物联网导论--第2章_自动识别技术与RFID

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,别技术,与,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,2.2,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,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,按芯,片,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,按芯,片,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,按芯,片,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,按交,换,换界,面,面分,类,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,按应,用,用领,域,域分,类,类,根据,应,应用,领,领域,的,的不,同,同可,将,将智,能,能卡,分,分为,金融,卡,卡和,非,非金,融,融卡,（,（即,银,银行,卡,卡和,非,非银,行,行卡,）,）,。金,融,融卡,又,又分,为,为信,用,用卡,和,和现,金,金卡,。,。前,者,者用,于,于消,费,费支,付,付时,，,，可,按,按预,先,先设,定,定额,度,度透,支,支资,金,金，,后,后者,可,可用,做,做电,子,子钱,包,包和,电,电子,存,存折,，,，但,不,不得,透,透支,。,。而,非,非金,融,融卡,的,的涉,及,及范,围,围极,广,广，,实,实质,上,上囊,括,括了,金,金融,卡,卡之,外,外的,所,所有,领,领域,，,，如,门,门禁,卡,卡、,组,组织,代,代码,卡,卡、,医,医疗,卡,卡、,保,保险,卡,卡、,IC,卡身,份,份证,、,、电,子,子标,签,签等,。,。,CPU,卡：,按,按数,据,据传,输,输形,式,式分,类,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,码技,术,术,自动,识,识别,技,技术,举,举例,光符,号,号识,别,别,语音,识,识别,虹膜,识,识别,指纹,识,识别,IC,卡,条形,码,码,条码,技,技术,是在,计,计算,机,机应,用,用发,展,展过,程,程中,，,，为,消除,数,数据,录,录入,的,的“,瓶,瓶颈,”,”问,题,题,而产,生,生的,，,，可,以,以说,是,是,最“,古,古老,”,”,的自,动,动识,别,别技,术,术。,条形,码,码是,由,由一,组,组规,则,则排,列,列的,条、,空,空,以及,对,对应,的,的字,符,符组,成,成的,标记,。当,使,使用,专,专门,的,的条,形,形码,识,识别,设,设备,如,如手,持,持式,条,条码,扫,扫描,器,器扫,描,描这,些,些条,码,码时,，,，条,码,码中,包,包含,的,的信,目前市场上常见的是,一维条形码,，信息量约几十位数据和字符；,二维条形码,相对复杂，但信息量可达几千字符。,条形,码,码技,术,术：,一,一维,条,条形,码,码,自动,识,识别,技,技术,举,举例,光符,号,号识,别,别,语音,识,识别,虹膜,识,识别,指纹,识,识别,IC,卡,条形,一维,条,条码,是由,一,一组,规,规则,排,排列,一个完整的条码的组成次序依次为：静区（前）、起始符、数据符、（中间分割符，主要用于,EAN,码）、,(,校验符,),、终止符、静区（后）。,一维,条,条形,码,码：,几,几个,基,基本,概,概念,模块,：,构成,条,条码,的,的基,本,本单,位,位是,模,模块,，,，模,块,块是,指,指条,码,码中,最,最窄,的,的条,或,或空,，,，模,块,块的,宽,宽度,通,通常,以,以,mm,或,mil,（千,分,分之,一,一英,寸,寸）,为,为单,位,位。