素质要求
1) 热爱物联网专业,对物联网学科的性质和发展具有正确的认知和责任感,初步形成正确的专业价值观和科研工程献身精神。
2) 具有高尚的道德和职业精神,具有全心全意为社会服务的精神。
3) 具有创新精神,树立终身学习的观念,具有主动获取新知识,不断进行自我完善和推动物联网发展的态度。
4) 具有良好的合作和团队精神。
(2)能力要求
1) 具备良好的表达能力,能准确传递物联网知识等信息的能力。
2) 具有熟练地运用多学科知识和评估技能,制定系统计划并对不同应用对象实施整体规划维护的基本能力
3) 掌握基础物联网关键技术、了物联网主要技术标准,高频微波技术,嵌入式无线和有线系统设计技术、无线通信组网技术等,为用户对象提供符合质量要求的服务。
4) 具有物联网应用方案设计能力。
5) 具有自主学习、自我发展的基本能力,能够适应不断变化的未来物联网发展的需求。
6) 掌握文献检索、资料收集的基本方法,有效获取、评价和利用物物相连信息的基本技能,具有较强物联网科研的基本能力。
(3)知识结构要求
1) 掌握与物联网科相关的理工知识和基本理论和方法。
2) 掌握物联网基本知识和基本技能,了解物联网科技发展动态。
3) 熟悉国际国家关于物联网标准。
4) 掌握必需的传感器、电子、通信、单片机,高频微波,RFID技术等知识和专业技能。
5) 掌握基本物联网节点,网关,网络协议栈制,主要无线有线网络技术原理,自组织组网措施和主要无线有线网络拓扑和网络安全技术基础理论和关键技术。
6) 掌握信息采集、处理和融合、通讯传输等基本理论和方法。
7) 掌握物联网工程应用和科学研究方法和管理方面的基本知识。
13修业年限与授予学位
标准学制:四年
授予学位:工学学士
14主要涉及学科
高频微波,通信工程、电子科学与技术、计算机科学与技术、检测技术,有线和无线网络技术,单片机和嵌入式设计技术;
15 无线龙教学方案组成和优点
无线龙物联网专业教学方案由教学大纲, 物联网技术课程规划,基础理论教材和实验实训设备组成,构成一套完整的物联网专业教学方案;这套教学方案具有如下特点:
1、囊括了当今世界物联网主流技术和最新核心技术和理论,
2、相关知识支撑体系和教材支撑体系兼顾基础,兼顾研究,方便实验和实训,涵盖主流物联网,传感网主要国际标准和产业标准;
3、平滑衔接原来的嵌入式,单片机,自动控制,计算机软件等专业基础课程;
4、容易升级和方便跟踪物联网/传感网最新技术进展和进行高级研究开发;
二、物联网专业(4年制)教学大纲
无线龙物联网专业教学大纲按照物联网三层结构规划了培养目标:
传感层:无线节点硬件和核心协议栈软件设计,RFID无源有源标签设计技术掌握,低功耗无线设计,基础无线网络技术掌握,安全和加密原理和设计;
网络层:多种网络网关设计,HF,UHF -RFID读卡器设计,掌握主流无线和无线网络标准,主要路由算法掌握,网络监视和数据库设计;
应用层:掌握应用系统设计技术关键,物联网应用软件开发;应用数据结构,数据流设计;能够独立设计不同需要的物联网应用系统
目前物联网技术发展很快,涉及到多种网络技术,不同网络各有特点,适用于不同的应用环境,所以,教学大纲要求掌握多种网络技术(3G、GPRS/蓝牙,WI-FI,ZIGBEE, 专用网络等)和网络间路由和数据处理,无线有线网关设计等新技术;
无线龙物联网专业教学大纲由7个主要的知识模块组成:
1、单片机和嵌入式知识模块
知识点包括:从最基础的8051单片机到ARM嵌入式技术,由浅入深,知识点包括:微机原理,接口技术,微控制器体系和原理,实时 *** 作系统,C语言编程技术等等
2、 无线片上系统(SoC)知识模块
知识点包括:无线单片机通讯接口设计,无线有线收发器原理和结构,通讯原理和结构,嵌入式软件基础等;
3、无线通讯和无线网络知识模块
知识点包括:短距离无线数据通讯基础和原理,无线自组网技术,基本无线网络拓扑,ZIGBEE无线技术和80215,4无线标准,高级的ZIGBEE技术。网络安全和加密技术,C语言和无线网络算法高级技术原理;
4、高频微波知识模块
知识点包括:高频微波技术基础,调制和解调技术,天线原理和设计,阻抗匹配和反射,高频仪器使用,微波放大器设计,无线单片机高频测试和调试方法和原理等;
