无芯片RFID多标签防碰撞研究

针对无芯片RFID多标签难以准确识别的问题,提出一种改进型矩阵束算法(Matrix Pencil Method,MPM)解决其碰撞问题。标签散射场信号存在早时和后时响应,散射场信号极点在早时响应期间处于不稳定状态,但在后时响应期间趋于稳定。算法利用散射场信号这一特性,在多标签散射场信号中应用改进型矩阵束算法,根据后时响应开启时间和极点稳定程度的不同来区分各个标签。实验中采用多个方形开槽结构标签来建立模型。仿真结果表明,该算法能够区分各个无芯片RFID标签,基本满足了对多标签检测准确性、稳定性等方面的要求。     

基于CC2500的2.45GHz RFID系统设计

提出了一种基于CC2500射频芯片的低成本2.45GHz RFID系统设计方案。从硬件电路设计和软件实现两方面,解决RFID系统中有源标签的功耗问题,并在CC2500的硬件功能基础之上,利用时分多址(TDMA)与频分多址(FDMA)相结合的方法实现多标签识别的防碰撞算法。     

一种应用于生物识别领域的AES算法

生物识别技术已广受重视,利用AES加密算法对生物识别过程中的特征模板进行加密可以大大提高生物识别技术的安全性.为提高AES加密算法的吞吐率,使其更好地应用于生物识别领域,以FPGA为实现主体,采用串行缓存结构,充分利用FPGA并行处理的特点,成功实现了一种大吞吐量的AES算法.最后在Xilinx的XC7A200T芯片上对算法进行了验证,经计算其理论吞吐量可以达到30.3 Gb/s.     

集成应变传感器的无源超高频标签电路设计

针对现有有线有源应变传感器不适用于固体火箭发动机壳体应变监测的问题,基于UHF RFID(超高频无线射频识别)技术,设计了一款无源超高频应变传感标签.标签通过电磁反向散射方式,收集超高频射频能量为电路供能,同时在标签电路中加入了大容值储能电容,储存经RFID芯片中的倍压整流电路转换成的直流能量.将标签电路分为UHF标签模块、控制模块和应变传感器模块3个部分进行了设计,并通过使用低功耗芯片以及控制测量电路的断开和闭合来减小功耗.标签将传统的电阻式应变测量技术与UHF RFID技术结合在一起,为实现固体火箭发动机壳体应变的无线监测提供了解决方案.     

分类响应限制的RFID防碰撞方法及应用

无线射频识别(RFID)在校园一卡通系统中已获得普遍使用.因为校园学生众多,情况比较繁杂,读写器碰撞与标签碰撞问题会导致较低的系统识别率,也将成为一卡通系统应用中的突出问题.针对此问题,对RFID防碰撞的动态帧时隙算法进行了改进,该算法通过分类响应限制标签个数,进而能够在标签数量很多的情况下提升系统的识别率,尤其适合应用在短时间内需要大量识别标签的校园一卡通应用环境中.仿真实验结果证明,该算法在短时间内进行大量RFID标签识别比传统时隙算法具有更高的效率.     

基于9形微带谐振器的无芯片RFID标签设计

为了降低标签成本,增大标签编码容量,使无芯片射频识别(RFID)标签能够更好地应用于物联网,设计了一种基于9形微带谐振器的RFID无芯片标签.标签采用设计的收发正交超宽带(UWB)天线,由长度不等的9形微带谐振器和50Ω微带传输线相耦合构成.测试结果表明:在3.98～5.6 GHz频带之间可以得到10 bit的编码容量...     