,构,构成,条,条码,的,的一,个,个条,或,或空,称,称为,一,一个,单,单元,，,，一,个,个单,元,元包,含,含的,模,模块,数,数是,由,由编,码,码方,式,式决,定,定的,，,，有,些,些码,制,制中,，,，如,EAN,码，,所,所有,单,单元,由,由一,个,个或,多,多个,模,模块,组,组成,；,；而,另,另一,些,些码,制,制，,如,如,39,码中,，,，所,有,有单,元,元只,有,有两,种,种宽,度,度，,即,即宽,单,单元,和,和窄,单,单元,，,，其,中,中的,窄,窄单,元,元即,为,为一,个,个模,块,块。,密度,（,（,Density,）,：,条码,的,的密,度,度指,单,单位,长,长度,的,的条,码,码所,表,表示,的,的字,符,符个,数,数。,模,模块,尺,尺寸,越,越小,，,，密,度,度越,大,大，,所,所以,密,密度,值,值通,常,常以,模,模块,尺,尺寸,的,的值,来,来表,示,示（,如,如,5mil,）。,通,通常,7.5mil,以下,的,的条,码,码称,为,为高,密,密度,条,条码,，,，,15mil,以上,的,的条,码,码称,为,为低,密,密度,条,条码,。,。,宽窄,比,比,：,对于,只,只有,两,两种,宽,宽度,单,单元,的,的码,制,制，,宽,宽单,元,元与,窄,窄单,元,元的,比,比值,称,称为,宽,宽窄,比,比，,一,一般,为,为,2-3,左右（常,用,用的有,2,：,1,，,3,：,1,）。宽窄,比,比较大时,，,，阅读设,备,备更容易,分,分辨宽单,元,元和窄单,元,元，因此,比,比较容易,阅,阅读。,一维条形,码,码：几个,基,基本概念,（,（续）,对比度（,PCS,）,：,条码符号,的,的光学指,标,标，,PSC,值越大则,条,条码的光,学,学特性越,好,好,PCS=,（,RL-RD,）,/RL100%,（,RL,：条的反,射,射率,RD,：空的反,射,射率）,条码长度,:,从条码起,始,始符前缘,到,到终止符,后,后缘的长,度,度,条码密度,:,单位长度,的,的条码所,表,表示的字,符,符个数,双向条码,：条码的,两,两段都可,以,以作为扫,描,描起点的,。,。,中间分隔,符,符,：在条码,符,符号中，,位,位于两个,相,相邻的条,码,码符号之,间,间且不代,表,表任何信,息,息的空。,连续性条,码,码,：在条码,字,字符中，,两,两个相邻,的,的条码字,符,符之间没,有,有中间分,隔,隔符的条,码,码。,非连续性,条,条码,：在条码,字,字符中，,两,两个相邻,的,的条码字,符,符之间存,在,在中间分,隔,隔符的条,码,码。,一维条形,码,码：译码,原,原理,激光扫描,仪,仪通过一,个,个激光二,极,极管发出,一,一束光线,，,，照射到,一,一个旋转,的,的棱镜或,来,来回摆动,的,的镜子上,，,，反射后,的,的光线穿,过,过阅读窗,照,照射到条,码,码表面，,光,光线经过,条,条或空的,反,反射后返,回,回阅读器,，,，由一个,镜,镜子进行,采,采集、聚,焦,焦，通过,光,光电转换,器,器转换成,电,电信号，,该,该信号将,通,通过扫描,期,期或终端,上,上的译码,软,软件进行,译,译码。,一维条形,码,码：典型,一,一维条形,码,码制比较,条形码技,术,术：二维,条,条形码,自动识别,技,技术举例,光符号识,别,别,语音识别,虹膜识别,指纹识别,IC,卡,条形码,二维码,利用某种,特,特定的几,何,何图形按,一,一定规律,在,在平面（,二,二维方向,上,上）分布,的,的黑白相,间,间的图形,记,记录数据,符,符号信息,的,的；在代,码,码编制上,巧,巧妙地利,用,用构成计,算,算机内部,逻,逻辑基础,的,的“,0”,、“,1”,比特流的,概,概念，使,用,用若干个,与,与二进制,相,相对应的,几,几何形体,来,来表示文,字,字数值信,息,息，通过,图,图象输入,设,设备或光,电,电扫描设,备,备自动识,读,读以实现,信,信息自动,处,处理。,二维码具,有,有条码技,术,术的一些,共,共性：每,种,种码制有,其,其特定的,字,字符集；,每,每个字符,占,占有一定,的,的宽度；,具,具有一定,的,的校验功,能,能等。同,时,时还具有,对,对不同行,的,的信息自,动,动识别功,能,能、及处,理,理图形旋,转,转变化等,特,特点。,条形码技,术,术：二维,自动识别,技,技术举例,光符号识,别,别,语音识别,虹膜识别,指纹识别,IC,卡,条形码,目前，世,界,界上应用,最,最多的二,维,维条码符,号,号有,Aztec Code,、,PDF147,、,DataMatrix,、,QR Code,、,Code16K,等。