第3章-物联网标识技术115

,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,单击此处编辑母版标题样式,第,3,章 物联网标识技术,学习任务,标识与自动识别,技,技术,不同的标识体系,电子产品编码（,EPC,）,Click to add title inhere,1,2,3,本章主要涉及：,3.1,特定领域的标识,与,与自动识别技术,数据采集方式的,发,发展过程主要经,历,历了数据人工采,集,集和数据自动采,集,集二个阶段,而数据自动采集,在,在不同的历史阶,段,段及针对不同的,应,应用领域可以使,用,用不同的技术手,段,段。,目前数据自动采,集,集主要使用了条,形,形码技术、,IC,卡技术、射频识,别,别技术、光符号,识,识别技术、语音,识,识别技术、生物,计,计量识别技术、,遥,遥感遥测、机器,人,人智能感知等技,术,术。,3.1,特定领域的标识,与,与自动识别技术,数据采集方式的,发,发展过程,3.1.1,条形码技术,条形码是一种信,息,息图形化表示方,法,法，可以把信息,制,制作成条形码，,然,然后用相应的扫,描,描设备把其中的,信,信息输入到计算,机,机中。,条形码分为一维,条,条码和二维条码,3.1.1,条形码技术,1.,一维条形码,条形码或者条码,（,（,barcode,）是将宽度不等,的,的多个黑条和空,白,白，按一定的编,码,码规则排列，用,以,以表达一组信息,的,的图形标识符。,常见的一维条形,码,码是由黑条（简,称,称条）和白条（,简,简称空）排成平,行,行线图案。,条形码可以标出,物,物品的生产国、,制,制造厂家、商品,名,名称、生产日期,以,以及图书分类号,、,、邮件起止地点,、,、类别、日期等,信,信息。,3.1.1,条形码技术,一维条形码,3.1.1,条形码技术,2.,二维条形码,通常一维条形码,所,所能表示的字符,集,集不过,10,个数字、,26,个英文字母及一,些,些特殊字符，条,码,码字符集最大所,能,能表示的字符个,数,数为,128,个,ASCII,字符，信息量非,常,常有限，因此二,维,维条形码诞生了,。,。,3.1.1,条形码技术,二维条形码是在,二,二维空间水平和,竖,竖直方向存储信,息,息的条形码。它,的,的优点是信息容,量,量大，译码可靠,性,性高，纠错能力,强,强，制作成本低,，,，保密与防伪性,能,能好。,以常用的二维条,形,形码,PDF417,码为例，可以表,示,示字母、数字、,ASCII,字符与二进制数,；,；该编码可以表,示,示,1850,个字符,/,数字，,1108,个字节的二进制,数,数，,2710,个压缩的数字；,PDF417,码还具有纠错能,力,力,.,3.1.1,条形码技术,例如，,2009,年,12,月,10,日，铁道部对火,车,车票进行了升级,改,改版。新版火车,票,票明显的变化是,车,车票下方的一维,条,条码编程二维防,伪,伪条码，火车票,的,的防伪能力增强,。,。,3.1.2,磁卡,磁卡（,magnetic card,）：一种卡片状,的,的磁性记录介质,，,，利用磁性载体,记,记录字符与数字,信,信息，用来识别,身,身份或其他用途,。,。,按照使用基材的,不,不同，磁卡可分,为,为,PET,卡、,PVC,卡和纸卡三种；,视,视磁层构造的不,同,同，又可分为磁,条,条卡和全涂磁卡,两,两种。,3.1.2,磁卡,通常，磁卡的一,面,面印刷有说明提,示,示性信息，如插,卡,卡方向；另一面,则,则有磁层或磁条,，,，具有,2-3,个磁道以记录有,关,关信息数据。,磁条是一层薄薄,的,的由排列定向的,铁,铁性氧化粒子组,成,成的材料（也称,之,之为颜料）。用,树,树脂粘合剂严密,地,地粘合在一起,并粘合在诸如纸,或,或塑料这样的非,磁,磁基片媒介上。