吳功宜吳英編著《物聯(lián)網(wǎng)工程導(dǎo)論》第2章

RFID與物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用第

2章知識(shí)點(diǎn)結(jié)構(gòu)2.1自動(dòng)識(shí)別技術(shù)的發(fā)展背景數(shù)據(jù)采集與自動(dòng)識(shí)別技術(shù)分類2.2條形碼簡介2.2.1.條形碼的特點(diǎn)條形碼是將寬度不等的多個(gè)黑條（或黑塊）和空白，按照一定的編碼規(guī)則排列，用以表達(dá)一組信息的圖形標(biāo)識(shí)符常見的一維條形碼是由黑條（簡稱條）和白條（簡稱空）排成的平行線圖案條形碼可以標(biāo)出物品的生產(chǎn)國、制造廠家、商品名稱、生產(chǎn)日期，以及圖書分類號(hào)、郵件起止地點(diǎn)、類別、日期等信息在商品流通、圖書管理、郵政管理、銀行系統(tǒng)等許多領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用2.2.2一維條形碼的特點(diǎn)一維條形碼只是在一個(gè)方向（一般是水平方向）表達(dá)信息，而在垂直方向則不表達(dá)任何信息優(yōu)點(diǎn)是編碼規(guī)則簡單，條形碼識(shí)讀器造價(jià)較低缺點(diǎn)是：數(shù)據(jù)容量較小，一般只能包含字母和數(shù)字；條形碼尺寸相對(duì)較大，空間利用率較低，條形碼一旦出現(xiàn)損壞將被拒讀多數(shù)一維條碼所能表示的字符集不過是10個(gè)數(shù)字、26個(gè)英文字母及一些特殊字符，條碼字符集最大所能表示的字符個(gè)數(shù)也不過是128個(gè)ASCII符2.2.3二維條形碼的特點(diǎn)二維條形碼是在水平和垂直方向的二維空間存儲(chǔ)信息優(yōu)點(diǎn)：信息容量大、譯碼可靠性高、糾錯(cuò)能力強(qiáng)、制作成本低、保密與防偽性能好一維條形碼與二維條形碼火車票的比較2.3磁卡與IC卡的應(yīng)用2.3.1磁卡的應(yīng)用磁卡與磁卡讀寫器結(jié)構(gòu)2.3.2IC卡的特點(diǎn)與應(yīng)用IC卡也叫做智能卡，它是通過在集成電路芯片中寫有數(shù)據(jù)來進(jìn)行識(shí)別的2.4RFID基礎(chǔ)知識(shí)2.4.1RFID標(biāo)簽的基本概念RFID是利用無線射頻信號(hào)空間耦合的方式，實(shí)現(xiàn)無接觸的標(biāo)簽信息自動(dòng)傳輸與識(shí)別的技術(shù)RFID標(biāo)簽又稱為“電子標(biāo)簽”或“射頻標(biāo)簽”基本工作原理理1.RFID標(biāo)簽結(jié)構(gòu)2.理解RFID基本工作原理理的電磁學(xué)基基礎(chǔ)法拉第電磁感感應(yīng)定律實(shí)驗(yàn)驗(yàn)3.RFID標(biāo)簽工作原理理（1）被動(dòng)式RFID標(biāo)簽工作原理理被動(dòng)式RFID標(biāo)簽也叫做““無源RFID標(biāo)簽”無源RFID標(biāo)簽接近讀寫寫器時(shí)，標(biāo)簽簽處于讀寫器器天線輻射形形成的近場范范圍內(nèi)RFID標(biāo)簽天線通過過電磁感應(yīng)產(chǎn)產(chǎn)生感應(yīng)電流流，感應(yīng)電流流驅(qū)動(dòng)RFID芯片電路芯片電路通過過RFID標(biāo)簽天線將存存儲(chǔ)在標(biāo)簽中中的標(biāo)識(shí)信息息發(fā)送給讀寫寫器，讀寫器器天線再將接接收到的標(biāo)識(shí)識(shí)信息發(fā)送給給主機(jī)無源標(biāo)簽工作作過程就是讀讀寫器向標(biāo)簽簽傳遞能量，，標(biāo)簽向讀寫寫器發(