,Code 16K,DataMatrix,PDF147,Aztec Code,QR Code,一维条形,码,码与二维,条,条形码的,比,比较,一维条形,码,码特点：,可直接显,示,示内容为,英,英文、数,字,字、简单,符,符号；,贮存数据,不,不多，主,要,要依靠计,算,算机中的,关,关联数据,库,库：,保密性能,不,不高；,损污后可,读,读性差。,二维条形,码,码特点：,可直接显,示,示英文、,中,中文、数,字,字、符号,、,、图型；,贮存数据,量,量大，可,存,存放,1K,字符，可,用,用扫描仪,直,直接读取,内,内容，无,需,需另接数,据,据库；,保密性高,（,（可加密,）,），,安全级别,最,最高时，,损,损污,50%,仍可读取,完,完整信息,。,。,2.1,自动识别,技,技术,2.2,RFID,的历史和,现,现状,2.3RFID,技术分析,2.4RFID,标签冲突*,2.5RFID,和物联网,RFID,对于计算,机,机自动识,别,别技术而,言,言是一场,革,革命，极,大,大地提高,了,了信息处,理,理效率和,准,准确度。,本章内容,2.2,RFID,的历史与,现,现状,RFID,是,射频识别,技,技术,（,Radio FrequencyIdentification,）的英文,缩,缩写,利用,射频信号,通过,空间耦合,（交变磁,场,场或电磁,场,场）实现,无接触信,息,息传递,并通过所,传,传递的信,息,息达到,识别,目的。,它是上世,纪,纪,90,年代兴起,的,的自动识,别,别技术，,首,首先在欧,洲,洲市场上,得,得以使用,，,，随后在,世,世界范围,内,内普及。,RFID,较其它技,术,术明显的,优点,是电子标,签,签和阅读,器,器,无需接触,便可完成,识,识别。射,频,频识别技,术,术改变了,条,条形码依,靠,靠,有形,的一维或,二,二维几何,图,图案来提,供,供信息的,方,方式，,通过芯片,来,提供存储,在其中的,数,数量巨大,的,的,无形,信息。,2.2,RFID,的历史与,现,现状,2.2,RFID,的历史与,现,现状,目前,RFID,技术应用,己,己经处于,全面推广,的阶段。,特,特别是对,于,于,IT,业而言，,RFID,技术被视,为,为,IT,业的下一个“,金,金矿”。各大,软,软硬件厂商包,括,括,IBM,、,Motorola,、,Philips,、,TI,、,Microsoft,、,Oracle,、,Sun,、,BEA,、,SAP,等在内的各家,企,企业都对,RFID,技术及其应用,表,表现出了浓厚,的,的兴趣，相继,投,投入大量研发,经,经费，推出了,各,各自的软件或,硬,硬件产品及系,统,统应用解决方,案,案。,在应用领域，,以,以,Wal-Mart,，,UPS,，,Gillette,等为代表的众,多,多企业已经开,始,始全面使用,RFID,技术对业务系,统,统进行改造，,以,以提高企业的,工,工作效率、管,理,理水平并为客,户,户提供各种增,值,值服务。,2.1,自动识别技术,2.2,RFID,的历史和现状,2.3,RFID,技术分析,2.4 RFID,标签冲突*,2.5 RFID,和物联网,RFID,系统的基本组,成,成是什么？有,哪,哪些重要参数,？,？,本章内容,2.3 RFID,技术分析,RFID,系统,由五个组件构,成,成，包括：,传送器,、,接收器,、,微处理器,、,天线,、,标签,。传送器、接,收,收器和微处理,器,器通常都被封,装,装在一起，又,统,统称为,阅读器,(Reader),，所以工业界,经,经常将,RFID,系统分为为,阅读器,、,天线,和,标签,三大组件，这,三,三大组件一般,都,都可由不同的,生,生厂商生产。,2.3 RFID,技术分析：阅,读,读器,阅读器,是,RFID,系统最重要也,是,是最复杂的一,个,个组件。因其,工,工作模式一般,是,是主动向标签,询,询问标识信息,，,，所以有时又,被,被称为询问器,（,（,Interr,2.3 RFID,技术分析：天,线,线,天线,同阅读器相连,，,，用于在标签,和,和阅读器之间,传,传递射频信号,。,。阅读器可以,连,连接一个或多,个,个天线，但每,次,次使用时只能,激,激活一个天线,。