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射频识别(RFID,Radio Frequency Identification)作为一种非接触式和低成本的自动化识别技术,在物联网(IoT,Internet of Things)中得到广泛应用。物品通过附着电子标签,经过RFID技术进行感知识别和信息采集,完成与物联网的连接。随着RFID系统功能的日益强大,对数据传输速率和通信数据量的要求也逐步提升,因此对RFID读写器的功能以及性能需求提升了更高的标准。当前国内市面上很多廉价的超高频(UHF,Ultrahigh Frequency)RFID读写器只具备对标签数据进行读取的功能,无法对标签进行数据写入操作,且通信距离较短,而高性能的UHF RFID读写器价格昂贵,对RFID技术的推广产生了一定的阻碍。针对上述这些状况,本学位论文设计并实现了一款满足ISO 18000-6B/C空中接口协议的超高频RFID读写器,实现对标签的读写功能,且满足成本低、通信距离远、识别快速、性能稳定等要求。同时,对于读写器在对多标签进行识别时出现的标签数据碰撞问题,分别针对静态和动态RFID场景对RFID系统防碰撞机制进行改进和优化。论文的主要工作如下:(1)研究了RFID系统的关键技术,介绍了RFID系统的基本构成、工作原理和常见编码调制方式,并且对于RFID系统的数据碰撞问题进行了概述。(2)采用模块化的设计思路,设计并实现了超高频RFID读写器的硬件系统,系统硬件模块包括以STM32F103ZET6微控制器(MCU,Micro Controller Unit)为核心的基带控制电路、以J-TAG和USB转UART电路为主的数据接口模块、以KLM900集成模块和R2000射频收发集成芯片为核心的射频收发模块以及电源模块。(3)设计并实现了超高频RFID读写器的软件系统,主要包括常用指令集规划和数据帧格式定义、MCU软件设计和上位机通信单元设计。(4)深入研究了基于ALOHA的非确定性RFID标签防碰撞算法。针对增强型动态帧时隙ALOHA(EDFSA,Enhanced Dynamic Framed Slotted ALOHA)算法对帧长和标签分组数的调整方式不够灵活、标签数量估计方法不够准确问题,提出了基于静态RFID系统场景的改进(EDFSAI,EDFSA-Improved)算法。针对传统防碰撞算法没有考虑到动态RFID系统中移动标签对标签数量估计带来影响的问题,提出基于动态RFID系统场景的改进(EDFSA-DS,EDFSA-Dynamic System)算法。对两种改进算法的仿真结果表明两种算法均能提高系统的识别效率。(5)搭建测试环境,完成对本文设计超高频RFID读写器的功能和性能测试。测试结果显示,读写器能够快速、准确地完成对标签的读写等操作,读写器工作性能稳定且最大通信距离达到15米,满足设计要求。