,磁卡刷卡器,3.1.2,磁卡,磁条从本质意义,上,上讲和计算机用,的,的磁带或磁盘是,一,一样的，它可以,用,用来记载字母、,字,字符及数字信息,。,。,通过粘合或热合,与,与塑料或纸牢固,地,地整合在一起形,成,成磁卡。磁条中,所,所包含的信息一,般,般比条形码大。,磁条内可分为三,个,个独立的磁道，,称,称为,TK1,TK2,TK3.,TK1,最多可写,79,个字母或字符,; TK2,最多可写,40,个字符,;TK3,最多可写,107,个字符。,3.1.2IC,智能卡技术,IC,卡（,integrated circuit card,集成电路卡）：,也,也叫做智能卡（,smart card,），它是通过在,集,集成电路芯片上,写,写的数据来进行,识,识别的。,IC,卡与,IC,卡读写器，以及,后,后台计算机管理,系,系统组成了,IC,卡应用系统。,IC,智能卡,3.1.2IC,智能卡技术,IC,卡是将一个微电,子,子芯片嵌入符合,ISO 7816,标准的卡基中，,做,做成卡片形式。,IC,卡读写器是,IC,卡与应用系统间,的,的桥梁，在,ISO,国际标准中称之,为,为接口设备,IFD(InterfaceDevice),。,IFD,内,CPU,通过一个接口电,路,路与,IC,卡相连并进行通,信,信。,IC,卡接口电路是,IC,卡读写器中至关,重,重要的部分，根,据,据实际应用系统,的,的不同，可选择,并,并行通信、半双,工,工串行通信和,I2C,通信等不同的,IC,卡读写芯片。,3.1.2IC,智能卡技术,非接触式,IC,卡又称射频卡，,采,采用射频技术与,IC,卡的读卡器进行,通,通讯，成功地解,决,决了无源（卡中,无,无电源）和免接,触,触这一难题，是,电,电子器件领域的,一,一大突破。,主要用于公交、,轮,轮渡、地铁的自,动,动收费系统，也,应,应用在门禁管理,、,、身份证明和电,子,子钱包。,非接触式,IC,卡（射频卡）,3.1.2IC,智能卡技术,IC,卡工作的基本原,理,理是：,射频读写器向,IC,卡发一组固定频,率,率的电磁波，卡,片,片内有一个,IC,串联谐振电路，,其,其频率与读写器,发,发射的频率相同,，,，这样在电磁波,激,激励下，,LC,谐振电路产生共,振,振，从而使电容,内,内有了电荷；,在这个电荷的另,一,一端，接有一个,单,单向导通的电子,泵,泵，将电容内的,电,电荷送到另一个,电,电容内存储，当,所,所积累的电荷达,到,到,2V,时，此电容可作,为,为电源为其它电,路,路提供工作电压,，,，将卡内数据发,射,射出去或接受读,写,写器的数据。,3.1.3,射频识别技术,RFID,的全称为,Radio Frequency Identification,， 即射频识别,，,，俗称电子标签,。,。,RFID,射频识别是一种,非,非接触式的自动,识,识别技术，主要,用,用来为各种物品,建,建立唯一的身份,标,标识，是物联网,的,的重要支持技术,。,。,3.1.3,射频识别技术,1.,系统组成,RFID,的系统组成包括,：,：电子标签，读,写,写器（阅读器）,，,，以及作为服务,器,器的计算机。其,中,中，电子标签中,包,包含,RFID,芯片和天线,。,RFID,的系统组成,3.1.3,射频识别技术,2. RFID,系统原理,无线射频识别技,术,术（,RFID,）的基本原理是,利,利用射频信号和,空,空间耦合（电感,或,或电磁耦合）或,雷,雷达反射的传输,特,特性，实现对被,识,识别物体的自动,识,识别。,RFID,是一种简单的无,线,线系统，从前端,器,器件级方面来说,，,，只有两个基本,器,器件，用于控制,、,、检测和跟踪物,体,体。,系统由一个询问,器,器（阅读器）和,很,很多应答器（标,签,签）组成。