RFID技術(shù)與應(yīng)用 教學(xué)大綱

《RFID技術(shù)》課程教學(xué)大綱一、課程基本信息課程名稱RFID技術(shù)與應(yīng)用課程編號課程性質(zhì)選修課課程類別專業(yè)選修課程開課單位通信工程教研室授課學(xué)期第7學(xué)期學(xué)分/學(xué)時2/32課內(nèi)學(xué)時32理論授課32上機(jī)學(xué)時0課內(nèi)實(shí)踐0實(shí)驗學(xué)時0課外學(xué)時32適用專業(yè)智能制造工程是否雙語否先修課程電工電子技術(shù)后續(xù)課程畢業(yè)設(shè)計二、課程簡介本課程是一門關(guān)于射頻識別技術(shù)原理、標(biāo)準(zhǔn)體系、應(yīng)用體系等理解與應(yīng)用的專業(yè)課程。通過對本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生可了解射頻識別技術(shù)基礎(chǔ)理論，熟悉射頻識別技術(shù)相關(guān)的無線電頻率、識別系統(tǒng)、電磁場、電磁波、天線等基本概念，理解數(shù)據(jù)通信技術(shù)應(yīng)用案例、射頻識別技術(shù)應(yīng)用系統(tǒng)及其設(shè)計步驟，培養(yǎng)學(xué)生根據(jù)技術(shù)要求將射頻識別技術(shù)納入智能制造系統(tǒng)方案設(shè)計的意識，為未來參加工作、增加就業(yè)競爭力打下良好的基礎(chǔ)。三、課程目標(biāo)及對畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的支撐（一）課程目標(biāo)課程目標(biāo)1：思政目標(biāo)增強(qiáng)社會責(zé)任和科技自信，培養(yǎng)創(chuàng)新思維和創(chuàng)新精神，增強(qiáng)拓展知識和能力的信心。課程目標(biāo)2：知識目標(biāo)建立RFID系統(tǒng)的概念，理解RFID系統(tǒng)的主要組成和不同分類；掌握電子標(biāo)簽和讀寫器的體系結(jié)構(gòu)；掌握無線通信傳播、電磁波發(fā)射與接收、天線等技術(shù)；掌握射頻前端電路結(jié)構(gòu)與分析；掌握編碼與調(diào)制技術(shù)；掌握數(shù)據(jù)完整性和數(shù)據(jù)安全性相關(guān)技術(shù)；理解RFID系統(tǒng)的內(nèi)涵及具體應(yīng)用。課程目標(biāo)3:能力目標(biāo)圍繞RFID技術(shù)知識，培養(yǎng)學(xué)生根據(jù)技術(shù)要求將射頻識別技術(shù)納入智能制造系統(tǒng)方案設(shè)計的意識。（二）課程目標(biāo)及對畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的支撐課程目標(biāo)支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)畢業(yè)要求課程目標(biāo)1指標(biāo)點(diǎn)12-1：能夠正確認(rèn)識自主學(xué)習(xí)和終身學(xué)習(xí)的必要性，具有自主學(xué)習(xí)和終身學(xué)習(xí)的意識。12-終身學(xué)習(xí)課程目標(biāo)2指標(biāo)點(diǎn)1-3：學(xué)習(xí)專業(yè)基礎(chǔ)知識，掌握解決復(fù)雜智能制造工程問題的基本思路和方法。1-工程知識課程目標(biāo)3指標(biāo)點(diǎn)3-2：能夠在綜合考慮特定需求和社會、健康、安全、法律、文化以及環(huán)境等因素的基礎(chǔ)上，提出問題的解決方案，在設(shè)計環(huán)節(jié)中能夠體現(xiàn)創(chuàng)新意識。3-設(shè)計/開發(fā)解決方案四、課程基本教學(xué)內(nèi)容及對課程目標(biāo)的支撐（一）課程基本教學(xué)內(nèi)容第一單元物聯(lián)網(wǎng)RFID系統(tǒng)架構(gòu)（學(xué)時數(shù)：4學(xué)時）1.