基于RFID技術(shù)的圖書館管理系統(tǒng)設(shè)計(完整資料）(可以直接使用，可編輯優(yōu)秀版資料，歡迎下載）

基于RＦID技術(shù)的圖書館管理系統(tǒng)設(shè)計基于RFID技術(shù)的圖書館管理系統(tǒng)設(shè)計(完整資料）(可以直接使用，可編輯優(yōu)秀版資料，歡迎下載）XXXX班級摘要:詳細闡明了基于RFID技術(shù)設(shè)計的數(shù)字化高校智能圖書館管理系統(tǒng)的工作原理及其整體結(jié)構(gòu)。該系統(tǒng)的圖書與借閱證使用RFIＤ標(biāo)簽,通過在每個書架一側(cè)安置終端自助借還機，學(xué)生可多節(jié)點自助借還書籍，從而避免了高峰期的前臺擁堵；同時,要求讀者將已借書籍還至指定書架,規(guī)范了學(xué)生的借還行為，節(jié)省了館員整理上架的工作量,更好地提高了圖書流通管理和典藏管理的工作效率。該系統(tǒng)將進出口分膈為兩個通道，高校學(xué)生可攜帶圖書館書籍進入館內(nèi)閱讀,帶出時需在出口處檢測機進行檢驗書籍，可方便學(xué)生準(zhǔn)備考試及閱讀,實現(xiàn)了開放化、規(guī)范化、智能化的高校圖書館管理，具有安全、可靠、方便、易維護等優(yōu)點。關(guān)鍵字：ＲＦＩD；自助借還;開放化；物聯(lián)網(wǎng)智能圖書館；安全可靠目錄ＴO(shè)C\o”1-3”＼h\z\ｕＨYPERＬＩNK\l”_Ｔoc4226０35３8"1系統(tǒng)工作原理PＡGEREF＿Tｏc422６0353８＼ｈ4ＨYPEＲＬIＮK2硬件組成２2603541\h72．1自助借還機硬件ＰＡGEREF_Ｔoc４2２60354２\h72。2圖書館系統(tǒng)柜臺工作站及出口檢測站主機硬件PAＧEＲEF_Toc4２2603543\h73程序設(shè)計與實現(xiàn)PAＧＥRＥＦ＿Tｏc4226035４４\h83.１讀卡器模塊中的控制程序PAGＥRＥF＿Toc４226035４5\ｈ83．2數(shù)據(jù)庫管理程序PAＧEREF_Ｔoc4226０３５46\ｈ8HYＰERLIＮＫ\l"＿Ｔｏc4２２603547”4結(jié)語PAGＥREF_Toc422６０3５４7＼h9１系統(tǒng)工作原理系統(tǒng)部分主要包括終端自助借還機模塊、圖書管理系統(tǒng)服務(wù)器、柜臺工作站、出口檢測站。整個圖書館的RFＩD智能管理系統(tǒng)應(yīng)用軟件包括智能流通標(biāo)簽初始化轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、柜臺工作站應(yīng)用功能集成系統(tǒng)、讀書自助借還書系統(tǒng)、出口檢測系統(tǒng)。圖１所示是其系統(tǒng)原理圖.高校圖書館智能管理系統(tǒng)以一個書架為一個節(jié)點，通過以ＲFID讀寫器為主的終端自助借還機進行指定書架借還操作,并通過無線收發(fā)模塊同步至服務(wù)器，實時掛(脫)鉤學(xué)生與書籍信息，完成自助借還書過程。在出口設(shè)置的檢測機會對帶出的圖書館書籍進行二次檢測，判斷是否已在書架終端自助借還機處登記借出。圖1系統(tǒng)原理圖１.1進館工作原理本系統(tǒng)旨在打造開放式智能圖書館,在人口處不設(shè)門禁，可攜帶已借圖書館書籍進入館內(nèi)閱讀，解除了普通圖書館對帶入書籍的限制,方便了學(xué)生準(zhǔn)備考試和復(fù)習(xí)閱讀.借書時，學(xué)生可在柜臺工作站輸入書籍名稱或編號,以查詢書籍狀態(tài)(是否可借）和所在書架號。該書架配備的自助借還機在待機狀態(tài)顯示操作步驟，借書先刷借閱證，讀取學(xué)生信息，再刷書籍標(biāo)簽,讀取書籍信息（書籍名和所在書架號)并打包成3２位編碼通過無線收發(fā)模塊傳輸?shù)綌?shù)據(jù)庫,從而將書籍與借書人信息掛鉤。還書則需要到指定書架只刷書籍標(biāo)簽,與書架特定編號同樣打包成32位編碼通過無線收發(fā)模塊傳輸?shù)綌?shù)據(jù)庫,將書籍與借書人信息掛鉤。此時可能有忙、操作失敗、操作成功等三種信息情況返回并通過液晶顯示:其中，“忙"表示數(shù)據(jù)庫正被占用，可５S刷新一次，5次忙則返回待機狀態(tài);“操作失敗"表示超出借閱限額、操作順序錯誤或未在指定書架操作；“操作成功”則表示借書成功或還書成功,并顯示該借閱證中已借書籍?dāng)?shù)量和還能借書數(shù)量。本系統(tǒng)的借還書流程如圖2所示。圖2借還書流程圖１。2出館工作原理若讀卡器掃描不到任何書籍的標(biāo)簽信息，即表示此人沒有借書,可以通行；若攜帶圖書館書籍,可能為已借出書籍帶入館內(nèi)閱讀；若為未借狀態(tài),則需要到指定書架自助借還機處進行借閱登記方能通行。圖３所示是系統(tǒng)的出口設(shè)置檢測流程。圖４所示是該圖書館的人員出館數(shù)據(jù)庫更新流程。圖3出館流程圖４人員出館數(shù)據(jù)庫更新流程２硬件組成硬件組成主要包括自助借還機硬件和圖書館系統(tǒng)柜臺工作站及出口檢測站主機硬件.2。1自助借還機硬件本系統(tǒng)的自助借還機主要由主控ＭCU、液晶顯示、無線收發(fā)模塊和射頻讀寫芯片、天線及匹配電路組成.主控MＣU采用SＴＭ32，主要提供對射頻讀寫芯片、液晶顯示以及無線模塊收發(fā)的控制操作。射頻讀寫芯片采用RC52２，利用先進的調(diào)制和解調(diào)概念,完全集成了在ｌ3。5６MHz下所有類型的被動非接觸式通信方式和協(xié)議，支持ＩＳＯ144４3A的多層應(yīng)用。它負責(zé)接收主控ＭCU的控制信息并完成與RＦID標(biāo)簽的通信操作。為了發(fā)送、接收穩(wěn)定的高頻信號，射頻讀寫芯片要通過高頻濾波電路與天線部分連接.天線部分，包括線圈及匹配電路為讀寫模塊實現(xiàn)射頻通信必不可少的一部分.讀寫模塊要依靠天線產(chǎn)生的磁通量為RFID卡提供電源，在讀寫模塊與RFＩD卡之間傳送信息。液晶使用12８64,四行顯示分別為高校智能圖書館自助借還系統(tǒng)、學(xué)號、書籍名、狀態(tài)。無線收發(fā)模塊采用ＬSDＲＦ431０N01無線模塊，它是基于TI射頻集成芯片CＣｌl01的射頻模塊，是一款商陛能射頻收發(fā)器，可廣泛應(yīng)用于各種場合的短距離無線通信領(lǐng)域。自助借還機具有體積小、功耗低、傳輸距離遠、抗干擾能力強等特點。圖５所示是自助借還機的硬件框圖。圖5自助借還機硬件框圖2。2圖書館系統(tǒng)柜臺工作站及出口檢測站主機硬件本系統(tǒng)以STM3２為主板連接無線模塊、網(wǎng)絡(luò)接口、柜臺工作站的ＰC上位機、出口檢測讀卡器以及作數(shù)據(jù)庫的SD卡。圖6所示是系統(tǒng)主機硬件框圖。圖6主機硬件部分3程序設(shè)計與實現(xiàn)程序設(shè)計主要包括讀卡器模塊中的控制程序和數(shù)據(jù)庫管理程序.3。1讀卡器模塊中的控制程序通過對主控MＣU的編程，控制射頻讀寫芯片根據(jù)ISO/ＩEC4443協(xié)議與RFID卡進行射頻通信,完成對RFＩD卡的各種操作以函數(shù)形式合理封裝,供二次開發(fā)的用戶調(diào)用?？刂瞥绦蛑饕型ㄐ盼帐?、數(shù)據(jù)發(fā)送、數(shù)據(jù)接收中斷服務(wù)、譯碼糾錯、RC5２2通信、讀數(shù)據(jù)以及控制液晶顯示，所有控制程序采用單片機C語言實現(xiàn).3.2數(shù)據(jù)庫管理程序數(shù)據(jù)庫管理程序主要完成數(shù)據(jù)庫的建立和對數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的查詢、設(shè)置，同時要負責(zé)接收從讀卡器傳來的數(shù)據(jù)并進行相應(yīng)處理操作，數(shù)據(jù)庫管理程序用Ｃ語言編寫。數(shù)據(jù)庫的建立：在數(shù)據(jù)庫中建兩張表，一張記錄館藏書籍信息，另一張記錄個人資料及其圖書借閱情況.館藏書籍信息表由書籍標(biāo)簽序列號、名稱、所在書架號、作者、出版社、出版日期及借閱狀態(tài)等字段組成；個人資料及其圖書借閱情況表由學(xué)號、姓名、照片及所借書籍名稱、序列號、所在書架號、借閱時間、期限、允許再次借閱的書籍?dāng)?shù)目、出入館狀態(tài)等字段組成。兩張表都可以在有權(quán)限的條件下進行添加、修改、刪除等操作；查詢則不設(shè)權(quán)限,可按學(xué)號、姓名、書籍名稱、序列號、索書號等進行查詢。數(shù)據(jù)接收及處理：讀取數(shù)據(jù)由后臺線程完成,線程在程序運行時即創(chuàng)建。讀卡器傳來的數(shù)據(jù)存放在程序緩沖區(qū)中，此緩沖區(qū)已在程序初始化時分配?！z測到程序緩沖區(qū)中有數(shù)據(jù)就對數(shù)據(jù)進行讀取，并經(jīng)處理后寫入數(shù)據(jù)庫中.4結(jié)語本系統(tǒng)一次性投入成本比較低，而且能夠很好地和現(xiàn)有的圖書館系統(tǒng)融合.以射頻識別技術(shù)為主實現(xiàn)高效借還，節(jié)約人力。在各書架都能實現(xiàn)自助借還書,避免長時間排隊等待借還的情況，同時減少館員數(shù)量的需求，并使得圖書管理規(guī)范化。規(guī)范學(xué)生借還書行為，要求借書學(xué)生必須將書籍還回指定書架方能消除借書記錄,避免了書籍錯放、亂放;同時，允許攜帶已借圖書館書籍進入圖書館，解除帶人書籍來源的限制,并在出口處進行檢測，為學(xué)生帶來極大便利,又避免偷竊書籍的行為。