第七章智能制造系統(tǒng)RFID技術(shù)應(yīng)用第一節(jié)

RFID技術(shù)基本知識(shí)目錄CONTENTS自動(dòng)識(shí)別技術(shù)RFID技術(shù)的定義、發(fā)展與工作原理RFID系統(tǒng)的組成、分類及應(yīng)用領(lǐng)域1230RFID系統(tǒng)的組成RFID技術(shù)和系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域4自動(dòng)識(shí)別技術(shù)分類[1]rfid智能制造單元射頻識(shí)別技術(shù)應(yīng)用1.條碼識(shí)別技術(shù)

一維碼是由平行排列的寬窄不同的線條和間隔組成的二進(jìn)制編碼。

二維條碼能夠在橫向和縱向兩個(gè)方向同時(shí)表達(dá)信息，因此能在很小的面積內(nèi)表達(dá)大量的信息。圖7-1一維碼圖7-2二維碼指紋虹膜語音

指通過獲取和分析人體的物理特征和行為特征來實(shí)現(xiàn)人的身份的自動(dòng)鑒別。物理特征包括：指紋、眼睛（視網(wǎng)膜和虹膜）、臉型和DNA等；行為特點(diǎn)包括：簽名、語音等。常用于企業(yè)的人事管理系統(tǒng)、家庭門禁系統(tǒng)等。2.生物識(shí)別技術(shù)圖7-3生物識(shí)別技術(shù)停車場車牌識(shí)別人臉識(shí)別

圖像識(shí)別，是指利用計(jì)算機(jī)對圖像進(jìn)行處理、分析和理解，以識(shí)別各種不同模式的目標(biāo)和對像的技術(shù)。圖像識(shí)別是計(jì)算機(jī)視覺的一個(gè)重要分支，涉及到對圖像中的物體、場景或行為的自動(dòng)檢測、分類和識(shí)別。圖像識(shí)別技術(shù)已廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，如安防監(jiān)控、自動(dòng)駕駛、醫(yī)療診斷、人臉識(shí)別等。隨著深度學(xué)習(xí)技術(shù)的

不斷發(fā)展，圖像識(shí)別的準(zhǔn)確性和效率也在不斷提高。3.圖像識(shí)別技術(shù)銀行卡社會(huì)保障卡城市多功能IC卡

IC卡識(shí)別技術(shù)是一種利用計(jì)算機(jī)和特定的讀卡器設(shè)備對IC卡進(jìn)行讀取、解析和驗(yàn)證的技術(shù)。IC卡內(nèi)部嵌有微型的芯片，芯片中存有與用戶相關(guān)的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)可以通過特定的讀卡器進(jìn)行讀取和傳輸。接觸式接口通過金屬接觸點(diǎn)與IC卡進(jìn)行電信號(hào)傳輸，具有傳輸速率快、穩(wěn)定可靠的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于金融領(lǐng)域。非接觸式接口則通過無線電波進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，無需接觸插槽，方便快捷，適用于需要頻繁讀取或大批量讀取數(shù)據(jù)的場景。IC卡廣泛應(yīng)用于醫(yī)療、保險(xiǎn)、交通、能源、通訊、安全管理、身份識(shí)別等多個(gè)領(lǐng)域。4.IC卡識(shí)別技術(shù)光學(xué)字符識(shí)別技術(shù)圖片

光學(xué)字符識(shí)別技術(shù)即OCR技術(shù)（OpticalCharacterRecognition）是指采用掃描等光學(xué)方式將文檔資料轉(zhuǎn)換成為黑白點(diǎn)陣的圖像文件，然后通過識(shí)別軟件將圖像中的文字轉(zhuǎn)換成文本格式，以便文字處理軟件進(jìn)一步編輯加工的系統(tǒng)技術(shù)，常用于書籍、文檔掃描等。

OCR技術(shù)可以應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域，如銀行票據(jù)、大量文字資料、檔案卷宗、文案的錄入和處理等。5.光學(xué)字符識(shí)別技術(shù)RFID標(biāo)簽畜牧業(yè)應(yīng)用交通應(yīng)用

射頻識(shí)別技術(shù)RFID（RadioFrequencyIdentification，簡寫成RFID），是自動(dòng)識(shí)別技術(shù)的一種，通過無線射頻方式進(jìn)行非接觸雙向數(shù)據(jù)通信，利用無線射頻方式對記錄媒體（電子標(biāo)簽或射頻卡）進(jìn)行讀寫，從而達(dá)到識(shí)別目標(biāo)和數(shù)據(jù)交換的目的。

RFID技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，包括交通管理、醫(yī)療、防偽、物流、安全防護(hù)、管理與數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、畜牧業(yè)以及教育等多個(gè)領(lǐng)域。電子標(biāo)簽天線讀寫器車道機(jī)6.射頻識(shí)別技術(shù)RFID技術(shù)的定義、發(fā)展與工作原理[2]rfid智能制造單元射頻識(shí)別技術(shù)應(yīng)用RFID技術(shù)的定義RFID視頻RFID技術(shù)的定義1.什么是RFID技術(shù)？

RFID中文譯名是無線射頻識(shí)別。它通過射頻信號(hào)非接觸地自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，并對其進(jìn)行標(biāo)識(shí)、登記、存儲(chǔ)和管理，無須人工干預(yù)。國外RFID的發(fā)展

美國已經(jīng)在RFID標(biāo)準(zhǔn)的建立，相關(guān)軟硬件技術(shù)的開發(fā)、應(yīng)用領(lǐng)域走在世界的前列。

歐洲RFID標(biāo)準(zhǔn)追隨美國主導(dǎo)的EPCglobal標(biāo)準(zhǔn)。在封閉系統(tǒng)應(yīng)用方面，歐洲與美國基本處在同一階段。

日本雖然已經(jīng)提出UID標(biāo)準(zhǔn)，但主要得到的是本國廠商的支持，如要成為國際標(biāo)準(zhǔn)還有很長的路要走。RFID在近兩年才成為中國市場熱點(diǎn)，市場共識(shí)是他成為信息產(chǎn)業(yè)新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)。起步晚國內(nèi)RFID的發(fā)展水平較低

國產(chǎn)的低頻和高頻產(chǎn)品已經(jīng)相對成熟，多頻以及超高頻、微波產(chǎn)品剛開始研發(fā)。

大規(guī)模應(yīng)用在政府引導(dǎo)項(xiàng)目，如二代證、鐵路車皮管理調(diào)度系統(tǒng)、危險(xiǎn)品管理、軍車牌、停車場管理、門禁/門票管理、寵物管理等。應(yīng)用面窄增長快速

中國的IC行業(yè)連續(xù)幾年保持快速增長，年增長率已經(jīng)超過美國和日本，成為世界上半導(dǎo)體增長最快的地方。目前國產(chǎn)UHF芯片出現(xiàn)。政府支持

政府強(qiáng)調(diào)自主創(chuàng)新，十二五規(guī)劃的重點(diǎn)工作之一就是大力推進(jìn)我國的RFID產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。1打破以LF、HF證卡應(yīng)用為主的RFID市場格局，相關(guān)企業(yè)升級(jí)或倒閉RFID的發(fā)展趨勢RFID發(fā)展趨勢2國產(chǎn)UHF芯片出現(xiàn)，大批的企業(yè)加入RFID的設(shè)計(jì)、制造行業(yè)3超高頻和微波頻段發(fā)展成為RFID應(yīng)用主流4應(yīng)用領(lǐng)域拓寬，如食品、藥品安全、固定資產(chǎn)管理等5結(jié)合其他無線技術(shù)，跨產(chǎn)業(yè)的合作，功能更加強(qiáng)大核心技術(shù)，自主創(chuàng)新?？萍紙?bào)國，科技強(qiáng)國。

