【摘要】：在物聯(lián)網(wǎng)(Internet of Things,IoT)技術(shù)不斷發(fā)展的進(jìn)程中,射頻識(shí)別(Radio frequency identification,RFID)系統(tǒng)的信息安全問(wèn)題是其發(fā)展中出現(xiàn)的一個(gè)重要問(wèn)題。其中,RFID標(biāo)簽作為RFID系統(tǒng)中被最為廣泛使用的一環(huán),其安全防偽問(wèn)題應(yīng)當(dāng)受到重視。通常,研究者通過(guò)以下三種機(jī)制對(duì)RFID標(biāo)簽開(kāi)展安全防偽研究:一,物理摧毀防偽安全機(jī)制;二,標(biāo)簽數(shù)據(jù)防偽安全機(jī)制;三,標(biāo)簽芯片電路防偽安全機(jī)制。然而,物品本身與標(biāo)簽芯片所儲(chǔ)存信息間的匹配問(wèn)題并不能通過(guò)這三類機(jī)制保障。標(biāo)簽所貼附的物品本身與標(biāo)簽芯片存儲(chǔ)的信息一致這樣一個(gè)基本概念是RFID信息安全建立的基石,實(shí)際中,標(biāo)簽與物體間的綁定問(wèn)題主要通過(guò)化學(xué)手段及工藝手段解決,然而這兩種解決手段前者易被物理破壞,后者制造流程較為復(fù)雜,本文通過(guò)將物品電磁參數(shù)與標(biāo)簽閱讀性能綁定在一起針對(duì)此問(wèn)題給出一個(gè)新的解決辦法。本文從天線場(chǎng)分布的理論出發(fā),結(jié)合電小天線等效電路中阻抗的表達(dá)及不同類型天線阻抗擁有的不同幅頻響應(yīng)形式,通過(guò)對(duì)功率傳輸系數(shù)及天線Q值隨電磁參數(shù)變化的變化分析建立了綁定物性的RFID射頻標(biāo)簽設(shè)計(jì)總體框架,然后結(jié)合設(shè)計(jì)框架給出了包括介電常數(shù)綁定標(biāo)簽設(shè)計(jì),電導(dǎo)率標(biāo)定標(biāo)簽設(shè)計(jì),金屬感應(yīng)標(biāo)簽設(shè)計(jì)及物性傳感器設(shè)計(jì)在內(nèi)的四類,十一款標(biāo)簽設(shè)計(jì),最后給出了精細(xì)的測(cè)試驗(yàn)證。主要研究?jī)?nèi)容包括以下五個(gè)部分:1.物性感知天線設(shè)計(jì)理論基礎(chǔ)。研究了天線附著介質(zhì)電磁參數(shù)變化對(duì)表面天線輻射場(chǎng)的影響,給出材質(zhì)介電常數(shù)變化及電導(dǎo)率的變化都會(huì)對(duì)遠(yuǎn)區(qū)輻射場(chǎng)產(chǎn)生較大影響的結(jié)論。通過(guò)對(duì)不同類型天線阻抗特性與環(huán)境電磁參數(shù)間關(guān)系的闡述,指出天線結(jié)構(gòu)的選擇在設(shè)計(jì)結(jié)合物性的射頻標(biāo)簽中的重要意義。2.物性感知射頻標(biāo)簽設(shè)計(jì)研究。首先定義物性感知性能衡量指標(biāo)--綁定度,然后通過(guò)綁定度與天線輸入阻抗間關(guān)系地分析給出設(shè)計(jì)對(duì)環(huán)境變化敏感的標(biāo)簽應(yīng)滿足的阻抗變化要求,并結(jié)合此要求給出若干對(duì)材料電磁參數(shù)變化敏感的射頻標(biāo)簽設(shè)計(jì)。具體包括,在綁定介電常數(shù)的標(biāo)簽設(shè)計(jì)中,首先通過(guò)對(duì)有效介電常數(shù)與天線尺寸間關(guān)系地分析給出對(duì)天線尺寸的設(shè)計(jì)要求,其次采用蜿蜒線結(jié)構(gòu)給出了具體標(biāo)簽設(shè)計(jì);在電導(dǎo)率標(biāo)定標(biāo)簽設(shè)計(jì)中,通過(guò)對(duì)中心加載的有耗諧振腔模型地分析,給出設(shè)計(jì)電導(dǎo)率標(biāo)定標(biāo)簽的設(shè)計(jì)思路,使用倒F天線結(jié)構(gòu)分別設(shè)計(jì)了一款可以標(biāo)定低電導(dǎo)率的標(biāo)簽及一款可以標(biāo)定高電導(dǎo)率的標(biāo)簽;在感知臨近金屬的標(biāo)簽設(shè)計(jì)中,使用單極子結(jié)構(gòu)給出了一款可以感知臨近金屬的標(biāo)簽設(shè)計(jì)。