70/72JIJI本科生畢業(yè)論文基于RFID的智能倉(cāng)儲(chǔ)治理系統(tǒng)設(shè)計(jì)DesignofIntelligentWarehouseManagementSystemBasedonRFID學(xué)院名稱：計(jì)算機(jī)科學(xué)與通信工程學(xué)院專業(yè)班級(jí)：06通信工程1班學(xué)生姓名：邱廷君指導(dǎo)教師姓名：宋雪樺指導(dǎo)教師職稱：副教授2010年6月基于RFID的智能倉(cāng)儲(chǔ)治理系統(tǒng)設(shè)計(jì)專業(yè)班級(jí)：06通信工程1班學(xué)生姓名：邱廷君指導(dǎo)教師：宋雪樺職稱：副教授摘要射頻識(shí)不技術(shù)在軍事監(jiān)控、環(huán)境科學(xué)、空間探究和日常生活等許多方面都具有廣泛的應(yīng)用前景。能夠講射頻技術(shù)是信息感知和采集的一場(chǎng)革命，是21世紀(jì)最重要的技術(shù)之一。目前國(guó)外已有專門多文獻(xiàn)報(bào)道，射頻識(shí)不技術(shù)差不多應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域，并表現(xiàn)出良好的性能。因此在國(guó)內(nèi)，有著寬敞的應(yīng)用前景和價(jià)值，反映了當(dāng)今通信研究領(lǐng)域的前沿。近年來，物流業(yè)得到了快速的進(jìn)展，處于物流中心環(huán)節(jié)的倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)，也隨之加快了進(jìn)展步伐。隨著計(jì)算技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)的快速進(jìn)步，倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)差不多向自動(dòng)化、智能化方向進(jìn)展。射頻識(shí)不技術(shù)作為新一代自動(dòng)識(shí)不技術(shù)，其具有顯著的優(yōu)勢(shì)，在倉(cāng)儲(chǔ)治理中的應(yīng)用得到了廣泛的關(guān)注。本文詳細(xì)分析了RFID技術(shù)，以RFID技術(shù)為核心,在分析倉(cāng)儲(chǔ)治理流程的基礎(chǔ)上,提出了倉(cāng)儲(chǔ)治理系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)和功能設(shè)計(jì),并論述了RFID定位計(jì)算方法，解決約束RFID系統(tǒng)快速讀取的瓶頸，提高商品實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集，使商品的采購(gòu)、倉(cāng)儲(chǔ)、配送過程更加便捷。本文以物流倉(cāng)庫為例設(shè)計(jì)了倉(cāng)庫治理系統(tǒng)中RFID系統(tǒng)的總體框架、系統(tǒng)組成和工作流程，對(duì)商業(yè)應(yīng)用中大批量物品的識(shí)不和治理具有重要意義。關(guān)鍵詞：射頻識(shí)不；倉(cāng)儲(chǔ)治理系統(tǒng)；物流；RFID定位算法

DesignofIntelligentWarehouseManagementSystemBasedonRFIDAbstractTheRFIDtechnologyhasabroadapplicationinmanyfieldssuchasmartialmonitor,environmentalscienceandsoon.Itcanbeconsideredasaninnovationininformationsenseandcollection,andoneofthemostimportanttechnologiesin21stcentury.TheRFIDtechnologyhavebeenusedforexperimentalstudyandallofthemhavegoodperformanceabroad.Hence,tocarryonstudyingaboutcorrelativetopicsinourcountrywillhavegoodappliedpossibilitiesandvalue,whichreflectsthestudyingleadinthefieldofcommunicationresearch.Recentyears,asthelogisticsindustryhasbeendevelopingrapidly,thestoragesystembeingthekeylinkofthelogisticsindustryalsoexpeditethepaceofdevelopment.Withtherapidprogressoftechnologyandautomationtechnology,thesystemhasmadeadevelopdirectionofautomationandintellectualized.RFID(RadioFrequencyIdentification)technologiesasanewgenerationoftheautomaticrecognitiontechnology,ithasadistinctadvantage,andreceivedwidespreadconcernonapplicationsofthewarehousingmanagement.ThedetailedanalysisRFIDtechnology,onthebasisofanalysiswarehousemanagementprocesses,maketheoveralldesignandfunctionsofthewarehousingmanagementsystem.AndittreatstheRFIDpositioningcomputation,solvethebottleneckoftheRFIDsystemonquicklyreadingtomaketheReal-timedatacollectionspeedfastersothatthegoodspurchase,storageanddistributioncouldbemoreconvenient.Thisarticletoitsflowtakeslogisticswarehouseasaexamplemakethedesigntheoverallframework,systemsandworkingprocessesofRFIDsystem,hasagreatsignificanceonthemassoftheidentificationandmanagement.KeywordsRFID(RadioFrequencyIdentification);wms(warehousemanagementsystem);logistics；RFIDpositioningcomputation

目錄第一章緒論 51.1自動(dòng)識(shí)不技術(shù)簡(jiǎn)介 51.2RFID技術(shù)的現(xiàn)狀及進(jìn)展 61.2.1RFID技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀 61.2.2RFID技術(shù)的進(jìn)展方向 7第二章RFID技術(shù)概述 92.1RFID技術(shù)簡(jiǎn)介 92.1.1什么是射頻識(shí)不技術(shù) 92.1.2射頻識(shí)不技術(shù)進(jìn)展歷史 102.1.3射頻識(shí)不技術(shù)的進(jìn)展 102.2RFID系統(tǒng)的分類 112.2.1依照標(biāo)簽的供電形式分類 112.2.2依照標(biāo)簽的數(shù)據(jù)通信方式分類 112.2.3依照工作頻率分類 112.2.4依照標(biāo)簽的可讀性分類 112.2.5依照RFID系統(tǒng)標(biāo)簽和讀頭之間的通信工作時(shí)序分類 112.3RFID技術(shù)的優(yōu)勢(shì) 122.4RFID技術(shù)的應(yīng)用 122.4.1無源RFID技術(shù) 123.1RFID系統(tǒng)組成 163.1.1閱讀器 163.1.2天線 163.1.3電子標(biāo)簽 163.1.4RFID中間件 173.1.5RFID應(yīng)用系統(tǒng)軟件 173.2RFID系統(tǒng)工作原理 17第四章RFID系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)編碼與防沖突技術(shù) 184.1編碼與校驗(yàn) 184.1.1RFID系統(tǒng)通信模型 184.1.2RFID數(shù)據(jù)傳輸常用編碼格式 184.1.3RFID傳輸數(shù)據(jù)校驗(yàn) 214.2防沖突技術(shù) 214.2.1RFID系統(tǒng)的沖撞問題 214.2.2防沖突算法研究 214.2.3動(dòng)態(tài)調(diào)整二進(jìn)制樹形搜索法 224.2.4算法的復(fù)雜度分析 25第五章基于RFID技術(shù)的倉(cāng)儲(chǔ)治理系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā) 275.1倉(cāng)儲(chǔ)治理現(xiàn)狀 275.2倉(cāng)儲(chǔ)治理的進(jìn)展方向 275.3基于RFID技術(shù)的倉(cāng)儲(chǔ)治理系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案 285.3.1RFID技術(shù)的系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu) 285.3.2RFID技術(shù)系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu) 295.1本論文的要緊工作 335.2以后工作展望 33參考文獻(xiàn) 35致謝 36第一章緒論1.1自動(dòng)識(shí)不技術(shù)簡(jiǎn)介在我們的現(xiàn)實(shí)生活中，各種各樣的活動(dòng)或者事件都會(huì)產(chǎn)生如此或者那樣的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)包括人的、物質(zhì)的、財(cái)務(wù)的，也包括采購(gòu)的、生產(chǎn)的和銷售的，這些數(shù)據(jù)的采集與分析關(guān)于我們的生產(chǎn)或者生活決策來講是十分重要的。假如沒有這些實(shí)際工況的數(shù)據(jù)支援，生產(chǎn)和決策就將成為一句空話，將缺乏現(xiàn)實(shí)基礎(chǔ)。在計(jì)算機(jī)信息處理系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)的采集是信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)，這些數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)系統(tǒng)的分析和過濾，最終成為阻礙我們決策的信息。在信息系統(tǒng)早期，相當(dāng)部分?jǐn)?shù)據(jù)的處理差不多上通過人工手工錄入，如此，不僅數(shù)據(jù)量十分龐大，勞動(dòng)強(qiáng)度大，而且數(shù)據(jù)誤碼率較高，也失去了實(shí)時(shí)的意義。為了解決這些問題，人們就研究和進(jìn)展了各種各樣的自動(dòng)識(shí)不技術(shù)，將人們從繁沉的重復(fù)的但又十分不精確的手工勞動(dòng)中解放出來，提高了系統(tǒng)信息的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性，從而為生產(chǎn)的實(shí)時(shí)調(diào)整，財(cái)務(wù)的及時(shí)總結(jié)以及決策的正確制定提供正確的參考依據(jù)。在當(dāng)前比較流行的物流研究中，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的自動(dòng)識(shí)不與實(shí)時(shí)采集更是物流信息系統(tǒng)（LMIS，LogisticsManagementInformationSystem）的存在基礎(chǔ)，因?yàn)椋锪鬟^程比其他任何環(huán)節(jié)更接近于現(xiàn)實(shí)的"物"，物流產(chǎn)生的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)比其他任何工況都要密集，數(shù)據(jù)量都要大。那么，究竟什么是自動(dòng)識(shí)不技術(shù)（autoidentification）呢？自動(dòng)識(shí)不技術(shù)確實(shí)是應(yīng)用一定的識(shí)不裝置，通過被識(shí)不物品和識(shí)不裝置之間的接近活動(dòng)，自動(dòng)地獵取被識(shí)不物品的相關(guān)信息，并提供給后臺(tái)的計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)來完成相關(guān)后續(xù)處理的一種技術(shù)。舉例講明。商場(chǎng)的條形碼掃描系統(tǒng)確實(shí)是一種典型的自動(dòng)識(shí)不技術(shù)。售貨員通過掃描儀掃描商品的條碼，獵取商品的名稱、價(jià)格，輸入數(shù)量，后臺(tái)POS系統(tǒng)即可計(jì)算出該批商品的價(jià)格，從而完成顧客的結(jié)算。因此，顧客也能夠采納銀行卡支付的形式進(jìn)行支付，銀行卡支付過程本身也是自動(dòng)識(shí)不技術(shù)的一種應(yīng)用形式。自動(dòng)識(shí)不技術(shù)是以計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的進(jìn)展為基礎(chǔ)的綜合性科學(xué)技術(shù)，它是信息數(shù)據(jù)自動(dòng)識(shí)讀、自動(dòng)輸入計(jì)算機(jī)的重要方法和手段，歸根到底，自動(dòng)識(shí)不技術(shù)是一種高度自動(dòng)化的信息或者數(shù)據(jù)采集技術(shù)。自動(dòng)識(shí)不技術(shù)近幾十年在全球范圍內(nèi)得到了迅猛進(jìn)展，初步形成了一個(gè)包括條碼技術(shù)、磁條磁卡技術(shù)、IC卡技術(shù)、光學(xué)字符識(shí)不、射頻技術(shù)、聲音識(shí)不及視覺識(shí)不等集計(jì)算機(jī)、光、磁、物理、機(jī)電、通信技術(shù)為一體的高新技術(shù)學(xué)科。一般來講，在一個(gè)信息系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)的采集（識(shí)不）完成了系統(tǒng)的原始數(shù)據(jù)的采集工作，解決了人工數(shù)據(jù)輸入的速度慢、誤碼率高、勞動(dòng)強(qiáng)度大、工作簡(jiǎn)單重復(fù)性高等問題，為計(jì)算機(jī)信息處理提供了快速、準(zhǔn)確地進(jìn)行數(shù)據(jù)采集輸入的有效手段，因此，自動(dòng)識(shí)不技術(shù)作為一種革命性的高新技術(shù)，正迅速為人們所同意。自動(dòng)識(shí)不系統(tǒng)通過中間件或者接口（包括軟件的和硬件的）將數(shù)據(jù)傳輸給后臺(tái)處理計(jì)算機(jī)，由計(jì)算機(jī)對(duì)所采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理或者加工，最終形成對(duì)人們有用的信息。在有的場(chǎng)合，中間件本身就具有數(shù)據(jù)處理的功能。中間件還能夠支持單一系統(tǒng)不同的協(xié)議的產(chǎn)品的工作。完整的自動(dòng)識(shí)不計(jì)算機(jī)治理系統(tǒng)包括自動(dòng)識(shí)不系統(tǒng)（AutoIdentificationSystem,簡(jiǎn)稱AIDS），應(yīng)用程序接口(ApplicationInterface,簡(jiǎn)稱API)或者中間件（Middleware）和應(yīng)用系統(tǒng)軟件（ApplicationSoftware）。也確實(shí)是講，自動(dòng)識(shí)不系統(tǒng)完成系統(tǒng)的采集和存儲(chǔ)工作，應(yīng)用系統(tǒng)軟件對(duì)自動(dòng)識(shí)不系統(tǒng)所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行應(yīng)用處理，而應(yīng)用程序接口軟件則提供自動(dòng)識(shí)不系統(tǒng)和應(yīng)用系統(tǒng)軟件之間的通訊接口包括數(shù)據(jù)格式，將自動(dòng)識(shí)不系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)換成應(yīng)用軟件系統(tǒng)能夠識(shí)不和利用的信息并進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞。RFID射頻識(shí)不是一種非接觸式的自動(dòng)識(shí)不技術(shù)，它通過射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)不目標(biāo)對(duì)象并獵取相關(guān)數(shù)據(jù)，識(shí)不工作無須人工干預(yù)，可工作于各種惡劣環(huán)境。RFID技術(shù)可識(shí)不高速運(yùn)動(dòng)物體并可同時(shí)識(shí)不多個(gè)標(biāo)簽，操作快捷方便。RFID是一種簡(jiǎn)單的無線系統(tǒng)，只有兩個(gè)差不多器件，該系統(tǒng)用于操縱、檢測(cè)和跟蹤物體。系統(tǒng)由一個(gè)詢問器（或閱讀器）和專門多應(yīng)答器（或標(biāo)簽）組成。1.2RFID技術(shù)的現(xiàn)狀及進(jìn)展1.2.1RFID技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀RFID技術(shù)的應(yīng)用已趨成熟。在北美、歐洲、大洋洲、亞太地區(qū)及非洲南部都得到了相當(dāng)廣泛的應(yīng)用。典型的應(yīng)用領(lǐng)域包括：