,3.1.3,射频识别技术,射频识别,技,技术的基,本,本原理,3.1.3,射频识别,技,技术,3.,各类,RFID,电子标签,根据,RFID,电子标签,在,在各种不,同,同场合使,用,用时的需,要,要,电子标签,可,可以封装,成,成不同的,形,形态,下面是被,封,封装成不,同,同类型的,RFID,电子标签,的,的外观图,像,像。,3.1.2 IC,智能卡技,术,术,4. RFID,与其他方,式,式的比较,与条形码,、,、磁卡、,IC,卡相比较,，,，,RFID,卡在信息,量,量、读写,性,性能、读,取,取方式、,智,智能化、,抗,抗干扰能,力,力、使用,寿,寿命方面,都,都具备不,可,可替代的,优,优势，,但制造成,本,本比条形,码,码和,IC,卡稍高。,3.1.2 IC,智能卡技,术,术,3.1.4,传感器技,术,术,传感器网,络,络是一种,由,由传感器,节,节点组成,的,的网络，,其,其中每个,传,传感器节,点,点都具有,传,传感器，,微,微处理器,，,，以及通,信,信单元，,节,节点之间,通,通过通信,联,联络组成,网,网络，共,同,同协作来,监,监测各种,物,物理量和,事,事件。,传感器网,络,络使用各,种,种不同的,通,通信技术,，,，其中又,以,以无线传,感,感器网络,（,（,WirelessSensorNetwork,，简称,WSN,）发展最,为,为迅速，,受,受到了普,遍,遍的重视,。,。,3.1.4,传感器,技,技术,无线传,感,感器网,络,络及节,点,点,3.1.4,传感器,技,技术,传感器,是,是各种,信,信息处,理,理系统,获,获取信,息,息的一,个,个重要,途,途径。,在,在物联,网,网中传,感,感器的,作,作用尤,为,为突出,，,，是物,联,联网中,获,获得信,息,息的主,要,要设备,。,。,传感器,的,的种类,繁,繁多，,往,往往同,一,一种被,测,测量可,以,以用不,同,同类型,的,的传感,器,器来测,量,量，而,同,同一原,理,理的传,感,感器又,可,可测量,多,多种物,理,理量，,因,因此传,感,感器有,许,许多种,分,分类方,法,法。,3.1.4,传感器,技,技术,1,按被,测,测量分,类,类,:,被测量,的,的类型,主,主要有,：,：,机械,量,量，如,位,位移、,力,力、速,度,度、加,速,速度等,；,；,热工,量,量，如,温,温度、,热,热量、,流,流量（,速,速）、,压,压力（,差,差）、,液,液位等,；,；,物性,参,参量，,如,如浓度,、,、粘度,、,、比重,、,、酸碱,度,度等；,状态,参,参量，,如,如裂纹,、,、缺陷,、,、泄露,、,、磨损,等,等。,3.1.4,传感器,技,技术,2,按测,量,量原理,分,分类,:,按传感,器,器的工,作,作原理,可,可分为,电,电阻式,、,、电感,式,式、电,容,容式、,压,压电式,、,、光电,式,式、磁,电,电式、,光,光纤、,激,激光、,超,超声波,等,等传感,器,器。,现有传,感,感器的,测,测量原,理,理都是,基,基于物,理,理、化,学,学和生,物,物等各,种,种效应,和,和定律,，,，这种,分,分类方,法,法便于,从,从原理,上,上认识,输,输入与,输,输出之,间,间的变,换,换关系,，,，有利,于,于专业,人,人员从,原,原理、,设,设计及,应,应用上,作,作归纳,性,性的分,析,析与研,究,究。,3.1.4,传感器,技,技术,3,按信,号,号变换,特,特征分,类,类,1,）结构,型,型：主,要,要是通,过,过传感,器,器结构,参,参量的,变,变化实,现,现信号,变,变换。,例,例如，,电,电容式,传,传感器,依,依靠极,板,板间距,离,离的变,化,化引起,电,电容量,的,的改变,。,。,2,）物性,型,型：利,用,用敏感,元,元件材,料,料本身,物,物理属,性,性的变,化,化来实,现,现信号,的,的变换,。,。