《物联网导论》第2章_自动识别技术与RFIDv11

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,#,第,2,章,自动识别技术与,RFID,内容提,要,要,感知识,别,别技术,融,融合物,理,理世界,和,和信息,世,世界，,是,是物联,网,网区别,于,于其他,网,网络最,独,独特的,部,部分。,本篇从,自动识,别,别技术,与,与RFID,开始，,逐,逐一介,绍,绍多样,化,化的信,息,息生成,方,方式。,内容回,顾,顾,第1章介绍,了,了物联,网,网的基,本,本概念,，,，核心,技,技术，,主,主要特,点,点和应,用,用前景,。,。把物,联,联网分,为,为感知,识,识别层,、,、网络,构,构建层,、,、管理,服,服务层,和,和综合,应,应用层,四,四层。,本章介,绍,绍,自动识,别,别技术,和,RFID,，重点,讨,讨论,RFID组成,，,分类,等，并,简,简要介,绍,绍,防止RFID标签冲,突,突,算法。,2.1,自动识,别,别技术,2.2RFID的历史,和,和现状,2.3RFID技术分,析,析,2.4RFID标签冲,突,突*,2.5RFID和物联,网,网,自动识,别,别技术,是,是模式,识,识别理,论,论的典,型,型应用,，,，选取,不,不同的,特,特征产,生,生了多,样,样的自,动,动识别,技,技术。,本章内,容,容,光符号,识,识别&语音识,别,别,光学字,符,符识别,（Optical CharacterRecognition，OCR），是,模,模式识,别,别（Pattern Recognition，PR）的一,种,种技术,，,，目的,是,是要使,计,计算机,知,知道它,到,到底看,到,到了什,么,么，尤,其,其是文,字,字资料,。,。OCR技术能,使,使设备,通过光,学,学机制,识,识别字,符,符,。,语音识,别,别,研究如,何,何采用,数字信,号,号处理,技术,自动提,取,取及决,定,定,语言信,号,号中最,基,基本有,意,意义的,信息,，同时,也,也包括,利,利用,音律特,征,征,等,个人特,征,征识别,说话人,。,。,自动识,别,别技术,举,举例,光符号,识,识别,语音识,别,别,虹膜识,别,别,指纹识,别,别,IC,卡,条形码,语音识,别,别框架,：,：典型,的,的模式,识,识别系,统,统,构词规则,同音字判决,语法语义,背景知识,预处理,声学参数,分析,测度估计,失真测度,语音库,判决,专家知识库,训练,识别,结果,反混叠失真滤波器,预加重器,端点检测,噪声滤波器,欧氏距离,似然比测度,语音,信号,输入,虹膜识,别,别：合,适,适的生,物,物特征,虹膜识,别,别,是当前,应,应用最,方,方便精,确,确的生,物,物识别,技,技术，,虹,虹膜的,高,高度独,特,特性和,稳,稳定性,是,是其用,于,于身份,鉴,鉴别的,基,基础。,虹膜识,别,别的特,点,点：,生物活,性,性:虹膜处,在,在巩膜,的,的保护,下,下，生,物,物活性,强,强。,非接触,性,性:从无需,用,用户接,触,触设备,对人身,没,没有侵,犯,犯。,唯一性:形态完,全,全相同,虹,虹膜的,可,可能性,低,低于其,他,他组织,。,。,稳定性:虹膜定,型,型后终,身,身不变,，,，一般,疾,疾病不,会,会对虹,膜,膜组织,造,造成损,伤,伤。,防伪性:不可能,在,在对视,觉,觉无严,重,重影响,的,的情况,下,下用外,科,科手术,改,改变虹,膜,膜特征,。,。,自动识,别,别技术,举,举例,光符号,识,识别,语音识,别,别,虹膜识,别,别,指纹识,别,别,IC,卡,条形码,指纹识,别,别技术,从实用角,度,度,看，,指纹识,别,别,是优于,其,其他生,物,物识别,技,技术的,身,身份鉴,别,别方法,。,。因为,指,指纹具,有,有各不,相,相同、,终,终生基,本,本不变,的,的特点,，,，且目,前,前的指,纹,纹识别,系,系统已,达,达到操,作,作方便,、,、准确,可,可靠、,价,价格适,中,中的阶,段,段，正,逐,逐步应,用,用于民,用,用市场,。,。,指纹识,别,别的处,理,理流程,：,：,通过特,殊,殊的光,电,电转换,设,设备和,计,计算机,图,图像处,理,理技术,，,，对活,体,体指纹,进,进行采,集,集、分,析,析和比,对,对，可,以,以迅速,、,、准确,地,地鉴别,出,出个人,身,身份。,系,系统一,般,般主要,包,包括对,指,指纹图,像,像采集,、,、指纹,图,图像处,理,理、特,征,征提取,、,、特征,值,值的比,对,对与匹,配,配等过,程,程。,自动识,别,别技术,举,举例,光符号,识,识别,语音识,别,别,虹膜识,别,别,指纹识,别,别,IC,卡,条形码,指纹特,征,征有哪,些,些（总,体,体特征,）,）？,纹型,：,三种基本纹型包括：环型、弓型和螺旋型,纹数,：,模式区内指纹纹路的数量。