5、RFID知识模块
知识点包括:电磁技术基础,RFID标签防冲突算法,EPC和IS0-18000-6C通讯协议和原理;大功率RFID读卡器原理和设计,RFID和物联网数据库结构和原理等;
6、物联网传输层知识模块
知识点包括:物联网网关原理和结构,GSM/GPRS技术原理,3G技术原理和结构,M2M 数据传输和远程通讯,嵌入式和高级实时 *** 作系统在物联网网关设计技术等;
7、高级无线网络知识模块
知识点包括:微功耗80211标准WIFI传感器网络原理和结构,内置多ARM和WI-FI收发器的无线单片机,802151 蓝牙技术和低功耗蓝牙无线技术原理;Wi-Fi/蓝牙,ZIGBEE PRO 无线通讯协议栈原理和设计;
七个知识模块,以无线SOC和无线单片机为中心进行串联,结合400多学时的实验和实训,让学生充分动手,接触各种无线有线通讯技术和实际训练,并且使用无线单片机设计微功耗无线网络节点,各种网络路由器,无线有线网关;最终达到能够独立使用无线单片机,构架设计各种物联网应用系统;
物联网的核心技术是嵌入式软件技术,教学大纲强调嵌入式软件开发设计能力的重要性,。具有较强的软件设计能力,对于掌握物联网网络协议栈和实现物联网通讯,非常重要;教学大纲要求学生掌握5000-10000行无线单片机C语言软件开发能力,并且能够全面掌握嵌入式、单片机。无线单片机软件和硬件技术;
具体的课程教学大纲和计划,包括实验和实训规划,无线龙通讯将陆续向购买无线龙物联网教学实验室的高校提供;并且在无线龙即将举办的物联网专业骨干教师培训班上,采用该教学大纲,进行实验课程演示和培训;
三,物联网专业(4年制)教学计划
31主要课程
高校可以自己安排相关基础课程,包括,高等数学I,线性代数I,大学物理,大学英语,通信原理,嵌入式系统,集成电路设计,计算机网络,电子技术基础,数字信号处理,软件技术基础。
无线龙规划的物联网技术专业课程达到1845个学时,让学生全面掌握物联网相关最新技术和进行高达 437学时的动手实践和实验,最后独立完成自己的物联网应用方案和产品设计;
32教学计划
各类课程学分和学时:
总学分:220
课内教学和实验实训学分(学时):200学分(2445学时)
其中:
物联网技术相关课程学分(学时): 84学分(1408学时)
其他学院安排课程学分(学时): 76学分(600学时)
网络相关实验实训课时: 40学分(437学时)
参加竞赛和毕业设计:
实践性环节学分(学时): 20学分 (20周)
物联网技术相关课程教学计划表
课程名称 课堂/实验学时 使用教材 实验实训设备 备注
物联网技术导论 40/ 3 《物联网:产业契机》
人民邮电出版社出版
40万字 无线龙物联网应用演示系统;
无线龙物联网技术实验室;
单片机技术基础 100/ 32 高校自选教材 C51RF-DIY/
PS入门级
教学平台
或者任何无线龙
实验箱;
C语言程序设计 60/ 30 《C语言程序设计
(第二版)》,
谭浩强著,
清华大学出版社 C51RF-DIY/
PS入门级
教学平台
短距离无线通讯和
无线网络基础 60/ 24 《短距离无线通讯
入门与实战》
北京航空航天大学
出版社出版 C51RF-DIY/
PS入门级
教学平台
模拟/数字电路和
传感器设计基础 100/ 40 高校自选教材
物联网相关微波
射频技术基础 40/ 16 无线龙多媒体
电子教材 C51RF-DIY/
PS入门级
教学平台
C语言和无线
网络算法设计 64/ 12 无线龙多媒体
电子教材 探索RF系列
实验箱
8051内核
无线SoC入门 80/ 42 《CC1110/CC2510
无线单片机和
无线自组织网络
入门与实战》
C51RF-DIY/
PS入门级
教学平台
无线SoC和ZIGBEE技术 68/ 32 《ZIGBEE无线
网络入门与实战》
北京航空航天大学
出版社出版
C51RF-WSN
教学系统
高级ZIGBEE 技术 44/ 12 《ZigBee2006无线
网络与无线定位实战》
北京航空航天大学
出版社出版 C51RF-2431
无线定位
教学系统
ARM微控制器
嵌入式设计