課程主要內(nèi)容了解RFID系統(tǒng)的概念、RFID的發(fā)展歷程；了解自動識別技術(shù)；掌握RFID系統(tǒng)的基本組成；掌握RFID系統(tǒng)常用幾種分類方法；掌握EPC編碼的特點(diǎn)。2.重點(diǎn)和難點(diǎn)重點(diǎn)：RFID系統(tǒng)常用幾種分類方法。難點(diǎn)：EPC編碼。3.學(xué)生學(xué)習(xí)預(yù)期成果通過本單元的學(xué)習(xí)，學(xué)生了解物聯(lián)網(wǎng)RFID系統(tǒng)的基本構(gòu)成和體系架構(gòu)，理解RFID系統(tǒng)的基本概念和內(nèi)涵，具有RFID系統(tǒng)分析和設(shè)計的基本思維和創(chuàng)新思維。4.教學(xué)方式采用板書和多媒體教學(xué)手段，采用啟發(fā)性和討論性教學(xué)。5.支撐課程目標(biāo)課程目標(biāo)1、2、3第二單元物聯(lián)網(wǎng)RFID無線傳輸（學(xué)時數(shù)：6學(xué)時）1.課程主要內(nèi)容本單元主要介紹RFID系統(tǒng)使用的頻率、電磁波的輻射、電磁波的傳播和接收。掌握RFID的工作頻率及電磁波的輻射特性，掌握電磁波的電參數(shù)，如傳播速度、工作波長、相位常數(shù)和波阻抗的計算，了解能流密度矢量的概念；掌握波的極化的三種極化形式及合成波極化特點(diǎn)；掌握反射系數(shù)和折射系數(shù)的計算；掌握電磁波傳播弗里斯方程的意義和應(yīng)用；了解RFID工作環(huán)境對電波傳播的影響。了解電磁波的接收性能衡量指標(biāo)；掌握失配與損耗的概念。2.重點(diǎn)和難點(diǎn)重點(diǎn)：電磁波的電參數(shù)的計算；波的極化的特點(diǎn)；弗里斯方程的意義及應(yīng)用計算；失配與損耗的概念。難點(diǎn)：電磁波電參數(shù)的計算；弗里斯方程的應(yīng)用計算。3.學(xué)生學(xué)習(xí)預(yù)期成果通過本單元的學(xué)習(xí)，學(xué)生掌握電磁波輻射、傳播和接收相關(guān)技術(shù)，具有基本的電磁波傳播的理解和分析能力。4.教學(xué)方式采用板書和多媒體教學(xué)手段，采用啟發(fā)性教學(xué)和討論性教學(xué)。5.支撐課程目標(biāo)課程目標(biāo)1、2、3第三單元物聯(lián)網(wǎng)RFID射頻前端（學(xué)時數(shù)：10學(xué)時）1.課程主要內(nèi)容本單元是學(xué)習(xí)RFID射頻前端技術(shù)。了解RFID天線的概念和電參數(shù)，了解天線的制造工藝；掌握電感耦合方式的射頻前端電路結(jié)構(gòu)，如串聯(lián)諧振電路和并聯(lián)諧振電路；了解負(fù)載調(diào)制的概念；掌握電磁反向散射方式的射頻前端電路構(gòu)成；了解濾波器、放大器、混頻器和振蕩器的概念和功能。2.重點(diǎn)和難點(diǎn)重點(diǎn)：電感耦合方式的射頻前端電路結(jié)構(gòu)與分析；電磁反向散射方式的射頻前端電路構(gòu)成。難點(diǎn)：電感耦合方式的射頻前端電路分析。3.學(xué)生學(xué)習(xí)預(yù)期成果通過本單元的學(xué)習(xí)，學(xué)生理解RFID射頻前端電路的工作原理及構(gòu)成，具有射頻前端電路的分析和設(shè)計的能力，具有一定的創(chuàng)新能力等。4.教學(xué)方式采用板書和多媒體教學(xué)手段，采用啟發(fā)性教學(xué)和討論性教學(xué)。5.支撐課程目標(biāo)課程目標(biāo)1、2、3第四單元物聯(lián)網(wǎng)RFID數(shù)字通信（學(xué)時數(shù)：8學(xué)時）1.課程主要內(nèi)容本單元主要介紹RFID數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)娜^程。