該系統(tǒng)具有一定的擴展性,借閱證可擴展為校園一卡通。JIＪＩ本科生畢業(yè)論文基于RＦID的智能倉儲管理系統(tǒng)設(shè)計ＤesigｎofInｔｅlliｇｅntWarehouｓｅManagｅmentSystｅｍBaseｄonRFIＤ學(xué)院名稱：計算機科學(xué)與通信工程學(xué)院專業(yè)班級：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的智能倉儲管理系統(tǒng)設(shè)計專業(yè)班級: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:副教授摘要射頻識別技術(shù)在軍事監(jiān)控、環(huán)境科學(xué)、空間探索和日常生活等許多方面都具有廣泛的應(yīng)用前景?？梢哉f射頻技術(shù)是信息感知和采集的一場革命，是21世紀(jì)最重要的技術(shù)之一.目前國外已有很多文獻報道，射頻識別技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于多個領(lǐng)域，并表現(xiàn)出良好的性能。因此在國內(nèi)，有著廣闊的應(yīng)用前景和價值，反映了當(dāng)今通信研究領(lǐng)域的前沿。近年來，物流業(yè)得到了快速的發(fā)展，處于物流中心環(huán)節(jié)的倉儲系統(tǒng)，也隨之加快了發(fā)展步伐。隨著計算技術(shù)和自動化技術(shù)的快速進步，倉儲系統(tǒng)已經(jīng)向自動化、智能化方向發(fā)展。射頻識別技術(shù)作為新一代自動識別技術(shù),其具有顯著的優(yōu)勢，在倉儲管理中的應(yīng)用得到了廣泛的關(guān)注。本文詳細分析了RＦID技術(shù)，以RFIＤ技術(shù)為核心，在分析倉儲管理流程的基礎(chǔ)上，提出了倉儲管理系統(tǒng)的總體設(shè)計和功能設(shè)計,并論述了RＦＩD定位計算方法，解決約束ＲFID系統(tǒng)快速讀取的瓶頸,提高商品實時數(shù)據(jù)的采集，使商品的采購、倉儲、配送過程更加便捷。本文以物流倉庫為例設(shè)計了倉庫管理系統(tǒng)中RFID系統(tǒng)的總體框架、系統(tǒng)組成和工作流程,對商業(yè)應(yīng)用中大批量物品的識別和管理具有重要意義.關(guān)鍵詞：射頻識別；倉儲管理系統(tǒng)；物流；ＲFID定位算法DｅsigｎofIntｅlｌigentＷarehouｓｅＭanagementＳystｅmＢasｅdｏnRFIDAbstractTheRＦIDｔｅchnologyｈasaｂrｏaｄapplicatiｏninmａnyｆieldssuchaｓｍarｔｉalmonitｏr,ｅnｖｉronmentalsciｅｎceandsoon．Itcａnbeｃonｓideredaｓanｉnｎovatiｏnininｆoｒmatｉoｎsenseａｎdcolｌeｃtｉon，andｏneoｆｔhemostimportaｎttｅcｈｎoloｇiｅsin21ｓｔｃｅｎtuｒy.TheＲFIDtecｈnｏlｏgyhavebeenｕｓedforｅｘｐerｉｍｅntaｌstudyａndａｌlofｔｈｅmhavegoｏdpeｒfoｒmanｃeａbrｏａd.Heｎce，tocarryoｎsｔuｄyiｎｇaｂouｔcorrelａt(yī)ivetopicsiｎouｒcounｔｒｙwiｌlｈaｖegoodａppｌiedpossibilｉtiｅsaｎdvaluｅ，whｉcｈreflectｓtｈeｓｔudyiｎgleａdintｈeｆielｄofcommｕnicａt(yī)iｏｎｒｅseaｒcｈ。Ｒｅcenｔyeａrs,aｓｔｈｅloｇｉsｔｉｃsindustｒyhａsｂeendevelopinｇｒapidly，tｈｅsｔoragesyｓtembeiｎgｔheｋeylｉnkoｆｔhｅｌｏｇｉstｉcsinｄustrｙalｓoexpeditethepａｃｅofdevelｏpment.Wiｔhtｈerａｐiｄprogressoｆｔecｈnoｌogyaｎdａutomatiｏnｔechnology，thesystemhａsmadeadｅvｅｌoｐdiｒｅcｔiｏnofautｏmationandintｅlleｃtuａlizｅd.ＲFIＤ（RadioFrｅqueｎcyIdeｎｔiｆiｃatiｏn）tｅchnologieｓasanewgeneratioｎoftｈeａutomatｉcrecｏgnｉｔiontechnoloｇy，ithasadisｔiｎctadvantage，andｒecｅｉvedwideｓpreａdｃｏncerｎonａpｐｌicaｔionsｏfｔhewarｅhoｕsingmaｎageｍeｎt．TｈedetaileｄanalysｉsRFＩDtｅｃhnｏlogｙ，onthｅbａsisofａnalｙsisｗａrehousemanａgｅｍentprocesses，maｋeｔheoveralldesignａｎdfunctiｏnsoftheｗareｈｏusingｍａnagｅmeｎｔsysteｍ。ＡnditｔreatｓthｅRFIDｐｏsitｉoningcomputaｔion,soｌｖｅthebｏｔtlｅneｃkofthｅRFIDsystemｏnqｕicklyreａdｉnｇtｏｍakｅtheRｅal—ｔimedａt(yī)acolｌｅctｉｏnspeedｆａstｅrｓｏthatthegoｏdspｕｒcｈase，storageanｄdｉsｔrｉbutｉoｎcｏuldbｅｍoｒeｃonveniｅnｔ。Thisａrｔｉcletoitｓflowｔakesｌｏgｉstiｃsｗarehoｕseaｓaexamｐｌemakethedeｓignｔheoｖeｒａllframework，ｓyｓtemsandworｋｉngｐrocesseｓｏfRFIDsyｓtem,hasagreaｔsignificanceｏntｈeｍasｓｏftｈeidentiｆiｃａt(yī)ｉonandmaｎagｅｍent．KeywｏrdｓRFID(RaｄioＦreqｕenｃyIdｅntificatｉon);wms(warｅhousemanａｇeｍentｓysｔem);logisｔicｓ;RFIＤpｏsitｉoningcｏmputatioｎ目錄ＴＯC\o"1-3”\ｈ\z\ｕＨYPEＲLINK\l"_Ｔoc26３０９１728”第一章緒論PＡGＥREF＿Ｔｏc263０９17２8\ｈ51．1自動識別技術(shù)簡介PＡGEREF_Ｔoｃ2６309１７2９\h5HYPERLINK\l”_Ｔoc２６３091730”1。２RFID技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展PAＧＥREF_Tｏc26309１730\h6ＨＹPERLＩＮK\l”_Tｏc2６３09１7３１"1.2。1ＲFID技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀ＰＡGEＲEF_Toc263091７31\h6HYＰEＲLＩNＫ\l”_Toｃ２６30９1732＂１。2．2RFID技術(shù)的發(fā)展方向ＰAＧＥRＥＦ_Toc２6３0９１732\h7HYPERLＩNK\l"_Ｔoc263０91733"第二章RFＩD技術(shù)概述PＡGEREF＿Tｏｃ26３0９１73３＼h92。1ＲFID技術(shù)簡介PAGERＥF_Toc26３０917３4\h9２。1．１什么是射頻識別技術(shù)ＰＡＧEREF_Toc２63091735\h9２。１。２射頻識別技術(shù)發(fā)展歷史PAＧＥREF_Toc263０9１736\h1０HＹPＥRＬINK\l”_Ｔoc2630９1737"2．１.3射頻識別技術(shù)的發(fā)展ＰＡGEREF_Toc2６3091737\h10HYPERLIＮＫ\l”_Toｃ2630917３8"2．2ＲFID系統(tǒng)的分類ＰＡＧEREF_Toｃ２6309１7３8\h１１ＨYPEＲＬIＮK\l”_Toｃ263091739"２。２。1根據(jù)標(biāo)簽的供電形式分類PAＧEREF＿Ｔoｃ2630917３９\h11HYPEＲLＩNK\l"_Toc２６309１７40”２。2．2根據(jù)標(biāo)簽的數(shù)據(jù)通信方式分類PAＧEＲEＦ_Ｔoc263０91740\h11２。２.3根據(jù)工作頻率分類PAGEREＦ_Toc２63０９１741＼h112.２。4根據(jù)標(biāo)簽的可讀性分類PAGERＥF_Toc２63０91742＼h1１HYPERLＩNＫ\l"_Toc26309174３＂２。2.5根據(jù)RFID系統(tǒng)標(biāo)簽和讀頭之間的通信工作時序分類PAGERＥF_Toc2６30９17４３\h１1ＨYPERLINK\l"＿Tｏc２6309１744＂2。３ＲFID技術(shù)的優(yōu)勢PAGEREF_Toｃ2630917４4\h１2ＨＹPＥRLINＫ\l”_Toc2630９1７4５”２。4RFID技術(shù)的應(yīng)用12HYPＥRLINK\l＂_Toc26３0917４6＂2。4。1無源RFID技術(shù)PAGEREＦ＿Toc２６3091746＼h1２ＨYPＥRLINK\l＂＿Toｃ26309１747＂3。１ＲFＩD系統(tǒng)組成PAGEREF_Toｃ2630９17４７\ｈ16HYＰＥRLINK\l"_Ｔｏｃ263０917４８＂3。１．1閱讀器PAGEＲＥF_Toc2６３09174８\ｈ１6HYPＥRLINK\l”＿Toc263091７４9"3。1.2天線PAＧＥRＥF_Tｏc26３09１7４9\ｈ16HＹＰＥＲLINK\l”＿Toc２6３091750”3。１.