RFID与物联网应用培训课件

, , , , , ,#,Nankai University,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,#,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,#,第,2,章,RFID,与物联网应用,段鹏松,1,第,2,章,知,识,点,结,构,2,2.1,自动识别技术的发展背景,数据采集与自动识别技术分类,3,2. 2,条形码简介,2.2.1.,条形码的特点,条形码是将宽度不等的多个黑条（或黑块）和空白，按照一定的,编码,规则排列，用以表达一组,信息,的图形标识符,常见的一维条形码是由黑条（简称条）和白条（简称空）排成的,平行线,图案,条形码可以标出物品的生产国、制造厂家、商品名称、生产日期，以及图书分类号、邮件起止地点、类别、日期等信息,在,商品,流通、,图书,管理、,邮政,管理、,银行,系统等许多领域都得到了广泛的应用,4,2.2.2,一维条形码的特点,一维条形码只是在一个方向（一般是水平方向）表达信息，而在垂直方向则不表达任何信息,优点是编码规则简单，条形码识读器造价较低,缺点是：数据容量较小，一般只能包含字母和数字；条形码尺寸相对较大，空间利用率较低,，,条形码一旦出现损坏将被拒读,多数一维条码所能表示的字符集不过是,10,个数字、,26,个英文字母及一些特殊字符，条码字符集最大所能表示的字符个数也不过是,128,个,ASCII,符,5,2.2.3,二维条形码的特点,二维条形码是在水平和垂直方向的二维空间存储信息,优点：信息容量大、译码可靠性高、纠错能力强、制作成本低、保密与防伪性能好,一维条形码与二维条形码火车票的比较,6,2. 3,磁卡与,IC,卡的应用,2.3.1,磁卡的应用,磁卡与磁卡读写器结构,7,2.3.2 IC,卡的特点与应用,IC,卡也叫做,智能卡,，它是通过在集成电路芯片中写有数据来进行识别的,8,2.4 RFID,基础知识,2.4.1 RFID,标签的基本概念,RFID,是利用无线射频信号空间耦合的方式，实现无接触的标签信息自动传输与识别的技术,RFID,标签又称为“电子标签”或“射频标签”,9,2.4.2 RFID,基本工作原理,1. RFID,标签结构,10,RFID,技术的工作原理,标签进入磁场,后,接收读写器发出的射频信号,凭借从感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息（,Passive Tag,，无源标签或被动标签），或者由标签主动发送某一频率的信号（,Active Tag,，有源标签或主动标签）,读写器读取信息并解码后，送至中央信息系统进行有关数据处理。,2.,理解,RFID,基本工作原理的电磁学基础,法拉第电磁感应定律实验,12,3. RFID,标签工作原理,13,（,1,）被动式,RFID,标签工作原理,被动式,RFID,标签也叫做“无源,RFID,标签”,无源,RFID,标签接近读写器时，标签处于读写器天线辐射形成的近场范围内,RFID,标签天线通过电磁感应产生感应电流，感应电流驱动,RFID,芯片电路,芯片电路通过,RFID,标签天线将存储在标签中的标识信息发送给读写器，读写器天线再将接收到的标识信息发送给主机,无源标签工作过程就是读写器向标签传递能量，标签向读写器发送标签信息的过程,读写器与标签之间能够双向通信的距离称为“可读范围”或“作用范围”,14,（,2,）主动式,RFID,标签工作原理,主动式,RFID,标签也叫做“有源,RFID,标签”,处于远场的有源,RFID,标签由内部配置的电池供电,从节约能源、延长标签工作寿命的角度，有源,RFID,标签可以不主动发送信息,当有源标签接收到读写器发送的读写指令时，标签才向读写器发送存储的标识信息,有源标签工作过程就是读写器向标签发送读写指令，标签向读写器发送标识信息的过程,15,（,3,）半主动,RFID,标签,半主动式,RFID,标签继承了无源标签体积小、重量轻、价格低、使用寿命长的优点，内置的电池在没有读写器访问的时候，只为芯片内很少的电路提供电源,只有在读写器访问时，内置电池向,RFID,芯片供电，以增加标签的读写距离较远，提高通信的可靠性,半主动式,RFID,标签一般用在可重复使用的集装箱和物品的跟踪上,16,2.4.3 