2.RFID技術(shù)工作原理：

RFID技術(shù)的基本工作原理是：標(biāo)簽進(jìn)入閱讀器后，接收閱讀器發(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），或者由標(biāo)簽主動(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），閱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、電子標(biāo)簽（應(yīng)答器）及數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)三個(gè)部分所組成。其工作原理是閱讀器（Reader）發(fā)射一特定頻率的無線電波給電子標(biāo)簽，電子標(biāo)簽內(nèi)驅(qū)動(dòng)電路將內(nèi)部的數(shù)據(jù)送出，此時(shí)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。

RFID技術(shù)工作原理RFID系統(tǒng)的組成、分類及應(yīng)用領(lǐng)域[3]rfid智能制造單元射頻識(shí)別技術(shù)應(yīng)用讀寫器電子標(biāo)簽數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)

完整的RFID系統(tǒng)由讀寫器(Reader)、電子標(biāo)簽(Tag)和數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)三部分組成。

（1）讀寫器（Reader）

讀寫器是RFID系統(tǒng)中的一個(gè)關(guān)鍵設(shè)備，負(fù)責(zé)發(fā)送射頻信號(hào)激活電子標(biāo)簽，并接收標(biāo)簽返回的信息。

（2）電子標(biāo)簽（Tag）

電子標(biāo)簽是附著在物體上的小型設(shè)備，包含芯片和天線。

（3）數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)

數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)是RFID系統(tǒng)的核心部分，它接收來自讀寫器的數(shù)據(jù)，進(jìn)行存儲(chǔ)、分析、處理和展示。1.RFID系統(tǒng)組成41工作模式工作頻率全雙工工作方式半雙工工作方式時(shí)序工作方式低頻RFID系統(tǒng)高頻RFID系統(tǒng)超高頻RFID系統(tǒng)微波RFID系統(tǒng)2無源RFID有源RFID半有源RFID供電方式3耦合方式電感耦合方式電磁反射散射方式2.RFID系統(tǒng)分類耦合方式工作頻率供電方式工作方式低頻RFID系統(tǒng)：

低頻RFID系統(tǒng)的工作頻率范圍為30——300kHz，典型的工作頻率有125kHz和134.2kHz兩種。目前，低頻的RFID系統(tǒng)比較成熟，主要應(yīng)用于自動(dòng)化產(chǎn)線、動(dòng)物識(shí)別、工具識(shí)別等。讀寫距離短，一般在幾十厘米以內(nèi)；除金屬材料外，能夠穿透其他障礙物而不受影響；沒有任何特殊的頻率許可限制；成本較其他頻道來說更貴，但很容易被封裝成不同形狀。主要特性畜牧業(yè)管理系統(tǒng)酒店門禁管理系統(tǒng)企業(yè)安監(jiān)巡更系統(tǒng)汽車防盜和無鑰匙啟動(dòng)系統(tǒng)自動(dòng)停車場收費(fèi)和車輛管理系統(tǒng)典型應(yīng)用高頻RFID系統(tǒng)：

高頻RFID系統(tǒng)的工作頻率范圍為3——300MHz，典型的工作頻率是13.56MHz，也是二代身份證工作的頻率范圍。主要應(yīng)用于電子車票、公交卡、電子身份證等。讀寫距離較短，一般在1米以內(nèi)；除金屬材料外，能夠穿透大多數(shù)的材料，但依然容易因障礙物而縮短讀寫距離；數(shù)據(jù)傳輸速率較快，并且具備防沖突能力，可以同時(shí)讀取多張標(biāo)簽；沒有任何特殊的頻率許可限制；成本便宜，可以將數(shù)據(jù)信息寫入標(biāo)簽中；可以被封裝成各種形狀。主要特性一卡通系統(tǒng)（校園一卡通、公交一卡通）圖書管理系統(tǒng)智能三表收費(fèi)系統(tǒng)智能貨架管理系統(tǒng)智能物流管理系統(tǒng)固定資產(chǎn)管理系統(tǒng)自動(dòng)停車場收費(fèi)和車輛管理系統(tǒng)酒店門禁管理系統(tǒng)典型應(yīng)用耦合方式工作頻率供電方式工作方式超高頻RFID：工作頻段為860~960MHz，歐亞洲使用的典型工作頻率為868MHz，北美使用的典型工作頻段在902MHz~905MHz，日本使用的典型工作頻段為950MHz~956MHz。超高頻電子標(biāo)簽工作時(shí)位于讀寫器天線輻射場的遠(yuǎn)場區(qū)內(nèi)，標(biāo)簽與讀寫器之間的耦合方式為電磁耦合方式。在超高頻系統(tǒng)中，有源和無源電子標(biāo)簽均有應(yīng)用。超高頻RFID系統(tǒng)通過電場（電容耦合）來傳輸能量，電場能量下降速率不快，但是讀取的區(qū)域并不好定義。相對低頻和高頻的RFID，該頻段的RFID讀取距離較遠(yuǎn)，無源標(biāo)簽一般大于1米，典型情況為4~7米，最大可達(dá)10米。耦合方式工作頻率供電方式工作方式供應(yīng)鏈上的管理和應(yīng)用生產(chǎn)線自動(dòng)化的管理和應(yīng)用航空、鐵路包裹的管理和應(yīng)用集裝箱的管理和應(yīng)用

超高頻RFID的電波不能通過許多材料，特別是水、灰塵、濃霧等懸浮顆粒物質(zhì)，但該頻段標(biāo)簽抗金屬性能強(qiáng)，使用時(shí)無需將標(biāo)簽與金屬分開；

超高頻RFID標(biāo)簽的天線一般是長條和標(biāo)簽狀，天線有線極性和圓極性兩種設(shè)計(jì)，以滿足不同應(yīng)用的需求；

超高頻RFID標(biāo)簽具有讀取距離遠(yuǎn)、傳輸速率快、防沖突能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，在短時(shí)間內(nèi)可以讀取大量的電子標(biāo)簽；

標(biāo)簽價(jià)格較為低廉；典型應(yīng)用主要特性耦合方式工作頻率供電方式工作方式微波電子標(biāo)簽

微波RFID標(biāo)簽的典型工作頻率為2.45GHz、5.8GHz，一般為帶紐扣電池供電的半無源標(biāo)簽，讀寫建距離可達(dá)幾十米。工作時(shí)，射頻標(biāo)簽位于讀寫器天線輻射場的遠(yuǎn)場區(qū)，通過電磁耦合方式進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。讀寫器天線一般為定向天線，只有在讀寫器天線定向波束范圍內(nèi)的射頻標(biāo)簽可被讀寫。主要特性

典型的微波RFID標(biāo)簽的識(shí)讀距離為10米左右，有的可達(dá)30米以上。對于可無線寫入的標(biāo)簽，通常情況下，寫入距離要小于識(shí)讀距離，其原因是寫入標(biāo)簽所需能量更多。典型應(yīng)用移動(dòng)車輛識(shí)別高速公路不停車收費(fèi)系統(tǒng)倉儲(chǔ)物流應(yīng)用車庫電子遙控門鎖控制器等耦合方式工作頻率供電方式工作方式

半有源RFID技術(shù)是一種靈活性應(yīng)用技術(shù)，它結(jié)合了有源RFID和無源RFID的優(yōu)勢。在半有源RFID系統(tǒng)中，標(biāo)簽不僅包含天線和芯片，還加入了一個(gè)能夠發(fā)射信號(hào)的電池。這種電池為標(biāo)簽提供了更強(qiáng)的信號(hào)，從而擴(kuò)大了RFID系統(tǒng)的覆蓋范圍和讀取距離。

應(yīng)用于溫濕度檢測、物流管理、門禁進(jìn)出管理、人員精確定位、物品定位、區(qū)域定位管理、停車場管理等領(lǐng)域。

有源RFID，又稱為主動(dòng)式RFID（Activetag），是一種依據(jù)電子標(biāo)簽供電方式的不同進(jìn)行劃分的電子標(biāo)簽類型。與無源RFID相比，有源RFID標(biāo)簽內(nèi)部包含了自己的電源，能夠主動(dòng)發(fā)送信號(hào)，而無源標(biāo)簽則無法主動(dòng)發(fā)送信號(hào)，僅僅靠接收讀卡器的信號(hào)進(jìn)行工作。