,。,RFID,系统的工作频,率,率从低频到微,波,波，这使得天,线,线与标签芯片,之,之间的匹配问,题,题变得很复杂,。,。,2.3 RFID,技术分析：标,签,签,标签（,Tag,）,是由耦合元件,、,、芯片及微型,天,天线组成，每,个,个标签内部存,有,有唯一的电子,编,编码，附着在,物,物体上，用来,标,标识目标对象,。,。标签进入,RFID,阅读器扫描场,以,以后，接收到,阅,阅读器发出的,射,射频信号，凭,借,借感应电流获,得,得的能量发送,出,出存储在芯片,中,中的电子编码,（,（被动式标签,）,），或者主动,发,发送某一频率,的,的信号（主动,式,式标签）。,电可擦可编程,只,只读存储器（,EEPROM,）：一般射频,识,识别系统主要,采,采用,EEPROM,方式。这种方,式,式的缺点是写,入,入过程中的功,耗,耗消耗很大，,使,使用寿命一般,为,为,100,000,次,铁电随机存取,存,存储器（,FRAM,）,:,与,EEPROM,相比，,FRAM,的写入功耗消,耗,耗减小,100,倍，写入时间,甚,甚至缩短,1000,倍。,FRAM,属于非易失类,存,存储器。然而,，,，,FRAM,由于生产方面,的,的问题至今未,获,获得广泛应用,。,。,静态随机存取,存,存储器（,SRAM,）,: SRAM,能快速写入数,据,据，适用于微,波,波系统，但,SRAM,需要辅助电池,不,不间断供电，,才,才能保存数据,。,。,标签：存储方,式,式,被动式标签（,Passive Tag,）,：因内部没有,电,电源设备又被,称,称为无源标签,。,。被动式标签,内,内部的集成电,路,路通过接收由,阅,阅读器发出的,电,电磁波进行驱,动,动，向阅读器,发,发送数据。,主动标签（,ActiveTag,）,:,因标签内部携,带,带电源又被称,为,为有源标签。,电,电源设备和与,其,其相关的电路,决,决定了主动式,标,标签要比被动,式,式标签体积大,、,、价格昂贵。,但,但主动标签通,信,信距离更远，,可,可达上百米远,。,。,半主动标签,（,Semi-activeTag,）,:,这种标签兼有,被,被动标签和主,动,动标签的所有,优,优点，内部携,带,带电池，能够,为,为标签内部计,算,算提供电源。,这,这种标签可以,携,携带传感器，,可,可用于检测环,境,境参数，如温,度,度、湿度、是,否,否移动等。然,而,而和主动式标,签,签不同是它们,的,的通信并不需,要,要电池提供能,量,量，而是像被,动,动式标签一样,通,通过阅读器发,射,射的电磁波获,取,取通信能量。,标签分类,体积小且形状,多,多样,：,RFID,标签在读取上,并,并不受尺寸大,小,小与形状限制,，,，不需要为了,读,读取精度而配,合,合纸张的固定,尺,尺寸和印刷品,质,质。,耐环境性,：,纸张容易被污,染,染而影响识别,。,。但,RFID,对水、油等物,质,质却有极强的,抗,抗污性。另外,，,，即使在黑暗,的,的环境中，,RFID,标签也能够被,读,读取。,可重复使用,：,标签具有读写,功,功能，电子数,据,据可被反复覆,盖,盖，因此可以,被,被回收而重复,使,使用。,穿透性强,：标签在被纸,张,张、木材和塑,料,料等非金属或,非,非透明的材质,包,包裹的情况下,也,也可以进行穿,透,透性通讯。,数据安全性,：标签内的数,据,据通过循环冗,余,余校验的方法,来,来保证标签发,送,送的数据准确,性,性。,RFID,标签与条形码,相,相比的优点？,2.3 RFID,技术分析：频,率,率,RFID,频率,是,RFID,系统的一个很,重,重要的参数指,标,标，它决定了,工,工作原理、通,信,信距离、设备,成,成本、天线形,状,状和应用领域,等,等因素。,RFID,典型的工作频,率,率有,125KHz,、,133KHz,、,13.56MHz,、,27.12MHz,、,433MHz,、,860-960MHz,、,2.45GHz,、,5.8GHz,等。按照工作,频,频率的不同，,RFID,系统集中在,低频,、,高频,和,超高频,三个区域,低频,（,LF,）范围为,30kHz-300kHz,，,RFID,典型低频工作,频,频率有,125kHz,和,133kHz,两个，该频段,的,的波长大约为,2500m,。