【正文】 是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。本人授權(quán)湖南大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文?！滩槐Ｃ堋?。同時(shí)，RFID技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的多樣性及應(yīng)用的特殊性給相應(yīng)的RFID測(cè)試和RFID性能評(píng)估也帶來(lái)新的要求和挑戰(zhàn)。從RFID測(cè)試原理、測(cè)試技術(shù)和測(cè)試內(nèi)容出發(fā)，根據(jù)應(yīng)用測(cè)試現(xiàn)狀研究了RFID系統(tǒng)性能測(cè)試方法及測(cè)試設(shè)備；介紹了虛擬儀器技術(shù)、軟件無(wú)線電技術(shù)和射頻測(cè)試技術(shù)，基于此設(shè)計(jì)了一套基于虛擬儀器技術(shù)和軟件無(wú)線電技術(shù)的RFID系統(tǒng)測(cè)試平臺(tái)，重點(diǎn)介紹了測(cè)試系統(tǒng)的架構(gòu)形式、硬件選型及軟件設(shè)計(jì)，并給出了一些具體參數(shù)的測(cè)試方法和測(cè)試結(jié)果?？梢詽M足RFID術(shù)研究測(cè)試、硬件產(chǎn)品認(rèn)證測(cè)試、應(yīng)用測(cè)試等公共服務(wù)需求。使用研發(fā)的RFID測(cè)試系統(tǒng)，運(yùn)用矢量相減法消除收發(fā)天線間直接路徑泄漏信號(hào)產(chǎn)生的誤差，測(cè)量了不同參數(shù)設(shè)置情況下標(biāo)簽的雷達(dá)截面差值和通信誤碼率。第三，分析了無(wú)源超高頻射頻識(shí)別系統(tǒng)閱讀器接收機(jī)取得最大有效吸收功率值的條件，討論阻抗失配對(duì)標(biāo)簽反向散射鏈路調(diào)制系數(shù)的影響，導(dǎo)出閱讀器接收機(jī)標(biāo)準(zhǔn)化有效吸收功率、解調(diào)輸出信號(hào)信噪比（SNR）下邊界和接收端誤碼率（BER）三者的反向散射調(diào)制系數(shù)表達(dá)式。采用研發(fā)的RFID測(cè)試系統(tǒng)對(duì)采用ASK調(diào)制方式的標(biāo)簽調(diào)制系數(shù)進(jìn)行了測(cè)試，得出：調(diào)制系數(shù)位于5%～10%區(qū)間時(shí)，標(biāo)簽可以被正確識(shí)別；調(diào)制系數(shù)大于10%時(shí)，芯片吸收功率過(guò)低而無(wú)法正常工作，標(biāo)簽反向調(diào)制信號(hào)不能被正確解調(diào)和解碼；調(diào)制系數(shù)小于5%時(shí)，閱讀器接收機(jī)有效吸收功率過(guò)低，接收端BER過(guò)高，標(biāo)簽無(wú)法被識(shí)別。基于OPC技術(shù)的LabVIEW與PLC實(shí)時(shí)通訊控制技術(shù)，構(gòu)建了一個(gè)仿真RFID系統(tǒng)應(yīng)用場(chǎng)景，提高了測(cè)試效率，減少了測(cè)試成本。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該算法具有較好的預(yù)測(cè)精度、學(xué)習(xí)效率和魯棒性。 the modulated signal of backscatter link cannot be demodulated and decoded correctly. When the modulation index is less than 5 percent, the effective power received by the receiver of readers is too low and the BER is too high, so the tags cannot be identified successfully.Finally, an experiment is designed to test the performance of RFID systems based on the theory of design of experiment (DOE). The RFID systems performance evaluation regression model is established with the key influence factors affecting the performance of RFID system which provided by statistical analysis