符合ISO/IEC14443标准的RFID信号测试系统软件的设计和实现

摘要

无线射频识别(Radio Frequency Identification，RFID)是一种非接触式的射频识别技术，通过发送并接收射频信号来自动识别目标对象并获取或修改相关信息，支持快速读写、非可视识别、移动识别、多目标识别、定位及长期跟踪管理等。
　　RFID应用非常广泛，目前典型的有物流仓库管理、超市物品管理、门票门禁系统、电子车牌、生产线自动化、供应链管理等。但是由于RFID存在着多标准和多制式的局面，不同协议的RFID适用于不同的距离，采用不同的调制及编码方式，且RFID测试条件众多，使得主流传统仪器无法高效的完成一系列分析与测试的工作，国内现有的测试系统均是从国外购买，测试频段无法满足多种RFID应用的测试需求。
　　国家重大科学仪器设备开发专项“高性能微波频谱分析仪器研制与应用开发”，即是为了弥补RFID高集成度综合测试仪的这一国内空白。本文出自其中的子项目“多协议RFID综合测试及分析技术研究”，该子项目主要完成多协议RFID信号测试分析软件。本文完成了其中的一个协议——ISO/IEC14443协议，该协议包含了两种协议类型Type A和Type B，定义了工作在13.56MHz下标签与读写器的通信接口及数据通信规范。
　　通过对从射频测试仪NI Pxle-1062Q采集到的多组RFID信号进行分析，并且仔细研究ISO/IEC14443协议，本文主要设计并实现了基于ISO/IEC14443协议的RFID信号分析测试软件，主要分为协议一致性测试与调制特性测试两方面，能够测试读写器和标签互通过程中的请求和响应的一致性、各种时域和频域的参数、解析各种命令、分析其正确性以及标准匹配度，从而避免不合格产品对无线电频谱造成干扰。
　　RFID信号协议一致性测试分为对标签、读写器、以及标签和读写器通信过程中的时间规范的测试。本文首先提出了基于互相关运算和基于脉冲检测联合STFT的端点检测算法，将读写器信号和标签信号分割，然后提出了对分离后的读写器信号和标签信号进行解调和解码的算法，其中包括ASK解调、BPSK解调、曼彻斯特解码等，并对读写器命令及标签响应进行解析，以检查信号是否正确且符合规范，最后测试读写器和标签是否遵循时间规范。
　　RFID信号调制特性测试分别针对读写器信号和标签信号进行。需要分析的调制特性参数有调制深度和调制指数、脉冲宽度、上升时间和下降时间等;频谱参数有频偏、3dB带宽、99％带宽、频率载波容限、发射功率等，根据这些参数分析标准符合程度;最后通过界面展示信号测试分析的成果。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 RFID技术简介

1．2 RFID测试现状

1．2．1 RFID标准化问题

1．2．2 RFID测试的目的和意义

1．3 写作安排

第二章 系统框架及信号分段

2．1 ISO／IEC 14443协议介绍

2．2 系统框架

2．3 信号分段

2．3．1 提取信号特征值

2．4 基于互相关算法的端点检测算法

2．4．1 算法实现

2．4．2 算法推导

2．4．3 量优参考信号的推断

2．4．4 性能分析

2．5 基于脉冲分析联合STFT的端点检测算法

2．5．1 检测读写嚣脉冲

2．5．2 检测标签信号的开始位置和结束位置

2．5．3 STFT

2．6 时间规范

2．7 本章总结

第三章 RFID读写器信号分析

3．1 读写器Type A信号解码

3．1．1 Type A读写置信号特性分析

3．1．2 平滑滤波

3．1．3 解码实现

3．2 Type B读写器解码

3．2．1 Type B读写器信号解码算法

3．2．2 阈值法

3．2．3 判断SOF和EOF

3．3 Type A读写器命令解析

3．3．1 PCD命令及帧格式

3．3．2 获取命令

3．4 Type B读写器命令解析

3．4．1 PCD命令及帧格式

3．4．2 获取命令

3．5 本章小结

第四章 RFID标签信号分析

4．1 标签信号特性分析

4．1．1 Type A型标签信号

4．1．2 Type B型标签信号

4．2 OOK解调

4．3 BPSK解调

4．3．1 离散小波变换

4．3．2 算法实现

4．3．3 Type B标签解码

4．4 标签命令解析

4．4．1 Type A标签命令解析

4．4．2 TypeB标签命令解析

4．5 本章小结

第五章 调制特性测试及成果展示

5．1 调制参数的分析

5．1．1 解调位表

5．1．2 上升时间和下降时间

5．1．3 调制深度和调制指数

5．1．4 脉冲宽度

5．1．5 ASK调制暂停时间规范

5．1．6 标签幅度和标签相位

5．2 频谱参数的测量

5．2．1 3dB带宽

5．2．2 频偏

5．2．3 频率载波容限

5．3 成果展示

5．4 本章小结

第六章 总结与展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间科研成果及参与项目