低频标签一,般,般都为无源标,签,签，其工作能,量,量通过电感耦,合,合的方式从阅,读,读器耦合线圈,的,的辐射场中获,得,得，通信范围,一,一般小于,1,米。除金属材,料,料影响外，低,频,频信号一般能,够,够穿过任意材,料,料的物品而不,降,降低它的读取,距,距离。,高频,（,HF,）范围为,3 MHz-30 MHz,，,RFID,典型工作频率,为,为,13.56MHz,该频率的波长,大,大概为,22,米，通信距离,一,一般也小于,1,米。该频率的,标,标签不再需要,线,线圈绕制，可,以,以通过腐蚀活,着,着印刷的方式,制,制作标签内的,天,天线，采用电,感,感耦合的方式,从,从阅读器辐射,场,场获取能量。,RFID,频率,超高频,（,UHF,）范围为,300MHz-3GHz,，,3GHz,以上为微波范,围,围。采用超高,频,频和微波的,RFID,系统一般统称,为,为超高频,RFID,系统，典型的,工,工作频率为：,433MHz,，,860-960MHz,，,2.45GHz,，,5.8GHz,，频率波长大,概,概在,30,厘米左右。严,格,格意义上，,2.45GHz,和,5.8GHz,属于微波范围,。,。 超高频标,签,签可以是有源,标,标签与无源标,签,签两种，通过,电,电磁耦合方式,同,同阅读器通信,。,。通信距离一,般,般大于,1,米，典型情况,为,为,4-6,米，最大可超,过,过,10,米。,RFID,频率（续）,2.1,自动识别技术,2.2,RFID,的历史和现状,2.3 RFID,技术分析,2.4,RFID,标签冲突*,2.5 RFID,和物联网,多个标签同时,处,处于阅读器识,别,别范围之内或,多,多个标签同时,向,向阅读器发送,标,标志信号时，,将,将发生标签信,号,号冲突。,本章内容,2.4 RFID,标签冲突,标签信号冲突,：随着阅读器,通,通信距离的增,加,加其识别区域,的,的面积也逐渐,增,增大，这常常,会,会引发多个标,签,签同时处于阅,读,读器的识别范,围,围之内。但由,于,于阅读器与所,有,有标签共用一,个,个无线通道，,当,当两个以上的,标,标签同一时刻,向,向阅读器发送,标,标识信号时，,信,信号将产生叠,加,加而导致阅读,器,器不能正常解,析,析标签发送的,信,信号。这个问,题,题通常被称为,标,标签信号冲突,问,问题（或碰撞,问,问题），解决,冲,冲突问题的方,法,法被称为防冲,突,突算法（或防,碰,碰撞算法，反,冲,冲突算法）。,现有的,基于时分多址,防冲突算法可,以,以分为,基于,ALOHA,机制,的算法和,基于二进制树,两种类型，而,这,这两种类型又,包,包括若干种变,体,体。,纯,ALOHA,防冲突算法,算法简单，易,于,于实现，但信,道,道利用率仅为,18.4%,，性能非常不,理,理想。,基于,ALOHA,的防冲突算法,分时隙的,ALOHA,防冲突算法（,S-ALOHA,）,基于,ALOHA,的防冲突算法,S-ALOHA,算法将纯,ALOHA,算法的时间分,为,为若干时隙，,每,每个时隙大于,或,或等于标签标,识,识符发送的时,间,间长度，并且,每,每个标签只能,在,在时隙开始时,刻,刻发送标识符,。,。由于系统进,行,行了时间同步,，,，,S-ALOHA,协议的信道利,用,用率达到,36.8%,，是纯,ALOHA,的两倍。,基于帧的分时,隙,隙,ALOHA,防冲突算法（,FSA,）,基于,ALOHA,的防冲突算,法,法,在,S-ALOHA,基础上，将,若,若干个时隙,组,组织为一帧,，,，阅读器按,照,照帧为单元,进,进行识别。,优,优点在于逻,辑,辑简单，电,路,路设计简单,，,，所需内存,少,少，且在帧,内,内只随机发,送,送一次能够,更,更进一步降,低,低了冲突的,概,概率。,FSA,成为,RFID,系统中最常,用,用的一种基,于,于,ALOHA,的防冲突算,法,法。,Q,算法,基于,ALOHA,的防冲突算,法,法,动态自适应,设,设置帧长度,的,的算法可以,解,解决,FAS,算法固定帧,的,的局限性。,目,目前流行的,方,方法有两种,：,：一种根据,前,前一帧通信,获,获取的空的,时,时隙数目，,发,发生碰撞的,时,时隙数目和,成,成功识别标,签,签的时隙数,目,目的数量估,计,计当前的标,签,签数并设置,下,下一帧的最,优,优的长度；,另,另一种根据,前,前一时隙的,反,反馈动态调,整,整帧长为,2,的整数倍，,这,这种方法最,具,具代表性的,是,是,EPCglobalGen2,标准中设计,的,的,Q,算法。