(1)鐵路車號(hào)自動(dòng)識(shí)不治理。如：北美鐵路、中國(guó)鐵路、瑞士鐵路等。

(2)車輛道路交通自動(dòng)收費(fèi)治理。如：北美部分收費(fèi)高速公路的自動(dòng)收費(fèi)中國(guó)部分高速公路自動(dòng)收費(fèi)治理、東南亞國(guó)家部分收費(fèi)公路的自動(dòng)收費(fèi)治理。

(3)旅客航空行包的自動(dòng)識(shí)不、分揀、轉(zhuǎn)運(yùn)治理。如：北美部分機(jī)場(chǎng)。

(4)車輛出入操縱。如：停車場(chǎng)、垃圾場(chǎng)、水泥場(chǎng)車輛出入、稱重治理等。

(5)校園卡、飯卡、乘車卡、會(huì)員卡、駕照卡、健康卡(醫(yī)療卡)等國(guó)內(nèi)、國(guó)外均有大應(yīng)用。

(6)生產(chǎn)線產(chǎn)品加工過程自動(dòng)操縱。要緊應(yīng)用在大型工廠的自動(dòng)化流水作業(yè)線上。

(7)動(dòng)物識(shí)不(養(yǎng)牛、養(yǎng)羊、賽鴿等)。大型養(yǎng)殖廠、家庭牧場(chǎng)、賽鴿競(jìng)賽。

(8)物流、倉(cāng)儲(chǔ)自動(dòng)治理。大型物流、倉(cāng)儲(chǔ)企業(yè)。

(9)貯氣容器的自動(dòng)識(shí)不治理。

(10)汽車遙控門鎖、電子門鎖等。目前國(guó)內(nèi)RFID成功的行業(yè)應(yīng)用有中國(guó)鐵路的車號(hào)自動(dòng)識(shí)不系統(tǒng)。其輻射作用已涉及到鐵路紅外軸溫探測(cè)系統(tǒng)的熱軸定位、軌道衡、超偏載檢測(cè)系統(tǒng)等。正在打算推廣的應(yīng)用項(xiàng)目還有電子身份證、電子車牌、鐵路行包自動(dòng)追蹤治理等。1.2.2RFID技術(shù)的進(jìn)展方向RFID技術(shù)的進(jìn)展，一方面受到應(yīng)用需求的\o"驅(qū)動(dòng)"驅(qū)動(dòng)，另一方面RFID的成功應(yīng)用反來又極大地促進(jìn)了應(yīng)用需求的擴(kuò)展。從技術(shù)角度講，RFID技術(shù)的進(jìn)展體現(xiàn)在若干關(guān)鍵技術(shù)的突破。從應(yīng)用角度來講，RFID技術(shù)的進(jìn)展目的在于不斷滿足日益增漲的應(yīng)用需求。一、RFID技術(shù)以后的進(jìn)展

RFID技術(shù)的進(jìn)展得益于多項(xiàng)技術(shù)的綜合進(jìn)展。所涉及的關(guān)鍵技術(shù)大致包括：芯片技術(shù)、天線技術(shù)、無線收發(fā)技術(shù)、數(shù)據(jù)變換與編碼技術(shù)、電磁傳播特性。

RFID技術(shù)的進(jìn)展差不多走過50余年，在過去的10多年里得到了更快的進(jìn)展。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，RFID產(chǎn)品的種類將越來越豐富，應(yīng)用也越來越廣泛。能夠可能，在以后的幾年中，RFID技術(shù)將持續(xù)保持高速進(jìn)展的勢(shì)頭。RFID技術(shù)的進(jìn)展將會(huì)在電子標(biāo)簽(射頻標(biāo)簽)、閱讀器、系統(tǒng)種類、標(biāo)準(zhǔn)化等方面取得新的進(jìn)展。

