引用格式：邓洋，张世杰，刘成旺,等. 无线无源远距离可重构安全传感终端设计［J］.网络安全与数据治理，2025，44（6）：36-41.
引言
随着物联网应用技术的高速发展，无源RFID感测系统受到了广泛研究，但现有无源RFID感测标签通信距离短，且因小型化和低成本特性，其安全性能常被忽视，同时，现有传感终端采用专用RIFD芯片，无法根据实际所需参量进行修改，重构性差，且固定的加密算法安全性不高。
1999年，Steindl等人提出了基于声表面波的无源传感标签［1］，其采用声表面波反射信号的相位和幅度变化，实现信息感知，并据此实现了多类型传感功能。2015年，Lee等人提出了一种无源氢气浓度传感系统［2］，其将传感器集成在标签天线上，通过标签反射信号的频率和功率变化测量氢气浓度，由于传感器变化会导致标签天线和标签电路不匹配，限制了标签和读写器的工作距离，使得通信距离仅25 cm。2016年，Abdulhadi等人研制了一种集成太阳能和射频能量收集的RFID传感标签［3］，采用太阳能和射频能供电的通信距离分别可达27 m和748 m，但其没有实现RFID协议处理功能，无法实现可重构，灵活性差，并且由于其天线面积较大，具有一定的安装局限性。
国内传感标签起步较晚，2020年，Inserra等人研制了一种基于RFID的螺丝松动无源传感标签［4］，其通过螺钉松/紧改变标签天线和电路匹配状态，从而改变标签反射系数，据此可测量出螺钉松/紧状态，其通信距离仅 13 m。2021年，Shao等人提出了采用线圈结构的磁场传感器结合RFID技术实现无源射频电流感测标签［5］，其采用磁场传感器输出的电压幅值表征电流强度，但其电流动态测量范围仅为5 A~175 A，且电压信号抗干扰能力差，同时，通信距离仅52 m（EIRP为48 dBm）。
为增强传感终端安全性能，常采用基于伪随机数的加密算法，其安全性较弱；也常采用专用真随机数产生电路，但增加了系统成本和功耗。考虑到传感终端常采用ADC实现数模转换，因此，为实现资源共享，减少因实现真随机数产生器添加额外硬件资源而增加的成本和功耗，本文重点研究基于ADC的低复杂度高兼容真随机数产生器。
2000年，Petrie等人提出将电阻热噪声、振荡器采样和离散时间混沌系统结合实现真随机数发生器［6］，其性能优于采用单一熵源实现的真随机数发生器。之后，Callegari等人和Pareschi等人分别提出采用多个ADC流水线架构实现真随机数发生器［7-8］，每一级ADC使用15 bit的分辨率，输出1位随机数，并且ADC的输入是前一级ADC输出的残差信号。2020年，Jayaraj等人在SAR ADC完成后，使用比较器对ADC输出的最低位（残差）继续比较一次，将比较结果作为随机数，可以同时完成模数转换和产生真随机数（True Random Numter,TRN）［9］。
以上文献提出的基于ADC实现真随机数发生器的方法难以真正实现，只适合专用芯片，增加了系统的设计复杂度和成本。2016年，Liu等人提出了基于传统MCU的ADC采样电阻分压电路电压的真随机数发生器［10］，但其过度依赖电阻和电路的热噪声，当ADC位宽小的时候，其输出数据变化很小或根本没有变化，致使很难产生高质量的真随机数。文献［11-12］给出了使用传统微处理器和流水线ADC相结合的结构来实现真随机数发生器的方法，这是在微处理器上基于ADC实现真随机数的典型例子，但其结构复杂，难以在无线无源低功耗设备上实现。
针对上述问题，本文在不增加无源传感终端复杂度的情况下，研究兼容型真随机数发生器和可重构加密算法，并进一步研究多源能量收集电路和高灵敏度ASK解调电路，增强无源终端接收灵敏度，提升无源终端通信距离，并设计出无线无源可重构远距离安全传感终端。
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作者信息：
邓洋1，张世杰1，刘成旺1，李征1，冉君1，钟永明1，王坚1，施昶2，李钢2
(1.成都普什信息自动化有限公司，四川成都611731；
2.电子科技大学，四川成都610054)