例如,水,水银温,度,度计是,利,利用水,银,银热胀,冷,冷缩现,象,象测量,温,温度；,压,压电式,传,传感器,是,是利用,石,石英晶,体,体的压,电,电效应,实,实现测,量,量等。,3.1.4,传感器,技,技术,4,按能,量,量关系,分,分类,1,）能量,转,转换型,：,：传感,器,器直接,由,由被测,对,对象输,入,入能量,使,使其工,作,作。如,热,热电偶,、,、光电,池,池等，,这,这种类,型,型传感,器,器又称,为,为有源,传,传感器,。,。,2,）能量,控,控制型,：,：传感,器,器从外,部,部获得,能,能量使,其,其工作,，,，由被,测,测量的,变,变化控,制,制外部,供,供给能,量,量的变,化,化。例,如,如电阻,式,式、电,感,感式等,传,传感器,，,，这种,类,类型的,传,传感器,必,必须由,外,外部提,供,供激励,源,源（电,源,源等）,，,，因此,又,又称为,无,无源传,感,感器。,3.1.4,传感器,技,技术,5,按工,作,作原理,分,分类,（,1,）电学,式,式传感,器,器,电学式,传,传感器,是,是非电,量,量测量,技,技术中,应,应用范,围,围较广,的,的一种,传,传感器,，,，常用,的,的有电,阻,阻式传,感,感器、,电,电容式,传,传感器,、,、电感,式,式传感,器,器、磁,电,电式传,感,感器及,电,电涡流,式,式传感,器,器等。,（,2,）磁学式传,感,感器,磁学式传感,器,器是利用铁,磁,磁物质的一,些,些物理效应,而,而制成的，,主,主要用于位,移,移、转矩等,参,参数的测量,。,。,3.1.4,传感器技术,（,3,）光电式传,感,感器,光电式传感,器,器在非电量,电,电测及自动,控,控制技术中,占,占有重要的,地,地位。它是,利,利用光电器,件,件的光电效,应,应和光学原,理,理制成的，,主,主要用于光,强,强、光通量,、,、位移、浓,度,度等参数的,测,测量。,（,4,）电势型传,感,感器,电势型传感,器,器是利用热,电,电效应、光,电,电效应、霍,尔,尔效应等原,理,理制成，主,要,要用于温度,、,、磁通、电,流,流、速度、,光,光强、热辐,射,射等参数的,测,测量。,3.1.4,传感器技术,（,5,）电荷传感,器,器,电荷传感器,是,是利用压电,效,效应原理制,成,成的，主要,用,用于力及加,速,速度的测量,。,。,（,6,）半导体传,感,感器,半导体传感,器,3.1.4,传感器技术,（,7,）谐振式传,感,感器,谐振式传感,器,器是利用改,变,变电或机械,的,的固有参数,来,来改变谐振,频,频率的原理,制,制成，主要,用,用来测量压,力,力。,（,8,）电化学式,传,传感器,电化学式传,感,感器是以离,子,子导电为基,础,础制成，根,据,据其电特性,的,的形成不同,，,，电化学传,感,感器可分为,电,电位式传感,器,器、电导式,传,传感器、电,量,量式传感器,、,、极谱式传,感,感器和电解,式,式传感器等,。,。,3.1.4,传感器技术,另外，根据,传,传感器对信,号,号的检测转,换,换过程，传,感,感器可划分,为,为直接转换,型,型传感器和,间,间接转换型,传,传感器两大,类,类。,传感器的转,换,换框图,3.1.4,传感器技术,前者是把输,入,入给传感器,的,的非电量一,次,次性的变换,为,为电信号输,出,出，如光敏,电,电阻受到光,照,照射时，电,阻,阻值会发生,变,变化，直接,把,把光信号转,换,换成电信号,输,输出；,后者则要把,输,输入给传感,器,器的非电量,先,先转换成另,外,外一种非电,量,量，然后再,转,转换成电信,号,号输出，如,采,采用弹簧管,敏,敏感元件制,成,成的压力传,感,感器就属于,这,这一类，当,有,有压力作用,到,到弹簧管时,，,，弹簧管发,生,生形变，传,感,感器再把变,形,形量转换为,电,电信号输出,。,。