二、RFID電子標(biāo)簽方面

電子標(biāo)簽芯片所需的功耗更低，無源標(biāo)簽、半無源標(biāo)簽技術(shù)更趨成熟。

1)作用距離更遠(yuǎn)。

2)無線可讀寫性能更加完善。

3)適合高速移動(dòng)物品識(shí)不。

4)快速多標(biāo)簽讀／寫功能。

5)一致性更好。

6)強(qiáng)場(chǎng)強(qiáng)下的自愛護(hù)功能更完善。

7)智能性更強(qiáng)。

8)成本更低。

三、RFID閱讀器方面

1)多功能(與條碼識(shí)讀集成、無線數(shù)據(jù)傳輸、脫機(jī)工作等)。

2)智能多天線端口。

3)多種數(shù)據(jù)接口(RS232，RS422／485，USB，紅外，以太網(wǎng)口)。

4)多制式兼容(兼容讀寫多種標(biāo)簽類型)。

5)小型化、便攜式、嵌入式、模塊化。

6)多頻段兼容。

7)成本更低。

四、RFID系統(tǒng)種類方面

1)低頻近距離RFID系統(tǒng)具有更高的智能、\o"安全"安全特性。

2)高頻遠(yuǎn)距離RFID系統(tǒng)性能更加完善，系統(tǒng)更加完善。

五、RFID標(biāo)準(zhǔn)化方面

1)標(biāo)準(zhǔn)化基礎(chǔ)性研究更加深入、成熟。

2)標(biāo)準(zhǔn)化為更多企業(yè)所同意。

3)系統(tǒng)、模塊可替換性更好、更為普及。

第二章RFID技術(shù)概述2.1RFID技術(shù)簡(jiǎn)介2.1.1什么是射頻識(shí)不技術(shù)射頻識(shí)不技術(shù)是一項(xiàng)利用射頻信號(hào)通過空間耦合(交變磁場(chǎng)或電磁場(chǎng))實(shí)現(xiàn)無接觸信息傳遞并通過所傳遞的信息達(dá)到識(shí)不目的的技術(shù)。射頻識(shí)不系統(tǒng)通常由電子標(biāo)簽(射頻標(biāo)簽)和閱讀器組成。電子標(biāo)簽內(nèi)存有一定格式的電子數(shù)據(jù)，常以此作為待識(shí)不物品的標(biāo)識(shí)性信息。應(yīng)用中將電子標(biāo)簽附著在待識(shí)不物品上，作為待識(shí)不物品的電子標(biāo)記。閱讀器與電子標(biāo)簽可按約定的通信協(xié)議互傳信息，通常的情況是由閱讀器向電子標(biāo)簽發(fā)送命令，電子標(biāo)簽依照收到的閱讀器的命令，將內(nèi)存的標(biāo)識(shí)性數(shù)據(jù)回傳給閱讀器。這種通信是在無接觸方式下，利用交變磁場(chǎng)或電磁場(chǎng)的空間耦合及射頻信號(hào)調(diào)制與解調(diào)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的。電子標(biāo)簽具有各種各樣的形狀，但不是任意形狀都能滿足閱讀距離及工作頻率的要求，必需依照系統(tǒng)的工作原理，即磁場(chǎng)耦合(變壓器原理)依舊電磁場(chǎng)耦合(雷達(dá)原理)，設(shè)計(jì)合適的天線外形及尺寸。電子標(biāo)簽通常由標(biāo)簽天線(或線圈)及標(biāo)簽芯片組成。標(biāo)簽芯片即相當(dāng)于一個(gè)具有無線收發(fā)功能再加存貯功能的單片系統(tǒng)(SoC)。從純技術(shù)的角度來講，射頻識(shí)不技術(shù)的核心在電子標(biāo)簽，閱讀器是依照電子標(biāo)簽的設(shè)計(jì)而設(shè)計(jì)的。盡管，在射頻識(shí)不系統(tǒng)中電子標(biāo)簽的價(jià)格遠(yuǎn)比閱讀器低，但通常情況下，在應(yīng)用中電子標(biāo)簽的數(shù)量是專門大的，尤其是物流應(yīng)用中，電子標(biāo)簽由可能是海量同時(shí)是一次性使用的，而閱讀器的數(shù)量則相對(duì)要少的多。實(shí)際應(yīng)用中，電子標(biāo)簽除了具有數(shù)據(jù)存貯量、數(shù)據(jù)傳輸速率、工作頻率、多標(biāo)簽識(shí)讀特征等電學(xué)參數(shù)之外，還依照其內(nèi)部是否需要加裝電池及電池供電的作用而將電子標(biāo)簽分為無源標(biāo)簽(passive)、半無源標(biāo)簽(semi-passive)和有源標(biāo)簽(active)三種類型。無源標(biāo)簽沒有內(nèi)裝電池，在閱讀器的閱讀范圍之外時(shí)，標(biāo)簽處于無源狀態(tài)，在閱讀器的閱讀范圍之內(nèi)時(shí)標(biāo)簽從閱讀器發(fā)出的射頻能量中提取其工作所需的電能。半無源標(biāo)簽內(nèi)裝有電池，但電池僅對(duì)標(biāo)簽內(nèi)要求供電維持?jǐn)?shù)據(jù)的電路或標(biāo)簽芯片工作所需的電壓作輔助支持，標(biāo)簽電路本身耗電專門少。標(biāo)簽未進(jìn)入工作狀態(tài)前，一直處于休眠狀態(tài)，相當(dāng)于無源標(biāo)簽。標(biāo)簽進(jìn)入閱讀器的閱讀范圍時(shí)，受到閱讀器發(fā)出的射頻能量的激勵(lì)，進(jìn)入工作狀態(tài)時(shí)，用于傳輸通信的射頻能量與無源標(biāo)簽一樣源自閱讀器。有源標(biāo)簽的工作電源完全由內(nèi)部電池供給，同時(shí)標(biāo)簽電池的能量供應(yīng)也部分地轉(zhuǎn)換為標(biāo)簽與閱讀器通信所需的射頻能量。射頻識(shí)不系統(tǒng)的另一要緊性能指標(biāo)是閱讀距離，也稱為作用距離，它表示在最遠(yuǎn)為多遠(yuǎn)的距離上，閱讀器能夠可靠地與電子標(biāo)簽交換信息，即閱讀器能讀取標(biāo)簽中的數(shù)據(jù)。實(shí)際系統(tǒng)這一指標(biāo)相差專門大，取決于標(biāo)簽及閱讀器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、成本的要求、應(yīng)用的需求等，范圍從0～100m左右。典型的情況是，在低頻125kHz、13.56MHz頻點(diǎn)上一般均采納無源標(biāo)簽，作用距離在10～30cm左右，個(gè)不有到1.5m的系統(tǒng)。在高頻UHF頻段，無源標(biāo)簽的作用距離可達(dá)到3～10m。更高頻段的系統(tǒng)一般均采納有源標(biāo)簽。采納有源標(biāo)簽的系統(tǒng)有達(dá)到作用距離至100m左右的報(bào)道。2.1.2射頻識(shí)不技術(shù)進(jìn)展歷史從信息傳遞的差不多原理來講，射頻識(shí)不技術(shù)在低頻段基于變壓器耦合模型(初級(jí)與次級(jí)之間的能量傳遞及信號(hào)傳遞)，在高頻段基于雷達(dá)探測(cè)目標(biāo)的空間耦合模型(雷達(dá)發(fā)射電磁波信號(hào)碰到目標(biāo)后攜帶目標(biāo)信息返回雷達(dá)接收機(jī))。1948年哈里·斯托克曼發(fā)表的“利用反射功率的通信”奠定了射頻識(shí)不射頻識(shí)不技術(shù)的理論基礎(chǔ)。射頻識(shí)不技術(shù)的進(jìn)展可按十年期劃分如下：1940-1950年：雷達(dá)的改進(jìn)和應(yīng)用催生了射頻識(shí)不技術(shù)，1948年奠定了射頻識(shí)不技術(shù)的理論基礎(chǔ)。1950-1960年：早期射頻識(shí)不技術(shù)的探究時(shí)期，要緊處于實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)研究。1960-1970年：射頻識(shí)不技術(shù)的理論得到了進(jìn)展，開始了一些應(yīng)用嘗試。1970-1980年：射頻識(shí)不技術(shù)與產(chǎn)品研發(fā)處于一個(gè)大進(jìn)展時(shí)期，各種射頻識(shí)不技術(shù)測(cè)試得到加速。出現(xiàn)了一些最早的射頻識(shí)不應(yīng)用。1980-1990年：射頻識(shí)不技術(shù)及產(chǎn)品進(jìn)入商業(yè)應(yīng)用時(shí)期，各種規(guī)模應(yīng)用開始出現(xiàn)。1990-2000年：射頻識(shí)不技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化問題日趨得到重視，射頻識(shí)不產(chǎn)品得到廣泛采納，射頻識(shí)不產(chǎn)品逐漸成為人們生活中的一部分。2000年后：標(biāo)準(zhǔn)化問題日趨為人們所重視，射頻識(shí)不產(chǎn)品種類更加豐富，有源電子標(biāo)簽、無源電子標(biāo)簽及半無源電子標(biāo)簽均得到進(jìn)展，電子標(biāo)簽成本不斷降低，規(guī)模應(yīng)用行業(yè)擴(kuò)大。至今，射頻識(shí)不技術(shù)的理論得到豐富和完善。單芯片電子標(biāo)簽、多電子標(biāo)簽識(shí)讀、無線可讀可寫、無源電子標(biāo)簽的遠(yuǎn)距離識(shí)不、適應(yīng)高速移動(dòng)物體的射頻識(shí)不技術(shù)與產(chǎn)品正在成為現(xiàn)實(shí)并走向應(yīng)用。特不值得一提的是在1998年美國(guó)麻省理工學(xué)院的DavidBrock博士和SanjaySarma教授在喝咖啡談天時(shí)，談及物品自動(dòng)識(shí)不技術(shù)手段問題時(shí)產(chǎn)生的從系統(tǒng)的角度來解決物品自動(dòng)識(shí)不問題的靈感，由此導(dǎo)致了供應(yīng)鏈中物品自動(dòng)識(shí)不概念的一次革命，并最終在1999年10月1日正式創(chuàng)建Auto-IDCenter非盈利性的開發(fā)組織。Auto-IDCenter誕生后，迅速提出了產(chǎn)品電子代碼EPC(ElectronicProductCode)的概念以及物聯(lián)網(wǎng)的概念與構(gòu)架，并積極推進(jìn)有關(guān)概念的基礎(chǔ)研究與實(shí)驗(yàn)工作。能夠講，EPC與物聯(lián)網(wǎng)的概念將射頻識(shí)不技術(shù)的應(yīng)用推到了極致，對(duì)射頻識(shí)不技術(shù)的進(jìn)展與應(yīng)用的推廣起到了極大的推動(dòng)作用。2.1.3射頻識(shí)不技術(shù)的進(jìn)展射頻識(shí)不技術(shù)的進(jìn)展，一方面受到應(yīng)用需求的驅(qū)動(dòng)，另一方面射頻識(shí)不技術(shù)的成功應(yīng)用反過來又將極大地促進(jìn)應(yīng)用需求的擴(kuò)展。從技術(shù)角度講，射頻識(shí)不技術(shù)的進(jìn)展體現(xiàn)在若干關(guān)鍵技術(shù)的突破。從應(yīng)用角度來講，射頻識(shí)不技術(shù)的進(jìn)展目的在于不斷滿足日益增漲的應(yīng)用需求。射頻識(shí)不技術(shù)的進(jìn)展得益于多項(xiàng)技術(shù)的綜合進(jìn)展。所涉及的關(guān)鍵技術(shù)大致包括：芯片技術(shù)、天線技術(shù)、無線收發(fā)技術(shù)、數(shù)據(jù)變換與編碼技術(shù)、電磁傳播特性。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，射頻識(shí)不產(chǎn)品的種類將越來越豐富，應(yīng)用也越來越廣泛。能夠可能，在以后的幾年中，射頻識(shí)不技術(shù)將持續(xù)保持高速進(jìn)展的勢(shì)頭。射頻識(shí)不技術(shù)的進(jìn)展將會(huì)在電子標(biāo)簽(射頻標(biāo)簽)、閱讀器、系統(tǒng)種類等方面取得新進(jìn)展。在電子標(biāo)簽方面，電子標(biāo)簽芯片所需的功耗更低，無源標(biāo)簽、半無源標(biāo)簽技術(shù)更趨成熟。其作用距離將更遠(yuǎn)，無線可讀寫性能也將更加完善，同時(shí)能夠適合高速移動(dòng)物品識(shí)不，識(shí)不速度也將更加快，具有快速多標(biāo)簽讀寫功能。與此同時(shí)，在強(qiáng)場(chǎng)強(qiáng)下的自愛護(hù)功能也會(huì)更加完善、智能性更強(qiáng)，成本更低。在讀寫器方面，多功能讀寫器，包括與條碼識(shí)不集成、無線數(shù)據(jù)傳輸、脫機(jī)工作等功能將被更多的應(yīng)用。同時(shí)，多種數(shù)據(jù)接口包括RS232，RS422／485，USB，紅外，以太網(wǎng)口也將得到應(yīng)用。而讀寫器將實(shí)現(xiàn)多制式多頻段兼容，能夠兼容讀寫多種標(biāo)簽類型和多個(gè)頻段標(biāo)簽。讀寫器會(huì)朝著小型化、便攜式、嵌入式、模塊化方向進(jìn)展，成本將更加低廉，應(yīng)用范圍更加廣泛。在系統(tǒng)方面，低頻近距離系統(tǒng)將具有更高的智能、安全特性；高頻遠(yuǎn)距離系統(tǒng)性能將更加完善，成本更低。而2.45GHz和5.8GHz系統(tǒng)將更加完善。同時(shí)，無芯片系統(tǒng)將逐漸得到應(yīng)用?？偠灾?