method. The simulated applications scenarios are built to enhance the test efficiency and reduce the cost, which is based on the OPC technology of LabVIEW and real time control technology of PLC. An improved algorithm based on learning vector quantization (LVQ) and genetic algorithm (GA) is introduced in the prediction of the identification rate of RFID systems. The GALVQ algorithm takes advantage of the powerful learning, association, simple calculation and classification of LVQ and strong global search function, solving ability and robustness of GA. Meanwhile, a modified learning speed rule is introduced to guarantee the stability of learning algorithm。 virtual instrument。 radar cross section。 performance evaluation。2005年11月，國(guó)際電信聯(lián)盟在突尼斯舉行的信息社會(huì)世界峰會(huì)上正式提出 “物聯(lián)網(wǎng)”概念，并指出物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將成為繼計(jì)算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)之后的世界信息產(chǎn)業(yè)第三次浪潮。RFID是一種非接觸式自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，通過(guò)射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象并獲取相關(guān)信息，其基本技術(shù)原理源于二戰(zhàn)時(shí)期盟軍飛機(jī)和軍艦的無(wú)線電數(shù)據(jù)識(shí)別技術(shù)。二十一世紀(jì)初，RFID技術(shù)迎來(lái)了一個(gè)迅猛的發(fā)展時(shí)期，開始大量應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化、交通、身份識(shí)別和物流等領(lǐng)域，并且在不斷擴(kuò)大其應(yīng)用范圍。 RFID系統(tǒng)概述RFID系統(tǒng)由閱讀器(Reader)、標(biāo)簽(Tag)、中間件(Middleware)和后臺(tái)網(wǎng)絡(luò)(Center Processor)四大部分組成。閱讀器發(fā)送射頻信號(hào)，標(biāo)簽收到信號(hào)后，返回帶有識(shí)別對(duì)象相關(guān)信息的信號(hào)至閱讀器，閱讀器接收到相關(guān)信息后首先通過(guò)中間件進(jìn)行預(yù)處理，然后將數(shù)據(jù)傳送給后臺(tái)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行最終處理，完成系統(tǒng)的整個(gè)工作流程。其中射頻接口包含調(diào)制解調(diào)電路等，可以將控制電路編碼發(fā)出的模擬信號(hào)經(jīng)過(guò)調(diào)制后通過(guò)天線發(fā)射出去，或接收閱讀器天線發(fā)射的射頻信號(hào)，同時(shí)去除載波信號(hào)，得到解調(diào)的模擬信號(hào)。 典型的RFID系統(tǒng)組成框圖標(biāo)簽根據(jù)電源供應(yīng)方式可以分為：無(wú)源標(biāo)簽（Passive Tag）、有源標(biāo)簽（Active Tag）和半有源標(biāo)簽（Semiactive Tag），其中無(wú)源標(biāo)簽本身不帶電源，通過(guò)閱讀器發(fā)送的信號(hào)獲取能量，滿足標(biāo)簽芯片電路工作需要；有源標(biāo)簽本身內(nèi)置電池為芯片電路供電，保證芯片電路正常工作，標(biāo)簽可以主動(dòng)發(fā)送命令和接收射頻信號(hào)，不需從射頻信號(hào)電磁場(chǎng)獲取能量，有源標(biāo)簽較無(wú)源標(biāo)簽具有更遠(yuǎn)的識(shí)別距離，可以執(zhí)行復(fù)雜的計(jì)算；半有源標(biāo)簽內(nèi)置電源，負(fù)責(zé)給標(biāo)簽芯片中的存儲(chǔ)器供電，射頻信號(hào)的發(fā)送和接收依靠閱讀器產(chǎn)生的電磁場(chǎng)提供能量。