,3.1.4,传感器技术,2.,常见传感器,作为物联网,中,中的信息采,集,集设备，传,感,感器利用各,种,种机制把被,观,观测量转换,为,为一定形式,的,的电信号，,然,然后由相应,的,的信号处理,装,装置来处理,，,，并产生响,应,应的动作。,常见的传感器包,括,括温度，压力，,湿,湿度，光电，霍,尔,尔磁性传感器，,等,等等。,3.1.4,传感器技术,（,1,） 温度传感器,常见的温度传感,器,器包括热敏电阻,，,，半导体温度传,感,感器，以及温差,电,电偶。,热敏电阻主要是,利,利用各种材料电,阻,阻率的温度敏感,性,性，热敏电阻可,以,以用于设备的过,热,热保护，以及温,控,控报警等等。,半导体温度传感,器,器利用半导体器,件,件的温度敏感性,来,来测量温度，具,有,有成本低廉，线,性,性度好等优点。,温差电偶则是利,用,用温差电现象，,把,把被测端的温度,转,转化为电压和电,流,流的变化；温差,电,电偶，能够在比,较,较大的范围内测,量,量温度，例如,-200 2000,。,3.1.4,传感器技术,温度传感器,3.1.4,传感器技术,（,2,） 压力传感器,常见的压力传感,器,器在受到外部压,力,力时会产生一定,的,的内部结构的变,形,形或位移，进而,转,转化为电特性的,改,改变，产生相应,的,的电信号。,3.1.4,传感器技术,（,3,） 湿度传感器,湿度传感器主要,包,包括电阻式和电,容,容式两个类别。,电阻式湿度传感,器,器也成为湿敏电,阻,阻，利用氯化锂,，,，碳，陶瓷等材,料,料的电阻率的湿,度,度敏感性来探测,湿,湿度。,电容式湿度传感,器,器也称为湿敏电,容,容，利用材料的,介,介电系数的湿度,敏,敏感性来探测湿,度,度。,3.1.4,传感器技术,湿度传感器,3.1.4,传感器技术,（,4,） 光传感器,光传感器可以分,为,为光敏电阻以及,光,光电传感器两个,大,大类。,光敏电阻主要利,用,用各种材料的电,阻,阻率的光敏感性,来,来进行光探测。,光电传感器主要,包,包括光敏二极管,和,和光敏三极管，,这,这两种器件都是,利,利用半导体器件,对,对光照的敏感性,。,。,3.1.4,传感器技术,（,5,） 霍尔（磁性,）,）传感器,霍尔传感器是利,用,用霍尔效应制成,的,的一种磁性传感,器,器。,霍尔效应是指：,把,把一个金属或者,半,可以通过测量霍尔传感器所产生的电压的大小来计算磁场的强度。,3.1.4,传感器技术,霍尔传感器,3.1.4,传感器技术,霍尔传感器结合,不,不同的结构，能,够,够间接测量电流,，,，振动，位移，,速,速度，加速度，,转,转速等等，具有,广,广泛的应用价值,。,。,3.1.4,传感器技术,3.,微机电（,MEMS,）传感器,微机电系统的英,文,文名称是,Micro-Electro-Mechanical Systems,，简称,MEMS,，是一种由微电,目前已经出现的微机电器件包括压力传感器、加速度计、微陀螺仪、墨水喷嘴和硬盘驱动头等。,微机电系统的出现体现了当前的器件微型化发展趋势。,3.1.4,传感器技术,（,1,） 微机电压力,传,传感器,某轮胎压力传感,器,器的内部结构以,及,及外观如下图所,示,示。该压力传感,器,器利用了传感器,中,中的硅应变电阻,在,在压力作用下发,生,生形变而改变了,电,电阻来测量压力,；,；测试时使用了,传,传感器内部集成,的,的测量电桥。,3.1.4,传感器技术,（,2,）微机电加速度,传,传感器,微机电加速度传,感,感器主要通过半,导,导体工艺在硅片,中,中加工出可以在,加,加速运动中发生,形,形变的结构，并,且,且能够引起电特,性,性的改变，如变,化,化的电阻和电容,。,。,3.1.4,传感器技术,（,3,）微机电气体流,速,速传感器,3.1.4,传感器技术,智能传感器（,smart sensor,）是一种具有一定信息处理能力的传感器，目前多采用把传统的传感器与微处理器结合的方式来制造。