，射頻識(shí)不技術(shù)以后的進(jìn)展中，在結(jié)合其它高新技術(shù)，比如GPS、生物識(shí)不等技術(shù)，由單一識(shí)不向多功能識(shí)不方向進(jìn)展的同時(shí)，將結(jié)合現(xiàn)代通信及計(jì)算機(jī)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)跨地區(qū)、跨行業(yè)應(yīng)用。2.2RFID系統(tǒng)的分類2.2.1依照標(biāo)簽的供電形式分類依據(jù)射頻標(biāo)簽工作所需能量的供給方式，能夠?qū)FID系統(tǒng)分為：有源、無源和半有源系統(tǒng)。2.2.2依照標(biāo)簽的數(shù)據(jù)通信方式分類標(biāo)簽的數(shù)據(jù)調(diào)制方式即標(biāo)簽是通過何種形式方法與讀頭之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，據(jù)此RFID可分為主動(dòng)式、被動(dòng)式和半主動(dòng)式。2.2.3依照工作頻率分類RFID系統(tǒng)的工作頻率即為讀頭發(fā)送無線信號(hào)時(shí)所用的頻率，一般能夠分為低頻、高頻、超高頻和微波。低頻135KHz以下、高頻13.56MHz、超高頻860M~960MHz、微波2.4G，5.8G。2.2.4依照標(biāo)簽的可讀性分類射頻標(biāo)簽內(nèi)部使用的存儲(chǔ)器類型不一樣，能夠分為可讀寫卡(RW)，一次寫入多次讀出卡(WORM)和只讀卡(RO)，只讀卡標(biāo)簽內(nèi)一般只有只讀存儲(chǔ)器（ROM）和隨即存儲(chǔ)器（RAM）和緩沖存儲(chǔ)器，而可讀寫卡一般還有非活動(dòng)可編程經(jīng)歷存儲(chǔ)器。這種存儲(chǔ)器除了存儲(chǔ)數(shù)據(jù)功能外，還具有在適當(dāng)條件下同意多次寫入數(shù)據(jù)的功能。2.2.5依照RFID系統(tǒng)標(biāo)簽和讀頭之間的通信工作時(shí)序分類時(shí)序指的是讀頭和標(biāo)簽的工作次序問題，即是讀頭主動(dòng)喚醒標(biāo)簽（RTF,ReaderTalkFirst）依舊標(biāo)簽首先自報(bào)家門（TTF，TagTalkFirst）的方式。一般來講，無源標(biāo)簽一般是TTF方式，TTF系統(tǒng)通信協(xié)議比較簡(jiǎn)單，防沖撞能力更強(qiáng)，速度更快。2.3RFID技術(shù)的優(yōu)勢(shì)作為一項(xiàng)新技術(shù)，和傳統(tǒng)的條形碼技術(shù)相比較，其具有特不明顯的技術(shù)和應(yīng)用上的優(yōu)勢(shì)，具體表現(xiàn)在：1.讀取方便快捷：數(shù)據(jù)的讀取無需光源，甚至能夠透過外包裝來進(jìn)行，有效識(shí)不距離更長(zhǎng)；自帶電池的主動(dòng)標(biāo)簽，有效識(shí)不距離可達(dá)到30米以上。2.識(shí)不速度快：標(biāo)簽一進(jìn)入磁場(chǎng)，閱讀器就能夠即時(shí)讀取其中的信息，而且能夠同時(shí)處理多個(gè)標(biāo)簽，實(shí)現(xiàn)批量識(shí)不。3.數(shù)據(jù)容量大：一維條形碼的容量是50字節(jié)，二維條形碼最大的容量可儲(chǔ)存2～3000字符，RFID最大的容量則有數(shù)百萬字節(jié)。4.使用壽命長(zhǎng)，應(yīng)用范圍廣：其無線電通信方式，使其能夠應(yīng)用于粉塵、油污等高污染環(huán)境和放射性環(huán)境，而且其封閉式包裝使得其壽命大大超過印刷的條形碼。5.標(biāo)簽數(shù)據(jù)可動(dòng)態(tài)更改：利用編程器能夠向電子標(biāo)簽里寫入數(shù)據(jù)，從而給予RFID標(biāo)簽交互式便攜數(shù)據(jù)文件的功能，而且寫入時(shí)刻比打印條形碼更短。6.更好的安全性：RFID電子標(biāo)簽不僅能夠嵌入或附著在不同形狀、類型的產(chǎn)品上，而且能夠?yàn)闃?biāo)簽數(shù)據(jù)的讀寫設(shè)置密碼愛護(hù)，從而具有更高的安全性。7.動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)通信：標(biāo)簽以每秒50～100次的頻率與閱讀器進(jìn)行通信，因此只要RFID標(biāo)簽所附著的物體出現(xiàn)在閱讀器的有效識(shí)不范圍內(nèi)，就能夠?qū)ζ湮恢眠M(jìn)行動(dòng)態(tài)的追蹤和監(jiān)控。2.4RFID技術(shù)的應(yīng)用目前定義RFID產(chǎn)品的工作頻率有低頻、高頻和超高頻的頻率范圍內(nèi)的符合不同標(biāo)準(zhǔn)的不同的產(chǎn)品,而且不同頻段的RFID產(chǎn)品會(huì)有不同的特性。其中感應(yīng)器有無源和有源兩種方式。2.4.1無源RFID技術(shù)一、低頻(從125KHz到134KHz)事實(shí)上RFID技術(shù)首先在低頻得到廣泛的應(yīng)用和推廣。該頻率要緊是通過電感耦合的方式進(jìn)行工作,也確實(shí)是在讀寫器線圈和感應(yīng)器線圈間存在著變壓器耦合作用.通過讀寫器交變場(chǎng)的作用在感應(yīng)器天線中感應(yīng)的電壓被整流,可作供電電壓使用.磁場(chǎng)區(qū)域能夠?qū)ｉT好的被定義，然而場(chǎng)強(qiáng)下降的太快。特性：1.工作在低頻的感應(yīng)器的一般工作頻率從120KHz到134KHz,TI的工作頻率為134.2KHz。該頻段的波長(zhǎng)大約為2500m。2.除了金屬材料阻礙外，一般低頻能夠穿過任意材料的物品而不降低它的讀取距離。3.工作在低頻的讀寫器在全球沒有任何專門的許可限制。4．低頻產(chǎn)品有不同的封裝形式。好的封裝形式確實(shí)是價(jià)格太貴，然而有10年以上的使用壽命。5．盡管該頻率的磁場(chǎng)區(qū)域下降專門快，然而能夠產(chǎn)生相對(duì)均勻的讀寫區(qū)域。6．相關(guān)于其他頻段的RFID產(chǎn)品，該頻段數(shù)據(jù)傳輸速率比較慢。7．感應(yīng)器的價(jià)格相對(duì)與其他頻段來講要貴。要緊應(yīng)用：1．畜牧業(yè)的治理系統(tǒng)2．汽車防盜和無鑰匙開門系統(tǒng)的應(yīng)用3．馬拉松賽跑系統(tǒng)的應(yīng)用4．自動(dòng)停車場(chǎng)收費(fèi)和車輛治理系統(tǒng)5．自動(dòng)加油系統(tǒng)的應(yīng)用6．酒店門鎖系統(tǒng)的應(yīng)用7．門禁和安全治理系統(tǒng)符合的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)：a)ISO11784RFID畜牧業(yè)的應(yīng)用－編碼結(jié)構(gòu)b)ISO11785RFID畜牧業(yè)的應(yīng)用－技術(shù)理論c)ISO14223-1RFID畜牧業(yè)的應(yīng)用－空氣接口d)ISO14223-2RFID畜牧業(yè)的應(yīng)用－協(xié)議定義e)ISO18000-2定義低頻的物理層、防沖撞和通訊協(xié)議f)DIN30745要緊是歐洲對(duì)垃圾治理應(yīng)用定義的標(biāo)準(zhǔn)二、高頻(工作頻率為13.56MHz)在該頻率的感應(yīng)器不再需要線圈進(jìn)行繞制，能夠通過腐蝕活著印刷的方式制作天線。感應(yīng)器一般通過負(fù)載調(diào)制的方式進(jìn)行工作。也確實(shí)是通過感應(yīng)器上的負(fù)載電阻的接通和斷開促使讀寫器天線上的電壓發(fā)生變化，實(shí)現(xiàn)用遠(yuǎn)距離感應(yīng)器對(duì)天線電壓進(jìn)行振幅調(diào)制。假如人們通過數(shù)據(jù)操縱負(fù)載電壓的接通和斷開，那么這些數(shù)據(jù)就能夠從感應(yīng)器傳輸?shù)阶x寫器。特性：1.工作頻率為13.56MHz，該頻率的波長(zhǎng)大概為22m。2.除了金屬材料外，該頻率的波長(zhǎng)能夠穿過大多數(shù)的材料，然而往往會(huì)降低讀取距離。感應(yīng)器需要離開金屬一段距離。3.該頻段在全球都得到認(rèn)可并沒有專門的限制。4.感應(yīng)器一般以電子標(biāo)簽的形式。5.盡管該頻率的磁場(chǎng)區(qū)域下降專門快，然而能夠產(chǎn)生相對(duì)均勻的讀寫區(qū)域。6.該系統(tǒng)具有防沖撞特性，能夠同時(shí)讀取多個(gè)電子標(biāo)簽。7.能夠把某些數(shù)據(jù)信息寫入標(biāo)簽中。8.數(shù)據(jù)傳輸速率比低頻要快，價(jià)格不是專門貴。要緊應(yīng)用：1．圖書治理系統(tǒng)的應(yīng)用2．瓦斯鋼瓶的治理應(yīng)用3．服裝生產(chǎn)線和物流系統(tǒng)的治理和應(yīng)用4．三表預(yù)收費(fèi)系統(tǒng)5．酒店門鎖的治理和應(yīng)用6．大型會(huì)議人員通道系統(tǒng)7．固定資產(chǎn)的治理系統(tǒng)8．醫(yī)藥物流系統(tǒng)的治理和應(yīng)用9．智能貨架的治理符合的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)：a)ISO/IEC14443近耦合IC卡，最大的讀取距離為10cm。b)ISO/IEC15693疏耦合IC卡，最大的讀取距離為1m。c)ISO/IEC18000-3該標(biāo)準(zhǔn)定義了13.56MHz系統(tǒng)的物理層，防沖撞算法和通訊協(xié)議。d)13.56MHzISMBandClass1定義13.56MHz符合EPC的接口定義。三、超高頻(工作頻率為860MHz到960MHz之間)超高頻系統(tǒng)通過電場(chǎng)來傳輸能量。電場(chǎng)的能量下降的不是專門快，然而讀取的區(qū)域不是專門好進(jìn)行定義。該頻段讀取距離比較遠(yuǎn)，無源可達(dá)10m左右。要緊是通過電容耦合的方式進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。特性：1．在該頻段，全球的定義不是專門相同－歐洲和部分亞洲定義的頻率為868MHz，北美定義的頻段為902到905MHz之間，在日本建議的頻段為950到956之間。該頻段的波長(zhǎng)大概為30cm左右。2．目前，該頻段功率輸出目前統(tǒng)一的定義(美國(guó)定義為4W，歐洲定義為500mW)?？赡軞W洲限制會(huì)上升到2WEIRP。3．超高頻頻段的電波不能通過許多材料，特不是水，灰塵，霧等懸浮顆粒物資。相關(guān)于高頻的電子標(biāo)簽來講，該頻段的電子標(biāo)簽不需要和金屬分開來。4．電子標(biāo)簽的天線一般是長(zhǎng)條和標(biāo)簽狀。天線有線性和圓極化兩種設(shè)計(jì)，滿足不同應(yīng)用的需求。5．該頻段有好的讀取距離，然而對(duì)讀取區(qū)域?qū)ｉT難進(jìn)行定義。6．有專門高的數(shù)據(jù)傳輸速率，在專門短的時(shí)刻能夠讀取大量的電子標(biāo)簽。要緊應(yīng)用：1．供應(yīng)鏈上的治理和應(yīng)用2．生產(chǎn)線自動(dòng)化的治理和應(yīng)用3．航空包裹的治理和應(yīng)用4．集裝箱的治理和應(yīng)用5．鐵路包裹的治理和應(yīng)用6．后勤治理系統(tǒng)的應(yīng)用符合的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)：a)ISO/IEC18000-6定義了超高頻的物理層和通訊協(xié)議；空氣接口定義了TypeA和TypeB兩部分；支持可讀和可寫操作。b)EPCglobal定義了電子物品編碼的結(jié)構(gòu)和甚高頻的空氣接口以及通訊的協(xié)議。例如：Class0,Class1,UHFGen2。c)UbiquitousID日本的組織，定義了UID編碼結(jié)構(gòu)和通信治理協(xié)議。在今后，超高頻的產(chǎn)品會(huì)得到大量的應(yīng)用。例如WalMart、Tesco、美國(guó)國(guó)防部和麥德龍超市都會(huì)在它們的供應(yīng)鏈上應(yīng)用RFID技術(shù)。2.4.2有源RFID技術(shù)（2.45GHz、5.8G）有源RFID具備低發(fā)射功率、通信距離長(zhǎng)、傳輸數(shù)據(jù)量大,可靠性高和兼容性好等特點(diǎn),與無源RFID相比,在技術(shù)上的優(yōu)勢(shì)特不明顯，被廣泛地應(yīng)用到公路收費(fèi)、港口貨運(yùn)治理等應(yīng)用中?？傊?，射頻識(shí)不技術(shù)以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，逐漸的被廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化、商業(yè)自動(dòng)化和交通運(yùn)輸操縱治理等領(lǐng)域。隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的進(jìn)步以及生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，射頻識(shí)不產(chǎn)品的成本將不斷的降低，其應(yīng)用將越來越廣泛。