閱讀器主要完成RFID系統(tǒng)的信息控制和處理等工作。閱讀器通過(guò)接口RS23，將讀取到的標(biāo)簽信息傳送給計(jì)算機(jī)，完成與計(jì)算機(jī)的信息交互，完成要求的應(yīng)用任務(wù)。微處理器控制模塊是閱讀器的核心部分，主要完成數(shù)據(jù)編/解碼、防碰撞、數(shù)據(jù)進(jìn)行加/解密、身份認(rèn)證等功能；射頻處理模塊主要完成射頻通信中信號(hào)的調(diào)制、解調(diào)、功率放大等功能。 閱讀器內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖RFID系統(tǒng)中間件是連接企業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)和RFID信息采集系統(tǒng)的紐帶，是數(shù)據(jù)流入和流出的管理軟件，并對(duì)接收信息進(jìn)行初步處理以減少網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量。后臺(tái)網(wǎng)絡(luò)是RFID系統(tǒng)的信息管理中心，包括網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、信息數(shù)據(jù)中心和管理中心，主要負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的信息交互及匯總，并完成RFID系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)管理工作。RFID系統(tǒng)通常采用幅度鍵控(AmplitudeShift Keying,ASK)和相移鍵控(PhaseShift keying,PSK)調(diào)制方式，無(wú)源標(biāo)簽由于其內(nèi)部不帶電源，只能利用芯片電路中調(diào)制模塊開關(guān)，通過(guò)改變芯片電路輸入阻抗來(lái)改變標(biāo)簽的功率反射系數(shù)，進(jìn)而調(diào)節(jié)反向散射信號(hào)的幅度和相位，也就是反向散射調(diào)制。標(biāo)簽與閱讀器通信采用無(wú)線通信方式，易受外界信號(hào)干擾，容易出現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸錯(cuò)誤，通常采用循環(huán)冗余數(shù)據(jù)校驗(yàn)法(CRC：Cyclic Redundancy Check)來(lái)解決數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程的完整性問(wèn)題，利用在二進(jìn)制信息數(shù)據(jù)后附加一個(gè)二進(jìn)制校驗(yàn)信息段（校驗(yàn)碼或CRC值），根據(jù)CRC值與信息數(shù)據(jù)之間的特定關(guān)系，判斷信息數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性，決定數(shù)據(jù)是否重新發(fā)送。為了解決產(chǎn)品之間的互連互通、相互替換問(wèn)題，同時(shí)縮減產(chǎn)品規(guī)格門類、降低產(chǎn)品成本，加速RFID系統(tǒng)的應(yīng)用和推廣，必須進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)約，使得整個(gè)產(chǎn)品市場(chǎng)處于一個(gè)有序的狀態(tài)。ISO/IEC 18000系列標(biāo)準(zhǔn)定義了標(biāo)簽和閱讀器之間的信號(hào)形式、多標(biāo)簽碰撞協(xié)議、命令格式，包括 9個(gè)組成部分。ISO/IEC 180006標(biāo)準(zhǔn)包括Type A 、Type B及Type C三個(gè)系列產(chǎn)品，其中：Type A存儲(chǔ)容量大，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，指令類型多，防碰撞能力較弱；Type B存儲(chǔ)容量較小，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，指令類型相對(duì)少，防碰撞能力較強(qiáng)；Type C則是兼容EPC Gen2空中接口標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品系列[11]。