通過學(xué)習(xí)掌握波特率和比特率的概念和計算；掌握信道容量的概念和計算；掌握常用編碼方法及特點(diǎn)，如反向不歸零編碼、Manchester編碼、米勒編碼等；掌握調(diào)制的目的及調(diào)制的方法，如振幅鍵控、頻移鍵控和相移鍵控等；了解副載波調(diào)制的概念；了解RFID常用標(biāo)準(zhǔn)的調(diào)制方式。了解數(shù)據(jù)完整性的概念；掌握差錯控制方式的三種分類；掌握奇偶校驗碼和循環(huán)冗余校驗碼（CRC）的編碼；了解無線通信四種防碰撞機(jī)制；掌握ALOHA和二進(jìn)制樹形搜索算法的思想，并了解算法過程。了解RFID數(shù)據(jù)安全性需求和解決策略；掌握物理安全機(jī)制；了解密碼學(xué)概念，了解典型加密算法，如DES和AES。實(shí)驗：熟練操作標(biāo)簽信息的讀寫，觀察并分析防碰撞實(shí)驗；熟悉貫穿整個數(shù)據(jù)傳送的數(shù)據(jù)校驗即CRC校驗。2.重點(diǎn)和難點(diǎn)重點(diǎn)：RFID編碼方法和特點(diǎn)；調(diào)制的目的及調(diào)制方法；差錯控制三種方式；奇偶校驗碼和循環(huán)冗余校驗碼的編碼；RFID防碰撞的算法。難點(diǎn)：編碼方法如Manchester編碼、米勒編碼；循環(huán)冗余校驗碼的編碼；防碰撞算法的思想。3.學(xué)生學(xué)習(xí)預(yù)期成果通過本單元學(xué)習(xí)，學(xué)生理解RFID數(shù)據(jù)傳輸?shù)娜^程，具有數(shù)據(jù)編碼分析的能力，具有相關(guān)算法的設(shè)計和分析能力，以及一定的創(chuàng)新能力。4.教學(xué)方式采用板書和多媒體教學(xué)手段，采用啟發(fā)性教學(xué)和討論性教學(xué)。5.支撐課程目標(biāo)課程目標(biāo)1、2、3第五單元物聯(lián)網(wǎng)體系標(biāo)準(zhǔn)和應(yīng)用實(shí)例（學(xué)時數(shù)：4學(xué)時）1.課程主要內(nèi)容本單元課程主要介紹電子標(biāo)簽、讀寫器的體系架構(gòu)和RFID的標(biāo)準(zhǔn)體系。通過學(xué)習(xí)掌握電子標(biāo)簽的基本構(gòu)成；掌握不同頻率讀寫器的基本構(gòu)成；了解全球5大RFID標(biāo)準(zhǔn)組織；了解RFID標(biāo)準(zhǔn)體系；了解RFID在各行業(yè)的應(yīng)用。實(shí)驗：熟練操作標(biāo)簽信息的讀寫過程，了解ISO15693標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范；RFID的信令實(shí)驗，了解各種信令以及在對應(yīng)信令下底層信號發(fā)生的改變，如尋卡、靜默、選擇卡、讀數(shù)據(jù)塊和寫數(shù)據(jù)塊等。2.重點(diǎn)和難點(diǎn)重點(diǎn)：電子標(biāo)簽的基本構(gòu)成和不同頻率讀寫器的基本構(gòu)成。難點(diǎn)：無。3.學(xué)生學(xué)習(xí)預(yù)期成果通過本單元學(xué)習(xí)，學(xué)生理解標(biāo)簽和讀寫器的體系結(jié)構(gòu)，具有標(biāo)簽和讀寫器結(jié)構(gòu)的分析和設(shè)計能力，以及一定的創(chuàng)新能力。4.教學(xué)方式采用板書和多媒體教學(xué)手段，采用啟發(fā)性教學(xué)、討論性教學(xué)。5.