第三章RFID系統(tǒng)組成及工作原理3.1RFID系統(tǒng)組成3.1.1閱讀器讀寫器也稱閱讀器、詢問器（reader,interrogator），是對(duì)RFID標(biāo)簽進(jìn)行讀/寫操作的設(shè)備，要緊包括射頻模塊和數(shù)字信號(hào)處理單元兩部分。讀寫器是RFID系統(tǒng)中最重要的基礎(chǔ)設(shè)施，一方面，RFID標(biāo)簽返回的微弱電磁信號(hào)通過天線進(jìn)入讀寫器的射頻模塊中轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，再通過讀寫器的數(shù)字信號(hào)處理單元對(duì)其進(jìn)行必要的加工整形，最后從中解調(diào)出返回的信息，完成對(duì)RFID標(biāo)簽的識(shí)不或讀/寫操作；另一方面，上層中間件及應(yīng)用軟件與讀寫器進(jìn)行交互，實(shí)現(xiàn)操作指令的執(zhí)行和數(shù)據(jù)匯總上傳。在上傳數(shù)據(jù)時(shí)，讀寫器會(huì)對(duì)RFID標(biāo)簽原子事件進(jìn)行去重過濾或簡(jiǎn)單的條件過濾，將其加工為讀寫器事件后再上傳，以減少與中間件及應(yīng)用軟件之間數(shù)據(jù)交換的流量，因此在專門多讀寫器中還集成了微處理器和嵌入式系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)一部分中間件的功能，如信號(hào)狀態(tài)操縱、奇偶位錯(cuò)誤校驗(yàn)與修正等。以后的讀寫器呈現(xiàn)出智能化、小型化和集成化趨勢(shì)，還將具備更加強(qiáng)大的前端操縱功能，例如直接與工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的其它設(shè)備進(jìn)行交互甚至是作為操縱器進(jìn)行在線調(diào)度。在物聯(lián)網(wǎng)中，讀寫器將成為同時(shí)具有通訊、操縱和計(jì)算（communication,control,computing）功能的C3核心設(shè)備。3.1.2天線天線（antenna）是RFID標(biāo)簽和讀寫器之間實(shí)現(xiàn)射頻信號(hào)空間傳播和建立無線通訊連接的設(shè)備。RFID系統(tǒng)中包括兩類天線，一類是RFID標(biāo)簽上的天線，由于它差不多和RFID標(biāo)簽集成為一體，因此不再單獨(dú)討論，另一類是讀寫器天線，既能夠內(nèi)置于讀寫器中，也能夠通過同軸電纜與讀寫器的射頻輸出端口相連。目前的天線產(chǎn)品多采納收發(fā)分離技術(shù)來實(shí)現(xiàn)發(fā)射和接收功能的集成。天線在RFID系統(tǒng)中的重要性往往被人們所忽視，在實(shí)際應(yīng)用中，天線設(shè)計(jì)參數(shù)是阻礙RFID系統(tǒng)識(shí)不范圍的要緊因素。高性能的天線不僅要求具有良好的阻抗匹配特性，還需要依照顧用環(huán)境的特點(diǎn)對(duì)方向特性、極化特性和頻率特性等進(jìn)行專門設(shè)計(jì)。3.1.3電子標(biāo)簽RFID標(biāo)簽俗稱電子標(biāo)簽，也稱應(yīng)答器（tag,transponder,responder），依照工作方式可分為主動(dòng)式（有源）和被動(dòng)式（無源）兩大類，本文要緊研究被動(dòng)式RFID標(biāo)簽及系統(tǒng)。被動(dòng)式RFID標(biāo)簽由標(biāo)簽芯片和標(biāo)簽天線或線圈組成，利用電感耦合或電磁反向散射耦合原理實(shí)現(xiàn)與讀寫器之間的通訊。RFID標(biāo)簽中存儲(chǔ)一個(gè)唯一編碼，通常為64bits、96bits甚至更高，其地址空間大大高于條碼所能提供的空間，因此能夠?qū)崿F(xiàn)單品級(jí)的物品編碼。當(dāng)RFID標(biāo)簽進(jìn)入讀寫器的作用區(qū)域，就能夠依照電感耦合原理（近場(chǎng)作用范圍內(nèi)）或電磁反向散射耦合原理（遠(yuǎn)場(chǎng)作用范圍內(nèi)）在標(biāo)簽天線兩端產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)差，并在標(biāo)簽芯片通路中形成微弱電流，假如那個(gè)電流強(qiáng)度超過一個(gè)閾值，就將激活RFID標(biāo)簽芯片電路工作，從而對(duì)標(biāo)簽芯片中的存儲(chǔ)器進(jìn)行讀/寫操作，微操縱器還能夠進(jìn)一步加入諸如密碼或防碰撞算法等復(fù)雜功能。RFID標(biāo)簽芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)要緊包括射頻前端、模擬前端、數(shù)字基帶處理單元和EEPROM存儲(chǔ)單元四部分。3.1.4RFID中間件中間件（middleware）是一種面向消息的、能夠同意應(yīng)用軟件端發(fā)出的請(qǐng)求、對(duì)指定的一個(gè)或者多個(gè)讀寫器發(fā)起操作并接收、處理后向應(yīng)用軟件返回結(jié)果數(shù)據(jù)的專門化軟件。中間件在RFID應(yīng)用中除了能夠屏蔽底層硬件帶來的多種業(yè)務(wù)場(chǎng)景、硬件接口、適用標(biāo)準(zhǔn)造成的可靠性和穩(wěn)定性問題，還能夠?yàn)樯蠈討?yīng)用軟件提供多層、分布式、異構(gòu)的信息環(huán)境下業(yè)務(wù)信息和治理信息的協(xié)同。中間件的內(nèi)存數(shù)據(jù)庫還能夠依照一個(gè)或多個(gè)讀寫器的讀寫器事件進(jìn)行過濾、聚合和計(jì)算，抽象出對(duì)應(yīng)用軟件有意義的業(yè)務(wù)邏輯信息構(gòu)成業(yè)務(wù)事件，以滿足來自多個(gè)客戶端的檢索、公布/訂閱和操縱請(qǐng)求。3.1.5RFID應(yīng)用系統(tǒng)軟件應(yīng)用軟件（applicationsoftware）是直接面向RFID應(yīng)用最終用戶的人機(jī)交互界面，協(xié)助使用者完成對(duì)讀寫器的指令操作以及對(duì)中間件的邏輯設(shè)置，逐級(jí)將RFID原子事件轉(zhuǎn)化為使用者能夠理解的業(yè)務(wù)事件，并使用可視化界面進(jìn)行展示。由于應(yīng)用軟件需要依照不同應(yīng)用領(lǐng)域的不同企業(yè)進(jìn)行專門制定，因此專門難具有通用性。從應(yīng)用評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)來講，使用者在應(yīng)用軟件端的用戶體驗(yàn)是推斷一個(gè)RFID應(yīng)用案例成功與否的決定性因素之一。3.2RFID系統(tǒng)工作原理RFID技術(shù)的差不多工作原理并不復(fù)雜：標(biāo)簽進(jìn)入磁場(chǎng)后，接收解讀器發(fā)出的射頻信號(hào)，憑借感應(yīng)電流所獲得的能量發(fā)送出存儲(chǔ)在芯片中的產(chǎn)品信息（PassiveTag，無源標(biāo)簽或被動(dòng)標(biāo)簽），或者主動(dòng)發(fā)送某一頻率的信號(hào)（ActiveTag，有源標(biāo)簽或主動(dòng)標(biāo)簽）；解讀器讀取信息并解碼后，送至中央信息系統(tǒng)進(jìn)行有關(guān)數(shù)據(jù)處理。一套完整的RFID系統(tǒng),是由閱讀器(Reader)與電子標(biāo)簽(TAG)也確實(shí)是所謂的應(yīng)答器(Transponder)及應(yīng)用軟件系統(tǒng)三個(gè)部份所組成,其工作原理是Reader發(fā)射一特定頻率的無線電波能量給Transponder,用以驅(qū)動(dòng)Transponder電路將內(nèi)部的數(shù)據(jù)送出，現(xiàn)在Reader便依序接收解讀數(shù)據(jù),送給應(yīng)用程序做相應(yīng)的處理。以RFID卡片閱讀器及電子標(biāo)簽之間的通訊及能量感應(yīng)方式來看大致上能夠分成,感應(yīng)偶合(InductiveCoupling)及后向散射偶合(BackscatterCoupling)兩種,一般低頻的RFID大都采納第一種式,而較高頻大多采納第二種方式。閱讀器依照使用的結(jié)構(gòu)和技術(shù)不同能夠是讀或讀/寫裝置，是RFID系統(tǒng)信息操縱和處理中心。閱讀器通常由耦合模塊、收發(fā)模塊、操縱模塊和接口單元組成。閱讀器和應(yīng)答器之間一般采納半雙工通信方式進(jìn)行信息交換，同時(shí)閱讀器通過耦合給無源應(yīng)答器提供能量和時(shí)序。在實(shí)際應(yīng)用中，可進(jìn)一步通過Ethernet或WLAN等實(shí)現(xiàn)對(duì)物體識(shí)不信息的采集、處理及遠(yuǎn)程傳送等治理功能。應(yīng)答器是RFID系統(tǒng)的信息載體，目前應(yīng)答器大多是由耦合原件（線圈、微帶天線等）和微芯片組成無源單元。