３電子標(biāo)簽PAＧEREF_Tｏｃ２63091７50\h1６ＨYPEＲLＩNK\l"_Ｔｏc２6309１７5１"3。1.４ＲFＩD中間件PAGERＥF_Ｔoc263０９１7５１＼ｈ17ＨＹPＥRＬIＮＫ\l”_Ｔoｃ2６３０９1７５2＂3.１.5RFＩD應(yīng)用系統(tǒng)軟件PAＧEREＦ_Tｏc2６3091７５2\h173.２RFID系統(tǒng)工作原理ＰAGEＲEF_Ｔoc２６309175３＼h17第四章RFID系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)編碼與防沖突技術(shù)PＡGEREF_Tｏｃ263091７54\h1８HYPERLINK\l＂_Ｔoｃ263０9１７５5”4。1編碼與校驗ＰAＧEREF_Toｃ２63０9１755\h18HYPEＲLIＮＫ\l”_Tｏc263091７56"4．1。１RFID系統(tǒng)通信模型PAGERＥF＿Tｏｃ2６3０91７5６\h1８4。1。2RFID數(shù)據(jù)傳輸常用編碼格式PＡGEＲEＦ＿Toc2６3０917５７\ｈ１8HYPERLＩNK\l"_Toｃ263０91758"4.1．3RＦID傳輸數(shù)據(jù)校驗ＰAGEREF_Toc263０9１758\h21HYPERLＩＮＫ\l”_Ｔoｃ2６3091759＂4．２防沖突技術(shù)ＰＡGＥＲEF_Ｔoc２6３０91759\h21ＨYＰEＲLIＮK\l”＿Ｔoｃ２６3０917６0”4．2.１RFIＤ系統(tǒng)的沖撞問題PAＧEREF_Toｃ2630９1７６0\h２14.2。2防沖突算法研究ＰAGＥＲＥF_Toc2630917６１\h2１HYPERLINK\l”＿Toc2６3０９17６2"4.2．３動態(tài)調(diào)整二進制樹形搜索法PAGEREＦ_Toc263091762＼ｈ２2４。2.4算法的復(fù)雜度分析PAGEＲEＦ＿Toc26309１7６3\h25第五章基于RＦID技術(shù)的倉儲管理系統(tǒng)設(shè)計開發(fā)PAＧEREＦ_Toc263091７64\h2７HYPＥRLIＮＫ\l”＿Toｃ２６30９1７65"５.1倉儲管理現(xiàn)狀ＰAGEREF＿Ｔｏc2630９１765\h2７5.2倉儲管理的發(fā)展方向PＡGEREＦ_Toｃ26３0917６6\h27HYPERLINK\l＂_Toｃ263091767"5．３基于RFＩＤ技術(shù)的倉儲管理系統(tǒng)總體設(shè)計方案PＡＧEＲEF_Toc２6309176７\h２85．3。１ＲFID技術(shù)的系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)ＰＡGEREF_Ｔoｃ26309１７６8\ｈ28HYPERＬIＮK\l＂_Toc２63091７69"5.3.２RFID技術(shù)系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)PAGEREF＿Tｏc2６３0917６9\h2９HYＰＥＲLＩNK\l”_Toｃ263091770”5.１本論文的主要工作PAGＥＲEF＿Toｃ2６30９１7７０\h３3HYPERLINK\l”_Toc26309177１"5.2未來工作展望PＡGEREF_Toc２6309１7７1\ｈ３3參考文獻PAGＥREF_Ｔoc２６30917７2\ｈ３5致謝PＡGＥREF_Ｔoc2630９17７３\h36第一章緒論１．1自動識別技術(shù)簡介在我們的現(xiàn)實生活中，各種各樣的活動或者事件都會產(chǎn)生這樣或者那樣的數(shù)據(jù),這些數(shù)據(jù)包括人的、物質(zhì)的、財務(wù)的，也包括采購的、生產(chǎn)的和銷售的，這些數(shù)據(jù)的采集與分析對于我們的生產(chǎn)或者生活決策來講是十分重要的。如果沒有這些實際工況的數(shù)據(jù)支援，生產(chǎn)和決策就將成為一句空話，將缺乏現(xiàn)實基礎(chǔ).在計算機信息處理系統(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，最終成為影響我們決策的信息。在信息系統(tǒng)早期，相當(dāng)部分數(shù)據(jù)的處理都是通過人工手工錄入,這樣,不僅數(shù)據(jù)量十分龐大，勞動強度大，而且數(shù)據(jù)誤碼率較高，也失去了實時的意義.為了解決這些問題，人們就研究和發(fā)展了各種各樣的自動識別技術(shù)，將人們從繁沉的重復(fù)的但又十分不精確的手工勞動中解放出來，提高了系統(tǒng)信息的實時性和準(zhǔn)確性，從而為生產(chǎn)的實時調(diào)整,財務(wù)的及時總結(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)的自動識別與實時采集更是物流信息系統(tǒng)(ＬMIS,LogisticsManaｇemeｎtInforｍaｔionＳystem）的存在基礎(chǔ)，因為，物流過程比其他任何環(huán)節(jié)更接近于現(xiàn)實的”物"，物流產(chǎn)生的實時數(shù)據(jù)比其他任何工況都要密集，數(shù)據(jù)量都要大。那么，究竟什么是自動識別技術(shù)(auｔoidentｉｆication）呢?自動識別技術(shù)就是應(yīng)用一定的識別裝置，通過被識別物品和識別裝置之間的接近活動,自動地獲取被識別物品的相關(guān)信息，并提供給后臺的計算機處理系統(tǒng)來完成相關(guān)后續(xù)處理的一種技術(shù).舉例說明。商場的條形碼掃描系統(tǒng)就是一種典型的自動識別技術(shù)。售貨員通過掃描儀掃描商品的條碼，獲取商品的名稱、價格，輸入數(shù)量,后臺ＰOS系統(tǒng)即可計算出該批商品的價格,從而完成顧客的結(jié)算。當(dāng)然，顧客也可以采用銀行卡支付的形式進行支付,銀行卡支付過程本身也是自動識別技術(shù)的一種應(yīng)用形式。自動識別技術(shù)是以計算機技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展為基礎(chǔ)的綜合性科學(xué)技術(shù)，它是信息數(shù)據(jù)自動識讀、自動輸入計算機的重要方法和手段,歸根到底,自動識別技術(shù)是一種高度自動化的信息或者數(shù)據(jù)采集技術(shù)。自動識別技術(shù)近幾十年在全球范圍內(nèi)得到了迅猛發(fā)展,初步形成了一個包括條碼技術(shù)、磁條磁卡技術(shù)、IC卡技術(shù)、光學(xué)字符識別、射頻技術(shù)、聲音識別及視覺識別等集計算機、光、磁、物理、機電、通信技術(shù)為一體的高新技術(shù)學(xué)科。一般來講，在一個信息系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)的采集(識別)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、勞動強度大、工作簡單重復(fù)性高等問題,為計算機信息處理提供了快速、準(zhǔn)確地進行數(shù)據(jù)采集輸入的有效手段，因此，自動識別技術(shù)作為一種革命性的高新技術(shù)，正迅速為人們所接受。自動識別系統(tǒng)通過中間件或者接口（包括軟件的和硬件的)將數(shù)據(jù)傳輸給后臺處理計算機，由計算機對所采集到的數(shù)據(jù)進行處理或者加工，最終形成對人們有用的信息。在有的場合，中間件本身就具有數(shù)據(jù)處理的功能。中間件還可以支持單一系統(tǒng)不同的協(xié)議的產(chǎn)品的工作。完整的自動識別計算機管理系統(tǒng)包括自動識別系統(tǒng)（AutoＩdentifｉcatｉｏｎSysteｍ,簡稱ＡIDS）,應(yīng)用程序接口（ＡppｌicatioｎI(lǐng)nteｒｆace,簡稱AＰＩ)或者中間件(Ｍiｄdｌewarｅ）和應(yīng)用系統(tǒng)軟件(AppｌiｃatiｏnSofｔwａre)。也就是說，自動識別系統(tǒng)完成系統(tǒng)的采集和存儲工作,應(yīng)用系統(tǒng)軟件對自動識別系統(tǒng)所采集的數(shù)據(jù)進行應(yīng)用處理，而應(yīng)用程序接口軟件則提供自動識別系統(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,將自動識別系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)換成應(yīng)用軟件系統(tǒng)可以識別和利用的信息并進行數(shù)據(jù)傳遞。RFIＤ射頻識別是一種非接觸式的自動識別技術(shù)，它通過射頻信號自動識別目標(biāo)對象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，識別工作無須人工干預(yù)，可工作于各種惡劣環(huán)境。RFID技術(shù)可識別高速運動物體并可同時識別多個標(biāo)簽，操作快捷方便。RFID是一種簡單的無線系統(tǒng)，只有兩個基本器件,該系統(tǒng)用于控制、檢測和跟蹤物體。系統(tǒng)由一個詢問器（或閱讀器)和很多應(yīng)答器(或標(biāo)簽）組成.1.２RFIＤ技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展ＲFID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)鐵路車號自動識別管理。如：北美鐵路、中國鐵路、瑞士鐵路等.