車輛自動(dòng)識(shí)別領(lǐng)域（如智能停車場管理、公交調(diào)度管理等）、人員出入管理領(lǐng)域（如開放式門禁、快速人員考勤等）、資產(chǎn)定位跟蹤管理、軍隊(duì)物資管理、港口集裝箱管理以及危險(xiǎn)品跟蹤管理等。半有源標(biāo)簽

無源RFID，又稱為被動(dòng)式RFID，其特點(diǎn)在于它采用載波工作方式，并具備抗干擾能力。這類RFID標(biāo)簽不需要內(nèi)置電源，而是依靠讀寫器發(fā)出的射頻信號(hào)提供能量進(jìn)行工作。因此，無源RFID標(biāo)簽具有低成本、輕便和易于集成等優(yōu)點(diǎn)。

在飯卡、銀行卡、公交卡和身份證等近距離接觸識(shí)別的應(yīng)用中。有源RFID無源RFID耦合方式工作頻率供電方式工作方式

在電磁反向散射方式中，電子標(biāo)簽與讀寫器之間的射頻信號(hào)傳送為雷達(dá)模型。讀寫器發(fā)射出去的電磁波遇到目標(biāo)電子標(biāo)簽后，電磁波被反射，同時(shí)攜帶回電子標(biāo)簽的信息。典型的工作頻率有2.45GHz、5.8GHz，高速收費(fèi)ETC就在此模式下工作。

在電感耦合方式中，電子標(biāo)簽與讀寫器之間的射頻信號(hào)傳送為變壓器模型，通過空間高頻交變磁場實(shí)現(xiàn)耦合。典型的工作頻率有13.56MHz，二代身份證就在此模式下工作。電磁反向散射方式電感耦合方式耦合方式工作頻率供電方式工作方式

全雙工工作方式：電子標(biāo)簽與讀寫器之間可以在同一時(shí)刻互相傳送信息。

半雙工工作方式：電子標(biāo)簽與讀寫器之間可以雙向傳送信息，但在同一時(shí)刻時(shí)只能向一個(gè)方向傳送信息。

時(shí)序工作方式：讀寫器輻射的電磁場相對時(shí)間而言周期性地?cái)嚅_，斷開的間隔被電子標(biāo)簽識(shí)別出來，用于從電子標(biāo)簽到讀寫器的數(shù)據(jù)傳輸。耦合方式工作頻率供電方式工作方式成本更低作業(yè)距離更遠(yuǎn)體積更小無線可讀寫性能更加完善適合高速移動(dòng)物體的識(shí)別更強(qiáng)的一致性更強(qiáng)的智能性，更完善的加密特性強(qiáng)場強(qiáng)下的自我保護(hù)能力更完善新的生產(chǎn)工藝存儲(chǔ)容量更大處理時(shí)間更短集成其他技術(shù)3.RFID系統(tǒng)特點(diǎn)：適用性高效性獨(dú)一性簡易性4.RFID系統(tǒng)發(fā)展趨勢：RFID系統(tǒng)的組成[4]rfid智能制造單元射頻識(shí)別技術(shù)應(yīng)用

RFID系統(tǒng)中從電子標(biāo)簽到讀寫器之間的通信及能量傳送方式來看，系統(tǒng)一般可以分為兩類：電感耦合（InductiveCoupling）系統(tǒng)和電磁反向散射耦合（BackscatterCoupling）系統(tǒng)。電感耦合電感耦合系統(tǒng)通過空間高頻交變磁場實(shí)現(xiàn)耦合，依據(jù)的是電磁感應(yīng)定律。一般適用于中、低頻的近距離RFID系統(tǒng)，識(shí)別作用距離一般在0~20CM。電磁反向散射耦合電磁反向散射耦合基于雷達(dá)模型，發(fā)射出去的電磁波碰到目標(biāo)后反射，同時(shí)攜帶目標(biāo)信息，依據(jù)的是電磁波的空間傳播規(guī)律。一般適用于高頻、微波，作用距離4~7M。1.RFID系統(tǒng)工作原理

讀寫器天線線圈激發(fā)磁場，其中一小部分磁力線穿過電子標(biāo)簽天線線圈，通過感應(yīng)，在電子標(biāo)簽的天線線圈上產(chǎn)生電壓U，將其整流后作為微芯片的工作電源。

兩個(gè)線圈就相應(yīng)于是變壓器的原理：由C1與線圈形成諧振頻率，C2與線圈構(gòu)成振蕩電路并調(diào)諧到讀寫器的發(fā)射頻率，從而促使U的值最大。

通過數(shù)據(jù)控制負(fù)載電壓的接通和斷開，即可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)從標(biāo)簽傳輸?shù)阶x寫器。（1）電感耦合原理：電磁波從天線向周圍空間發(fā)射電磁波能量P1，到達(dá)目標(biāo)的電磁波能量的一部分（自由空間衰減）被目標(biāo)吸收，另一部分以不同的強(qiáng)度散射到各個(gè)方向上去。在散射的能量中，一小部分P2反射回發(fā)射天線，并被天線接收（因此發(fā)射天線也是接收天線），對接收信號(hào)進(jìn)行放大和處理，即可獲得目標(biāo)的有關(guān)信息。（2）電磁反向散射耦合原理：圖7-10

RFID工作原理圖（電磁反向散射耦合）2.工作過程讀寫器至標(biāo)簽的數(shù)據(jù)傳輸讀寫器至標(biāo)簽的命令及數(shù)據(jù)傳輸，應(yīng)依據(jù)RFID的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行編碼和調(diào)制，或者按所選用標(biāo)簽的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。標(biāo)簽至讀寫器的數(shù)據(jù)傳輸由讀寫器傳到標(biāo)簽的功率的一部分被天線反射，反射功率P2經(jīng)自由空間后返回讀寫器，被讀寫器天線接收。接收信號(hào)經(jīng)收發(fā)耦合電路傳輸?shù)阶x寫器的接收通道，被放大后經(jīng)處理電路獲得有用信息。反射功率P2中包含了存儲(chǔ)在標(biāo)簽中的識(shí)別數(shù)據(jù)信息。標(biāo)簽的能量供給無源標(biāo)簽的能量由讀寫器提供，讀寫器天線發(fā)射的功率P1經(jīng)自由空間衰減后到達(dá)標(biāo)簽，得到功率中被標(biāo)簽吸收的功率經(jīng)標(biāo)簽中的整流電路后形成標(biāo)簽的工作電壓。數(shù)據(jù)傳輸+調(diào)制解調(diào)+信息處理

工作過程：

由讀寫器通過反射天線發(fā)送特定頻率的射頻信號(hào)，當(dāng)電子標(biāo)簽進(jìn)入有效工作區(qū)域時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電流，從而獲得能量、電子標(biāo)簽被激活，使得電子標(biāo)簽將自身編碼信息通過內(nèi)置射頻天線發(fā)送出去；

讀寫器的接收天線接收到從標(biāo)簽發(fā)送來的調(diào)制信號(hào)，經(jīng)天線調(diào)節(jié)器傳送到讀寫器信號(hào)處理模塊，經(jīng)解調(diào)和解碼后將有效信息送至后臺(tái)主機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)的處理；主機(jī)系統(tǒng)根據(jù)邏輯運(yùn)算識(shí)別該標(biāo)簽的身份，針對不同的設(shè)定做出相應(yīng)的處理和控制，最終發(fā)出指令信號(hào)控制讀寫器完成相應(yīng)的讀寫操作。RFID的工作過程組成部分：電子標(biāo)簽、讀寫器、天線電子標(biāo)簽（Tag）：標(biāo)識(shí)對象的數(shù)據(jù)載體讀寫器（Reader）：讀寫標(biāo)簽對象數(shù)據(jù)的設(shè)備天線（Antenna）：收發(fā)讀寫器的讀寫數(shù)據(jù)的設(shè)備電子標(biāo)簽2.RFID系統(tǒng)應(yīng)用三種級(jí)別（1）RFID最小系統(tǒng)