RFID防碰撞算法的FPGA仿真实现

研究无线射频身份识别(RFID)系统中的防碰撞算法的硬件仿真设计。在介绍防碰撞算法原理的基础上,基于曼彻斯特编码(Manchester)方式,实现了多标签识读过程中的解码和防碰撞算法。利用FPGA对算法进行了仿真,结果表明本方法具有速度上的优越性和技术上的可行性。     

一种利用历史数据构造虚拟标签的定位算法

在RFID定位算法中,利用接收信号强度统计模型进行直接定位的精确度不高,而利用实际参考标签定位存在信号易碰撞、外出部署不便等问题,因此提出一种基于虚拟标签的RFID定位算法VIREH以克服以上缺点.该算法利用历史数据构建虚拟参考标签,然后利用虚拟参考标签代替实际参考标签进行定位.依据VIREH算法,开发基于Android移动设备的RFID定位系统,在系统中使用VIREH算法进行定位,对定位误差进行了统计以测试算法性能.测试结果表明,VIREH算法的定位精度较直接定位有显著提高,较使用实际参考标签没有明显降低,有助于提高RFID定位精度.     

一种BIBD编码的RFID防碰撞算法的改进

如何解决多标签识别时的数据冲突是射频识别(RFID)系统中的一个关键问题.为了解决这个问题,在总结分析相关一些二进制防碰撞算法的基础上,提出一种基于平衡不完全区组设计(BIBD)编码的改进型防碰撞算法.相对于传统的防碰撞算法,它以BIBD编码为基础,并且引入标签的多状态机制,使得对标签的识读达到逐节识读和识读过程中数据的传输量大大减少的目的.理论分析和仿真实验表明该算法显著提高了RFID系统的识别效率,特别适合RFID系统在标签较多和标签ID过长的情况下应用.     

基于ID预测的RFID防碰撞算法

多标签防碰撞算法是射频识别(RFID)系统中提高识别效率的关键技术,是当前RFID和物联网应用领域的重要研究问题.在对各种改进算法及IPA基本算法进行分析的基础上,结合JDS(跳跃式动态树形防碰撞算法)算法,提出一种精简IPA防碰撞算法.该算法通过精简ID标签中的非碰撞位,采取跳跃式后退查询策略,可有效减少通信冗余,提高识别性能.仿真结果表明,精简IPA算法较大幅度降低阅读器问询和标签应答的次数及比特数.     

基于自适应分裂树的RFID防碰撞算法

提出一种基于自适应分裂树的RFID防碰撞算法,通过估计碰撞集大小自适应地调整分裂规模,将碰撞标签均匀地划分到不同子集,实现快速分裂。仿真实验结果表明,该算法可以减少碰撞时隙和空闲时隙数目,系统效率较高,通信处理开销较小,适用于大规模标签的应用场合。     

高速RS编译码器的设计及其FPGA实现

在分析RS（Reed-Solomon）码编译码基本原理的基础上,对编码过程中的乘法电路实现进行了深入分析,对译码过程中用于错误位置多项式和错误值多项式计算的BM（Berlekamp-Massey）迭代算法进行改进,并设计了适合于FPGA硬件实现的伴随式计算策略和钱搜索电路。硬件实现结果表明,改进算法能有效节省硬件资源,在Xilinx公司的XC4VSX35 FPGA上仅需要总资源的15%就可以实现（31,15）RS码编译码器电路,且在200 MHz系统时钟频率时达到10 Mb/s的译码速率,实现了高速数据处理。     

针对FPGA密码芯片的近场差分电磁分析攻击

为探究现场可编程门阵列（FPGA）密码芯片运行时电磁辐射造成的涉密信息泄漏情况,研究了互补金属氧化物半导体（CMOS）电路直接电磁辐射的原理,构建了FPGA密码芯片的近场电磁辐射模型。根据这个模型,探讨了近场电磁辐射测量点的选取,采用电磁扫描的方法解决了电磁探头在FPGA表面电磁信号采集的定位问题。此外,在阐释了差分电磁分析（DEMA）攻击原理的同时,完成了高级加密标准（AES）的FPGA电路设计,针对FPGA密码系统的DEMA攻击实验表明,通过电磁扫描找到最佳测量点,在42 000个样本的条件下能成功破解AES密码电路的128 bit密钥。     