第四章RFID系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)編碼與防沖突技術(shù)4.1編碼與校驗(yàn)4.1.1RFID系統(tǒng)通信模型射頻識(shí)不系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與通信系統(tǒng)的差不多模型相類似，滿足了通信功能的差不多要求。讀寫器和電子標(biāo)簽之間的數(shù)據(jù)傳輸構(gòu)成了與差不多通信模型相類似的結(jié)構(gòu)。讀寫器與電子標(biāo)簽之間的數(shù)據(jù)傳輸需要三個(gè)要緊的功能塊，如圖1所示。按讀寫器到電子標(biāo)簽的數(shù)據(jù)傳輸方向，是讀寫器（發(fā)送器）中的信號(hào)編碼（信號(hào)處理）和調(diào)制器（載波電路），傳輸介質(zhì)（信道），以及電子標(biāo)簽（接收器）中的解調(diào)器（載波回路）和信號(hào)譯碼（信號(hào)處理）。圖4.1射頻識(shí)不系統(tǒng)的差不多通信結(jié)構(gòu)框圖在圖中，信號(hào)編碼系統(tǒng)的作用是對(duì)要傳輸?shù)男畔⑦M(jìn)行編碼，以便傳輸信號(hào)能夠盡可能最佳地與信道相匹配，如此的處理包括了對(duì)信息提供某種程度的愛護(hù)，以防止信息受干擾或相碰撞，以及對(duì)某些信號(hào)特性的蓄意改變。調(diào)制器用于改變高頻載波信號(hào)，即使載波信號(hào)的振幅、頻率或相位與調(diào)制的基帶信號(hào)相關(guān)。射頻識(shí)不系統(tǒng)信道的傳輸介質(zhì)為磁場(chǎng)（電感耦合）和電磁波（微波）。解調(diào)器的作用是解調(diào)獵取信號(hào)，以便再生基帶信號(hào)。信號(hào)譯碼的作用則是對(duì)從解調(diào)器傳來的基帶信號(hào)進(jìn)行譯碼，恢復(fù)成原來的信息，并識(shí)不和糾正傳輸錯(cuò)誤。4.1.2RFID數(shù)據(jù)傳輸常用編碼格式能夠用不同形式的代碼來表示二進(jìn)制的“1”和“0”。射頻識(shí)不系統(tǒng)通常使用下列編碼方法中的一種：反向不歸零（NRZ）編碼、曼徹斯特（Manchester）編碼、單極性歸零（UnipolarHZ）編碼、差動(dòng)雙相（DBP）編碼、米勒（Miller）編碼利差動(dòng)編碼。（1）反向不歸零（NRZ，NonReturnZero）編碼反向不歸零編碼用高電平表示二進(jìn)制“1”，低電平表示二進(jìn)制“0”，如圖4.2所示。圖4.2NRZ編碼此碼型不宜傳輸，有以下緣故：（a）有直流，一般信道難于傳輸零頻附近的頻率重量；（b）收端判決門限與信號(hào)功率有關(guān)，不方便使用；（c）不能直接用來提取位同步信號(hào)，因?yàn)樵贜RZ中不含位同步信號(hào)頻率成分；(d）要求傳輸線有一根接地。（2）曼徹斯特（Manchester）編碼曼徹斯特編碼也被稱為分相編碼（Split－PhaseCoding）。在曼徹斯特編碼中，某位的值是由該位長(zhǎng)度內(nèi)半個(gè)位周期時(shí)電平的變化（上升／下降）來表示的，在半個(gè)位周期時(shí)的負(fù)跳變表示二進(jìn)制“1”，半個(gè)位周期時(shí)的正跳變表示二進(jìn)制“0″，如圖4.3所示。圖4.3曼徹斯特編碼曼徹斯特編碼在采納負(fù)載波的負(fù)載調(diào)制或者反向散射調(diào)制時(shí)，通常用于從電子標(biāo)簽到讀寫器的數(shù)據(jù)傳輸，因?yàn)檫@有利于發(fā)覺數(shù)據(jù)傳輸?shù)腻e(cuò)誤。這是因?yàn)樵谖婚L(zhǎng)度內(nèi)，“沒有變化”的狀態(tài)是不同意的。當(dāng)多個(gè)電子標(biāo)簽同時(shí)發(fā)送的數(shù)據(jù)位有不同值時(shí)，接收的上升邊和下降邊互相抵消，導(dǎo)致在整個(gè)位長(zhǎng)度內(nèi)是不間斷的副載波信號(hào)，由于該狀態(tài)不同意，因此讀寫器利用該錯(cuò)誤就能夠判定碰撞發(fā)生的具體位置。（3）單極性歸零（UnipolarRZ）編碼單極性歸零編碼在第一個(gè)半個(gè)位周期中的高電平表示二進(jìn)制“1”，而持續(xù)整個(gè)位周期內(nèi)的低電平信號(hào)表示二進(jìn)制“0”，如圖4.4所示。單極性歸零編碼可用來提取位同步信號(hào)。圖4.4單極性歸零編碼（4）差動(dòng)雙相（DBP）編碼差動(dòng)雙相編碼在半個(gè)位周期中的任意的邊沿表示二進(jìn)制“0”，而沒有邊沿確實(shí)是二進(jìn)制“1”，如圖4.5所示。此外，在每個(gè)位周期開始時(shí)，電平都要反相。因此，對(duì)接收器來講，位節(jié)拍比較容易重建。圖4.5差動(dòng)雙相編碼（5）米勒（Miller）編碼米勒編碼在半個(gè)位周期內(nèi)的任意邊沿表示二進(jìn)制“1”，而通過下一個(gè)位周期中不變的電平表示二進(jìn)制“0”。位周期開始時(shí)產(chǎn)生電平交變，如圖4.6所示。因此，對(duì)接收器來講，位節(jié)拍比較容易重建。圖4.6米勒編碼（6）差動(dòng)編碼差動(dòng)編碼中，每個(gè)要傳輸?shù)亩M(jìn)制“1”都會(huì)引起信號(hào)電平的變化，而關(guān)于二進(jìn)制“0”，信號(hào)電平保持不變，如圖4.7所示。用XOR門的D觸發(fā)器就能專門容易地從NRZ信號(hào)中產(chǎn)生差動(dòng)編碼，具體電路如圖4.8所示。圖4.7差動(dòng)編碼圖4.8從NRZ編碼產(chǎn)生差動(dòng)編碼4.1.3RFID傳輸數(shù)據(jù)校驗(yàn)在REID系統(tǒng)中，由于使用的電子標(biāo)簽常常是無源的，市無源標(biāo)簽需要在讀寫器的通信過程中獲得自身的能量供應(yīng)。為了保證系統(tǒng)的正常工作，信道編碼方式首先必須保證不能中斷讀寫器對(duì)電子標(biāo)簽的能量供應(yīng)。另外，作為保障系統(tǒng)可靠工作的需要，還必須在編碼中提供數(shù)據(jù)一級(jí)的校驗(yàn)愛護(hù)，編碼方式應(yīng)該提供這些功能，并能夠依照碼型的變化來推斷是否發(fā)生誤碼或有電子標(biāo)簽沖突發(fā)生。在RFID系統(tǒng)中，當(dāng)電子標(biāo)簽是無源標(biāo)簽時(shí)，經(jīng)常要求基帶編碼在每?jī)蓚€(gè)相鄰數(shù)據(jù)位元間具有跳變的特點(diǎn)，這種相鄰數(shù)據(jù)間有跳變的碼，不僅能夠保證在連續(xù)出現(xiàn)“0”的時(shí)候?qū)﹄娮訕?biāo)簽的能量供應(yīng)，而且便于電子標(biāo)簽從接收到的碼中提取時(shí)鐘信息患。在實(shí)際的數(shù)據(jù)傳輸中，由于信道中干擾的存在，數(shù)據(jù)必定會(huì)在傳輸過程中發(fā)生錯(cuò)誤，這時(shí)要求信道編碼能夠提供一定程度檢測(cè)錯(cuò)誤的能力。這些差不多上選擇編碼方法的考慮因素。4.2防沖突技術(shù)4.2.1RFID系統(tǒng)的沖撞問題在專門多應(yīng)用場(chǎng)合，閱讀器要在專門短時(shí)刻內(nèi)盡快識(shí)不多個(gè)標(biāo)簽。由于閱讀器和標(biāo)簽通信共享無線信道，閱讀器和標(biāo)簽的信號(hào)可能發(fā)生沖突，使閱讀器不能正確識(shí)不標(biāo)簽，即發(fā)生了碰撞（Collision）。因此，需要一種防沖撞技術(shù)減少?zèng)_突達(dá)到快速準(zhǔn)確識(shí)不多個(gè)標(biāo)簽的目的。由于EPC標(biāo)準(zhǔn)和ISO標(biāo)準(zhǔn)在RFID系統(tǒng)上要緊采納無源標(biāo)簽和RTF的工作方式，因此一般的防沖撞技術(shù)都基于無源標(biāo)簽和RTF方式。RFID系統(tǒng)中的沖撞分為標(biāo)簽沖撞和閱讀器沖撞。標(biāo)簽沖撞是指多個(gè)標(biāo)簽同時(shí)響應(yīng)閱讀器的命令而發(fā)送信息，引起信號(hào)沖突，使讀寫器無法識(shí)不標(biāo)簽。閱讀器沖撞指多個(gè)閱讀器之間由于工作范圍重疊，導(dǎo)致信息讀取失敗所產(chǎn)生的沖突。由于整個(gè)閱讀器系統(tǒng)一般是一個(gè)靜止的體系，只需在全局上合理分配時(shí)刻和頻率就可有效地克服閱讀器碰撞問題。關(guān)于閱讀器沖撞問題比較容易解決，而標(biāo)簽沖撞問題卻成為RFID系統(tǒng)進(jìn)展的瓶頸。4.2.2防沖突算法研究由于RFID的沖撞問題要緊是標(biāo)簽沖撞問題，故以下針對(duì)RFID的標(biāo)簽防沖撞問題進(jìn)行分析。對(duì)RFID沖撞問題的解決一般有4種方式：SDMA（SpaceDivisionMultipleAccess），F(xiàn)D－MA（FrequencyDivisionMultipleAccess），CDMA（CodeDivisionMultipleAccess），TDMA（TimeDivisionMultipleAccess）。其中，TDMA時(shí)分多址方式由于應(yīng)用簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)大量標(biāo)簽的讀寫，因此被多數(shù)防沖撞算法采納?，F(xiàn)有防沖撞算法要緊包括ALOHA算法和樹分叉算法兩種。由于ALOHA算法隨機(jī)性大，當(dāng)大量標(biāo)簽并存時(shí)，幀沖突嚴(yán)峻，引起性能急劇惡化，不適宜大規(guī)模標(biāo)簽讀取。因此要緊進(jìn)展樹分叉算法。目前樹分叉算法要緊有IS018000－6B的二進(jìn)制搜索算法、動(dòng)態(tài)二進(jìn)制防沖撞算法、后退式二進(jìn)制樹形搜索算法等。ISOTypeB的防沖突機(jī)制利用隨機(jī)產(chǎn)生的0、1信號(hào)達(dá)到二進(jìn)制樹形搜索的目的，本質(zhì)上仍然是基于概率的，不適合大規(guī)模標(biāo)簽讀寫。動(dòng)態(tài)二進(jìn)制算法對(duì)發(fā)送指令長(zhǎng)度進(jìn)行了研究，但未對(duì)多個(gè)標(biāo)簽的連續(xù)有序性讀取進(jìn)行分析。后退式二進(jìn)制樹形搜索算法：碰撞發(fā)生時(shí)，依照碰撞的最高位，跳躍式向前搜索；無碰撞時(shí)，采取后退策略，實(shí)現(xiàn)標(biāo)簽的有序讀取。但其發(fā)送指令長(zhǎng)度比較固定，仍需進(jìn)一步改善。我們將討論動(dòng)態(tài)調(diào)整二進(jìn)制樹形搜索算法，保持標(biāo)簽讀取的有序性，并動(dòng)態(tài)調(diào)整發(fā)送指令長(zhǎng)度，高效地利用信道。