組成部分：電子標(biāo)簽、讀寫器、天線、計(jì)算機(jī)。

電子標(biāo)簽（Tag）：標(biāo)識(shí)對象的數(shù)據(jù)載體；讀寫器（Reader）：讀寫標(biāo)簽對象數(shù)據(jù)的設(shè)備；天線（Antenna）：收發(fā)讀寫器的讀寫數(shù)據(jù)的設(shè)備；計(jì)算機(jī)（Computer）：完成數(shù)據(jù)的接收和處理。（2）RFID的基本系統(tǒng)RFID的應(yīng)用系統(tǒng)RFID應(yīng)用系統(tǒng)電子標(biāo)簽讀寫器天線控制器通信設(shè)備網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（3）RFID應(yīng)用系統(tǒng)RFID技術(shù)和系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域[5]rfid智能制造單元射頻識(shí)別技術(shù)應(yīng)用交通運(yùn)輸ETC（車輛高速收費(fèi)）城市公交收費(fèi)系統(tǒng)城市靜態(tài)交通管理系統(tǒng)停車場收費(fèi)系統(tǒng)鐵路機(jī)車車號(hào)識(shí)別系統(tǒng)物流管理倉儲(chǔ)物流追蹤?quán)]政包裹快遞卡證、商品標(biāo)簽管理商品防偽身份認(rèn)證防止串貨資產(chǎn)管理固定資產(chǎn)盤點(diǎn)資產(chǎn)追蹤和管理智慧畜牧實(shí)時(shí)檢測與信息采集畜牧育種監(jiān)測管理防控防疫管理智慧圖書館RFID標(biāo)簽與識(shí)別系統(tǒng)自助借還系統(tǒng)圖書檢索系統(tǒng)智能盤點(diǎn)系統(tǒng)安全門禁系統(tǒng)圖書管理系統(tǒng)館員工作站RFID的典型應(yīng)用第七章智能制造單元RFID技術(shù)應(yīng)用第二節(jié)

智能制造單元數(shù)據(jù)采集目錄CONTENTS制造業(yè)數(shù)據(jù)采集工作過程數(shù)據(jù)采集方式分析RFID應(yīng)用系統(tǒng)硬件選型與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)231制造業(yè)數(shù)據(jù)采集過程[1]rfid智能制造單元射頻識(shí)別技術(shù)應(yīng)用（1）傳感技術(shù)

高傳感靈敏度、精度、可靠性和環(huán)境適應(yīng)性的傳感技術(shù)。（2）模塊化嵌入式控制設(shè)計(jì)技術(shù)

模塊化硬件設(shè)計(jì)技術(shù)和和開放式系統(tǒng)軟件技術(shù)。（3）系統(tǒng)協(xié)同技術(shù)

復(fù)雜自動(dòng)化系統(tǒng)整體方案設(shè)計(jì)技術(shù)以及安裝調(diào)試技術(shù)。（4）設(shè)備故障診斷與維護(hù)技術(shù)

在線或遠(yuǎn)程狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷及維護(hù)技術(shù)。（5）高可靠實(shí)時(shí)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

嵌入式互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，高可靠無線通信網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建技術(shù)。（6）功能安全技術(shù)

智能裝備硬件、軟件的功能安全分析、設(shè)計(jì)、驗(yàn)證技術(shù)。（7）精密制造技術(shù)

精密成型工藝，焊接、粘接、燒結(jié)等特殊連接工藝，微機(jī)電系統(tǒng)（8）MEMS技術(shù)

精確可控?zé)崽幚砑夹g(shù)，精密鍛造技術(shù)等。（9）自動(dòng)識(shí)別技術(shù)

低成本、低功耗RFID芯片設(shè)計(jì)制造技術(shù)，超高頻和微波天線設(shè)計(jì)技術(shù)，低溫?zé)釅悍庋b技術(shù)，超高頻RFID核心模塊設(shè)計(jì)制造技術(shù)。1.制造業(yè)數(shù)據(jù)采集包含核心技術(shù)

（1）制造業(yè)數(shù)據(jù)采集定義

制造業(yè)數(shù)據(jù)采集是指通過各種傳感器和設(shè)備，收集和記錄制造業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的各種數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)可以包括溫度、壓力、濕度、振動(dòng)等物理量，也可以是設(shè)備狀態(tài)、生產(chǎn)參數(shù)、能耗等信息。采集到的數(shù)據(jù)可以通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)街醒敕?wù)器或云平臺(tái)進(jìn)行存儲(chǔ)和分析。

（2）制造業(yè)數(shù)據(jù)采集的重要性

1）通過制造業(yè)數(shù)據(jù)采集，生產(chǎn)企業(yè)可以實(shí)時(shí)監(jiān)測生產(chǎn)過程中的各項(xiàng)指標(biāo)，能時(shí)發(fā)現(xiàn)異常情況并采取相應(yīng)的措施。

2）制造業(yè)通過數(shù)據(jù)采集讓企業(yè)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動(dòng)化和智能化，提高生產(chǎn)效率。

3）通過采集和分析生產(chǎn)過程中的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對產(chǎn)品質(zhì)量的實(shí)時(shí)監(jiān)控和控制。2.制造業(yè)數(shù)據(jù)采集

通過采集和分析生產(chǎn)過程中的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控和維護(hù)，優(yōu)化生產(chǎn)計(jì)劃和技術(shù)參數(shù)，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。通過對數(shù)據(jù)的分析，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的可視化，推動(dòng)企業(yè)向智能制造轉(zhuǎn)型。通過采集和分析生產(chǎn)過程中的數(shù)據(jù)，企業(yè)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測與預(yù)測、提高生產(chǎn)效率、優(yōu)化產(chǎn)品質(zhì)量等目的。

總之，制造業(yè)數(shù)據(jù)采集在智能制造中發(fā)揮越來越重要的作用，大大推動(dòng)了制造業(yè)領(lǐng)域的數(shù)字化轉(zhuǎn)型和智能化發(fā)展。3.制造業(yè)數(shù)據(jù)采集的作用產(chǎn)線機(jī)器人正在自動(dòng)識(shí)別葉片產(chǎn)線機(jī)器人放置完工葉片數(shù)字化車間數(shù)字集控中心AGV智能配送葉片場景

中國東方電氣集團(tuán)東方汽輪機(jī)有限公司的葉片加工數(shù)字化車間配置有葉片加工的智慧產(chǎn)線。該智慧產(chǎn)線是目前國內(nèi)唯一、全球領(lǐng)先的葉片加工產(chǎn)線，RFID、5G、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、數(shù)字孿生、機(jī)器視覺等先進(jìn)數(shù)字技術(shù)廣泛應(yīng)用于此。該智慧產(chǎn)線以數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)智能物流配送、機(jī)器人協(xié)同、自適應(yīng)加工、在線檢測，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)線集群數(shù)字控制新模式。該智慧產(chǎn)線產(chǎn)出的葉片廣泛應(yīng)用于F級(jí)和J型重型燃?xì)廨啓C(jī)，智慧產(chǎn)線生產(chǎn)葉片的加工精度直接升至0.03毫米，相當(dāng)于一張A4紙厚度的1/3，達(dá)到世界頂級(jí)水平。4.制造業(yè)產(chǎn)品數(shù)據(jù)采集在數(shù)字工程的應(yīng)用4.1葉片加工工藝流程