fā)送標(biāo)簽簽信息的過程程讀寫器與標(biāo)簽簽之間能夠雙雙向通信的距距離稱為“可可讀范圍”或或“作用范圍圍”（2）主動(dòng)式RFID標(biāo)簽工作原理理主動(dòng)式RFID標(biāo)簽也叫做““有源RFID標(biāo)簽”處于遠(yuǎn)場的有有源RFID標(biāo)簽由內(nèi)部配配置的電池供供電從節(jié)約能源、、延長標(biāo)簽工工作壽命的角角度，有源RFID標(biāo)簽可以不主主動(dòng)發(fā)送信息息當(dāng)有源標(biāo)簽接接收到讀寫器器發(fā)送的讀寫寫指令時(shí)，標(biāo)標(biāo)簽才向讀寫寫器發(fā)送存儲(chǔ)儲(chǔ)的標(biāo)識(shí)信息息有源標(biāo)標(biāo)簽工工作過過程就就是讀讀寫器器向標(biāo)標(biāo)簽發(fā)發(fā)送讀讀寫指指令，，標(biāo)簽簽向讀讀寫器器發(fā)送送標(biāo)識(shí)識(shí)信息息的過過程（3）半主主動(dòng)RFID標(biāo)簽半主動(dòng)動(dòng)式RFID標(biāo)簽繼繼承了了無源源標(biāo)簽簽體積積小、、重量量輕、、價(jià)格格低、、使用用壽命命長的的優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)，內(nèi)內(nèi)置的的電池池在沒沒有讀讀寫器器訪問問的時(shí)時(shí)候，，只為為芯片片內(nèi)很很少的的電路路提供供電源源只有在在讀寫寫器訪訪問時(shí)時(shí)，內(nèi)內(nèi)置電電池向向RFID芯片供供電，，以增增加標(biāo)標(biāo)簽的的讀寫寫距離離較遠(yuǎn)遠(yuǎn)，提提高通通信的的可靠靠性半主動(dòng)動(dòng)式RFID標(biāo)簽一一般用用在可可重復(fù)復(fù)使用用的集集裝箱箱和物物品的的跟蹤蹤上標(biāo)簽的的分類類1.按標(biāo)簽簽供電電方式式進(jìn)行行分類類RFID標(biāo)簽可可以分分為：：無源源RFID標(biāo)簽和和有源源RFID標(biāo)簽2.按標(biāo)簽簽工作作模式式進(jìn)行行分類類主動(dòng)式式RFID標(biāo)簽—依靠自自身能能量主主動(dòng)向向RFID讀寫器器發(fā)送送數(shù)據(jù)據(jù)被動(dòng)式式RFID標(biāo)簽—從RFID讀寫器器發(fā)送送的電電磁波波中獲獲取能能量，，激活活后才才能夠夠向RFID讀寫器器發(fā)送送數(shù)據(jù)據(jù)半主動(dòng)動(dòng)式RFID標(biāo)簽——自身的的能量量只提提供給給RFID標(biāo)簽中中的電電路使使用，，并不不主動(dòng)動(dòng)向RFID讀寫器器發(fā)送送數(shù)據(jù)據(jù)；當(dāng)它接接收到到RFID讀寫器器發(fā)送送的電電磁波波激活活之后后，才才向RFID讀寫器器發(fā)送送數(shù)據(jù)據(jù)3.按標(biāo)簽簽讀寫寫方式式進(jìn)行行分類類只讀式式RFID標(biāo)簽—只讀標(biāo)標(biāo)簽—一次性性編程程只讀讀標(biāo)簽簽—可重復(fù)復(fù)編程程只讀讀標(biāo)簽簽讀寫式式RFID標(biāo)簽4.按標(biāo)簽簽工作作頻率率進(jìn)行行分類類低頻RFID標(biāo)簽中高頻頻RFID標(biāo)簽超高頻頻與微微波段段RFID標(biāo)簽ETC應(yīng)用場場景5.按封裝裝材料料進(jìn)行行分類類紙質(zhì)封封裝RFID標(biāo)簽塑料封封裝RFID標(biāo)簽玻璃封封裝RFID標(biāo)簽6.