基础 120/ 30 《ARM9微控制器与
嵌入式无线网络实战》
北京航空航天大学
出版社出版 ARMRF-WSN
教学系统
ARM内核
无线SoC 80/ 40 《无线传感器
网络概论》
人民邮电出版社出版 探索系列
MC13224
实验箱
RFID基础技术 60/12 无线龙多媒体
电子教材 WXL-HF RFID
实验套装
无线龙感知RF
实验箱
UHF EPC RFID 高级技术 52/20 《EPC和RFID
技术概论》 WXL-EPC RFID
实验套装
无线龙感知RF
实验箱
物联网和兰牙技术 40/ 10 无线龙多媒体
电子教材 无线龙感知RF
实验箱
理想RF-E10
实验箱
微功耗WI-FI技术
和传感器网络 140/ 30 无线龙多媒体
电子教材 无线龙感知RF
实验箱
GS1010
开发系统
物联网传输层技术
(3G/GPRS/GSM
以太网) 40/ 10 无线龙多媒体
电子教材
《物联网/传感网
实验与实践》
西南交通大学出版社 无线龙感知RF
实验箱
理想RF-E10
实验箱
物联网网关设计
技术 60/ 22 《物联网/传感网
实验与实践》
西南交通大学出版社 理想,感知RF
实验箱
物联网高级
射频技术 40/ 12 无线龙多媒体
电子教材 FLYRF系列
放大功能
长距离无线模块
和评估系统
物联网应用层
设计 40/10 无线龙多媒体
电子教材 无线龙应用实训:
智慧医院定位系统;
智慧物流系统;
路灯网络系统;
智能家居系统;
无线龙
物联网技术
设计大赛 4周 《ZIGBEE技术概论》
人民邮电出版社出版 无线龙系列
教研设备
基于ARM嵌入式
*** 作系统的
无线网关设计 50/20 无线龙多媒体
电子教材 无线龙感知RF
2440实验箱
物联网应用系统
设计方向的
毕 业设计 16周 两人或单人一组 无线龙系列
教研设备电磁波(又称电磁辐射)是由同相振荡且互相垂直的电场与磁场在空间中以波的形式移动,其传播方向垂直于电场与磁场构成的平面,有效的传递能量和动量电磁辐射可以按照频率分类,从低频率到高频率,包括有无线电波、微波、红外线、可见光、紫外光、X-射线和伽马射线等等人眼可接收到的电磁辐射,波长大约在380至780纳米之间,称为可见光只要是本身温度大于绝对零度的物体,都可以发射电磁辐射,而世界上并不存在温度等于或低于绝对零度的物体
无线电频谱和波段划分
段号 频段名称 频段范围(含上限不含下限) 波段名称 波长范围(含上限不含下限)
1 甚低频(VLF) 30千赫(KHz) 甚长波 100~10km
2 低频(LF) 30~300千赫(KHz) 长波 10~1km
3 中频(MF) 300~3000千赫(KHz) 中波 1000~100m
4 高频(HF) 30兆赫(MHz) 短波 100~10m
5 甚高频(VHF) 30~300兆赫(MHz) 米波 10~1m
6 特高频(UHF) 300~3000兆赫(MHz) 分米波 微波 100~10cm
7 超高频(SHF) 30吉赫(GHz) 厘米波 10~1cm
8 极高频(EHF) 30~300吉赫(GHz) 毫米波 10~1mm
9 至高频 300~3000吉赫(GHz) 丝米波 01mm
一、频率范围不同
1、高频:频率在3 ~ 30MHz 之间的信号频率。
2、低频:频带由30 KHz到300 KHz的无线电电波。
二、传输距离不同
1、高频:有效作用范围较短,只在目视范围之内,作用距离随高度变化,在高度为 300 米时距离为 74 公里。
2、低频:波长范围从十公里到一公里。
三、特点不同
1、高频:为了能够在空中传播电视信号,必须把视频全电视信号调制成高频或射频(RF-Radio Frequency)信号,每个信号占用一个频道,这样才能在空中同时传播多路电视节目而不会导致混乱。
2、低频:呈现低信号衰减,使其适合长距离通信。在欧洲以及北非和亚洲地区,LF频谱的一部分被用于AM广播作为“长波”频段。在西半球,其主要用途是飞机信标,导航(LORAN),信息和天气系统。
参考资料来源:百度百科-高频信号
参考资料来源:百度百科-低频
欢迎分享,转载请注明来源:内存溢出
评论列表(0条)