,模式区：,指纹上包含总体特征的区域，即从模式区就能够分辨出指纹是属于那一种类型的,三角点,：,位于从核心点开始的第一个分叉点或断点、或者两条纹路会聚处、孤立点、转折点、或者指向这些奇异点。,指纹特,征,征有哪,些,些（局,部,部特征,）,）？,终结点,（,（Ending,）,）：一条,纹,纹路在,此,此终结,。,。,分叉点,（,（Bifurcation)：一条,纹,纹路在,此,此分开,成,成为两,条,条或更,多,多的纹,路,路。,分歧点,（,（RidgeDivergence）：两条,平,平行的,纹,纹路在,此,此分开,。,。,孤立点,（,（DotorIsland）:一条特,别,别短的,纹,纹路，,以,以至成,为,为一点,。,。,环点（Enclosure,）,）:一条纹,路,路分开,成,成为两,条,条之后,，,，立即,有,有合并,成,成为一,条,条，这,样,样形成,的,的一个,小,小环称,为,为环点,。,。,短纹（ShortRidge）:一端较,短,短但不,至,至于成,为,为一点,的,的纹路,。,。,IC卡技术,IC卡,（Integrated CircuitCard），即,“,“集成,电,电路卡,”,”在日,常,常生活,中,中已随,处,处可见,。,。实际,上,上是一,种,种数据,存,存储系,统,统，如,有,有必要,还,还可附,加,加计算,能,能力。,一个标,准,准的IC卡应用,系,系统通,常,常包括,：,：,IC卡,、,IC卡接口,设,设备（IC卡读写,器,器）,、,PC,，较大,的,的系统,还,还包括,通信网,络,络,和,主计算,机,机,等，如,图,图所示,。,。,自动识,别,别技术,举,举例,光符号,识,识别,语音识,别,别,虹膜识,别,别,指纹识,别,别,IC,卡,条形码,IC卡：基,本,本组成,IC卡,：由持,卡,卡人掌,管,管，记,录,录持卡,人,人特征,代,代码、,文,文件资,料,料的便,携,携式信,息,息载体,。,。,接口设,备,备,：即IC卡读写,器,器，是,卡,卡与PC信息交,换,换的桥,梁,梁，且,常,常是IC卡的能,量,量来源,。,。核心,为,为可靠,的,的工业,控,控制单,片,片机，,如,如Intel的51系列等,。,。,PC,：系统,的,的核心,，,，完成,信,信息处,理,理、报,表,表生成,输,输出和,指,指令发,放,放、系,统,统监控,管,管理以,及,及卡的,发,发行与,挂,挂失、,黑,黑名单,的,的建立,等,等。,网络与,计,计算机,：通常,用,用于金,融,融服务,等,等较大,的,的系统,。,。,自动识,别,别技术,举,举例,光符号,识,识别,语音识,别,别,虹膜识,别,别,指纹识,别,别,IC,卡,条形码,IC卡：分,类,类,自动识,别,别技术,举,举例,光符号,识,识别,语音识,别,别,虹膜识,别,别,指纹识,别,别,IC,卡,条形码,IC卡：按,芯,芯片分,类,类,（,1,）存储器卡。,存储器卡卡内嵌入的芯片为存储器芯片，这些芯片多为通用,E2PROM,（或,Flash Memory,）；无安全逻辑，可对片内信息不受限制地任意存取；卡片制造中也很少采取安全保护措施；不完全符合或支持,ISO/IEC 7816,国际标准，而多采用两线串行通信协议（,I2C,总线协议）或,3,线串行通信协议。,存储器卡功能简单，没有（或很少有）安全保护逻辑，但价格低廉，开发使用简便，存储容量增长迅猛，因此多用于某些内部信息无须保密或不允许加密（如急救卡）的场合。,特点：,IC卡：按,芯,芯片分,类,类,（,2,）逻辑加密卡。,逻辑加密卡由非易失性存储器和硬件加密逻辑构成，一般是专门为,IC,卡设计的芯片，具有安全控制逻辑，安全性能较好；同时采用,ROM,、,PROM,、,E2PROM,等存储技术；从芯片制造到交货，均采取较好的安全保护措施，如运输密码,TC,（,Transport Card,）的取用；支持,ISO/IEC 7816,国际标准。,逻辑加密卡有一定的安全保证，多用于有一定安全要求的场合，如保险卡、加油卡、驾驶卡、借书卡、,IC,卡电话和小额电子钱包等。,特点：,IC卡：按,芯,芯片分,类,类,（,3,）,CPU,卡。,CPU,卡也称智能卡。,CPU,卡的硬件构成包括,CPU,、存储器（含,RAM,、,ROM,、,E2PROM,等）、卡与读写终端通信的,I/O,接口及加密运算协处理器,CAU,，,ROM,中则存放有,COS,（,Chip Operation System,，片内操作系统）。,计算能力高，存储容量大，应用灵活，适应性较强。,安全防伪能力强。不仅可验证卡和持卡人的合法性，且可鉴别读写终端，已成为一卡多用及对数据安全保密性特别敏感场合的最佳选择，如手机,SIM,卡等。,真正意义上的“智能卡”。