支撐課程目標(biāo)課程目標(biāo)1、2、3（二）課程基本教學(xué)內(nèi)容對課程目標(biāo)的支撐課程教學(xué)內(nèi)容教學(xué)方法支撐課程目標(biāo)學(xué)時分配課內(nèi)課外學(xué)時比例第一單元物聯(lián)網(wǎng)RFID系統(tǒng)架構(gòu)講授法、案例教學(xué)、專題研討課程目標(biāo)1、2、341:1第二單元物聯(lián)網(wǎng)RFID無線傳輸講授法、案例教學(xué)、專題研討、實(shí)驗課程目標(biāo)1、2、361:1第三單元物聯(lián)網(wǎng)RFID射頻前端講授法、案例教學(xué)、專題研討、實(shí)驗課程目標(biāo)1、2、3101:1第四單元物聯(lián)網(wǎng)RFID數(shù)字通信講授法、專題研討、實(shí)驗課程目標(biāo)1、2、381:1第五單元物聯(lián)網(wǎng)體系標(biāo)準(zhǔn)和應(yīng)用實(shí)例講授法、案例教學(xué)、專題研討課程目標(biāo)1、2、341:1合計32五、課程考核及對課程目標(biāo)的支撐（一）課程考核課程成績構(gòu)成（百分制）課程成績構(gòu)成比例考核環(huán)節(jié)目標(biāo)分值考核/評價細(xì)則平時成績80%作業(yè)（百分制）50本門課程作業(yè)，主要考核知識掌握情況目標(biāo)分值=0.5*作業(yè)平均成績測驗（百分制）30主要測試各單元知識掌握情況目標(biāo)分值=0.3*測驗平均成績課堂表現(xiàn)（百分制）20根據(jù)課堂討論，發(fā)言等情況打分，次數(shù)不限，最終總成績按比例折算，滿分20分。期末考試20%知識40考核內(nèi)容：上述各單元理論知識考試題型：判斷、選擇、填空、分析簡答、作圖、計算等（任選，不低于四種）依據(jù)試卷評分標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評價能力30綜合應(yīng)用20創(chuàng)新10（二）課程考核對課程目標(biāo)的支撐教學(xué)內(nèi)容考核內(nèi)容考核方式支撐的課程目標(biāo)第一單元物聯(lián)網(wǎng)RFID系統(tǒng)架構(gòu)1-1物聯(lián)網(wǎng)與RFID技術(shù)；1-2RFID系統(tǒng)的基本構(gòu)成；1-3物聯(lián)網(wǎng)RFID體系架構(gòu)。課堂表現(xiàn)課后作業(yè)課程目標(biāo)1、2、3第二單元物聯(lián)網(wǎng)RFID無線傳輸2-1RFID使用頻率及電磁波輻射；2-2電磁波傳播及接收功率恢復(fù)；課堂表現(xiàn)隨堂測驗課后作業(yè)小組討論課程目標(biāo)1、2、3第三單元物聯(lián)網(wǎng)RFID射頻前端3-1RFID天線技術(shù)；3-2電感耦合方式的射頻前端；3-3電磁反向散射方式的射頻前端；課堂表現(xiàn)隨堂測驗課后作業(yè)小組討論課程目標(biāo)1、2、3第四單元物聯(lián)網(wǎng)RFID數(shù)字通信4-1RFID編碼與調(diào)制；4-2RFID數(shù)據(jù)完整性；4-3RFID數(shù)據(jù)安全性；課堂表現(xiàn)隨堂測驗課后作業(yè)小組討論課程目標(biāo)1、2、3第五單元物聯(lián)網(wǎng)體系標(biāo)準(zhǔn)和應(yīng)用實(shí)例5-1標(biāo)簽的體系結(jié)構(gòu)；5-2讀寫器的體系結(jié)構(gòu)；5-3RFID標(biāo)準(zhǔn)體系；5-4RFID應(yīng)用實(shí)例。課堂表現(xiàn)隨堂測驗課后作業(yè)小組討論課程目標(biāo)1、2、3六、使用教材、相關(guān)推薦書目及課程資源（一）使用教材黃玉蘭.物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術(shù)詳解(第3版).人民郵電出版社，2016（二）相關(guān)推薦書目1．米志強(qiáng).射頻識別（RFID）技術(shù)與應(yīng)用[M].電子工業(yè)出版社，2011年.2.趙軍輝.射頻識別技術(shù)與應(yīng)用[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2008年.3．許毅.RFID原理與應(yīng)用，清華大學(xué)出版社,2013年（三）課程資源1．RFID技術(shù)：學(xué)習(xí)通.唐山