面向大规模RFID系统的标签安全监测关键技术研究

Tag monitoring in Radio Frequency Identification (RFID) systems, including tag cardinality estimation, missing tag detection and missing tag identification, etc, has been one of the key techniques of RFID. However, there are several problems to be solved in the tag monitoring such as low monitoring efficiency, multiple interference sources, vulnerability in security and privacy, making it be one of the challenging issues for RFID. This project intends to study on the secure tag monitoring for large-scale RFID systems based on the influence analysis of the communication efficiency between the reader and tags. The main techniques to be used in the research of this project include improving utilization of the framed slots, deactivating the interference in tag monitoring, and optimizing the monitoring performance, and so on. This project focuses on solving the following key scientific problems: 1) efficient missing tag cardinality estimation of each category for the multi-category RFID systems with accuracy guarantee, 2) efficient and reliable missing tag detection of each category for the multi-category RFID systems, 3) efficient missing tag identification for RFID systems with unknown tags and the complete missing key tag identification, 4) jamming attack detection and the tag ID privacy protection during the tag monitoring in RFID systems. Finally, this project will validate the effectiveness of the proposed schemes based on the simulation and experimental platform. The research results of this project will provide the theoretical foundation and methodology support for the further applications of RFID.

射频识别（RFID）系统的标签监测包括标签数目估算、丢失标签检测和丢失标签识别等，是RFID的关键技术之一。目前大规模RFID系统的标签监测面临着效率低、干扰复杂、易受攻击以及隐私泄露等诸多亟待解决的问题，对RFID技术的发展提出了严峻挑战。本项目以大规模RFID系统为对象，以对阅读器与标签间信息交互效率影响因素的分析为基础，以提高帧时隙利用率、抑制标签监测干扰、优化监测性能等方法为主要技术手段，开展标签安全监测研究，重点解决以下科学问题：1）分组RFID系统的小组丢失标签估算效率及精度保障问题；2）分组RFID系统的小组丢失标签高效检测及可靠度问题；3)含未知标签的RFID系统丢失标签高效识别及关键丢失标签完全识别问题；4）标签监测过程的阻塞攻击检测及其标签ID信息隐私保护问题。最后，本项目将基于仿真与实验平台开展方法有效性验证。本项目的研究成果将为RFID的应用提供理论基础与方法支撑。

射频识别系统的标签监测包括标签数量估计、丢失标签检测和丢失标签识别等，是RFID的关键技术之一。目前大规模RFID系统的标签监测面临效率低、干扰复杂、易受攻击以及隐私泄露等诸多亟待解决的问题，对RFID技术的发展提出了严峻挑战。本项目针对多组RFID系统，提出了四种小组丢失标签冰山查询方法，高效估计各小组的丢失标签数量；针对匿名RFID系统的丢失关键标签，提出基于向量的丢失关键标签识别方法及其改进方法，最大化丢失关键标签的识别效率；针对含未知标签的大规模RFID 系统，提出了基于时隙高效利用的丢失标签检测方法；针对大规模RFID系统，提出概率性克隆攻击模型，并针对概率性克隆攻击，分别提出有效的克隆攻击检测和识别方法，保障RFID系统的安全性；此外，针对邻节点发现、时钟同步、链路调度、群智感知、推荐系统和网络安全等方面，也开展了相关研究工作。本项目在完成对上述问题研究的基础上，形成了大规模RFID系统标签安全监测的理论框架和系统设计方法，获得中国人工智能学会吴文俊人工智能科学技术奖科技进步二等奖1项；发表论文33篇，其中SCI检索26篇，SCI一区11篇，CCF A类3篇，CCF B类5篇，ESI高被引1篇，国际会议最佳论文奖1篇；授权国家发明专利9项；培养研究生15人；参加国际学术会议6人次，国内学术会议8人次，邀请国内外知名学者做学术报告10余人次。