,特点：,CPU卡：按,交,交换界,面,面分类,接触式,IC,卡,接触式,IC,卡的多个金属触点为卡芯片与外界的信息传输媒介，成本低，实施相对简便；非接触式,IC,卡则不用触点，而是借助无线收发传送信息，因此在前者难以胜任的交通运输等诸多场合有较多应用。,非接触式,IC,卡,CPU卡：按,应,应用领,域,域分类,根据应,用,用领域,的,的不同,可,可将智,能,能卡分,为,为金融卡,和,和非金,融,融卡（,即,即银行,卡,卡和非,银,银行卡,）,）。金融,卡,卡又分,为,为信用,卡,卡和现,金,金卡。,前,前者用,于,于消费,支,支付时,，,，可按,预,预先设,定,定额度,透,透支资,金,金，后,者,者可用,做,做电子,钱,钱包和,电,电子存,折,折，但,不,不得透,支,支。而,非,非金融,卡,卡的涉,及,及范围,极,极广，,实,实质上,囊,囊括了,金,金融卡,之,之外的,所,所有领,域,域，如,门,门禁卡,、,、组织,代,代码卡,、,、医疗,卡,卡、保,险,险卡、IC卡身份,证,证、电,子,子标签,等,等。,CPU卡：按,数,数据传,输,输形式,分,分类,根据与外界数据传输形式的不同可将智能卡分为,串行通信卡,和,并行通信卡,。,串行通信卡,即为目前,最常用的卡,，也是目前,国际标准中所规定的接口方式,。,采用,串行方式,与外界交换信息，卡芯片引脚较少，易于封装和接口。但随着芯片存储容量的增大，引发了,两个问题,：一是芯片,面积,急剧,增长,，给卡的,封装,带来,困难,；二是,读写时间过长,，读写,1 MB,的容量需要,12,分钟。,并行通信卡,由于采用并行通信，故无此二弊，但,国际标准中尚无此类接口标准,。例如某种,P,型,IC,卡的引脚数多达,32,个，不仅速度极快，而且容量增大。与串行通信卡一样，它也有存储型、逻辑加密型和,CPU,型，并已在纳税申报等系统中得以应用。,条形码,技,技术,自动识,别,别技术,举,举例,光符号,识,识别,语音识,别,别,虹膜识,别,别,指纹识,别,别,IC,卡,条形码,条码技,术,术,是在计,算,算机应,用,用发展,过,过程中,，,，为,消除数,据,据录入,的,的“瓶,颈,颈”问,题,题,而产生,的,的，可,以,以说是,最“古,老,老”,的自动,识,识别技,术,术。,条形码,是,是由一,组,组规则,排,排列的,条、空,以及对,应,应的字,符,符组成,的,的,标记,。当使,用,用专门,的,的条形,码,码识别,设,设备如,手,手持式,条,条码扫,描,描器扫,描,描这些,条,条码时,，,，条码,中,中包含,的,的信息,就,就转化,为,为计算,机,机可识,别,别的数,据,据。,目前市,场,场上常,见,见的是,一维条,形,形码,，信息,量,量约几,十,十位数,据,据和字,符,符；,二维条,形,形码,相对复,杂,杂，但,信,信息量,可,可达几,千,千字符,。,。,条形码,技,技术：,一,一维条,形,形码,自动识,别,别技术,举,举例,光符号,识,识别,语音识,别,别,虹膜识,别,别,指纹识,别,别,IC,卡,条形码,一维条,码,码,是由一,组,组规则,排,排列的,条,条、空,以,以及对,应,应的字,符,符组成,的,的标记,。,。普通,的,的一维,条,条码在,使,使用过,程,程中仅,作,作为识,别,别信息,，,，它的,意,意义是,通,通过在,计,计算机,系,系统的,数,数据库,中,中提取,相,相应的,信,信息而,实,实现的,。,。,一个完,整,整的条,码,码的组,成,成次序,依,依次为,：,：静区,（,（前）,、,、起始,符,符、数,据,据符、,（,（中间,分,分割符,，,，主要,用,用于EAN码）、(校验符)、终止,符,符、静,区,区（后,）,）。,一维条,形,形码：,几,几个基,本,本概念,模块：构成条码的,基,基本单,位,位是模,块,块，模,块,块是指,条,条码中,最,最窄的,条,条或空,，,，模块,的,的宽度,通,通常以mm或mil（千分,之,之一英,寸,寸）为,单,单位。,构,构成条,码,码的一,个,个条或,空,空称为,一,一个单,元,元，一,个,个单元,包,包含的,模,模块数,是,是由编,码,码方式,决,决定的,，,，有些,码,码制中,，,，如EAN码，所,有,有单元,由,由一个,或,或多个,模,模块组,成,成；而,另,另一些,码,码制，,如,如39码中，,所,所有单,元,元只有,两,两种宽,度,度，即,宽,宽单元,和,和窄单,元,元，其,中,中的窄,单,单元即,为,为一个,模,模块。,密度（Density）：条码的,密,密度指,单,单位长,度,度的条,码,码所表,示,示的字,符,符个数,。,。模块,尺,尺寸越,小,小，密,度,度越大,，,，所以,密,密度值,通,通常以,模,模块尺,寸,寸的值,来,来表示,（,（如5mil）。通,常,常7.5mil以下的,条,条码称,为,为高密,度,度条码,，,，15mil以上的,条,条码称,为,为低密,度,度条码,。,。