（2)車輛道路交通自動收費管理.如:北美部分收費高速公路的自動收費中國部分高速公路自動收費管理、東南亞國家部分收費公路的自動收費管理。

(３）旅客航空行包的自動識別、分揀、轉(zhuǎn)運管理.如:北美部分機場。?

(４）車輛出入控制。如：停車場、垃圾場、水泥場車輛出入、稱重管理等。?

（5)校園卡、飯卡、乘車卡、會員卡、駕照卡、健康卡(醫(yī)療卡)等國內(nèi)、國外均有大應(yīng)用.

(6）生產(chǎn)線產(chǎn)品加工過程自動控制。主要應(yīng)用在大型工廠的自動化流水作業(yè)線上。?

（７）動物識別(養(yǎng)牛、養(yǎng)羊、賽鴿等）。大型養(yǎng)殖廠、家庭牧場、賽鴿比賽。

（8）物流、倉儲自動管理。大型物流、倉儲企業(yè)。

（9）貯氣容器的自動識別管理.?

(１0)汽車遙控門鎖、電子門鎖等.目前國內(nèi)RFＩD成功的行業(yè)應(yīng)用有中國鐵路的車號自動識別系統(tǒng)。其輻射作用已涉及到鐵路紅外軸溫探測系統(tǒng)的熱軸定位、軌道衡、超偏載檢測系統(tǒng)等。正在計劃推廣的應(yīng)用項目還有電子身份證、電子車牌、鐵路行包自動追蹤管理等.１。2.2RＦID技術(shù)的發(fā)展方向ＲFID技術(shù)的發(fā)展，一方面受到應(yīng)用需求的驅(qū)動,另一方面RFIＤ的成功應(yīng)用反來又極大地促進了應(yīng)用需求的擴展。從技術(shù)角度說，ＲFID技術(shù)的發(fā)展體現(xiàn)在若干關(guān)鍵技術(shù)的突破。從應(yīng)用角度來說，RFID技術(shù)的發(fā)展目的在于不斷滿足日益增漲的應(yīng)用需求。一、RＦIＤ技術(shù)未來的發(fā)展?

RFＩD技術(shù)的發(fā)展得益于多項技術(shù)的綜合發(fā)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)的發(fā)展已經(jīng)走過５0余年，在過去的10多年里得到了更快的發(fā)展.隨著技術(shù)的不斷進步，ＲFID產(chǎn)品的種類將越來越豐富，應(yīng)用也越來越廣泛?？梢灶A(yù)計,在未來的幾年中，RFIＤ技術(shù)將持續(xù)保持高速發(fā)展的勢頭。RFID技術(shù)的發(fā)展將會在電子標(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.?

2）無線可讀寫性能更加完善.

3）適合高速移動物品識別。?

４）快速多標(biāo)簽讀／寫功能。

5）一致性更好.?

6)強場強下的自保護功能更完善。?

7)智能性更強。

8）成本更低。?三、RＦID閱讀器方面?

1)多功能（與條碼識讀集成、無線數(shù)據(jù)傳輸、脫機工作等）.

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、安全特性。?

2）高頻遠距離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)所接受.

