Detail předmětu

Radiofrekvenční identifikace

FEKT-MRFIAk. rok: 2019/2020

Tento předmět si klade za cíl seznámit studenty s praktickým použitím RF technologií v aplikační oblasti, která je v současnosti jednou z nejdynamičtěji se rozvíjejících. Předmět klade důraz na vytvoření souvislostí mezi návrhem RF hardwaru, digitálním zpracování signálu a efektivními a bezpečnými algoritmy bezdrátové komunikace v aktivních, semi-pasivních a pasivních RF systémech pro identifikaci. Znalosti a zkušenosti získané v tomto předmětu usnadní studentům jejich následné začlenění do průmyslové sféry.

Výsledky učení předmětu

Absolvent předmětu je schopen:
• Vysvětlit operační principy pasivních, semi-pasivních a aktivních RFID.
• Popsat činnost transpondéru v elektromagnetickém poli.
• Popsat architekturu bezdrátových elektronických datových nosičů, transpondéru s paměťovou funkcí a mikroprocesorových RFID.
• Popsat architekturu analogového frontendu tagu a čtečky a architekturu kontrolní jednotky.
• Diskutovat vlastnosti RFID technologie v jednotlivých frekvenčních pásmech.
• Navrhnout algoritmy pro číslicové zpracování signálu (tvarování signálu, filtrace, spektrální analýza) v modulu modulátoru a demodulátoru RFID čtečky.
• V praxi aplikovat radarovou rovnici pro šíření signálu.

Prerekvizity

Jsou požadovány znalosti na úrovni magisterského studia a platné přezkoušení pro kvalifikaci pracovníků pro samostatnou činnost (ve smyslu §6 Vyhlášky).

Doporučená nebo povinná literatura

Klaus Finkenzeller, RFID Handbook: Fundamentals and Applications in Contactless Smart Cards, Radio Frequency Identification and Near-Field Communication (EN)
Jari-Pascal Curty, Michel Declercq, Catherine Dehollain, Norbert Joehl, Design and Optimization of Passive UHF RFID Systems (EN)
Dominique Paret, RFID at Ultra and Super High Frequencies: Theory and application (EN)
ŽALUD, V., Softwarové a kognitivní rádio (CS)

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Metody vyučování závisejí na způsobu výuky a jsou popsány článkem 7 Studijního a zkušebního řádu VUT. Metody vyučování zahrnují přednášky, cvičení na počítači a laboratoře. Předmět využívá e-learning (Moodle).

Způsob a kritéria hodnocení

Podmínky pro úspěšné ukončení předmětu stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu. Laboratorní cvičení jehodnoceno 36 body, závěrečná písemná zkouška 64 body. Celkový počet bodů je max. 100.

Jazyk výuky

čeština, angličtina

Osnovy výuky

Přednášky:
1. Základní operační principy, 1-bitový transpondér, plnoduplexní a poloduplexní mód, sekvenční procedury
2. Induktivní vazba, elektromagnetická vazba se zpětným rozptylem, blízká vazba, elektrická vazba, přenos dat mezi čtečkou a transpondérem
3. Fyzikální principy RFID systémů, magnetické pole, činnost transpondéru v magnetickém poli, systém transpondér - čtečka, magnetické materiály
4. Elektromagnetické vlny, polarizace, princip funkce mikrovlnného transpondéru v elektrickém poli, SAW transpondéry
5. Frekvenční pásma, regulace rádiových licencí, kódování a modulace, integrita dat a zabezpečení, standardizace, rádiové rozhraní, struktura protokolu a kódování, antikolizní algoritmy
6. Antény z pohledu tagu a čtečky
7. Architektura elektronických datových nosičů, transpondér s paměťovou funkcí, mikroprocesorové RFID, technologie paměti
8. Architektura, analogového frontendu, kontrolní jednotka, algoritmy pro optimalizaci komunikace
9. Zdroje šumu a metody jeho minimalizace, citlivost, monostatický a bistatický systém, přímá vazba přijímač - vysílač
10. Měření systémových parametrů, performance, konformace, protokol LLRP
11. RFID v bezdrátových senzorových sítích, UWB, Ranging, Praktické aspekty RFID systémů, aplikace, výroba, internet věcí

Laboratorní cvičení:
1. Návrh modelu modulátoru, tvarování signálu, filtrace, spektrální analýza, simulace v prostředí Labview nebo Matlab (1x3 hodiny)
2. Návrh modelu demodulátoru, detekce signálu, rozpoznání symbolu, simulace v prostředí Labview nebo Matlab (1x3 hodiny)
3. Návrh části stavového diagramu protokol EPC Class 1 Gen 2, simulace v prostředí Labview nebo Matlab. Implementace pro tag a pro čtečku (1x3 hodiny)
4. Vytvoření simulačního modelu celého systému a ověření funkčnosti navržených částí, optimalizace parametrů. (1x3 hodiny)
5. Implementace navrženého demodulátoru pro hardwarová měření v HF pásmu pomocí softwarového radia (1x3 hodiny)
6. Měření parametrů komunikace v HF pásmu, analýza postranních pásem, identifikace bitů a tok protokolu (1x3 hodiny)
7. Implementace navrženého UHF demodulátoru pro hardwarová měření pomocí USRP (1x3 hodiny)
8. Měření signálů v UHF pásmu pomocí navrženého demodulátoru v USRP, spektrální analýza (1x3 hodiny)
9. Analýza funkcí průmyslové čtečky, sledování procesů modulace a demodulace signálu, tvarování symbolů, předzkreslení signálu, řízení koncového stupně (1x3 hodiny)
10. Praktické zkoušky šíření signálu v UHF pásmu (pozorování úniků) a experimenty s anténami a tagy pro různé polarizace (kruhová pravotočivá a levotočivá, lineární vertikální a horizontální) (1x3 hodiny)

Cíl

Cílem přemětu je seznámit studenty s praktickým použitím RF technologií v oblasti radiofrekvenční identifikace a prohloubení souvislostí mezi znalostmi v oblastech RF hardwaru, digitálního zpracování signálu a efektivní a bezpečné bezdrátové komunikace.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu. Laboratorní cvičení jsou povinná.

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program EEKR-M1 magisterský navazující

    obor M1-EST , 1. ročník, zimní semestr, 5 kreditů, volitelný oborový

  • Program EEKR-CZV celoživotní vzdělávání (není studentem)

    obor ET-CZV , 1. ročník, zimní semestr, 5 kreditů, volitelný oborový

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

22 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Cvičení na poč.

30 hod., povinná

Vyučující / Lektor