,宽窄比：对于只,有,有两种,宽,宽度单,元,元的码,制,制，宽,单,单元与,窄,窄单元,的,的比值,称,称为宽,窄,窄比，,一,一般为2-3左右（,常,常用的,有,有2：1，3：1）。宽,窄,窄比较,大,大时，,阅,阅读设,备,备更容,易,易分辨,宽,宽单元,和,和窄单,元,元，因,此,此比较,容,容易阅,读,读。,一维条,形,形码：,几,几个基,本,本概念,（,（续）,对比度,（,（PCS）：条码符,号,号的光,学,学指标,，,，PSC值越大,则,则条码,的,的光学,特,特性越,好,好PCS,=,=（RL-RD）/RL,100%,（RL：条的,反,反射率RD：空的,反,反射率,）,）,条码长,度,度:从条码,起,起始符,前,前缘到,终,终止符,后,后缘的,长,长度,条码密,度,度:单位长,度,度的条,码,码所表,示,示的字,符,符个数,双向条,码,码：条码,的,的两段,都,都可以,作,作为扫,描,描起点,的,的。,中间分,隔,隔符：在条,码,码符号,中,中，位,于,于两个,相,相邻的,条,条码符,号,号之间,且,且不代,表,表任何,信,信息的,空,空。,连续性,条,条码：在条,码,码字符,中,中，两,个,个相邻,的,的条码,字,字符之,间,间没有,中,中间分,隔,隔符的,条,条码。,非连续,性,性条码：在条,码,码字符,中,中，两,个,个相邻,的,的条码,字,字符之,间,间存在,中,中间分,隔,隔符的,条,条码。,一维条,形,形码：,译,译码原,理,理,激光扫,描,描仪通,过,过一个,激,激光二,极,极管发,出,出一束,光,光线，,照,照射到,一,一个旋,转,转的棱,镜,镜或来,回,回摆动,的,的镜子,上,上，反,射,射后的,光,光线穿,过,过阅读,窗,窗照射,到,到条码,表,表面，,光,光线经,过,过条或,空,空的反,射,射后返,回,回阅读,器,器，由,一,一个镜,子,子进行,采,采集、,聚,聚焦，,通,通过光,电,电转换,器,器转换,成,成电信,号,号，该,信,信号将,通,通过扫,描,描期或,终,终端上,的,的译码,软,软件进,行,行译码,。,。,一维条,形,形码：,典,典型一,维,维条形,码,码制比,较,较,条形码,技,技术：,二,二维条,形,形码,自动识,别,别技术,举,举例,光符号,识,识别,语音识,别,别,虹膜识,别,别,指纹识,别,别,IC,卡,条形码,二维码,利用某,种,种特定,的,的几何,图,图形按,一,一定规,律,律在平,面,面（二,维,维方向,上,上）分,布,布的黑,白,白相间,的,的图形,记,记录数,据,据符号,信,信息的,；,；在代,码,码编制,上,上巧妙,地,地利用,构,构成计,算,算机内,部,部逻辑,基,基础的,“,“0”、“1”比特流,的,的概念,，,，使用,若,若干个,与,与二进,制,制相对,应,应的几,何,何形体,来,来表示,文,文字数,值,值信息,，,，通过,图,图象输,入,入设备,或,或光电,扫,扫描设,备,备自动,识,识读以,实,实现信,息,息自动,处,处理。,二维码,具,具有条,码,码技术,的,的一些,共,共性：,每,每种码,制,制有其,特,特定的,字,字符集,；,；每个,字,字符占,有,有一定,的,的宽度,；,；具有,一,一定的,校,校验功,能,能等。,同,同时还,具,具有对,不,不同行,的,的信息,自,自动识,别,别功能,、,、及处,理,理图形,旋,旋转变,化,化等特,点,点。,条形码,技,技术：,二,二维条,形,形码,自动识,别,别技术,举,举例,光符号,识,识别,语音识,别,别,虹膜识,别,别,指纹识,别,别,IC,卡,条形码,目前，,世,世界上,应,应用最,多,多的二,维,维条码,符,符号有AztecCode、PDF147、DataMatrix、QRCode、Code16K等。,Code 16K,DataMatrix,PDF147,Aztec Code,QR Code,一维条,形,形码与,二,二维条,形,形码的,比,比较,一维条,形,形码特,点,点：,可直接,显,显示内,容,容为英,文,文、数,字,字、简,单,单符号,；,；,贮存数,据,据不多,，,，主要,依,依靠计,算,算机中,的,的关联,数,数据库,：,：,保密性,能,能不高,；,；,损污后,可,可读性,差,差。,二维条,形,形码特,点,点：,可直接,显,显示英,文,文、中,文,文、数,字,字、符,号,号、图,型,型；,贮存数,据,据量大,，,，可存,放,放1K字符，,可,可用扫,描,描仪直,接,接读取,内,内容，,无,无需另,接,接数据,库,库；,保密性,高,高（可,加,加密）,，,，,安全级,别,别最高,时,时，损,污,污50%仍可读,取,取完整,信,信息。,2.1自动识,别,别技术,2.2,RFID的历史,和,和现状,2.3RFID技术分,析,析,2.4RFID标签冲,突,突*,2.5RFID和物联,网,网,RFID对于计,算,算机自,动,动识别,技,技术而,言,言是一,场,场革命,，,，极大,地,地提高,了,了信息,处,处理效,率,率和准,确,确度。