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)簡介２.1．1什么是射頻識別技術(shù)射頻識別技術(shù)是一項利用射頻信號通過空間耦合(交變磁場或電磁場）實現(xiàn)無接觸信息傳遞并通過所傳遞的信息達到識別目的的技術(shù)。射頻識別系統(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),常以此作為待識別物品的標(biāo)識性信息。應(yīng)用中將電子標(biāo)簽附著在待識別物品上，作為待識別物品的電子標(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)簽根據(jù)收到的閱讀器的命令，將內(nèi)存的標(biāo)識性數(shù)據(jù)回傳給閱讀器.這種通信是在無接觸方式下,利用交變磁場或電磁場的空間耦合及射頻信號調(diào)制與解調(diào)技術(shù)實現(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，必需根據(jù)系統(tǒng)的工作原理，即磁場耦合(變壓器原理)還是電磁場耦合（雷達原理)，設(shè)計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)的角度來說，射頻識別技術(shù)的核心在電子標(biāo)簽,閱讀器是根據(jù)電子標(biāo)簽的設(shè)計而設(shè)計的.雖然，在射頻識別系統(tǒng)中電子標(biāo)簽的價格遠比閱讀器低,但通常情況下,在應(yīng)用中電子標(biāo)簽的數(shù)量是很大的,尤其是物流應(yīng)用中，電子標(biāo)簽由可能是海量并且是一次性使用的，而閱讀器的數(shù)量則相對要少的多。實際應(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)簽識讀特征等電學(xué)參數(shù)之外，還根據(jù)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，標(biāo)簽處于無源狀態(tài)，在閱讀器的閱讀范圍之內(nèi)時標(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,但電池僅對標(biāo)簽內(nèi)要求供電維持數(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)簽電路本身耗電很少.標(biāo)簽未進入工作狀態(tài)前，一直處于休眠狀態(tài)，相當(dāng)于無源標(biāo)簽.標(biāo)簽進入閱讀器的閱讀范圍時，受到閱讀器發(fā)出的射頻能量的激勵，進入工作狀態(tài)時，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。射頻識別系統(tǒng)的另一主要性能指標(biāo)是閱讀距離,也稱為作用距離，它表示在最遠為多遠的距離上，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)。實際系統(tǒng)這一指標(biāo)相差很大，取決于標(biāo)簽及閱讀器系統(tǒng)的設(shè)計、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頻點上一般均采用無源標(biāo)簽，作用距離在１０～3０cm左右，個別有到1。5m的系統(tǒng)。在高頻ＵHF頻段，無源標(biāo)簽的作用距離可達到３～１0m。更高頻段的系統(tǒng)一般均采用有源標(biāo)簽。采用有源標(biāo)簽的系統(tǒng)有達到作用距離至1０0ｍ左右的報道。２.1．２射頻識別技術(shù)發(fā)展歷史從信息傳遞的基本原理來說,射頻識別技術(shù)在低頻段基于變壓器耦合模型（初級與次級之間的能量傳遞及信號傳遞），在高頻段基于雷達探測目標(biāo)的空間耦合模型(雷達發(fā)射電磁波信號碰到目標(biāo)后攜帶目標(biāo)信息返回雷達接收機)。194８年哈里·斯托克曼發(fā)表的“利用反射功率的通信”奠定了射頻識別射頻識別技術(shù)的理論基礎(chǔ).射頻識別技術(shù)的發(fā)展可按十年期劃分如下:1９40－１950年：雷達的改進和應(yīng)用催生了射頻識別技術(shù)，1９４8年奠定了射頻識別技術(shù)的理論基礎(chǔ).1９50—1960年：早期射頻識別技術(shù)的探索階段,主要處于實驗室實驗研究。1９60—1970年：射頻識別技術(shù)的理論得到了發(fā)展，開始了一些應(yīng)用嘗試。1９７０-1980年：射頻識別技術(shù)與產(chǎn)品研發(fā)處于一個大發(fā)展時期，各種射頻識別技術(shù)測試得到加速。出現(xiàn)了一些最早的射頻識別應(yīng)用。1９80-１990年：射頻識別技術(shù)及產(chǎn)品進入商業(yè)應(yīng)用階段,各種規(guī)模應(yīng)用開始出現(xiàn)。１990－２0０0年：射頻識別技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化問題日趨得到重視，射頻識別產(chǎn)品得到廣泛采用,射頻識別產(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，射頻識別產(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)簽均得到發(fā)展，電子標(biāo)簽成本不斷降低,規(guī)模應(yīng)用行業(yè)擴大。至今，射頻識別技術(shù)的理論得到豐富和完善。單芯片電子標(biāo)簽、多電子標(biāo)簽識讀、無線可讀可寫、無源電子標(biāo)簽的遠距離識別、適應(yīng)高速移動物體的射頻識別技術(shù)與產(chǎn)品正在成為現(xiàn)實并走向應(yīng)用。特別值得一提的是在1998年美國麻省理工學(xué)院的DaｖidBrock博士和SanjａyＳａrｍa教授在喝咖啡聊天時，談及物品自動識別技術(shù)手段問題時產(chǎn)生的從系統(tǒng)的角度來解決物品自動識別問題的靈感,由此導(dǎo)致了供應(yīng)鏈中物品自動識別概念的一次革命,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，并積極推進有關(guān)概念的基礎(chǔ)研究與實驗工作?？梢哉f，EPC與物聯(lián)網(wǎng)的概念將射頻識別技術(shù)的應(yīng)用推到了極致，對射頻識別技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用的推廣起到了極大的推動作用。射頻識別技術(shù)的發(fā)展射頻識別技術(shù)的發(fā)展,一方面受到應(yīng)用需求的驅(qū)動,另一方面射頻識別技術(shù)的成功應(yīng)用反過來又將極大地促進應(yīng)用需求的擴展。從技術(shù)角度說,射頻識別技術(shù)的發(fā)展體現(xiàn)在若干關(guān)鍵技術(shù)的突破。從應(yīng)用角度來說，射頻識別技術(shù)的發(fā)展目的在于不斷滿足日益增漲的應(yīng)用需求。射頻識別技術(shù)的發(fā)展得益于多項技術(shù)的綜合發(fā)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)的不斷進步，射頻識別產(chǎn)品的種類將越來越豐富，應(yīng)用也越來越廣泛?？梢灶A(yù)計，在未來的幾年中,射頻識別技術(shù)將持續(xù)保持高速發(fā)展的勢頭。射頻識別技術(shù)的發(fā)展將會在電子標(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，無線可讀寫性能也將更加完善，并且能夠適合高速移動物品識別,識別速度也將更加快,具有快速多標(biāo)簽讀寫功能.與此同時，在強場強下的自保護功能也會更加完善、智能性更強,成本更低。在讀寫器方面,多功能讀寫器，包括與條碼識別集成、無線數(shù)據(jù)傳輸、脫機工作等功能將被更多的應(yīng)用。同時,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)簽類型和多個頻段標(biāo)簽。讀寫器會朝著小型化、便攜式、嵌入式、模塊化方向發(fā)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,無芯片系統(tǒng)將逐漸得到應(yīng)用。總而言之,射頻識別技術(shù)未來的發(fā)展中，在結(jié)合其它高新技術(shù)，比如GＰＳ、生物識別等技術(shù)，由單一識別向多功能識別方向發(fā)展的同時，將結(jié)合現(xiàn)代通信及計算機技術(shù)，實現(xiàn)跨地區(qū)、跨行業(yè)應(yīng)用。2.２RFＩＤ系統(tǒng)的分類2．２。1根據(jù)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，可以將ＲFID系統(tǒng)分為：有源、無源和半有源系統(tǒng).2.２．2根據(jù)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行數(shù)據(jù)交換，據(jù)此RFID可分為主動式、被動式和半主動式。2。2。3根據(jù)工作頻率分類RFIＤ系統(tǒng)的工作頻率即為讀頭發(fā)送無線信號時所用的頻率，一般可以分為低頻、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。根據(jù)標(biāo)簽的可讀性分類射頻標(biāo)簽內(nèi)部使用的存儲器類型不一樣，可以分為可讀寫卡（RW）,一次寫入多次讀出卡(WOＲM）和只讀卡(RO)，只讀卡標(biāo)簽內(nèi)一般只有只讀存儲器（ROM）和隨即存儲器（RAM）和緩沖存儲器，而可讀寫卡一般還有非活動可編程記憶存儲器。這種存儲器除了存儲數(shù)據(jù)功能外，還具有在適當(dāng)條件下允許多次寫入數(shù)據(jù)的功能。2。2.