（1）

葉片加工工藝流程

完成葉片加工的工藝過程分為14個(gè)工序，大致可分為粗加工、精加工、去毛刺拋光、無損探傷、材質(zhì)檢驗(yàn)、清洗包裝等工序。1）葉片加工設(shè)備數(shù)據(jù)如設(shè)備運(yùn)行的各種狀態(tài)、運(yùn)行參數(shù)等。2）葉片加工過程需要的夾具數(shù)據(jù)如夾具的編碼，夾具的狀態(tài)，使用的哪些刀具及刀具的壽命，對應(yīng)的刀補(bǔ)參數(shù)等。3）葉片物料的信息如葉片物料的編碼、所處位置、加工的狀態(tài)等。4）葉片的生產(chǎn)數(shù)據(jù)如生產(chǎn)任務(wù)單號(hào)，產(chǎn)品加工數(shù)量，各類生產(chǎn)控制過程信息等。5）葉片質(zhì)量數(shù)據(jù)如各類檢驗(yàn)(首檢，序檢，終檢)結(jié)果信息。6）葉片運(yùn)輸數(shù)據(jù)如投入的AGV小車編號(hào)，數(shù)量，運(yùn)行路線信息。7）葉片倉儲(chǔ)數(shù)據(jù)如葉片加工完畢之后入庫倉儲(chǔ)信息。（2）葉片加工采集數(shù)據(jù)類型6.葉片數(shù)據(jù)采集過程分析

過程一：葉片物料從外部轉(zhuǎn)運(yùn)到立庫裝箱工位，掃物料編碼、掃料箱碼，上入庫工位，WMS系統(tǒng)通過RFID電子標(biāo)簽感知料箱編號(hào)及其所裝物料清單。此處需要通過RFID標(biāo)簽進(jìn)行物料編碼和料箱編碼的數(shù)據(jù)采集。

過程二：產(chǎn)線預(yù)裝工位由MES系統(tǒng)通知WMS倉庫管理系統(tǒng)，需要轉(zhuǎn)運(yùn)某箱物料到產(chǎn)線，WMS系統(tǒng)調(diào)度物料，通過堆垛機(jī)將指定料箱轉(zhuǎn)到產(chǎn)線預(yù)裝工位。產(chǎn)線預(yù)定工位是事先定義的，由RFID進(jìn)行標(biāo)識(shí)，此處會(huì)有數(shù)據(jù)采集。（3）葉片加工數(shù)據(jù)采集的過程過程三

預(yù)裝工位將物料的RFID電子標(biāo)簽編碼和夾具的電子標(biāo)簽編碼綁定為一個(gè)RFID信息并將多件物料、多件夾具裝入一托盤，WMS倉庫管理系統(tǒng)將托盤通過AGV轉(zhuǎn)運(yùn)到產(chǎn)線。此處需要對物料、夾具、工位等信息進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。過程四

產(chǎn)線FMS系統(tǒng)給MES和WMS發(fā)送指令，再通過光學(xué)傳感器感知托盤并校核，調(diào)用機(jī)器人通過感知每件物料和綁定夾具RFID芯片信息，分配產(chǎn)線任務(wù)并通過FMS指令實(shí)現(xiàn)機(jī)器人和機(jī)床聯(lián)動(dòng)自動(dòng)裝夾物料。此處需要對每件物料和綁定夾具RFID芯片信息進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。過程五

加工完成后FMS系統(tǒng)感知機(jī)床結(jié)束加工指令，調(diào)度機(jī)器人取下物料和夾具并裝入產(chǎn)線邊庫，并推送報(bào)工指令給MES系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無感報(bào)工，待產(chǎn)線邊庫位到達(dá)數(shù)量閾值，F(xiàn)MS系統(tǒng)發(fā)送指令給WMS系統(tǒng)，WMS系統(tǒng)調(diào)度空托盤由AGV轉(zhuǎn)運(yùn)致產(chǎn)線接駁臺(tái)位，F(xiàn)MS系統(tǒng)感知空托盤，觸發(fā)指令調(diào)度機(jī)器人抓取線邊庫物料入空托盤，感知裝滿托盤后，發(fā)信息給WMS，觸發(fā)回庫指令，AGV將加工好的物料帶夾具和托盤轉(zhuǎn)運(yùn)致預(yù)裝臺(tái)位拆卸。此處需要對物料、夾具、AGV、產(chǎn)線邊庫等信息進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。數(shù)據(jù)采集方式分析[2]rfid智能制造單元射頻識(shí)別技術(shù)應(yīng)用設(shè)備自動(dòng)采集帶網(wǎng)卡的數(shù)控機(jī)床PLC采集人工終端數(shù)據(jù)采集

其他終端數(shù)據(jù)采集RFID技術(shù)：

與其他設(shè)備集成采集方式分類RFID應(yīng)用系統(tǒng)硬件選型與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[3]rfid智能制造單元射頻識(shí)別技術(shù)應(yīng)用基板：承載芯片、天線的底板芯片：具有一定功能的電路，能完成用戶指定的功能。天線：用來接收由讀寫器送來的信號(hào)，并把要求的數(shù)據(jù)送回給讀寫器。1.電子標(biāo)簽我國二代身份證卡片式電子標(biāo)簽粘貼式電子標(biāo)簽懸掛式電子標(biāo)簽植入式電子標(biāo)簽耳釘式電子標(biāo)簽紐扣式電子標(biāo)簽尋更點(diǎn)電子標(biāo)簽圖7-26

電子標(biāo)簽結(jié)構(gòu)形式

射頻接口模塊：讀寫器的射頻接口模塊主要包括發(fā)射器、射頻接收器、時(shí)鐘發(fā)生器和電壓調(diào)節(jié)器等。

邏輯控制模塊：讀寫器的邏輯控制模塊是整個(gè)讀寫器工作的控制中心、智能單元，是讀寫器的“大腦”，讀寫器在工作時(shí)由邏輯控制模塊發(fā)出指令，射頻接口模塊按照不同的指令做出不同的操作。

I/O接口模塊：RFID讀寫器的接口類型主要分為有線接口和無線接口兩大類。

讀寫器天線：讀寫器的天線是發(fā)射和接收射頻載波信號(hào)的設(shè)備。2.讀寫器（1）讀寫器的組成超高頻固定式讀寫器超高頻手持便攜式讀寫器一體式閱讀器圖7-28閱讀器的結(jié)構(gòu)形式01030204USB接口也是一類標(biāo)準(zhǔn)串行通信接口，傳輸距離較短，傳輸速度較高。RS-485串行接口

也是一類標(biāo)準(zhǔn)串行通信接口，數(shù)據(jù)傳遞運(yùn)用差分模式，抵抗干擾能力較強(qiáng)，傳輸距離比RS-232傳輸距離較遠(yuǎn)。RS-232串行接口

計(jì)算機(jī)普遍適用的標(biāo)準(zhǔn)串行接口，能夠進(jìn)行雙向的數(shù)據(jù)信息傳遞。它的優(yōu)勢在于通用、標(biāo)準(zhǔn)，缺點(diǎn)是傳輸距離不會(huì)達(dá)到很遠(yuǎn)，傳輸速度也不會(huì)很快。以太網(wǎng)接口（2）讀寫器的接口形式遵循IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)物理連接端口，支持多種速率，兼容RJ45電接口、SC光纖接口，適配雙絞線、光纖等多種傳輸介質(zhì)。RTFTTF

TTF方式的識(shí)別速度快適用于需要高速應(yīng)用的場合；另外，它在處理標(biāo)簽數(shù)量動(dòng)態(tài)變化的場合更為實(shí)用，在噪聲環(huán)境中也更穩(wěn)健。因此，TTF方式更適于工業(yè)環(huán)境的追蹤應(yīng)用。讀寫器先發(fā)言（RTF）標(biāo)簽先發(fā)言（TTF）讀寫器電子標(biāo)簽指令響應(yīng)（4）讀寫器的工作方式