4.2.3動(dòng)態(tài)調(diào)整二進(jìn)制樹形搜索法用Manchester編碼判不位碰撞，保持后退式二進(jìn)制樹算法的后退機(jī)理，提出動(dòng)態(tài)調(diào)整二進(jìn)制樹形搜索的改進(jìn)算法。該算法能更快速、有效地對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行讀寫。動(dòng)態(tài)調(diào)整二進(jìn)制樹形搜索法具有以下兩個(gè)特點(diǎn)：（1）發(fā)送指令長(zhǎng)度動(dòng)態(tài)調(diào)整，只發(fā)送位數(shù)高于或等于沖突位的指令位，有效減少發(fā)送指令長(zhǎng)度。（2）基于一位沖突直接識(shí)不，當(dāng)只探測(cè)到一位碰撞位時(shí)，可直接識(shí)不出兩個(gè)標(biāo)簽。①M(fèi)anchester編碼與防沖撞該編碼用邏輯“1”表示發(fā)送數(shù)據(jù)由1到0的轉(zhuǎn)變即下降沿跳變，用邏輯“0”表示發(fā)送數(shù)據(jù)由0到1的轉(zhuǎn)變即上升沿跳變。若無狀態(tài)跳變，視為非法數(shù)據(jù)，作為錯(cuò)誤被識(shí)不。當(dāng)兩個(gè)或多個(gè)標(biāo)簽同時(shí)返回的數(shù)位有不同之值時(shí)，則上升沿和下降沿互相抵消，以至無狀態(tài)跳變，閱讀器可知該位出現(xiàn)碰撞，產(chǎn)生了錯(cuò)誤，應(yīng)進(jìn)一步搜索。利用Manchester編碼識(shí)不碰撞位示意圖如圖4.9。假如有兩個(gè)標(biāo)簽，其ID號(hào)為10011111和10111011，利用Manchester可識(shí)不出3和6位碰撞。圖4.9利用Manchester編碼識(shí)不碰撞位示意圖②防碰撞指令規(guī)則Request（ID）—請(qǐng)求指令。該ID長(zhǎng)度小于或等于標(biāo)簽的ID長(zhǎng)度。與Request（ID）攜帶的ID值匹配的標(biāo)簽回送其ID值給閱讀器。如Request（10）表示ID開始兩位為10的所有標(biāo)簽應(yīng)答。并規(guī)定發(fā)送指令Request（1）后射頻場(chǎng)內(nèi)所有非“靜默”狀態(tài)下的標(biāo)簽都應(yīng)答。Select（ID）—選擇指令。與Select攜帶相同ID值的標(biāo)簽被激活。Read－Write—讀寫指令。對(duì)被Select指令激活的標(biāo)簽進(jìn)行讀寫操作。Quiet（ID）—靜默指令。對(duì)匹配標(biāo)簽進(jìn)行靜默操作，使其不對(duì)閱讀器的任何指令作出反應(yīng)。當(dāng)標(biāo)簽離開閱讀器的作用范圍（等于沒有供應(yīng)電壓）后復(fù)位。③算法要點(diǎn)和實(shí)現(xiàn)算法要點(diǎn)：首先，閱讀器發(fā)送Request（1）命令，要求區(qū)域內(nèi)所有標(biāo)簽應(yīng)答。檢測(cè)是否有1位碰撞位發(fā)生。當(dāng)無碰撞或只有1位碰撞位時(shí)，直接識(shí)不標(biāo)簽。若有多位碰撞發(fā)生時(shí)，將碰撞的最高位置0，高于該位的數(shù)值位不變，低于該位的數(shù)值位忽略，得到下一次Request命令所需的ID參數(shù)。直到識(shí)不出兩個(gè)標(biāo)簽。識(shí)不標(biāo)簽后，推斷剛才發(fā)送的指令是否為Request（1），若為Request（1）則發(fā)送結(jié)束，否則下一次Request命令所需的ID參數(shù)，采納后退策略，由其相鄰的上次發(fā)送指令確定。算法實(shí)現(xiàn)：假設(shè)ID（電子產(chǎn)品代碼）為8位，閱讀器作用范圍內(nèi)有4個(gè)標(biāo)簽。表4.1ID參數(shù)表TAGID111001011211001001311010100411011100開始，閱讀器對(duì)區(qū)域內(nèi)標(biāo)簽處于未知狀態(tài)，因此發(fā)送Request（1）命令，要求區(qū)域內(nèi)所有的標(biāo)簽應(yīng)答。詳細(xì)執(zhí)行過程如下：第1次，閱讀器發(fā)送Request（1）命令；TAG1、2、3、4應(yīng)答；閱讀器依照Manchester編碼原理，可解碼得數(shù)據(jù)110xxxxx，D4到D0位發(fā)生碰撞。碰撞的最高位為D4位。算法作以下的處理：將D4置0；高于D4位的數(shù)位不變，即D7D6D5＝110；低于D4位的數(shù)位全部忽略?？傻孟乱淮蜶equest命令所需的ID參數(shù)為：1100。第2次，閱讀器發(fā)送Request（1100）命令；標(biāo)簽ID前4位與1100匹配的標(biāo)簽應(yīng)答，即TAG1、2應(yīng)答；同理閱讀器可解碼得ID數(shù)據(jù)為：110010x1。因?yàn)橹挥幸粋€(gè)碰撞位，閱讀器能夠直接識(shí)不出存在ID為11001001和ID為11001011的兩個(gè)標(biāo)簽?，F(xiàn)在，可對(duì)標(biāo)簽進(jìn)行Select選擇，和Read－Write讀寫操作。最后分不執(zhí)行Quiet指令，屏蔽掉兩個(gè)標(biāo)簽，使它們都處于“靜默”狀態(tài)。算法采納后退策略，從相鄰的上次發(fā)送指令（現(xiàn)在為第1次指令）獲得下一次Request命令為：Request（1）。第3次，閱讀器發(fā)送Request（1）命令；TAG3、4應(yīng)答；同理閱讀器可解碼得ID數(shù)據(jù)為：1101x100。也只有一個(gè)碰撞位，閱讀器能夠直接識(shí)不出存在ID為11010100和11011100。同樣分不執(zhí)行Quiet指令，屏蔽掉這兩個(gè)標(biāo)簽，使它們都處于“靜默”狀態(tài)。因現(xiàn)在推斷出執(zhí)行的指令為Request（1）全返回指令，而只有兩個(gè)標(biāo)簽應(yīng)答，因此可知所有的標(biāo)簽都識(shí)不完畢。發(fā)送過程如表4.2所示。指令第1次發(fā)送第2次發(fā)送第3次發(fā)送Request111001TAG11100101111001011（靜默）TAG21100100111001001（靜默）TAG311010100（不應(yīng)答）11010100TAG411011100（不應(yīng)答）11011100接收解碼110xxxxx識(shí)不11001011識(shí)不110101001101110011001001表4.2動(dòng)態(tài)調(diào)整算法發(fā)送過程表同樣的4個(gè)標(biāo)簽，用后退式二進(jìn)制樹算法的詳細(xì)執(zhí)行過程如表4.3。規(guī)定Request（ID）為標(biāo)簽把自己的ID號(hào)與Request指令攜帶ID值比較，若小于或等于，則此標(biāo)簽回送其ID給閱讀器。表4.3后退式算法發(fā)送過程表從表4.2和表4.3對(duì)比可知，識(shí)不同樣的4個(gè)標(biāo)簽動(dòng)態(tài)調(diào)整算法只需發(fā)送3次查詢指令，8位ID的平均查詢指令發(fā)送長(zhǎng)度為2；而用后退式二進(jìn)制樹形算法為7次指令，平均指令發(fā)送長(zhǎng)度為8。由此可見，動(dòng)態(tài)調(diào)整二進(jìn)制樹形搜索算法比后退式二進(jìn)制樹形算法有明顯的改進(jìn)，能更高效、快速進(jìn)行標(biāo)簽讀寫。4.2.4算法的復(fù)雜度分析（1）時(shí)刻復(fù)雜度分析。后退式二進(jìn)制算法閱讀器識(shí)不N個(gè)標(biāo)簽的查詢次數(shù)為：S（N）＝2N－1（1）系統(tǒng)的有效服務(wù)率即吞吐率為：K＝N／S（N）＝0．5（2）以下對(duì)比動(dòng)態(tài)調(diào)整算法和后退式算法的復(fù)雜度：一般性分析：由于動(dòng)態(tài)調(diào)整二進(jìn)制樹形搜索算法是基于后退式二進(jìn)制樹形算法，在最不理想的情況下，也能夠保持N個(gè)標(biāo)簽的查詢次數(shù)為S（N）＝2N－1。當(dāng)射頻場(chǎng)中發(fā)生碰撞的標(biāo)簽數(shù)量N較大時(shí)，識(shí)不出1位碰撞的幾率較大。設(shè)在整個(gè)識(shí)只是程中探測(cè)到M次只有1個(gè)碰撞位，通過動(dòng)態(tài)調(diào)整二進(jìn)制樹形算法的直接識(shí)不相當(dāng)于減少了二進(jìn)制搜索樹的M個(gè)葉子結(jié)點(diǎn)（圖4.10所示），現(xiàn)在只需查詢指令發(fā)送次數(shù)為：S（N）＝2*（N－M）－1（3）圖4.101位碰撞直接識(shí)不演示圖特不地，當(dāng)2N個(gè)標(biāo)簽第一次發(fā)送Request（1）識(shí)不指令只探測(cè)出N個(gè)碰撞位時(shí)，可知識(shí)只是程中將出現(xiàn)連續(xù)的1位碰撞，現(xiàn)在：M＝2N/2＝2N－1（4）閱讀器識(shí)不2N個(gè)標(biāo)簽的查詢次數(shù)為：S（2N）＝2*（2N－2N－1）－1＝2N－1（5）系統(tǒng)的有效服務(wù)率即吞吐率為：K＝2N/S（2N）＝2N/(2N－1)＝1（6）對(duì)比后退式二進(jìn)制樹形搜索算法需要發(fā)送次S（2N）＝2N＋1－1查詢指令，而系統(tǒng)吞吐率為K＝0．5?？梢?，當(dāng)發(fā)生大規(guī)模標(biāo)簽碰撞時(shí)，標(biāo)簽ID號(hào)比較連續(xù)，探測(cè)到1位碰撞幾率比較大，容易識(shí)不到連續(xù)的1位碰撞，現(xiàn)在識(shí)只是程中動(dòng)態(tài)調(diào)整算法的時(shí)刻復(fù)雜度將比后退式算法以倍數(shù)級(jí)遞減。（2）空間復(fù)雜度分析特不地，當(dāng)識(shí)不標(biāo)簽所發(fā)查詢指令Request（ID）的碰撞位服從左右對(duì)稱分布時(shí)，L位ID，用動(dòng)態(tài)調(diào)整算法發(fā)送的平均查詢指令長(zhǎng)度為L(zhǎng)／2，與后退式算法固定的L位長(zhǎng)度相比，節(jié)約了50％的查詢信息量。一般情況下，當(dāng)射頻場(chǎng)碰撞標(biāo)簽的數(shù)量比較大時(shí)，能夠滿足碰撞位發(fā)生在ID左半部分和右半部分的概率差不多一致，現(xiàn)在應(yīng)用動(dòng)態(tài)調(diào)整算法能夠有效減小發(fā)送信息量，提高發(fā)送速率。