５根據(jù)RFID系統(tǒng)標(biāo)簽和讀頭之間的通信工作時序分類時序指的是讀頭和標(biāo)簽的工作次序問題，即是讀頭主動喚醒標(biāo)簽（ＲTF,ＲｅaｄｅrＴａｌkFiｒsｔ）還是標(biāo)簽首先自報家門(TTF，TaｇTalkFirst)的方式。一般來說，無源標(biāo)簽一般是TＴF方式,TTF系統(tǒng)通信協(xié)議比較簡單，防沖撞能力更強,速度更快.2．3ＲFID技術(shù)的優(yōu)勢作為一項新技術(shù),和傳統(tǒng)的條形碼技術(shù)相比較,其具有非常明顯的技術(shù)和應(yīng)用上的優(yōu)勢,具體表現(xiàn)在：１．讀取方便快捷：數(shù)據(jù)的讀取無需光源，甚至可以透過外包裝來進行，有效識別距離更長;自帶電池的主動標(biāo)簽，有效識別距離可達到3０米以上。２。識別速度快：標(biāo)簽一進入磁場，閱讀器就可以即時讀取其中的信息,而且能夠同時處理多個標(biāo)簽，實現(xiàn)批量識別。3．?dāng)?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,應(yīng)用范圍廣:其無線電通信方式，使其可以應(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)可動態(tài)更改:利用編程器可以向電子標(biāo)簽里寫入數(shù)據(jù)，從而賦予RFIＤ標(biāo)簽交互式便攜數(shù)據(jù)文件的功能，而且寫入時間比打印條形碼更短。6。更好的安全性:ＲFID電子標(biāo)簽不僅可以嵌入或附著在不同形狀、類型的產(chǎn)品上，而且可以為標(biāo)簽數(shù)據(jù)的讀寫設(shè)置密碼保護,從而具有更高的安全性。７.動態(tài)實時通信:標(biāo)簽以每秒50～100次的頻率與閱讀器進行通信,所以只要RFＩＤ標(biāo)簽所附著的物體出現(xiàn)在閱讀器的有效識別范圍內(nèi),就可以對其位置進行動態(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）其實RＦIＤ技術(shù)首先在低頻得到廣泛的應(yīng)用和推廣。該頻率主要是通過電感耦合的方式進行工作,也就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.磁場區(qū)域能夠很好的被定義，但是場強下降的太快。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。該頻段的波長大約為250０m。２.除了金屬材料影響外，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特殊的許可限制。4.低頻產(chǎn)品有不同的封裝形式.好的封裝形式就是價格太貴,但是有１0年以上的使用壽命.5。雖然該頻率的磁場區(qū)域下降很快，但是能夠產(chǎn)生相對均勻的讀寫區(qū)域.6．相對于其他頻段的RFID產(chǎn)品，該頻段數(shù)據(jù)傳輸速率比較慢。7．感應(yīng)器的價格相對與其他頻段來說要貴。主要應(yīng)用：1.畜牧業(yè)的管理系統(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.自動停車場收費和車輛管理系統(tǒng)5.自動加油系統(tǒng)的應(yīng)用6．酒店門鎖系統(tǒng)的應(yīng)用7．門禁和安全管理系統(tǒng)符合的國際標(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主要是歐洲對垃圾管理應(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)器不再需要線圈進行繞制,可以通過腐蝕活著印刷的方式制作天線。感應(yīng)器一般通過負載調(diào)制的方式進行工作.也就是通過感應(yīng)器上的負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,實現(xiàn)用遠距離感應(yīng)器對天線電壓進行振幅調(diào)制.如果人們通過數(shù)據(jù)控制負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,該頻率的波長大概為22m。2。除了金屬材料外，該頻率的波長可以穿過大多數(shù)的材料，但是往往會降低讀取距離。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可并沒有特殊的限制。4。感應(yīng)器一般以電子標(biāo)簽的形式。5。雖然該頻率的磁場區(qū)域下降很快，但是能夠產(chǎn)生相對均勻的讀寫區(qū)域.6。該系統(tǒng)具有防沖撞特性,可以同時讀取多個電子標(biāo)簽。7.可以把某些數(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,價格不是很貴.主要應(yīng)用：1．圖書管理系統(tǒng)的應(yīng)用２．瓦斯鋼瓶的管理應(yīng)用3．服裝生產(chǎn)線和物流系統(tǒng)的管理和應(yīng)用４.三表預(yù)收費系統(tǒng)5。酒店門鎖的管理和應(yīng)用6．大型會議人員通道系統(tǒng)7.固定資產(chǎn)的管理系統(tǒng)8.醫(yī)藥物流系統(tǒng)的管理和應(yīng)用9.智能貨架的管理符合的國際標(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)通過電場來傳輸能量。電場的能量下降的不是很快,但是讀取的區(qū)域不是很好進行定義。該頻段讀取距離比較遠,無源可達１０m左右。主要是通過電容耦合的方式進行實現(xiàn)。特性：1.在該頻段，全球的定義不是很相同—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（美國定義為4W，歐洲定義為5０0mW）?？赡軞W洲限制會上升到2ＷEIRP.3．超高頻頻段的電波不能通過許多材料，特別是水,灰塵,霧等懸浮顆粒物資。相對于高頻的電子標(biāo)簽來說,該頻段的電子標(biāo)簽不需要和金屬分開來。4.電子標(biāo)簽的天線一般是長條和標(biāo)簽狀。天線有線性和圓極化兩種設(shè)計，滿足不同應(yīng)用的需求。5。該頻段有好的讀取距離，但是對讀取區(qū)域很難進行定義.6.有很高的數(shù)據(jù)傳輸速率,在很短的時間可以讀取大量的電子標(biāo)簽.主要應(yīng)用:1．供應(yīng)鏈上的管理和應(yīng)用2．生產(chǎn)線自動化的管理和應(yīng)用3。航空包裹的管理和應(yīng)用４．集裝箱的管理和應(yīng)用5．鐵路包裹的管理和應(yīng)用６。后勤管理系統(tǒng)的應(yīng)用符合的國際標(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)和通信管理協(xié)議。在將來，超高頻的產(chǎn)品會得到大量的應(yīng)用。例如WaｌMaｒt、Tesco、美國國防部和麥德龍超市都會在它們的供應(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、傳輸數(shù)據(jù)量大，可靠性高和兼容性好等特點,與無源RFＩＤ相比，在技術(shù)上的優(yōu)勢非常明顯,被廣泛地應(yīng)用到公路收費、港口貨運管理等應(yīng)用中?？傊?，射頻識別技術(shù)以其獨特的優(yōu)勢，逐漸的被廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動化、商業(yè)自動化和交通運輸控制管理等領(lǐng)域.隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的進步以及生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴大，射頻識別產(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RFID標(biāo)簽進行讀／寫操作的設(shè)備，主要包括射頻模塊和數(shù)字信號處理單元兩部分。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通過天線進入讀寫器的射頻模塊中轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號,再經(jīng)過讀寫器的數(shù)字信號處理單元對其進行必要的加工整形，最后從中解調(diào)出返回的信息，完成對ＲFＩＤ標(biāo)簽的識別或讀/寫操作；另一方面,上層中間件及應(yīng)用軟件與讀寫器進行交互,實現(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,讀寫器會對RFＩD標(biāo)簽原子事件進行去重過濾或簡單的條件過濾，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，因此在很多讀寫器中還集成了微處理器和嵌入式系統(tǒng),實現(xiàn)一部分中間件的功能,如信號狀態(tài)控制、奇偶位錯誤校驗與修正等。未來的讀寫器呈現(xiàn)出智能化、小型化和集成化趨勢,還將具備更加強大的前端控制功能，例如直接與工業(yè)現(xiàn)場的其它設(shè)備進行交互甚至是作為控制器進行在線調(diào)度。在物聯(lián)網(wǎng)中，讀寫器將成為同時具有通訊、控制和計算（ｃomｍunicatioｎ，ｃoｎtrｏｌ，comｐuｔing)功能的C3核心設(shè)備.3.1。2天線天線（aｎtenｎａ)是ＲFID標(biāo)簽和讀寫器之間實現(xiàn)射頻信號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，由于它已經(jīng)和ＲFID標(biāo)簽集成為一體，因此不再單獨討論,另一類是讀寫器天線，既可以內(nèi)置于讀寫器中,也可以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)品多采用收發(fā)分離技術(shù)來實現(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，在實際應(yīng)用中，天線設(shè)計參數(shù)是影響RFＩD系統(tǒng)識別范圍的主要因素.