按標(biāo)簽簽封裝裝的形形狀進(jìn)進(jìn)行分分類粘貼在在標(biāo)識(shí)識(shí)物上上的薄薄膜型型的自自粘貼貼式標(biāo)標(biāo)簽用戶攜攜帶、、類似似于信信用卡卡的卡卡式標(biāo)標(biāo)簽封裝成成能夠夠固定定在車車輛或或集裝裝箱上上的柱柱型標(biāo)標(biāo)簽封裝在在塑料料扣中中，用用于動(dòng)動(dòng)物耳耳標(biāo)的的扣式式標(biāo)簽簽封裝成成鑰匙匙扣中中，用用于隨隨身攜攜帶的的身份份標(biāo)識(shí)識(shí)標(biāo)簽簽封裝在在玻璃璃管中中，用用于人人或動(dòng)動(dòng)物的的植入入式標(biāo)標(biāo)簽2.5RFID應(yīng)用系系統(tǒng)結(jié)結(jié)構(gòu)與與組成成應(yīng)用系系統(tǒng)結(jié)結(jié)構(gòu)標(biāo)簽封封裝與與編碼碼/打印設(shè)設(shè)備1.RFID標(biāo)簽封封裝與與編碼碼/打印設(shè)設(shè)備的的基本本功能能2.大型的的倉庫庫RFID標(biāo)簽編編碼/打印設(shè)設(shè)備的的應(yīng)用用手工粘粘貼RFID標(biāo)簽工工作流流程自動(dòng)編編碼、、打印印、張張貼RFID標(biāo)簽工工作流流程標(biāo)簽讀讀寫器器1.RFID標(biāo)簽讀讀寫器器的基基本功功能各種類類型的的RFID標(biāo)簽讀讀寫器器讀寫器器的主主要功功能：讀寫器器與RFID標(biāo)簽之之間的的通信信讀寫器器與計(jì)計(jì)算機(jī)機(jī)之間間的通通信能夠?qū)崒?shí)現(xiàn)在在有效效讀寫寫區(qū)域域內(nèi)實(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)對(duì)多個(gè)個(gè)RFID標(biāo)簽同同時(shí)讀讀寫的的能力力能夠?qū)?duì)固定定或移移動(dòng)RFID標(biāo)簽進(jìn)進(jìn)行識(shí)識(shí)別與與讀寫寫能夠校校驗(yàn)讀讀寫過過程中中錯(cuò)誤誤信息息能夠識(shí)識(shí)別有有源RFID標(biāo)簽與與電池池相關(guān)關(guān)的電電量信信息2.讀寫器器的分分類（1）移動(dòng)動(dòng)式讀讀寫器器移動(dòng)式式讀寫寫器適適用于于倉庫庫盤點(diǎn)點(diǎn)、現(xiàn)現(xiàn)場貨貨物清清查、、圖書書館書書架清清點(diǎn)、、動(dòng)物物識(shí)別別、超超市購購貨付付款、、醫(yī)療療保健健等應(yīng)應(yīng)用場場合手持便便攜式式讀寫寫器一一般帶帶有液液晶顯顯示屏屏，配配置有有鍵盤盤來進(jìn)進(jìn)行操操作和和數(shù)據(jù)據(jù)輸入入，可可以通通過各各種有有線或或無線線接口口，與與高層層計(jì)算算機(jī)實(shí)實(shí)現(xiàn)通通信移動(dòng)式讀寫寫器是一種種嵌入式系系統(tǒng)，它將將天線與讀讀寫模塊集集成在一個(gè)個(gè)手持設(shè)備備中移動(dòng)式讀寫寫器一般使使用在低頻頻、中高頻頻、超高頻頻段是否是只讀讀式或讀/寫式，以及及內(nèi)存的大大小需要根根據(jù)應(yīng)用的的需求確定定（2）固定式讀讀寫器固定式讀寫寫器一般采采取將天線線與讀寫器器模塊分天線通過電纜與讀寫器模塊連接。天線可以方便地安裝在固定的閘門式門柱上、門禁的門框上、不停車收費(fèi)通道的頂端、倉庫進(jìn)出口、生產(chǎn)線傳送帶旁固定式讀寫器一般使用超高頻與微波段，作用距離相對(duì)比較遠(yuǎn)3.