,随机二进制,树,树,基于二进制,树,树的防冲突,算,算法,随机二进制,树,树算法要求,每,每个标签维,持,持一个计数,器,器，计数器,初,初始值设定,为,为,0,。在每一个,时,时隙开始时,，,，如果标签,的,的计数器为,零,零则立即发,送,送自己的标,识,识符号，否,则,则该时隙不,回,回复。凡是,被,被成功识别,的,的标签都处,于,于沉默状态,，,，对以后时,隙,隙的阅读器,命,命令均不回,复,复。,如果该时隙,有,有冲突发生,，,，发送表示,符,符号的标签,就,就会从,0,或,1,两个数字中,随,随机选择一,个,个，并将其,加,加到自己的,计,计数器上。,整个识别过,程,程就像是对,二,二叉树中序,遍,遍历。,查询二进制,树,树,基于二进制,树,树的防冲突,算,算法,查询二进制,树,树算法是无,状,状态协议，,不,不需标签内,部,部维持任何,状,状态，标签,只,只需根据阅,读,读器广播的,标,标识符前缀,作,作比较即可,。,。,阅读器内部,维,维持一个二,进,进制前缀，,初,初始值为,0,。每一个时,隙,隙开始时，,阅,阅读器广播,该,该二进制前,缀,缀，电子标,签,签将自己的,标,标识符号前,几,几位与此二,进,进制前缀进,行,行比较，若,相,相同则立即,发,发送标识符,号,号。,如果阅读器,探,探测到冲突,发,发生，则在,下,下次查询中,在,在原来的二,进,进制前缀后,面,面增加,0,或,1,，重新查询,，,，如此循环,直,直到识别完,所,所有的标签,。,。,2.1,自动识别技,术,术,2.2,RFID,的历史和现,状,状,2.3 RFID,技术分析,2.4 RFID,标签冲突*,2.5,RFID,和物联网,基于,RFID,标签对物体,唯,唯一标识特,性,性引发了对,物,物联网研究,的,的热潮。,本章内容,2.5 RFID,与物联网,基于,RFID,标签对物体,的,的唯一标识,特,特性，引发,了,了人们对实,物,物互联网（,物,物联网）研,究,究的热潮。,物联网是通,过,过给所有物,品,品贴上,RFID,标签，在现,有,有互联网基,础,础之上构建,所,所有参与流,通,通的物品信,息,息网络。,物联网的建,立,立将对生产,制,制造、销售,、,、运输、使,用,用、回收等,物,物品流通的,各,各个环节以,及,及政府、企,业,业和个人行,为,为带来深刻,影,影响。,通过物联网,，,，世界上任,何,何物品都可,以,以随时随地,按,按需被标识,、,、追踪和监,控,控。物联网,被,被视为继,Internet,后,IT,业的又一次,革,革命,。,本章小结,内容回顾,本章对常见,的,的自动识别,方,方法和技术,做,做了介绍，,包,包括：,光学符号识,别,别技术,、,语音识别技,术,术,、,生物计量识,别,别技术,、,IC,卡技术,、,条形码技术,和,RFID,射频技术,本章重点讲,述,述了,RFID,技术，包括,RFID,历史和现状,、,、,RFID,技术剖析和,RFID,标签冲突问,题,题。,本章小结,重点掌握,光学符号识,别,别技术的基,本,本概念，语,音,音识别的流,程,程，虹膜识,别,别的特点，,指,指纹的整体,特,特征和局部,特,特征。,IC,卡系统的构,成,成及分类方,法,法。,条形码的分,类,类，一维条,形,形码的组成,，,，条形码模,块,块的概念；,一,一维条形码,的,的基本参数,及,及工作原理,，,，二维条形,码,码与一维条,形,形码的比较,，,，常见的一,维,维条形码和,二,二维条形码,编,编码。,本章小结,重点掌握（,续,续）,RFID,的概念与现,状,状。,RFID,系统的组成,，,，,RFID,标签的优点,和,和特点，,RFID,标签的存储,方,方式及分类,，,，,RFID,系统的常见,频,频率及其优,缺,缺点。,RFID,标签冲突及,防,防冲突算法,的,的概念，防,冲,冲突算法分,类,类，详细描,述,述基于帧的,分,分时隙的,ALOHA,协议，,Q,协议、随机,二,二进制树协,议,议和查询二,叉,叉树协议。,以,以上各种协,议,议的优缺点,。,。,Thankyou!,