RFID讀寫器的天線也是影響識(shí)讀率的重要因素。按能量模式劃分，RFID讀寫器的天線可以線極化和圓極化兩種。1）線極化天線

線極化天線的讀寫器天線發(fā)出的電磁波是線性的，其電磁場具有較強(qiáng)的方向性，可分為垂直極化和水平極化。2）圓極化天線

圓極化天線的電磁場發(fā)射為螺旋式的波束，其圓形電磁波束能夠同時(shí)向各個(gè)方向發(fā)送，可分為左旋和右旋極化。無線聯(lián)網(wǎng)設(shè)備同軸電纜雙絞線光纖

讀寫器與計(jì)算機(jī)連接的串行通信接口主要有：網(wǎng)口、USB接口、RS232/RS-485，從左向右圖片分別是網(wǎng)口、USB接口、RS232接口、RS485接口。葉片RFID系統(tǒng)選型

1）RFID讀寫器的選型：考慮到RFID的讀寫距離，車間產(chǎn)線和工位的布置，需要部署20個(gè)超高頻讀寫器，其中固定式10個(gè)，手持式10個(gè)。

2）RFID電子標(biāo)簽的選型：針對智能葉片工廠的情況，選擇價(jià)格便宜，識(shí)別距離適宜的高頻不干膠類電子標(biāo)簽，部署在物料、料箱、托盤上。

3）網(wǎng)絡(luò)設(shè)備：無線網(wǎng)絡(luò)與有線網(wǎng)絡(luò)混合應(yīng)用，從外接入葉片車間運(yùn)用光纖，內(nèi)部用無線和雙絞線通過網(wǎng)口、USB和RS-485組建局域網(wǎng)。葉片RFID應(yīng)用系統(tǒng)架構(gòu)示意圖第七章智能制造單元RFID技術(shù)應(yīng)用第三節(jié)

RFID技術(shù)數(shù)據(jù)處理目錄CONTENTS標(biāo)簽及其存儲(chǔ)讀寫RFID數(shù)據(jù)編碼、調(diào)制與校驗(yàn)21標(biāo)簽及其存儲(chǔ)讀寫[1]rfid智能制造單元射頻識(shí)別技術(shù)應(yīng)用RFID技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)EPCglobalISO/IEC標(biāo)準(zhǔn)ISO180001~7ISO10536ISO15693ISO14443日本泛在IDRFID技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)1.標(biāo)準(zhǔn)介紹：RFID技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)主要是與數(shù)據(jù)采集相關(guān)的，包括標(biāo)簽與讀寫器之間的空中接口、讀寫器與計(jì)算機(jī)之間的數(shù)據(jù)交換協(xié)議、標(biāo)簽與讀寫器性能和一致性測試規(guī)范以及標(biāo)簽數(shù)據(jù)的內(nèi)容編碼標(biāo)準(zhǔn)等。2.RFID的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)4.TypeA卡典型產(chǎn)品：Mifare1S50卡、

上海公交卡（華虹卡）。3.ISO/IEC14443的典型產(chǎn)品：TypeA卡、TypeB卡、TypeC卡、TypeD卡、TypeE卡、TypeF卡、TypeG卡。1)存儲(chǔ)區(qū)域的劃分及主要參數(shù)

存儲(chǔ)區(qū)的劃分：見右圖

2）主要參數(shù)：

存儲(chǔ)容量：1024*8位字長（1KB)

存儲(chǔ)介質(zhì)：EEPROM

存儲(chǔ)區(qū)總體劃分：16個(gè)扇區(qū)

每個(gè)扇區(qū)的存儲(chǔ)區(qū)劃分：

4個(gè)塊（塊0~塊3），每塊16個(gè)字節(jié),因此每個(gè)扇區(qū)64B。

各塊功能：0扇區(qū)的0塊為廠商塊，用于存放廠商標(biāo)志.1.非接觸式IC存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)每個(gè)塊的功能介紹（1）廠商塊例如：如果該塊的內(nèi)容為420A7E00368804004481740630373937H，則420A7E00H為序列號(hào)，36H為校驗(yàn)碼，88H為卡片的容量，0400H位標(biāo)簽的類型號(hào)，4481740630373937H是由廠商另外定義的。扇區(qū)號(hào)塊號(hào)塊類型總塊號(hào)扇區(qū)0塊0廠商代碼廠商塊0塊1數(shù)據(jù)塊1塊2數(shù)據(jù)塊2塊3密碼A

存取控制

密碼B控制塊3扇區(qū)1塊0數(shù)據(jù)塊4塊1數(shù)據(jù)塊5塊2數(shù)據(jù)塊6塊3密碼A

存取控制

密碼B控制塊7...............扇區(qū)15塊0數(shù)據(jù)塊60塊1數(shù)據(jù)塊61塊2數(shù)據(jù)塊62塊3密碼A

存取控制

密碼B控制塊63每個(gè)塊的功能介紹（2）數(shù)據(jù)塊

數(shù)據(jù)塊可作兩種應(yīng)用：

①

用作一般的數(shù)據(jù)保存，可以進(jìn)行讀、寫操作。

②用作數(shù)據(jù)值，可以進(jìn)行初始化值、加值、減值、讀值操作。扇區(qū)號(hào)塊號(hào)塊類型總塊號(hào)扇區(qū)0塊0廠商代碼廠商塊0塊1讀寫塊/值塊數(shù)據(jù)塊1塊2讀寫塊/值塊數(shù)據(jù)塊2塊3密碼A

存取控制

密碼B控制塊3扇區(qū)1塊0讀寫塊/值塊數(shù)據(jù)塊4塊1讀寫塊/值塊數(shù)據(jù)塊5塊2讀寫塊/值塊數(shù)據(jù)塊6塊3密碼A

存取控制

密碼B控制塊7...............扇區(qū)15塊0讀寫塊/值塊數(shù)據(jù)塊60塊1讀寫塊/值塊數(shù)據(jù)塊61塊2讀寫塊/值塊數(shù)據(jù)塊62塊3密碼A

存取控制

密碼B控制塊63（3）區(qū)尾塊（控制塊）

每個(gè)扇區(qū)的塊3是區(qū)尾塊，它通過密鑰認(rèn)證和存取控制位實(shí)現(xiàn)雙重安全控制。

密鑰A：第0~5字節(jié)，共6B。密鑰B：第10~15字節(jié)，共6B。存取控制位：第6~9字節(jié)，共4B。0B1B2B3B4B5B6B7B8B9B10B11B12B13B14B15BA0A1A2A3A4A5FF078069B0B1B2B3B4B5密碼A（6字節(jié)）存取控制位（4字節(jié)）密碼B（6字節(jié)）（3）區(qū)尾塊（控制塊）

扇區(qū)號(hào)塊號(hào)塊類型總塊號(hào)扇區(qū)0塊0廠商代碼廠商塊0塊1數(shù)據(jù)塊1塊2數(shù)據(jù)塊2塊3密碼A

存取控制

密碼B控制塊3扇區(qū)1塊0數(shù)據(jù)塊4塊1數(shù)據(jù)塊5塊2數(shù)據(jù)塊6塊3密碼A

存取控制

密碼B控制塊7...............扇區(qū)15塊0數(shù)據(jù)塊60塊1數(shù)據(jù)塊61塊2數(shù)據(jù)塊62塊3密碼A

存取控制

密碼B控制塊63

每個(gè)扇區(qū)的塊3是區(qū)尾塊，它通過密鑰認(rèn)證和存取控制位實(shí)現(xiàn)雙重安全控制。

（5）讀寫器接受到令牌TokenBA’后，用讀寫器中存放的對密鑰A’進(jìn)行解密得到A″，并比較A和A″，若讀寫器與標(biāo)簽中的密鑰加密/解密算法一致，且A=A″，則校驗(yàn)正確，否則不通過校驗(yàn)。Mifare1標(biāo)簽讀寫器Mifare1標(biāo)簽（1）randomB（2）tokenAB'（4）tokenBA'（3）（5）Mifare1標(biāo)簽的密鑰認(rèn)證采用3次相互認(rèn)證的方法。