RFID,标签的分类,17,1.,按标签供电方式进行分类,RFID,标签可以分为：无源,RFID,标签和有源,RFID,标签,18,2.,按标签工作模式进行分类,主动式,RFID,标签,依靠自身能量主动向,RFID,读写器发送数据,被动式,RFID,标签,从,RFID,读写器发送的电磁波中获取能量，激活后才能够向,RFID,读写器发送数据,半主动式,RFID,标签,自身的能量只提供给,RFID,标签中的电路使用，并不主动向,RFID,读写器发送数据,；,当它接收到,RFID,读写器发送的电磁波激活之后，才向,RFID,读写器发送数据,19,3.,按标签读写方式进行分类,只读式,RFID,标签,只读标签,一次性编程只读标签,可重复编程只读标签,读写式,RFID,标签,20,4.,按标签工作频率进行分类,低频,RFID,标签,中高频,RFID,标签,超高频与微波段,RFID,标签,ETC,应用场景,21,5.,按封装材料进行分类,纸质封装,RFID,标签,塑料封装,RFID,标签,玻璃封装,RFID,标签,22,6.,按标签封装的形状进行分类,粘贴在标识物上的薄膜型的自粘贴式标签,用户携带、类似于信用卡的卡式标签,封装成能够固定在车辆或集装箱上的柱型标签,封装在塑料扣中，用于动物耳标的扣式标签,封装成钥匙扣中，用于随身携带的身份标识标签,封装在玻璃管中，用于人或动物的植入式标签,23,2.5 RFID,应用系统结构与组成,2.5.1 RFID,应用系统结构,24,2.5.2 RFID,标签封装与编码,/,打印设备,1. RFID,标签封装与编码,/,打印设备的基本功能,25,2.,大型的仓库,RFID,标签编码,/,打印设备的应用,手工粘贴,RFID,标签工作流程,26,自动编码、打印、张贴,RFID,标签工作流程,27,2.5.3 RFID,标签读写器,1.,RFID,标签读写器的基本功能,各种类型的,RFID,标签读写器,28,读写器的主要功能,：,读写器与,RFID,标签之间的通信,读写器与计算机之间的通信,能够实现在有效读写区域内实现对多个,RFID,标签同时读写的能力,能够对固定或移动,RFID,标签进行识别与读写,能够校验读写过程中错误信息,能够识别有源,RFID,标签与电池相关的电量信息,29,2.,读写器的分类,（,1,）移动式读写器,移动式读写器适用于仓库盘点、现场货物清查、图书馆书架清点、动物识别、超市购货付款、医疗保健等应用场合,手持便携式读写器一般带有液晶显示屏，配置有键盘来进行操作和数据输入，可以通过各种有线或无线接口，与高层计算机实现通信,移动式读写器是一种嵌入式系统，它将天线与读写模块集成在一个手持设备中,移动式读写器一般使用在低频、中高频、超高频段,是否是只读式或读,/,写式，以及内存的大小需要根据应用的需求确定,30,（,2,）固定式读写器,固定式读写器一般采取将天线与读写器模块分开设计的方法,天线通过电缆与读写器模块连接。