前向鏈路通信中，Type A采用PIE，Type B采用Manchester編碼；兩者均采用ASK調(diào)制方式，Type A調(diào)制深度為30%，Type B為11%或者99%； Type A數(shù)據(jù)傳輸比特率為33 kbps， Type B為10 kbps或者40 kbps；兩者反向鏈路數(shù)據(jù)傳輸均采用FM0編碼，比特率為160 kbps。Type A和Type B幀格式相同，但是命令（mand）格式有所差異。其中，T1為從閱讀器發(fā)射到標(biāo)簽開始反向散射的時(shí)間，T2是指從標(biāo)簽響應(yīng)的最后一個(gè)比特的最后一個(gè)下降沿到閱讀器開始發(fā)射信號(hào)的第一個(gè)下降沿的時(shí)間，T4是指閱讀器連續(xù)發(fā)送兩條指令的最小時(shí)間間隔。ALOHA算法規(guī)定標(biāo)簽只在同步時(shí)隙內(nèi)傳遞數(shù)據(jù)包，所有標(biāo)簽的同步信號(hào)由閱讀器控制，所有數(shù)據(jù)信息（含序列號(hào)）在一個(gè)循環(huán)周內(nèi)返回至閱讀器，序列號(hào)無(wú)錯(cuò)誤閱讀器則發(fā)送選擇命令，挑出待讀的標(biāo)簽，防止碰撞的發(fā)生，如標(biāo)簽已經(jīng)處理和識(shí)別，則重新發(fā)送請(qǐng)求命令尋找下一個(gè)標(biāo)簽。二進(jìn)制樹算法采用獨(dú)特的序列號(hào)為標(biāo)簽識(shí)別的基礎(chǔ)，閱讀器發(fā)出請(qǐng)求命令，并導(dǎo)入標(biāo)簽序列號(hào)傳輸時(shí)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)碰撞，閱讀器判斷碰撞是否發(fā)生，如果有碰撞發(fā)生則按照二進(jìn)制樹形進(jìn)行搜索。并于2006年6月發(fā)布了EPC Gen2第二代標(biāo)準(zhǔn)，較第一代標(biāo)準(zhǔn)在性能優(yōu)化、環(huán)境下部署、讀/寫現(xiàn)場(chǎng)可編程性、標(biāo)簽讀寫速度、標(biāo)簽讀取正確率、安全性、隱私功能及閱讀器密集環(huán)境運(yùn)行等方面有了更高的要求，并已被ISO批準(zhǔn)成為ISO/IEC 180006C標(biāo)準(zhǔn)。前向鏈路通信中，EPC C1G2采用PIE編碼，且脈沖長(zhǎng)度可調(diào)，反向鏈路通信中，EPC C1G2采用FM0編碼或Miller編碼調(diào)制副載波。EPC C1G2標(biāo)準(zhǔn)采用動(dòng)態(tài)幀時(shí)隙ALOHA防碰撞算法，是一種基于概率和分槽思想的防碰撞算法，與標(biāo)簽序列號(hào)無(wú)關(guān)。當(dāng)兩個(gè)或兩個(gè)以上的標(biāo)簽同時(shí)為0時(shí)，標(biāo)簽間則產(chǎn)生沖突，則需要重新設(shè)置Q值，重復(fù)以上閱讀周期過(guò)程，直到所有標(biāo)簽被識(shí)別。隨著集成電路芯片技術(shù)、生產(chǎn)工藝的發(fā)展以及生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，RFID產(chǎn)品的應(yīng)用將越來(lái)越廣泛。西方發(fā)達(dá)國(guó)家，如美國(guó)、英國(guó)、德國(guó)、日本、韓國(guó)和新加坡，其RFID技術(shù)發(fā)展較早也較快，各方面的應(yīng)用也較成熟，已經(jīng)有了比較成熟、先進(jìn)的RFID系統(tǒng)。我國(guó)RFID產(chǎn)業(yè)雖然起步較晚，但我國(guó)政府和相關(guān)企業(yè)對(duì)RFID技術(shù)非常重視，RFID技術(shù)發(fā)展較快，已具有一定的各種頻段標(biāo)簽及閱讀器產(chǎn)品自主研發(fā)、生產(chǎn)能力及RFID系統(tǒng)集成能力，經(jīng)過(guò)一段時(shí)期的政策引導(dǎo)、政府推動(dòng)及應(yīng)用示范，我國(guó)RFID產(chǎn)品市場(chǎng)規(guī)模得到了迅猛的發(fā)展，譬如第二代身份證、一卡通、門禁系統(tǒng)等已經(jīng)推廣運(yùn)用，而且取得了較好的效果。