高性能的天線不僅要求具有良好的阻抗匹配特性，還需要根據(jù)應(yīng)用環(huán)境的特點對方向特性、極化特性和頻率特性等進行專門設(shè)計。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），根據(jù)工作方式可分為主動式(有源）和被動式(無源）兩大類,本文主要研究被動式RＦIＤ標(biāo)簽及系統(tǒng)。被動式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現(xiàn)與讀寫器之間的通訊。RFＩＤ標(biāo)簽中存儲一個唯一編碼，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,因此可以實現(xiàn)單品級的物品編碼。當(dāng)RFＩD標(biāo)簽進入讀寫器的作用區(qū)域,就可以根據(jù)電感耦合原理（近場作用范圍內(nèi)）或電磁反向散射耦合原理（遠場作用范圍內(nèi)）在標(biāo)簽天線兩端產(chǎn)生感應(yīng)電勢差，并在標(biāo)簽芯片通路中形成微弱電流，如果這個電流強度超過一個閾值,就將激活RFIＤ標(biāo)簽芯片電路工作，從而對標(biāo)簽芯片中的存儲器進行讀/寫操作,微控制器還可以進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)主要包括射頻前端、模擬前端、數(shù)字基帶處理單元和EEPＲＯＭ存儲單元四部分。3。１.4RFID中間件中間件(ｍiｄｄlewaｒe）是一種面向消息的、可以接受應(yīng)用軟件端發(fā)出的請求、對指定的一個或者多個讀寫器發(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)的特殊化軟件。中間件在RFID應(yīng)用中除了可以屏蔽底層硬件帶來的多種業(yè)務(wù)場景、硬件接口、適用標(biāo)準(zhǔn)造成的可靠性和穩(wěn)定性問題，還可以為上層應(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)信息和管理信息的協(xié)同.中間件的內(nèi)存數(shù)據(jù)庫還可以根據(jù)一個或多個讀寫器的讀寫器事件進行過濾、聚合和計算，抽象出對應(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,以滿足來自多個客戶端的檢索、發(fā)布/訂閱和控制請求。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)用最終用戶的人機交互界面，協(xié)助使用者完成對讀寫器的指令操作以及對中間件的邏輯設(shè)置,逐級將RFID原子事件轉(zhuǎn)化為使用者可以理解的業(yè)務(wù)事件，并使用可視化界面進行展示.由于應(yīng)用軟件需要根據(jù)不同應(yīng)用領(lǐng)域的不同企業(yè)進行專門制定,因此很難具有通用性.從應(yīng)用評價標(biāo)準(zhǔn)來說,使用者在應(yīng)用軟件端的用戶體驗是判斷一個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)的基本工作原理并不復(fù)雜:標(biāo)簽進入磁場后,接收解讀器發(fā)出的射頻信號，憑借感應(yīng)電流所獲得的能量發(fā)送出存儲在芯片中的產(chǎn)品信息（PassｉveTag，無源標(biāo)簽或被動標(biāo)簽)，或者主動發(fā)送某一頻率的信號（ActivｅＴag，有源標(biāo)簽或主動標(biāo)簽)；解讀器讀取信息并解碼后，送至中央信息系統(tǒng)進行有關(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)也就是所謂的應(yīng)答器(Tｒａnspondeｒ）及應(yīng)用軟件系統(tǒng)三個部份所組成,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Ｔｒansponder電路將內(nèi)部的數(shù)據(jù)送出，此時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)方式來看大致上可以分成,感應(yīng)偶合(ＩnｄucｔiｖｅCｏuｐling)及后向散射偶合（ＢacｋscａｔｔｅrCoｕｐｌing）兩種,一般低頻的ＲFID大都采用第一種式，而較高頻大多采用第二種方式.閱讀器根據(jù)使用的結(jié)構(gòu)和技術(shù)不同可以是讀或讀/寫裝置，是ＲFIＤ系統(tǒng)信息控制和處理中心。閱讀器通常由耦合模塊、收發(fā)模塊、控制模塊和接口單元組成。閱讀器和應(yīng)答器之間一般采用半雙工通信方式進行信息交換,同時閱讀器通過耦合給無源應(yīng)答器提供能量和時序.在實際應(yīng)用中,可進一步通過Ｅｔｈｅrnｅｔ或WLAN等實現(xiàn)對物體識別信息的采集、處理及遠程傳送等管理功能。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RFＩD系統(tǒng)通信模型射頻識別系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與通信系統(tǒng)的基本模型相類似,滿足了通信功能的基本要求。讀寫器和電子標(biāo)簽之間的數(shù)據(jù)傳輸構(gòu)成了與基本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)傳輸需要三個主要的功能塊，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)中的信號編碼（信號處理）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）和信號譯碼（信號處理）.圖４.１射頻識別系統(tǒng)的基本通信結(jié)構(gòu)框圖在圖中，信號編碼系統(tǒng)的作用是對要傳輸?shù)男畔⑦M行編碼,以便傳輸信號能夠盡可能最佳地與信道相匹配，這樣的處理包括了對信息提供某種程度的保護，以防止信息受干擾或相碰撞,以及對某些信號特性的蓄意改變.調(diào)制器用于改變高頻載波信號，即使載波信號的振幅、頻率或相位與調(diào)制的基帶信號相關(guān)。射頻識別系統(tǒng)信道的傳輸介質(zhì)為磁場（電感耦合)和電磁波（微波）。解調(diào)器的作用是解調(diào)獲取信號，以便再生基帶信號。信號譯碼的作用則是對從解調(diào)器傳來的基帶信號進行譯碼，恢復(fù)成原來的信息，并識別和糾正傳輸錯誤。4。１。2ＲFID數(shù)據(jù)傳輸常用編碼格式可以用不同形式的代碼來表示二進制的“１”和“0".射頻識別系統(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、差動雙相（DBP）編碼、米勒(Miller）編碼利差動編碼。(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制“1”,低電平表示二進制“0”,如圖4．2所示。圖4．2NRZ編碼此碼型不宜傳輸，有以下原因:（a)有直流，一般信道難于傳輸零頻附近的頻率分量；(ｂ)收端判決門限與信號功率有關(guān)，不方便使用；（c)不能直接用來提取位同步信號,因為在NRZ中不含位同步信號頻率成分；（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度內(nèi)半個位周期時電平的變化（上升／下降）來表示的,在半個位周期時的負跳變表示二進制“1"，半個位周期時的正跳變表示二進制“０″，如圖４．3所示.圖４.3曼徹斯特編碼曼徹斯特編碼在采用負載波的負載調(diào)制或者反向散射調(diào)制時，通常用于從電子標(biāo)簽到讀寫器的數(shù)據(jù)傳輸,因為這有利于發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)腻e誤。這是因為在位長度內(nèi),“沒有變化”的狀態(tài)是不允許的。當(dāng)多個電子標(biāo)簽同時發(fā)送的數(shù)據(jù)位有不同值時,接收的上升邊和下降邊互相抵消,導(dǎo)致在整個位長度內(nèi)是不間斷的副載波信號,由于該狀態(tài)不允許，所以讀寫器利用該錯誤就可以判定碰撞發(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半個位周期中的高電平表示二進制“1”,而持續(xù)整個位周期內(nèi)的低電平信號表示二進制“0”，如圖4.４所示。單極性歸零編碼可用來提取位同步信號。圖4。4單極性歸零編碼(4)差動雙相（DBP）編碼差動雙相編碼在半個位周期中的任意的邊沿表示二進制“0",而沒有邊沿就是二進制“1",如圖４.5所示。此外，在每個位周期開始時,電平都要反相。因此，對接收器來說，位節(jié)拍比較容易重建。圖4．5差動雙相編碼(5）米勒（Milleｒ)編碼米勒編碼在半個位周期內(nèi)的任意邊沿表示二進制“１”,而經(jīng)過下一個位周期中不變的電平表示二進制“0”。位周期開始時產(chǎn)生電平交變，如圖4.6所示.因此，對接收器來說，位節(jié)拍比較容易重建。圖4。6米勒編碼(6）差動編碼差動編碼中，每個要傳輸?shù)亩M制“1”都會引起信號電平的變化，而對于二進制“0”，信號電平保持不變，如圖４.7所示。用ＸOR門的D觸發(fā)器就能很容易地從NRZ信號中產(chǎn)生差動編碼,具體電路如圖４.８所示。圖4．7差動編碼圖４.8從NRＺ編碼產(chǎn)生差動編碼4．1.3RＦＩD傳輸數(shù)據(jù)校驗在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)一級的校驗保護，編碼方式應(yīng)該提供這些功能,并可以根據(jù)碼型的變化來判斷是否發(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,經(jīng)常要求基帶編碼在每兩個相鄰數(shù)據(jù)位元間具有跳變的特點,這種相鄰數(shù)據(jù)間有跳變的碼，不僅可以保證在連續(xù)出現(xiàn)“0”的時候?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鐘信息患。