,本章内,容,容,2.2RFID的历史,与,与现状,RFID,是,射频识,别,别技术,（RadioFrequencyIdentification）的英,文,文缩写,利用,射频信,号,号,通过,空间耦,合,合,（交变,磁,磁场或,电,电磁场,）,）实现,无接触,信,信息传,递,递,并通过,所,所传递,的,的信息,达,达到,识别,目的。,它是上,世,世纪90年代兴,起,起的自,动,动识别,技,技术，,首,首先在,欧,欧洲市,场,场上得,以,以使用,，,，随后,在,在世界,范,范围内,普,普及。,RFID较其它,技,技术明,显,显的,优点,是电子,标,标签和,阅,阅读器,无需接,触,触,便可完,成,成识别,。,。射频,识,识别技,术,术改变,了,了条形,码,码依靠有形的一维,或,或二维,几,几何图,案,案来提,供,供信息,的,的方式,，,，,通过芯,片,片,来,提供存,储,储,在其中,的,的数量,巨,巨大的无形信息。,2.2RFID的历史,与,与现状,2.2RFID的历史,与,与现状,目前,RFID技术应,用,用己经,处,处于,全面推,广,广,的阶段,。,。特别,是,是对于IT业而言,，,，RFID技术被,视,视为IT业的下,一,一个“,金,金矿”,。,。各大,软,软硬件,厂,厂商包,括,括IBM、Motorola、Philips、TI、Microsoft、Oracle、Sun、BEA、SAP等在内,的,的各家,企,企业都,对,对RFID技术及,其,其应用,表,表现出,了,了浓厚,的,的兴趣,，,，相继,投,投入大,量,量研发,经,经费，,推,推出了,各,各自的,软,软件或,硬,硬件产,品,品及系,统,统应用,解,解决方,案,案。,在应用,领,领域，,以,以Wal,-,-Mart，UPS，Gillette等为代,表,表的众,多,多企业,已,已经开,始,始全面,使,使用RFID技术对,业,业务系,统,统进行,改,改造，,以,以提高,企,企业的,工,工作效,率,率、管,理,理水平,并,并为客,户,户提供,各,各种增,值,值服务,。,。,2.1自动识,别,别技术,2.2RFID的历史,和,和现状,2.3,RFID技术分,析,析,2.4RFID标签冲,突,突*,2.5RFID和物联,网,网,RFID系统的,基,基本组,成,成是什,么,么？有,哪,哪些重,要,要参数,？,？,本章内,容,容,2.3RFID技术分,析,析,RFID系统,由五个,组,组件构,成,成，包,括,括：,传送器,、,接收器,、,微处理,器,器,、,天线,、,标签,。传送,器,器、接,收,收器和,微,微处理,器,器通常,都,都被封,装,装在一,起,起，又,统,统称为,阅读器,(Reader)，所以,工,工业界,经,经常将RFID系统分,为,为为,阅读器,、,天线,和,标签,三大组,件,件，这,三,三大组,件,件一般,都,都可由,不,不同的,生,生厂商,生,生产。,2.3RFID技术分,析,析：阅,读,读器,阅读器,是RFID系统最,重,重要也,是,是最复,杂,杂的一,个,个组件,。,。因其,工,工作模,式,式一般,是,是主动,向,向标签,询,询问标,识,识信息,，,，所以,有,有时又,被,被称为,询,询问器,（,（Interrogator）。下,图,图显示,不,不同类,型,型的阅,读,读器。,阅,阅读器,可,可以通,过,过标准,网,网口、RS232串口或USB接口同,主,主机相,连,连，通,过,过天线,同,同RFID标签通,信,信。有,时,时为了,方,方便，,阅,阅读器,和,和天线,以,以及智,能,能终端,设,设备会,集,集成在,一,一起形,成,成可移,动,动的手,持,持式阅,读,读器。,2.3RFID技术分,析,析：天,线,线,天线,同阅读,器,器相连,，,，用于,在,在标签,和,和阅读,器,器之间,传,传递射,频,频信号,。,。阅读,器,器可以,连,连接一,个,个或多,个,个天线,，,，但每,次,次使用,时,时只能,激,激活一,个,个天线,。,。RFID系统的,工,工作频,率,率从低,频,频到微,波,波，这,使,使得天,线,线与标,签,签芯片,之,之间的,匹,匹配问,题,题变得,很,很复杂,。,。,2.3RFID技术分,析,析：标,签,签,标签（Tag）,是由耦,合,合元件,、,、芯片,及,及微型,天,天线组,成,成，每,个,个标签,内,内部存,有,有唯一,的,的电子,编,编码，,附,附着在,物,物体上,，,，用来,标,标识目,标,标对象,。,。标签,进,进入RFID阅读器,扫,扫描场,以,以后，,接,接收到,阅,阅读器,发,发出的,射,射频信,号,号，凭,借,借感应,电,电流获,得,得的能,量,量发送,出,出存储,在,在芯片,中,中的电,子,子编码,（,（被动,式,式标签,）,），或,者,者主动,发,发送某,一,一频率,的,的信号,（,（主动,式,式标签,）,）。