我國(guó)政府“十一五規(guī)劃綱要”明確提出“堅(jiān)持以信息化帶動(dòng)工業(yè)化，以工業(yè)化促進(jìn)信息化，提高經(jīng)濟(jì)社會(huì)信息化水平”，作為信息技術(shù)的RFID技術(shù)，將廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)生活的各個(gè)領(lǐng)域，提高我國(guó)的經(jīng)濟(jì)社會(huì)信息化發(fā)展水平。作為“世界生產(chǎn)制造中心”的中國(guó)，要想在歐美、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家擁有大部分RFID知識(shí)產(chǎn)權(quán)和核心技術(shù)狀況下獲得相當(dāng)?shù)腞FID產(chǎn)品市場(chǎng)份額，維護(hù)國(guó)家利益，就必須掌握具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的RFID核心技術(shù)，擁有先進(jìn)的RFID產(chǎn)品生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)工藝，積極參與RFID標(biāo)準(zhǔn)制定，建立符合中國(guó)國(guó)情的RFID技術(shù)自主創(chuàng)新體系，構(gòu)建具有核心技術(shù)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的RFID產(chǎn)業(yè)鏈。目前，國(guó)內(nèi)外大多數(shù)RFID生產(chǎn)廠商及科研機(jī)構(gòu)主要側(cè)重于RFID關(guān)鍵技術(shù)的研究以及RFID技術(shù)的應(yīng)用推廣，對(duì)RFID測(cè)試技術(shù)的研究并不重視，同時(shí)RFID標(biāo)準(zhǔn)的多樣化及應(yīng)用的特殊性也限制了RFID測(cè)試技術(shù)的發(fā)展，造成RFID測(cè)試技術(shù)的發(fā)展大大落后與RFID其它技術(shù)的發(fā)展，在一定程度上也阻礙了RFID技術(shù)的發(fā)展及推廣應(yīng)用。RFID測(cè)試技術(shù)可以為RFID技術(shù)提供相關(guān)參考依據(jù)，為RFID產(chǎn)品的研發(fā)推廣技術(shù)指導(dǎo)，加快RFID技術(shù)及產(chǎn)品的轉(zhuǎn)化進(jìn)程，有力推動(dòng)RFID技術(shù)、產(chǎn)業(yè)及應(yīng)用的發(fā)展，因而RFID測(cè)試技術(shù)的研究已成為RFID技術(shù)及應(yīng)用的一個(gè)不可或缺的重要環(huán)節(jié)。IBM公司在法國(guó)尼斯La Gaude、美國(guó)馬里蘭州Gaithersburg和日本神奈川縣大和等地方建立了多個(gè)RFID技術(shù)研究測(cè)試中心，可以完成RFID芯片測(cè)試、數(shù)據(jù)識(shí)別器測(cè)試和及相關(guān)應(yīng)用軟件驗(yàn)證。CECTCOM公司也開發(fā)出基于泰克公司RSA3408A實(shí)時(shí)頻譜分析儀的RFID測(cè)試系統(tǒng)，能夠?qū)PC C1G2標(biāo)簽的一致性進(jìn)行測(cè)試，功能齊全、靈活性高，能夠自動(dòng)完成填I(lǐng)CS/IXIT表及測(cè)試報(bào)告生成。2004年中國(guó)科學(xué)院自動(dòng)化研究所在國(guó)家863計(jì)劃支持下建立了國(guó)內(nèi)首個(gè)RFID測(cè)試實(shí)驗(yàn)室，可以模擬倉(cāng)庫(kù)出入庫(kù)管理、集裝箱管理和貨物流通運(yùn)輸管理應(yīng)用測(cè)試環(huán)境。香港科技大學(xué)的射頻技術(shù)應(yīng)用與測(cè)試中心則主要針對(duì)射頻性能對(duì)應(yīng)用環(huán)境的依賴關(guān)系，標(biāo)簽和閱讀器天線方向設(shè)置等表現(xiàn)出的各種物理特性、系統(tǒng)中的操作特性，標(biāo)簽與閱讀器之間的距離關(guān)系等進(jìn)行研究。2009年11月發(fā)布的《中國(guó)射頻識(shí)別（RFID）技術(shù)與應(yīng)用發(fā)展報(bào)告》藍(lán)皮書全面介紹了全球RFID技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀、發(fā)展特點(diǎn)及發(fā)展戰(zhàn)略和措施，分析并總結(jié)了我國(guó)RFID技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀、面臨的機(jī)遇及存在的