（1）由Mifare1標(biāo)簽向讀寫器發(fā)送一個(gè)隨機(jī)數(shù)據(jù)B；

（2）讀寫器收到隨機(jī)數(shù)據(jù)后，向標(biāo)簽發(fā)送一個(gè)令牌數(shù)據(jù)TokenAB’，其中包含了用讀寫器中存放的密鑰加密后的隨機(jī)數(shù)B’及讀寫器發(fā)出的一個(gè)隨機(jī)數(shù)A；

（3）標(biāo)簽收到TokenAB’令牌后，用標(biāo)簽中的密鑰對TokenAB’的加密部分進(jìn)行解密得到數(shù)據(jù)B″，并比較B和B″，如果讀寫器與標(biāo)簽中的密鑰加密/解密算法一致，且B=B″，則校驗(yàn)正確，否則不通過校驗(yàn)。

（4）如果（3）的校驗(yàn)正確，則Mifare1標(biāo)簽用標(biāo)簽中存放的密鑰對隨機(jī)數(shù)據(jù)A加密，然后發(fā)送令牌TokenBA’給讀寫器；RFID數(shù)據(jù)編碼、調(diào)制與校驗(yàn)[2]rfid智能制造單元射頻識(shí)別技術(shù)應(yīng)用1.RFID常用編碼方法

RFID系統(tǒng)中，常用的編碼方法主要有NRZ編碼、曼徹斯特編碼、米勒碼編碼。（1）NRZ碼

也叫反向不歸零碼，NRZ編碼用高電平表示二進(jìn)制“1”，低電平表示二進(jìn)制“0”，也可以理解為數(shù)據(jù)“1”就用高電平表示，數(shù)據(jù)“0”就用低電平表示。

NRZ碼是計(jì)算機(jī)內(nèi)部流行的數(shù)據(jù)編碼形式，自身不包含同步時(shí)鐘信息，實(shí)現(xiàn)其讀寫必須借助讀寫時(shí)鐘。因NRZ編碼本身不能恢復(fù)同步時(shí)鐘信號(hào)，在進(jìn)行多機(jī)通訊時(shí)同步只能靠發(fā)送和接收端的時(shí)鐘發(fā)生器大致相同來由本地產(chǎn)生，故NRZ編碼適于異步方式通信。ISO14443TYPEB協(xié)議中電子標(biāo)簽和讀寫器傳遞數(shù)據(jù)時(shí)均采用NRZ編碼。（2）曼徹斯特編碼

曼徹斯特編碼(ManchesterEncoding)，也叫做相位編碼(PhaseEncode，簡寫PE)，是一個(gè)同步時(shí)鐘編碼技術(shù)，被物理層使用來編碼一個(gè)同步位流的時(shí)鐘和數(shù)據(jù)，是解決同步問題的最佳編碼方案。

曼徹斯特編碼是通過電平的跳變實(shí)現(xiàn)對二進(jìn)制數(shù)據(jù)“0”和“1”進(jìn)行編碼，對于電平跳變與二進(jìn)制數(shù)據(jù)關(guān)系有不同的約定，一般都采用從低電平跳變到高電平表示“1”，從高電平跳變到低電平表示“0”的約定。

在曼徹斯特編碼中，“1”表示前半（50%）位為高，后半（50%）位為低；“0”表示前半（50%）位為低，后半（50%）位為高。RFID常用的數(shù)據(jù)編碼

NRZ編碼與曼徹斯特編碼的關(guān)系

通過NRZ碼與數(shù)據(jù)時(shí)鐘異或，可得曼徹斯特編碼；同樣，曼徹斯特編碼與數(shù)據(jù)時(shí)鐘異或，便可得到NRZ碼。

ISO14443TYPEA協(xié)議中電子標(biāo)簽向讀寫器傳遞數(shù)據(jù)時(shí)采用曼徹斯特編碼。RFID常用的數(shù)據(jù)編碼（3）米勒編碼

Miller碼也稱延遲調(diào)制碼，是一種變形雙相碼。其編碼規(guī)則：對原始符號(hào)“1”碼元起始不躍變，中心點(diǎn)（50%處）出現(xiàn)躍變來表示，即用10或01表示。信息碼連“1”時(shí)，后面的“1”要交錯(cuò)編碼；信息碼中的“0”編碼為雙極非歸零碼“00”或者“11”，即碼元中間不跳變；信息碼單個(gè)“0”時(shí)，其前沿、中間時(shí)刻、后沿均不跳變；信息碼連"0"時(shí)，兩個(gè)"0"碼元的間隔跳變。

簡而言之，當(dāng)信息中數(shù)據(jù)為1的時(shí)候就用01或者10表示，當(dāng)數(shù)據(jù)為0的時(shí)候，就是用00與11進(jìn)行交替。調(diào)制（modulation）就是對信號(hào)源的信息進(jìn)行處理加到載波上，使其變?yōu)檫m合于信道傳輸?shù)男问降倪^程，就是使載波隨信號(hào)而改變的技術(shù)。

（1）調(diào)制的定義1）將基帶信號(hào)頻譜搬移到載頻附近，便于發(fā)送接收。2）實(shí)現(xiàn)信道復(fù)用，即在一個(gè)信道中同時(shí)傳輸多路信息信號(hào)。3）利用信號(hào)帶寬和信噪比的互換性，提高通信系統(tǒng)的抗干擾性。

（2）RFID調(diào)制的作用：2.RFID數(shù)據(jù)調(diào)制RFID調(diào)制——RFID數(shù)字調(diào)制方法基帶信號(hào)

眾所周知，RFID電子標(biāo)簽存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)是二進(jìn)制，二進(jìn)制的典型表達(dá)方式就是矩形脈沖信號(hào)。信源發(fā)出的沒有經(jīng)過調(diào)制的原始電信號(hào)所固有的頻率帶寬，稱為基本頻帶，簡稱基帶，而基帶信號(hào)就是與基帶對應(yīng)的數(shù)字信號(hào)。

①載波是由振蕩器產(chǎn)生并在通訊信道上傳輸?shù)碾姴?，被調(diào)制后用來傳送語音或其它信息。載波頻率通常比輸入信號(hào)的頻率高，屬于高頻信號(hào)，輸入信號(hào)調(diào)制到一個(gè)高頻載波上，就好像搭乘了一列高鐵或一架飛機(jī)一樣，然后再被發(fā)射和接收。載波一般為正弦波，它的特征參數(shù)有：幅度、頻率、相位。

②調(diào)制按調(diào)制信號(hào)的變化規(guī)律去改變載波某些特征參數(shù)的過程。

③數(shù)字調(diào)制通過數(shù)字信號(hào)改變載波信號(hào)的一個(gè)或多個(gè)特征參數(shù)形成“調(diào)制信號(hào)”。RFID數(shù)字調(diào)制方法

RFID中常用的基本數(shù)字調(diào)制方法：鍵控法（幅移鍵控、頻移鍵控、相移鍵控），是現(xiàn)有調(diào)制解調(diào)技術(shù)經(jīng)常采用的。

幅移鍵控（ASK）：載波幅度是隨著調(diào)制信號(hào)而變化的，載波在二進(jìn)制調(diào)制信號(hào)控制下通斷，這種方式還可稱作通-斷鍵控或開關(guān)鍵控。

頻移鍵控（FSK）：是信息傳輸中使用得較早的一種調(diào)制方式，換句話說FSK就是用數(shù)字信號(hào)去調(diào)制載波的頻率。它的主要優(yōu)點(diǎn)是：容易實(shí)現(xiàn)，抗噪聲與抗衰減的性能較好。在中低速數(shù)據(jù)傳輸中得到了廣泛的應(yīng)用。

相移鍵控（PSK）：根據(jù)數(shù)字基帶信號(hào)的兩個(gè)電平使載波相位在兩個(gè)不同的數(shù)值之間切換的一種相位調(diào)制方法。