天线可以方便地安装在固定的闸门式门柱上、门禁的门框上、不停车收费通道的顶端、仓库进出口、生产线传送带旁,固定式读写器一般使用超高频与微波段，作用距离相对比较远,31,3.,读写器设计中需要注意的几个问题,标签身份识别与标签数据传输解密,/,解密问题,标签数据传输错误问题,多标签读取过程中的“碰撞”问题,有源标签电源状态管理问题,标签与天线位置对读写效果的影响,32,RFID,应用系统结构,33,RFID,与其他系统的比较,类别,信息载体,信息量,读写性,读取方式,保密性,智能化,抗干扰,寿命,成本,条码,纸、塑料薄膜、金属表面,小,只读,CCD,或,光束扫描,差,无,差,较短,最低,磁卡,磁性物质,一般,读,/,写,电磁转换,一般,无,较差,短,低,IC,卡,EEPROM,大,读,/,写,电擦除、写入,好,有,好,长,较高,RFID,卡,EEPROM,大,读,/,写,无线通信,好,有,很好,最长,较低,RFID,的工作频率,频段,低频,135KHZ,高频,13.5MHZ,超高频,860960MHZ,读写距离,1m,以下,3m,以下,10m,以下,技术标准,ISO1800-2,ISO11784/,11785,ISO1800-3,ISO15693,ISO14443,ISO18000-6,ISO18000-7,通讯方式,电感耦合,电感耦合,电磁传播,应用场合,1,动物识别与监控,2,货物、防盗管理,1,门禁系统,2,废弃物管理,3,智能卡系统,1,全球供应链管理,2,集装箱追踪,微波,2.45,或,5.8GHZ,大于,10m,电磁传播,1,车辆识别,2,区域定位,ISO1800-4,2.6 RFID,标签编码标准,*,2.6.1 RFID,编码标准研究的必要性,在,RFID,应用系统中，要使每一件物体的信息在生产加工、市场流通、客户购买与售后服务过程中，都能够被准确地记录下来，就必须形成全球统一的、标准的、唯一能够准确标识各国、各个企业生产的各个产品的电子编码标准,RFID,技术广泛应用的基础是：,RFID,标签编码的标准化与,RFID,标签体系的建立,目前最有影响的标准主要有：,EPC Global RFID,标准,UID RFID,标准,ISO/IEC RFID,标准,36,2.6.2 EPC Global RFID,标准,美国,MIT,Auto-ID,实验室,EPC,研究的核心思想是,：,为每一个产品分配一个唯一的电子标识符,EPC,码,EPC,码存储在,RFID,标签的芯片中,通过无线数据传输技术，,RFID,读写器可以通过非接触的方式自动采集到,EPC,码,连接在互联网中的服务器可以完成对,EPC,码所涵盖内容的解析,37,EPC,研究的内容与体系,38,EPC,编码体系,：,EPC,编码体系研究的是产品电子代码的全球标准,2004,年,6,月,EPCglobal,公布了第一个,EPC,标准,目前正在研究和推广第二代（,GEN2,）,EPC,标准,EPC,射频识别系统,：,EPC,射频识别系统研究包括,EPC,标签与,EPC,读写器,EPC,信息网络系统,：,EPC,信息网络系统是由互联网连接的多个支持,EPC,应用的网络系统与,EPC,基础设施组成,通过,EPC,中间件软件、对象名字服务（,ONS,）与,EPC,信息服务（,EPCIS,），实现全球的“物与物”互联,对象名字服务（,ONS,）也称作“对象名字解析服务”,39,2.6.3 EPC,编码体系,EPC,编码体系特点,：兼容性,/,全面性,/,科学性,EPC,码由四个数字字段组成,：,版本号,：,表示产品编码所采用的,EPC,版本,域名管理,：,标识生产厂商,对象分类,：,标识产品类型,序列号,：,标识每一件产品,EPC,编码,长度,分为三种,：,64,位、,96,位与,256,位,EPC-96 I,型编码标准字段结构与意义,40,2.6.4,基于,EPC,的物联网结构,1.,基于,EPC,的物联网服务基本概念,41,2.,对象名字服务,ONS,物联网对象名字服务,ONS,工作原理,42,3. EPC,信息服务,EPCIS,EPCIS,结构,43,2.6.5 UID,编码体系,UID,体系结构,44,2.6.6 ISO/IEC RFID,标准体系,ISO/IEC RFID,标准体系结构,45,End,46,谢谢大家,