,电可擦,可,可编程,只,只读存,储,储器（EEPROM）：一,般,般射频,识,识别系,统,统主要,采,采用EEPROM方式。,这,这种方,式,式的缺,点,点是写,入,入过程,中,中的功,耗,耗消耗,很,很大，,使,使用寿,命,命一般,为,为100,000次,铁电随,机,机存取,存,存储器,（,（FRAM）:与EEPROM相比，FRAM的写入,功,功耗消,耗,耗减小100倍，写,入,入时间,甚,甚至缩,短,短1000倍。FRAM属于非,易,易失类,存,存储器,。,。然而,，,，FRAM由于生,产,产方面,的,的问题,至,至今未,获,获得广,泛,泛应用,。,。,静态随,机,机存取,存,存储器,（,（SRAM）:SRAM能快速,写,写入数,据,据，适,用,用于微,波,波系统,，,，但SRAM需要辅,助,助电池,不,不间断,供,供电，,才,才能保,存,存数据,。,。,标签：,存,存储方,式,式,被动式,标,标签（Passive Tag）：因内,部,部没有,电,电源设,备,备又被,称,称为无,源,源标签,。,。被动,式,式标签,内,内部的,集,集成电,路,路通过,接,接收由,阅,阅读器,发,发出的,电,电磁波,进,进行驱,动,动，向,阅,阅读器,发,发送数,据,据。,主动标,签,签（ActiveTag）:因标签,内,内部携,带,带电源,又,又被称,为,为有源,标,标签。,电,电源设,备,备和与,其,其相关,的,的电路,决,决定了,主,主动式,标,标签要,比,比被动,式,式标签,体,体积大,、,、价格,昂,昂贵。,但,但主动,标,标签通,信,信距离,更,更远，,可,可达上,百,百米远,。,。,半主动,标,标签（Semi-activeTag）:这种标,签,签兼有,被,被动标,签,签和主,动,动标签,的,的所有,优,优点，,内,内部携,带,带电池,，,，能够,为,为标签,内,内部计,算,算提供,电,电源。,这,这种标,签,签可以,携,携带传,感,感器，,可,可用于,检,检测环,境,境参数,，,，如温,度,度、湿,度,度、是,否,否移动,等,等。然,而,而和主,动,动式标,签,签不同,是,是它们,的,的通信,并,并不需,要,要电池,提,提供能,量,量，而,是,是像被,动,动式标,签,签一样,通,通过阅,读,读器发,射,射的电,磁,磁波获,取,取通信,能,能量。,标签分,类,类,体积小,且,且形状,多,多样：RFID标签在,读,读取上,并,并不受,尺,尺寸大,小,小与形,状,状限制,，,，不需,要,要为了,读,读取精,度,度而配,合,合纸张,的,的固定,尺,尺寸和,印,印刷品,质,质。,耐环境,性,性：纸张容,易,易被污,染,染而影,响,响识别,。,。但RFID对水、,油,油等物,质,质却有,极,极强的,抗,抗污性,。,。另外,，,，即使,在,在黑暗,的,的环境,中,中，RFID标签也,能,能够被,读,读取。,可重复,使,使用：标签具,有,有读写,功,功能，,电,电子数,据,据可被,反,反复覆,盖,盖，因,此,此可以,被,被回收,而,而重复,使,使用。,穿透性,强,强：标签,在,在被纸,张,张、木,材,材和塑,料,料等非,金,金属或,非,非透明,的,的材质,包,包裹的,情,情况下,也,也可以,进,进行穿,透,透性通,讯,讯。,数据安,全,全性：标签,内,内的数,据,据通过,循,循环冗,余,余校验,的,的方法,来,来保证,标,标签发,送,送的数,据,据准确,性,性。,RFID标签与,条,条形码,相,相比的,优,优点？,2.3RFID技术分,析,析：频,率,率,RFID频率,是RFID系统的,一,一个很,重,重要的,参,参数指,标,标，它,决,决定了,工,工作原,理,理、通,信,信距离,、,、设备,成,成本、,天,天线形,状,状和应,用,用领域,等,等因素,。,。RFID典型的,工,工作频,率,率有125KHz、133KHz、13.56MHz、27.12MHz、433MHz、860,-,-960MHz、2.45GHz、5.8GHz等。按,照,照工作,频,频率的,不,不同，RFID系统集,中,中在,低频,、,高频,和,超高频,三个区,域,域,低频（LF）范围,为,为30kHz-300kHz，RFID典型低,频,频工作,频,频率有125kHz和133kHz两个，,该,该频段,的,的波长,大,大约为2500m。低频,标,标签一,般,般都为,无,无源标,签,签，其,工,工作能,量,量通过,电,电感耦,合,合的方,式,式从阅,读,读器耦,合,合线圈,的,的辐射,场,场中获,得,得，通,信,信范围,一,一般小,于,于1米。除,金,金属材,料,料影响,外,外，低,频,频信号,一,一般能,够,够穿过,任,任意材,料,料的物,品,品而不,降,降低它,的,的读取,距,距离。,高频（HF）范围,为,为3 MHz,-,-30MHz，RFID典型工,作,作频率,为,为13.56MHz,该频率,的,的波长,大,大概为22米，通,信,信距离,一,一般也,小,小于1米。