數(shù)據(jù)校驗(yàn)是為保證數(shù)據(jù)的完整性進(jìn)行的一種驗(yàn)證操作。通常用一種指定的算法對原始數(shù)據(jù)計(jì)算出的一個(gè)校驗(yàn)值，接收方用同樣的算法計(jì)算一次校驗(yàn)值，如果兩次計(jì)算得到的檢驗(yàn)值相同，則說明數(shù)據(jù)是完整的。（1）數(shù)據(jù)校驗(yàn)的目的

在RFID系統(tǒng)中，讀寫器與電子標(biāo)簽進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，數(shù)據(jù)的完整性存在兩個(gè)方面的問題：外界的各種干擾可能使數(shù)據(jù)傳輸錯(cuò)誤；多個(gè)應(yīng)答器占用信道，使發(fā)送的數(shù)據(jù)產(chǎn)生碰撞。（2）數(shù)據(jù)校驗(yàn)的原因3.數(shù)據(jù)校驗(yàn)

奇偶校驗(yàn)是一種最簡單的方法，把一個(gè)奇偶校驗(yàn)位組合到每一個(gè)字節(jié)中傳播，即傳輸時(shí)要傳輸9位；且奇偶校驗(yàn)分為奇校驗(yàn)和偶校驗(yàn)，收發(fā)兩端要約定相同的校驗(yàn)方式。

（1）實(shí)現(xiàn)方法：在每個(gè)被傳送碼的左邊或右邊加上1位奇偶校驗(yàn)位‘0’或‘1’；見表7-3。

在每個(gè)被傳送碼的左邊或右邊加上1位奇偶校驗(yàn)位‘0’或‘1’；若采用奇校驗(yàn)位，只需把每個(gè)編碼中1的個(gè)數(shù)湊成奇數(shù)；若采用偶校驗(yàn)位，只要把每個(gè)編碼中1的個(gè)數(shù)湊成偶數(shù)。

（2）特點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)簡單，無錯(cuò)誤定位只能判斷正誤不能糾錯(cuò)。（3）奇偶校驗(yàn)

（2）冗余校驗(yàn)(LRC）

把一個(gè)數(shù)據(jù)塊的所有數(shù)據(jù)字節(jié)遞歸經(jīng)XOR選通后，即可產(chǎn)生XOR校驗(yàn)和。在數(shù)據(jù)傳輸時(shí)把校驗(yàn)和附在數(shù)據(jù)塊后面一起傳輸，在接收器中對接收數(shù)據(jù)和校驗(yàn)字節(jié)進(jìn)行校驗(yàn)，值為0的時(shí)候傳輸正確，否則認(rèn)為傳輸錯(cuò)誤。特點(diǎn)：簡單易實(shí)現(xiàn)，但當(dāng)多個(gè)位錯(cuò)誤時(shí)難以判斷正誤。

（3）循環(huán)冗余校驗(yàn)（CRC）

由發(fā)送端和接收端都計(jì)算一個(gè)CRC校驗(yàn)碼，并進(jìn)行比較，相同則傳輸正確。CRC是一種檢錯(cuò)、紀(jì)錯(cuò)能力很強(qiáng)的數(shù)據(jù)校驗(yàn)方法，是利用除法及余數(shù)的原理來作錯(cuò)誤偵測的。CRC原理：CRC運(yùn)算就是在發(fā)送的數(shù)據(jù)后面加上r位冗余位，構(gòu)成一個(gè)由k位信息位，加上r位冗余位組成的n=k+r位碼字發(fā)出去。第七章智能制造單元RFID技術(shù)應(yīng)用第四節(jié)

射頻識(shí)別技術(shù)在葉片加工智能車間中的應(yīng)用智能制造車間的實(shí)現(xiàn)[1]rfid智能制造單元射頻識(shí)別技術(shù)應(yīng)用

葉片加工智能車間中的信息交換都是通過物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行，如設(shè)備之間的互聯(lián)、基于RFID的物流定位系統(tǒng)、物料識(shí)別、加工機(jī)床的故障檢測、防盜、設(shè)備能耗的監(jiān)控等，這些數(shù)據(jù)都需要通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。

物聯(lián)網(wǎng)作為智能車間建設(shè)的基礎(chǔ)，不僅是車間內(nèi)部信息交流的渠道，更是打通企業(yè)與企業(yè)之間的通道。

物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)和核心是互聯(lián)網(wǎng)，其本質(zhì)是不受時(shí)間、地點(diǎn)限制，通過RFID技術(shù)、無線傳感網(wǎng)、短距離無線網(wǎng)絡(luò)、實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)等將物品和互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)系起來，進(jìn)行通訊和信息交換，實(shí)現(xiàn)智能識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理。按照物聯(lián)網(wǎng)的工作原理，可以將物聯(lián)網(wǎng)分成典型的三層結(jié)構(gòu)：感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層。葉片車間RFID系統(tǒng)框圖設(shè)計(jì)

（1)感知層

智能裝備包含RFID射頻識(shí)別、傳感器、工業(yè)機(jī)器人、在線檢測設(shè)備、智能交互終端、數(shù)控機(jī)床聯(lián)網(wǎng)裝置、DNC等智能裝備，是實(shí)現(xiàn)智能葉片車間的物理基礎(chǔ)。智能裝備控制平臺(tái)完成對智能裝備的控制和操作，并且有相應(yīng)的操作端口，系統(tǒng)軟件通過操作端口實(shí)現(xiàn)對智能裝備的數(shù)據(jù)采集（物料信息、生產(chǎn)進(jìn)度、物流信息、質(zhì)量信息、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、能耗信息等）及控制命令（通過車間現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)將管理信息系統(tǒng)的控制命令下達(dá)到感知層）。感知層：感知設(shè)備與智能裝備控制平臺(tái)RFIDAGV工業(yè)機(jī)器人傳感器在線檢測設(shè)備數(shù)控機(jī)床交互終端數(shù)據(jù)采集設(shè)備集成產(chǎn)線組網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)接口控制管理數(shù)據(jù)采集執(zhí)行控制命令1.RFID系統(tǒng)框圖設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)層

（2）網(wǎng)絡(luò)層

網(wǎng)絡(luò)層是物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的通信和連接層，負(fù)責(zé)將感知層收集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)狡渌O(shè)備或云平臺(tái)。網(wǎng)絡(luò)層采用各種通信技術(shù)，如無線網(wǎng)絡(luò)、有線網(wǎng)絡(luò)等，實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間的互聯(lián)互通。網(wǎng)絡(luò)層還涉及到網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、通信協(xié)議、數(shù)據(jù)傳輸安全等方面的技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)層：網(wǎng)絡(luò)設(shè)備集成平臺(tái)

傳感器網(wǎng)絡(luò)無線網(wǎng)絡(luò)有線網(wǎng)絡(luò)藍(lán)牙、4G、5G交換機(jī)、網(wǎng)卡、雙絞線光纖互聯(lián)網(wǎng)

（3）應(yīng)用層

應(yīng)用層是處理生產(chǎn)信息與人機(jī)界面的關(guān)鍵層。網(wǎng)絡(luò)層負(fù)責(zé)傳輸數(shù)據(jù)，該層對傳輸過來的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并通過各種設(shè)備與人進(jìn)行交互，最終實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集與處理功能。應(yīng)用層：軟件系統(tǒng)集成平臺(tái)

MES系統(tǒng)WMS系統(tǒng)

ERP系統(tǒng)PDM系統(tǒng)FMS系統(tǒng)

葉片智能制造產(chǎn)線功能模塊包括：安全圍欄模塊、機(jī)器人物料交換模塊、機(jī)床快換夾具模塊、在機(jī)測量模塊、機(jī)內(nèi)對刀模塊、刀具壽命模塊、刀具防碰撞模塊、產(chǎn)線系統(tǒng)控制模塊、數(shù)據(jù)接收輸出模塊、機(jī)床運(yùn)行參數(shù)感知模塊。2.葉片智能車間設(shè)計(jì)框圖

（1）FMS柔性制造系統(tǒng)：主要用于