讀寫器設(shè)計(jì)計(jì)中需要注注意的幾個(gè)個(gè)問題標(biāo)簽身份識(shí)識(shí)別與標(biāo)簽簽數(shù)據(jù)傳輸輸解密/解密問題標(biāo)簽數(shù)據(jù)傳傳輸錯(cuò)誤問問題多標(biāo)簽讀取取過程中的的“碰撞””問題有源標(biāo)簽電電源狀態(tài)管管理問題標(biāo)簽與天線線位置對(duì)讀讀寫效果的的影響RFID應(yīng)用系統(tǒng)結(jié)結(jié)構(gòu)2.6RFID標(biāo)簽編碼標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)*2.6.1RFID編碼標(biāo)準(zhǔn)研研究的必要要性在RFID應(yīng)用系統(tǒng)中中，要使每每一件物體體的信息在在生產(chǎn)加工工、市場流流通、客戶戶購買與售售后服務(wù)過過程中，都都能夠被準(zhǔn)準(zhǔn)確地記錄錄下來，就就必須形成成全球統(tǒng)一一的、標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)的、唯一一能夠準(zhǔn)確確標(biāo)識(shí)各國國、各個(gè)企企業(yè)生產(chǎn)的的各個(gè)產(chǎn)品品的電子編編碼標(biāo)準(zhǔn)RFID技術(shù)廣泛應(yīng)應(yīng)用的基礎(chǔ)礎(chǔ)是：RFID標(biāo)簽編碼的的標(biāo)準(zhǔn)化與與RFID標(biāo)簽體系的的建立目前最有影影響的標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)主要有：：—EPCGlobalRFID標(biāo)準(zhǔn)—UIDRFID標(biāo)準(zhǔn)—ISO/IECRFID標(biāo)準(zhǔn)2.6.2EPCGlobalRFID標(biāo)準(zhǔn)美國MITAuto-ID實(shí)驗(yàn)室EPC研究的核心心思想是：為每一個(gè)產(chǎn)產(chǎn)品分配一一個(gè)唯一的的電子標(biāo)識(shí)識(shí)符—EPC碼EPC碼存儲(chǔ)在RFID標(biāo)簽的芯片片中通過無線數(shù)數(shù)據(jù)傳輸技技術(shù)，RFID讀寫器可以以通過非接接觸的方式式自動(dòng)采集集到EPC碼連接在互聯(lián)聯(lián)網(wǎng)中的服服務(wù)器可以以完成對(duì)EPC碼所涵蓋內(nèi)內(nèi)容的解析析EPC研究的內(nèi)容容與體系EPC編碼體系：EPC編碼體系研研究的是產(chǎn)產(chǎn)品電子代代碼的全球球標(biāo)準(zhǔn)2004年6月EPCglobal公布了第一一個(gè)EPC標(biāo)準(zhǔn)目前正在研研究和推廣廣第二代（（GEN2）EPC標(biāo)準(zhǔn)EPC射頻識(shí)別系系統(tǒng)：EPC射頻識(shí)別系系統(tǒng)研究包包括EPC標(biāo)簽與EPC讀寫器EPC信息網(wǎng)絡(luò)系系統(tǒng)：EPC信息網(wǎng)絡(luò)系系統(tǒng)是由互互聯(lián)網(wǎng)連接接的多個(gè)支支持EPC應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)絡(luò)系統(tǒng)與EPC基礎(chǔ)設(shè)施組組成通過EPC中間件軟件件、對(duì)象名名字服務(wù)（（ONS）與EPC信息服務(wù)務(wù)（EPCIS），實(shí)現(xiàn)現(xiàn)全球的的“物與與物”互互聯(lián)對(duì)象名字字服務(wù)（（ONS）也稱作作“對(duì)象象名字解解析服務(wù)務(wù)”編碼體系系EPC編碼體系系特點(diǎn)：兼容性性/全面性/科學(xué)性EPC碼由四個(gè)個(gè)數(shù)字字字段組成成：版本號(hào)：表示產(chǎn)品品編碼所所采用的的EPC版本域名管理理：標(biāo)識(shí)生產(chǎn)產(chǎn)廠商對(duì)象分類類：標(biāo)識(shí)產(chǎn)品