该,频,频率的,标,标签不,再,再需要,线,线圈绕,制,制，可,以,以通过,腐,腐蚀活,着,着印刷,的,的方式,制,制作标,签,签内的,天,天线，,采,采用电,感,感耦合,的,的方式,从,从阅读,器,器辐射,场,场获取,能,能量。,RFID频率,超高频（UHF）范围,为,为300MHz,-,-3GHz，3GHz以上为,微,微波范,围,围。采,用,用超高,频,频和微,波,波的RFID系统一,般,般统称,为,为超高,频,频RFID系统，,典,典型的,工,工作频,率,率为：433MHz，860,-,-960MHz，2.45GHz，5.8GHz，频率,波,波长大,概,概在30厘米左,右,右。严,格,格意义,上,上，2.45GHz和5.8GHz属于微,波,波范围,。,。 超,高,高频标,签,签可以,是,是有源,标,标签与,无,无源标,签,签两种,，,，通过,电,电磁耦,合,合方式,同,同阅读,器,器通信,。,。通信,距,距离一,般,般大于1米，典,型,型情况,为,为4-6米，最,大,大可超,过,过10米。,RFID频率（,续,续）,2.1自动识,别,别技术,2.2RFID的历史,和,和现状,2.3RFID技术分,析,析,2.4,RFID标签冲,突,突*,2.5RFID和物联,网,网,多个标,签,签同时,处,处于阅,读,读器识,别,别范围,之,之内或,多,多个标,签,签同时,向,向阅读,器,器发送,标,标志信,号,号时，,将,将发生,标,标签信,号,号冲突,。,。,本章内,容,容,2.4RFID标签冲,突,突,标签信,号,号冲突,：随着,阅,阅读器,通,通信距,离,离的增,加,加其识,别,别区域,的,的面积,也,也逐渐,增,增大，,这,这常常,会,会引发,多,多个标,签,签同时,处,处于阅,读,读器的,识,识别范,围,围之内,。,。但由,于,于阅读,器,器与所,有,有标签,共,共用一,个,个无线,通,通道，,当,当两个,以,以上的,标,标签同,一,一时刻,向,向阅读,器,器发送,标,标识信,号,号时，,信,信号将,产,产生叠,加,加而导,致,致阅读,器,器不能,正,正常解,析,析标签,发,发送的,信,信号。,这,这个问,题,题通常,被,被称为,标,标签信,号,号冲突,问,问题（,或,或碰撞,问,问题）,，,，解决,冲,冲突问,题,题的方,法,法被称,为,为防冲,突,突算法,（,（或防,碰,碰撞算,法,法，反,冲,冲突算,法,法）。,现有的,基于时,分,分多址,防冲突,算,算法可,以,以分为,基于ALOHA机制,的算法,和,和,基于二,进,进制树,两种类,型,型，而,这,这两种,类,类型又,包,包括若,干,干种变,体,体。,纯ALOHA防冲突,算,算法,算法简,单,单，易,于,于实现,，,，但信,道,道利用,率,率仅为18.4%，性能,非,非常不,理,理想。,基于ALOHA的防冲,突,突算法,分时隙,的,的ALOHA防冲突,算,算法（S-ALOHA）,基于ALOHA的防冲,突,突算法,S-ALOHA算法将,纯,纯ALOHA算法的,时,时间分,为,为若干,时,时隙，,每,每个时,隙,隙大于,或,或等于,标,标签标,识,识符发,送,送的时,间,间长度,，,，并且,每,每个标,签,签只能,在,在时隙,开,开始时,刻,刻发送,标,标识符,。,。由于,系,系统进,行,行了时,间,间同步,，,，S-ALOHA协议的,信,信道利,用,用率达,到,到36.8%，是纯ALOHA的两倍,。,。,基于帧,的,的分时,隙,隙ALOHA防冲突,算,算法（FSA）,基于ALOHA的防冲,突,突算法,在S-ALOHA基础上,，,，将若,干,干个时,隙,隙组织,为,为一帧,，,，阅读,器,器按照,帧,帧为单,元,元进行,识,识别。,优,优点在,于,于逻辑,简,简单，,电,电路设,计,计简单,，,，所需,内,内存少,，,，且在,帧,帧内只,随,随机发,送,送一次,能,能够更,进,进一步,降,降低了,冲,冲突的,概,概率。FSA成为RFID系统中,最,最常用,的,的一种,基,基于ALOHA的防冲,突,突算法,。,。,Q,算法,基于ALOHA的防冲,突,突算法,动态自,适,适应设,置,置帧长,度,度的算,法,法可以,解,解决FAS算法固,定,定帧的,局,局限性,。,。目前,流,流行的,方,方法有,两,两种：,一,一种根,据,据前一,帧,帧通信,获,获取的,空,空的时,隙,隙数目,，,，发生,碰,碰撞的,时,时隙数,目,目和成,功,功识别,标,标签的,时,时隙数,目,目的数,量,量估计,当,当前的,标,标签数,并,并设置,下,下一帧,的,的最优,的,的长度,；,；另一,种,种根据,前,前一时,隙,隙的反,馈,馈动态,调,调整帧,长,长为2的整数,倍,倍，这,种,种方法,最,最具代,表,表性的,是,是EPCglobalGen2标准中,设,设计的Q算法。