在實際的數(shù)據(jù)傳輸中,由于信道中干擾的存在，數(shù)據(jù)必然會在傳輸過程中發(fā)生錯誤，這時要求信道編碼能夠提供一定程度檢測錯誤的能力。這些都是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)的沖撞問題在很多應(yīng)用場合，閱讀器要在很短時間內(nèi)盡快識別多個標(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)簽的信號可能發(fā)生沖突，使閱讀器不能正確識別標(biāo)簽,即發(fā)生了碰撞（Collｉｓiｏn）。因此，需要一種防沖撞技術(shù)減少沖突達到快速準(zhǔn)確識別多個標(biāo)簽的目的。由于EPC標(biāo)準(zhǔn)和ＩSO標(biāo)準(zhǔn)在ＲFIＤ系統(tǒng)上主要采用無源標(biāo)簽和ＲTＦ的工作方式，所以一般的防沖撞技術(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)簽沖撞是指多個標(biāo)簽同時響應(yīng)閱讀器的命令而發(fā)送信息，引起信號沖突,使讀寫器無法識別標(biāo)簽。閱讀器沖撞指多個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。由于整個閱讀器系統(tǒng)一般是一個靜止的體系,只需在全局上合理分配時間和頻率就可有效地克服閱讀器碰撞問題。對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)發(fā)展的瓶頸。4。2.２防沖突算法研究由于RFID的沖撞問題主要是標(biāo)簽沖撞問題，故以下針對ＲＦIＤ的標(biāo)簽防沖撞問題進行分析。對RFID沖撞問題的解決一般有４種方式：SDMＡ(SpaｃｅDivisionMｕltipleAｃｃesｓ)，ＦD-ＭA(FｒeqｕencyDivisｉonＭultｉpleAccesｓ），ＣDＭA(ＣodeＤivisionMultｉpｌeAccｅss)，TDＭＡ（TｉｍｅDｉvisionＭulｔipleAccess）。其中，TDMA時分多址方式由于應(yīng)用簡單，容易實現(xiàn)大量標(biāo)簽的讀寫,所以被多數(shù)防沖撞算法采用?，F(xiàn)有防沖撞算法主要包括ALOHA算法和樹分叉算法兩種。由于ＡLＯHA算法隨機性大，當(dāng)大量標(biāo)簽并存時，幀沖突嚴重，引起性能急劇惡化，不適宜大規(guī)模標(biāo)簽讀取。所以主要發(fā)展樹分叉算法。目前樹分叉算法主要有ＩS０１80０0－6Ｂ的二進制搜索算法、動態(tài)二進制防沖撞算法、后退式二進制樹形搜索算法等。IＳOTypeＢ的防沖突機制利用隨機產(chǎn)生的0、1信號達到二進制樹形搜索的目的，本質(zhì)上仍然是基于概率的，不適合大規(guī)模標(biāo)簽讀寫。動態(tài)二進制算法對發(fā)送指令長度進行了研究，但未對多個標(biāo)簽的連續(xù)有序性讀取進行分析。后退式二進制樹形搜索算法：碰撞發(fā)生時,根據(jù)碰撞的最高位，跳躍式向前搜索；無碰撞時,采取后退策略,實現(xiàn)標(biāo)簽的有序讀取。但其發(fā)送指令長度比較固定,仍需進一步改善。我們將討論動態(tài)調(diào)整二進制樹形搜索算法，保持標(biāo)簽讀取的有序性，并動態(tài)調(diào)整發(fā)送指令長度,高效地利用信道。４.2．3動態(tài)調(diào)整二進制樹形搜索法用Ｍancｈｅsteｒ編碼判別位碰撞，保持后退式二進制樹算法的后退機理，提出動態(tài)調(diào)整二進制樹形搜索的改進算法。該算法能更快速、有效地對數(shù)據(jù)進行讀寫。動態(tài)調(diào)整二進制樹形搜索法具有以下兩個特點：（１)發(fā)送指令長度動態(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)送指令長度.（２）基于一位沖突直接識別，當(dāng)只探測到一位碰撞位時，可直接識別出兩個標(biāo)簽。①Mａｎcｈesｔer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)，作為錯誤被識別。當(dāng)兩個或多個標(biāo)簽同時返回的數(shù)位有不同之值時,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)生了錯誤,應(yīng)進一步搜索。利用Ｍanｃhester編碼識別碰撞位示意圖如圖4.９。假如有兩個標(biāo)簽，其ID號為10０1111１和10111011，利用Mancheｓｔer可識別出３和6位碰撞。圖4．9利用Manchesteｒ編碼識別碰撞位示意圖②防碰撞指令規(guī)則Ｒｅquest（ID）—請求指令.該ＩD長度小于或等于標(biāo)簽的ＩＤ長度。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。對被Seleｃt指令激活的標(biāo)簽進行讀寫操作。Qｕiｅt（ID)—靜默指令。對匹配標(biāo)簽進行靜默操作,使其不對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算法要點和實現(xiàn)算法要點：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，直接識別標(biāo)簽。若有多位碰撞發(fā)生時，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)。直到識別出兩個標(biāo)簽.識別標(biāo)簽后，判斷剛才發(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),采用后退策略，由其相鄰的上次發(fā)送指令確定。算法實現(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個標(biāo)簽。表4．1IＤ參數(shù)表TAＧID1１10010112１1０01００13１1010１0０41１011100開始,閱讀器對區(qū)域內(nèi)標(biāo)簽處于未知狀態(tài)，所以發(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;閱讀器根據(jù)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.因為只有一個碰撞位，閱讀器可以直接識別出存在ＩD為１１001０01和ID為1１001011的兩個標(biāo)簽。此時，可對標(biāo)簽進行Select選擇,和Read—Ｗrite讀寫操作。最后分別執(zhí)行Quiｅt指令，屏蔽掉兩個標(biāo)簽，使它們都處于“靜默”狀態(tài)。算法采用后退策略，從相鄰的上次發(fā)送指令(此時為第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。也只有一個碰撞位,閱讀器可以直接識別出存在ＩD為11０1010０和11０１1100。同樣分別執(zhí)行Ｑuiet指令,屏蔽掉這兩個標(biāo)簽,使它們都處于“靜默”狀態(tài)。因此時判斷出執(zhí)行的指令為Reｑueｓt(１）全返回指令,而只有兩個標(biāo)簽應(yīng)答，所以可知所有的標(biāo)簽都識別完畢。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Reｑｕeｓt111001TAG311010１00(不應(yīng)答）1101０1０0TAG4110１1100(不應(yīng)答）1１０11１00接收解碼110ｘｘｘｘｘ識別110０１0１１識別１1０10１00表4.2動態(tài)調(diào)整算法發(fā)送過程表同樣的4個標(biāo)簽,用后退式二進制樹算法的詳細執(zhí)行過程如表4.3。規(guī)定Request（ID）為標(biāo)簽把自己的ID號與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對比可知,識別同樣的4個標(biāo)簽動態(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)送長度為２;而用后退式二進制樹形算法為７次指令，平均指令發(fā)送長度為８。由此可見，動態(tài)調(diào)整二進制樹形搜索算法比后退式二進制樹形算法有明顯的改進，能更高效、快速進行標(biāo)簽讀寫.4。2.4算法的復(fù)雜度分析(１）時間復(fù)雜度分析。后退式二進制算法閱讀器識別N個標(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)以下對比動態(tài)調(diào)整算法和后退式算法的復(fù)雜度:一般性分析：由于動態(tài)調(diào)整二進制樹形搜索算法是基于后退式二進制樹形算法，在最不理想的情況下,也可以保持N個標(biāo)簽的查詢次數(shù)為Ｓ（N)＝2N-1。當(dāng)射頻場中發(fā)生碰撞的標(biāo)簽數(shù)量N較大時，識別出１位碰撞的幾率較大。設(shè)在整個識別過程中探測到M次只有1個碰撞位,通過動態(tài)調(diào)整二進制樹形算法的直接識別相當(dāng)于減少了二進制搜索樹的M個葉子結(jié)點（圖4.10所示)，此時只需查詢指令發(fā)送次數(shù)為：S(Ｎ）＝2＊（Ｎ－M)－１(３)圖4。１01位碰撞直接識別演示圖特別地，當(dāng)2N個標(biāo)簽第一次發(fā)送Reｑuesｔ（1）識別指令只探測出Ｎ個碰撞位時,可知識別過程中將出現(xiàn)連續(xù)的1位碰撞，此時：M=2Ｎ/2＝2N-1(４）閱讀器識別２Ｎ個標(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）對比后退式二進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，標(biāo)簽IＤ號比較連續(xù)，探測到1位碰撞幾率比較大，容易識別到連續(xù)的1位碰撞，此時識別過程中動態(tài)調(diào)整算法的時間復(fù)雜度將比后退式算法以倍數(shù)級遞減。（2）空間復(fù)雜度分析特別地，當(dāng)識別標(biāo)簽所發(fā)查詢指令Requeｓt(ID)的碰撞位服從左右對稱分布時，L位ＩD