一种SEU硬核检测电路的设计与实现

现有的现场可编程门阵列(FPGA)芯片在进行单粒子翻转(SEU)检错时,只能针对FPGA配置单元进行周期性重复擦写而不能连续检错纠错。为此,设计一种能连续检测SEU错误并实时输出检错信息的硬核检测电路。该设计改进传统FPGA芯片的数据帧存储结构,能对芯片进行连续回读循环冗余校验(CRC)。在FDP3P7芯片上的流片实现结果表明,该电路能在50 MHz工作频率下连续对芯片进行回读CRC校验,并正确输出SEU帧检错信息。     

FPGA测试技术及ATE实现

随着FPGA的规模和复杂性的增加,测试显得尤为重要。介绍了SRAM型FPGA的结构概况及FPGA的测试方法,以Xilinx公司的spartan3系列芯片为例,利用检测可编程逻辑资源的多逻辑单元（CLB）混合故障的测试方法,阐述了如何在自动测试系统（ATE）上实现FPGA的在线配置以及功能和参数测试,为FPGA面向应用的测试提供了一种可行的方法。     

物联感知和生物识别在实名制票务中的研究

以乘客的生物特征取代身份证信息,以2.4 GHz射频识别技术和人脸识别技术实现无线信息感知,建立了基于物联网框架的实名制售检票解决方案。系统采用无源RFID标签为车票载体,通过装有RFID读写器的闸机对车票及其对应的乘客身份信息实现主动感知。为降低现有算法人脸检测及识别的时间,满足大批乘客检票实时性要求,改进了Viola-Jones算法以提高人脸检测速度,提出了基于OGA的改进Fisher脸方法对图像向量进行降维,并对特征空间进行优化以提高人脸识别效率。实验结果表明,设计的实名制票务系统有较好的实时性和可靠性;通过实例说明了系统在实际应用中的可行性。     

基于CSMA的无线射频识别防碰撞算法

传统无线射频识别防碰撞算法的系统吞吐率普遍不高.为此,提出一种基于载波侦听多路访问(CSMA)的新算法.在标签发送数据前,增加一个保护时间带,并对信道侦听操作进行同步处理,以提高信道侦听的准确性,降低数据发送的盲目性.实验结果表明,与其他算法相比,该算法具有较高的系统吞吐率和较短的数据传输时廷.     

一种基于比特流文件的鲁棒芯核水印算法

数字芯核可复用技术是缩短芯片设计周期和降低芯片设计成本的关键,然而这种技术在芯核知识产权保护的实际应用中往往容易受到非法攻击者的攻击威胁,提出一种基于比特流文件的鲁棒芯核水印算法,该算法主要通过随机序列来确定水印信息嵌入空闲LUT的位置,利用比特流文件中LUT的信息表来分散的隐藏不同的水印信息;当水印信息需要进行提取时,可以利用FPGA中可重构的特点,将水印信息依次从FPGA的LUT位置中重构提取出来。从Virtex XCV600-6bg432平台上的验证结果表明,在保证整个芯核水印电路逻辑功能不受影响的前提下,该方法相比其他的方法具有鲁棒性较强以及（资源）开销较低等优点。     

基于区域划分的局部更新指纹定位算法

针对室内定位指纹数据库更新成本过高的问题,设计了一种通过区域划分进行局部更新指纹数据库的RFID（Radio Frequency Identification,射频识别技术）室内定位算法。该算法通过聚类算法将指纹地图分成若干个子区域,每个子区域选取一个代表点代表该子区域的指纹有效性,通过检测代表点的有效性来选择加权k近邻算法（Weighted k-Nearest Neighbor,WkNN）定位或子区域数据库的局部更新。实验结果表明,该算法在低成本的条件下极大限度地提高了定位精度和长期定位稳定性。     

基于SVM概率建模的硬件实现优化算法

在2种基于一对一分类策略的支持向量机(SVM)多类概率建模算法中,Pairwise Coupling概率建模算法不适合FPGA硬件实现,而投票概率建模算法分类性能较差。为此,提出一种基于Sigmoid函数的SVM概率建模的硬件实现优化算法,该算法基于合并计算及Log-add计算方法。理论分析结果表明,该算法可避免复杂的迭代计算和大量指数计算,减少运算量,并易于FPGA硬件实现。