最后結(jié)合研究?jī)?nèi)容,通過(guò)電磁參數(shù)對(duì)物性感知標(biāo)簽進(jìn)行了設(shè)計(jì)類型劃分,并總結(jié)了對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)思路。3.具有高物性綁定特性的射頻標(biāo)簽設(shè)計(jì)研究�；谒槠Y(jié)構(gòu),結(jié)合多目標(biāo)優(yōu)化技術(shù),給出進(jìn)行高物性綁定特性標(biāo)簽的設(shè)計(jì)方法。使用該設(shè)計(jì)方法給出了三款具有高物性綁定性能的標(biāo)簽設(shè)計(jì)。其中,相比第二點(diǎn)內(nèi)容給出的相應(yīng)標(biāo)簽,使用純離散變量設(shè)計(jì)的碎片型標(biāo)簽擁有對(duì)介電常數(shù)更高的綁定特性,通過(guò)對(duì)碎片結(jié)構(gòu)與天線功能區(qū)進(jìn)行分段映射,設(shè)計(jì)的一款碎片型倒F標(biāo)簽可以更有效地對(duì)標(biāo)簽所附溶液電導(dǎo)率進(jìn)行標(biāo)定,另一款倒F標(biāo)簽則對(duì)臨近金屬擁有更高感應(yīng)靈敏度。4.介質(zhì)物性傳感器設(shè)計(jì)研究。提出介質(zhì)物性傳感器概念并給出相關(guān)設(shè)計(jì)方法及具體設(shè)計(jì)。其中,通過(guò)對(duì)標(biāo)簽綁定性能與天線Q值間關(guān)系的推導(dǎo)給出了設(shè)計(jì)物性傳感器應(yīng)滿足的Q值條件,其次結(jié)合電磁參數(shù)給出使用Q值進(jìn)行物性綁定標(biāo)簽設(shè)計(jì)的方法適用范圍,然后結(jié)合碎片結(jié)構(gòu)及多目標(biāo)優(yōu)化技術(shù)給出兩款物性傳感器設(shè)計(jì)及兩款可以兼顧閱讀性能及傳感性能的傳感器設(shè)計(jì),最后給出關(guān)于傳感器接入位置對(duì)綁定性能影響的討論。集成了設(shè)計(jì)的物性傳感器后標(biāo)簽變得對(duì)介電常數(shù)變化敏感。5.物性綁定標(biāo)簽測(cè)試研究。通過(guò)對(duì)雙層介質(zhì)板等效介電常數(shù)地分析,給出與物性綁定標(biāo)簽相配套的物品包裝指導(dǎo)建議及對(duì)介電常數(shù)敏感標(biāo)簽的標(biāo)簽襯底選取指導(dǎo)建議�；趯�(duì)雙層板介電常數(shù)地分析,構(gòu)建了介電常數(shù)可以連續(xù)變化的等效結(jié)構(gòu),并通過(guò)實(shí)物測(cè)量對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行驗(yàn)證,最后使用此結(jié)構(gòu)及通過(guò)了介電常數(shù)測(cè)試的溶液對(duì)設(shè)計(jì)的標(biāo)簽進(jìn)行了測(cè)試。綜上所述,本文通過(guò)對(duì)天線阻抗性能,諧振性能及Q值與電磁參數(shù)間關(guān)系的深入研究,給出了一套結(jié)合物性的射頻標(biāo)簽設(shè)計(jì)方法及相關(guān)標(biāo)簽設(shè)計(jì),為保障RFID信息安全提供了一套新的思路。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TP391.44

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本文編號(hào)：2432877