,随机二,进,进制树,基于二,进,进制树,的,的防冲,突,突算法,随机二,进,进制树,算,算法要,求,求每个,标,标签维,持,持一个,计,计数器,，,，计数,器,器初始,值,值设定,为,为0。在每,一,一个时,隙,隙开始,时,时，如,果,果标签,的,的计数,器,器为零,则,则立即,发,发送自,己,己的标,识,识符号,，,，否则,该,该时隙,不,不回复,。,。凡是,被,被成功,识,识别的,标,标签都,处,处于沉,默,默状态,，,，对以,后,后时隙,的,的阅读,器,器命令,均,均不回,复,复。,如果该,时,时隙有,冲,冲突发,生,生，发,送,送表示,符,符号的,标,标签就,会,会从0或1两个数,字,字中随,机,机选择,一,一个，,并,并将其,加,加到自,己,己的计,数,数器上,。,。,整个识,别,别过程,就,就像是,对,对二叉,树,树中序,遍,遍历。,查询二,进,进制树,基于二,进,进制树,的,的防冲,突,突算法,查询二,进,进制树,算,算法是,无,无状态,协,协议，,不,不需标,签,签内部,维,维持任,何,何状态,，,，标签,只,只需根,据,据阅读,器,器广播,的,的标识,符,符前缀,作,作比较,即,即可。,阅读器,内,内部维,持,持一个,二,二进制,前,前缀，,初,初始值,为,为0。每一,个,个时隙,开,开始时,，,，阅读,器,器广播,该,该二进,制,制前缀,，,，电子,标,标签将,自,自己的,标,标识符,号,号前几,位,位与此,二,二进制,前,前缀进,行,行比较,，,，若相,同,同则立,即,即发送,标,标识符,号,号。,如果阅,读,读器探,测,测到冲,突,突发生,，,，则在,下,下次查,询,询中在,原,原来的,二,二进制,前,前缀后,面,面增加0或1，重新,查,查询，,如,如此循,环,环直到,识,识别完,所,所有的,标,标签。,2.1自动识,别,别技术,2.2RFID的历史,和,和现状,2.3RFID技术分,析,析,2.4RFID标签冲,突,突*,2.5,RFID和物联,网,网,基于RFID标签对,物,物体唯,一,一标识,特,特性引,发,发了对,物,物联网,研,研究的,热,热潮。,本章内,容,容,2.5RFID与物联,网,网,基于RFID标签对,物,物体的,唯,唯一标,识,识特性,，,，引发,了,了人们,对,对实物,互,互联网,（,（物联,网,网）研,究,究的热,潮,潮。,物联网,是,是通过,给,给所有,物,物品贴,上,上RFID标签，,在,在现有,互,互联网,基,基础之,上,上构建,所,所有参,与,与流通,的,的物品,信,信息网,络,络。,物联网,的,的建立,将,将对生,产,产制造,、,、销售,、,、运输,、,、使用,、,、回收,等,等物品,流,流通的,各,各个环,节,节以及,政,政府、,企,企业和,个,个人行,为,为带来,深,深刻影,响,响。,通过物,联,联网，,世,世界上,任,任何物,品,品都可,以,以随时,随,随地按,需,需被标,识,识、追,踪,踪和监,控,控。物,联,联网被,视,视为继Internet后IT业的又,一,一次革,命,命。,本章小,结,结,内容回,顾,顾,本章对,常,常见的,自,自动识,别,别方法,和,和技术,做,做了介,绍,绍，包,括,括：光学符,号,号识别,技,技术、语音识,别,别技术、生物计,量,量识别,技,技术、IC卡技术、条形码,技,技术和RFID射频技,术,术,本章重,点,点讲述,了,了RFID技术，,包,包括RFID历史和,现,现状、RFID技术剖,析,析和RFID标签冲,突,突问题,。,。,本章小,结,结,重点掌,握,握,光学符,号,号识别,技,技术的,基,基本概,念,念，语,音,音识别,的,的流程,，,，虹膜,识,识别的,特,特点，,指,指纹的,整,整体特,征,征和局,部,部特征,。,。,IC卡系统,的,的构成,及,及分类,方,方法。,条形码,的,的分类,，,，一维,条,条形码,的,的组成,，,，条形,码,码模块,的,的概念,；,；一维,条,条形码,的,的基本,参,参数及,工,工作原,理,理，二,维,维条形,码,码与一,维,维条形,码,码的比,较,较，常,见,见的一,维,维条形,码,码和二,维,维条形,码,码编码,。,。,本章小,结,结,重点掌,握,握（续,）,）,RFID的概念,与,与现状,。,。,RFID系统的,组,组成，RFID标签的,优,优点和,特,特点，RFID标签的,存,存储方,式,式及分,类,类，RFID系统的,常,常见频,率,率及其,优,优缺点,。,。,RFID标签冲,突,突及防,冲,冲突算,法,法的概,念,念，防,冲,冲突算,法,法分类,，,，详细,描,描述基,于,于帧的,分,分时隙,的,的ALOHA协议，Q协议、,随,随机二,进,进制树,协,协议和,查,查询二,叉,叉树协,议,议。以,上,上各种,协,协议的,优,优缺点,。,。,Thankyou,!,!,