第五章基于RFID技術(shù)的倉(cāng)儲(chǔ)治理系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)5.1倉(cāng)儲(chǔ)治理現(xiàn)狀在長(zhǎng)期的打算經(jīng)濟(jì)體制下，倉(cāng)儲(chǔ)業(yè)形成了以部門治理為主的治理體制，大部分倉(cāng)庫設(shè)備陳舊落后。許多倉(cāng)庫仍處在人工作業(yè)為主的原始狀態(tài)，人抬肩扛，工作效率低。許多倉(cāng)庫處在“物資進(jìn)不來出不去”，商品在庫滯留時(shí)刻過長(zhǎng)，或保管不善而破損、霉變，損失嚴(yán)峻，加大了物流成本。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速進(jìn)展和流通體制改革的不斷深化，以及不斷擴(kuò)大開放和對(duì)外貿(mào)易的進(jìn)展，要求物流應(yīng)有一個(gè)高速進(jìn)展，尤其倉(cāng)儲(chǔ)業(yè)更要有一個(gè)快速進(jìn)展，以適應(yīng)這一新形勢(shì)的需要。5.2倉(cāng)儲(chǔ)治理的進(jìn)展方向充分利用已有的倉(cāng)儲(chǔ)資源的倉(cāng)儲(chǔ)社會(huì)化，提高倉(cāng)儲(chǔ)效率和倉(cāng)儲(chǔ)業(yè)分工進(jìn)展的專業(yè)化功能，加速滿足社會(huì)生產(chǎn)進(jìn)展和促進(jìn)物流效率提高的倉(cāng)儲(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)化，提高倉(cāng)儲(chǔ)自身效率，實(shí)現(xiàn)倉(cāng)儲(chǔ)治理的現(xiàn)代化。(1)倉(cāng)儲(chǔ)機(jī)械化、自動(dòng)化隨著生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)展，生產(chǎn)機(jī)械化已是現(xiàn)代企業(yè)生產(chǎn)的差不多要求。機(jī)械具有承重能力強(qiáng)、效率高、工作時(shí)刻久、損害低等多種特點(diǎn)。倉(cāng)儲(chǔ)作業(yè)大都負(fù)荷重，作業(yè)量大，作業(yè)環(huán)境惡劣，時(shí)刻緊，存在著眾多系統(tǒng)性不安全隱患，因而倉(cāng)儲(chǔ)機(jī)械化是倉(cāng)儲(chǔ)業(yè)進(jìn)展的必定。倉(cāng)儲(chǔ)企業(yè)應(yīng)通過機(jī)械化實(shí)現(xiàn)最低的人力作業(yè)，加大企業(yè)集成度，減少人身損害和物資損害，提高作業(yè)效率的目標(biāo)，隨著物資運(yùn)輸包裝向著大型化，托盤化的進(jìn)展，倉(cāng)儲(chǔ)也必定要向機(jī)械化過渡。倉(cāng)儲(chǔ)自動(dòng)化是指由計(jì)算機(jī)治理操縱倉(cāng)庫的倉(cāng)儲(chǔ)。在自動(dòng)化倉(cāng)庫中物資倉(cāng)儲(chǔ)治理、環(huán)境治理、作業(yè)操縱等倉(cāng)儲(chǔ)工作，通過住處治理、掃描技術(shù)、條形碼、射頻通信、數(shù)據(jù)處理等技術(shù)，指揮倉(cāng)庫堆垛機(jī)、傳送帶、自動(dòng)導(dǎo)引車、自動(dòng)分揀等設(shè)備自動(dòng)完成倉(cāng)儲(chǔ)作業(yè)；自動(dòng)操縱空調(diào)、監(jiān)控設(shè)備、制冷設(shè)備進(jìn)行環(huán)境治理；向運(yùn)輸設(shè)備下達(dá)運(yùn)輸指令安排運(yùn)輸?shù)?；并同時(shí)完成單證、報(bào)表的制作和傳遞。關(guān)于危險(xiǎn)品、冷庫暖庫、糧食等專門倉(cāng)儲(chǔ)，都有必要采取自動(dòng)化操縱的倉(cāng)儲(chǔ)。(2)倉(cāng)儲(chǔ)信息化、信息網(wǎng)絡(luò)化關(guān)于存貨品種繁多、存量巨大的物流與配送中心，要提高倉(cāng)庫利用率，保持高效率的存貨流轉(zhuǎn)，實(shí)施景區(qū)的存貨操縱，沒有計(jì)算機(jī)的信息治理和處理是不可能實(shí)現(xiàn)的。倉(cāng)儲(chǔ)信息化治理包括：對(duì)賬目處理、結(jié)算處理，提供實(shí)時(shí)的查詢；進(jìn)行貨位治理、制作個(gè)中單證和報(bào)告表，進(jìn)行存糧操縱，甚至與進(jìn)行自動(dòng)操縱等。能夠講，倉(cāng)儲(chǔ)要實(shí)現(xiàn)提高效率、降低損耗，從而降低成本就必須實(shí)現(xiàn)信息化。倉(cāng)儲(chǔ)是物流的節(jié)點(diǎn)，是企業(yè)存貨治理的核心環(huán)節(jié)。企業(yè)生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)的決策需要倉(cāng)儲(chǔ)及時(shí)地把存貨信息反饋給治理部門，在充分掌握物品的存糧、儲(chǔ)備、存放地點(diǎn)、消費(fèi)速度的情況下，才恩能夠驚醒準(zhǔn)確的生產(chǎn)和經(jīng)營(yíng)決策。高效的物流治理是建立在對(duì)物流進(jìn)行操縱和組織，要想實(shí)現(xiàn)高效的物流治理就需要倉(cāng)庫、廠商、物流治理者、物流需求者、運(yùn)輸工具之間建立有效的信息網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)倉(cāng)儲(chǔ)信息共享，通過信息網(wǎng)絡(luò)操縱物流，做到倉(cāng)儲(chǔ)信息網(wǎng)絡(luò)化。5.3基于RFID技術(shù)的智能倉(cāng)儲(chǔ)治理系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案RFID物流倉(cāng)庫系統(tǒng)的目標(biāo)是在倉(cāng)庫體系中建立一條基于RFID技術(shù)的快速通道，實(shí)現(xiàn)庫房高效治理，收發(fā)貨高速自動(dòng)記錄，形成一個(gè)完整的基于RFID自動(dòng)識(shí)不技術(shù)的倉(cāng)庫治理系統(tǒng)。具體的流程如下：①供應(yīng)商將商品出庫信息提早發(fā)送到倉(cāng)儲(chǔ)中心的倉(cāng)儲(chǔ)治理系統(tǒng)，由倉(cāng)儲(chǔ)治理系統(tǒng)自動(dòng)處理，生成預(yù)入庫信息。②物資被放置在帶有感應(yīng)器的托盤上，入庫時(shí)通過在入庫口通道處的RFID讀取機(jī)，不需要拆包裝，即可將物資相關(guān)信息自動(dòng)輸入到倉(cāng)庫治理系統(tǒng)。③系統(tǒng)將實(shí)際入庫信息與預(yù)入庫信息進(jìn)行比較，假如無誤或誤差在規(guī)定范圍以內(nèi)，則準(zhǔn)許入庫并將預(yù)入庫信息轉(zhuǎn)換成庫存信息；假如出現(xiàn)錯(cuò)誤，則由系統(tǒng)輸出提示信息，由工作人員解決。④倉(cāng)儲(chǔ)治理系統(tǒng)按最佳的儲(chǔ)存方式，選擇空貨位，通過叉車內(nèi)的射頻終端，通知叉車司機(jī)，并指引最佳途徑，抵達(dá)空貨位，掃描貨位編碼，以確定物資被放置在確定的貨位。物資就位后，再掃描物資的電子標(biāo)簽，倉(cāng)儲(chǔ)治理系統(tǒng)即確認(rèn)物資已儲(chǔ)存在這一貨位，可供日后按定單發(fā)貨。⑤定單到達(dá)倉(cāng)庫后，倉(cāng)儲(chǔ)治理系統(tǒng)按預(yù)定規(guī)則分組，區(qū)分先后，合理安排。例如：交由快運(yùn)的，要下午2時(shí)前發(fā)貨；需由公路長(zhǎng)途運(yùn)輸?shù)?，?時(shí)前發(fā)貨；有些物資需特不護(hù)送等。倉(cāng)儲(chǔ)治理系統(tǒng)按這些需要，確定安排如何