,在传统的传感器构成的应用系统中，传感器所采集的信号要传输到系统中的主机中进行分析处理；,而由智能传感器构成的应用系统中，其包含的微处理器能够对采集的信号进行分析处理，然后把处理结果发送给系统中的主机。,3.1.4,传感器技术,传统的传感器构,成,成的应用系统,智能传感器构成,的,的应用系统,3.1.4,传感器技术,（,1,） 智能压力传,感,感器,下图显示的是,Honeywell,公司开发的,PPT,系列智能压力传,感,感器的外形以及,内,内部结构。,3.1.4,传感器技术,（,2,）智能温湿度传,感,感器,下面显示的是,Sensirion,公司推出的,SHT11/15,温湿度智能传感,器,器的外形，引脚,，,，以及内部框图,。,。,温湿度智能传感,器,器外形,温湿度智能传感,器,器的引脚,温湿度智能传感,器,器的内部框图,3.1.4,传感器技术,（,3,）智能液体浑浊,度,度传感器,下面显示的是,Honeywell,公司推出的,AMPS-10G,型智能液体浑浊,度,度传感器的外形,，,，测量原理，以,及,及内部框图。,智能液体浑浊度,传,传感器的外形,智能液体浑浊度,传,传感器的测量原,理,理,3.1.4,传感器技术,智能液体浑浊度,传,传感器的内部框,图,图,3.1.4,传感器技术,5.,传感器的应用,传感器在工业检,测,测和自动控制系,统,统中的应用,汽车与传感器,传感器与家用电,器,器,传感器在机器人,上,上的应用,传感器在医疗及,人,人体医学上的应,用,用,传感器与环境保,护,护,传感器与航空及,航,航天,传感器与遥感,技,技术,3.1.5,光学字符识别,技,技术,光学字符识别,OCR,（,Optical CharacterRecognition,）技术，是指,电,电子设备（例,如,如扫描仪或数,码,码相机）检查,纸,纸上打印的字,符,符，通过检测,暗,暗、亮的模式,确,确定其形状，,然,然后用字符识,别,别方法将形状,翻,翻译成计算机,文,文字的过程；,即，对文本资,料,料进行扫描，,然,然后对图像文,件,件进行分析处,理,理，获取文字,及,及版面信息的,过,过程。,3.1.5,光学字符识别,技,技术,一个,OCR,识别系统，从,影,影像到结果输,出,出，须经过影,像,像输入、影像,前,前处理、文字,特,特征抽取、比,对,对识别、最后,3.1.5,光学字符识别,技,技术,OCR,识别系统的工,作,作流程,1.,影像输入,2.,影像前处理,3.,文字特征抽取,4.,对比数据库,5.,对比识别,6.,字词后处理,7.,人工校正,8.,结果输出,手写汉字识别,2.1.6,语音识别技术,语音识别技术,，,，也被称为自,动,动语音识别（,Automatic Speech Recognition,ASR,），其目标是,将,将人类的语音,中,中的词汇内容,转,转换为计算机,可,可读的输入，,例,例如按键、二,进,进制编码或者,字,字符序列。,语音识别技术,的,的应用包括语,音,音拨号、语音,导,导航、室内设,备,备控制、语音,文,文档检索、简,单,单的听写数据,录,录入等。,2.1.6,语音识别技术,语音识别技术,所,所涉及的领域,包,包括：信号处,理,理、模式识别,、,、概率论和信,息,息论、发声机,理,理和听觉机理,、,、人工智能等,等,等。,语音识别技术,主,主要包括特征,提,提取技术、模,式,式匹配准则及,模,模型训练技术,三,三个方面。,语音识别的实,现,现,3.1.7,生物计量识别,技,技术,生物识别技术,就,就是，通过计,算,算机与光学、,声,声学、生物传,感,感器和生物统,计,计学原理等高,科,科技手段密切,结,结合，利用人,体,体固有的生理,特,特性，（如指,纹,纹、脸像、红,膜,膜等）和行为,特,特征（如笔迹,、,、声音、步态,等,等）来进行个,人,人身份的鉴定,。,。,生物识别技术,比,比传统的身份,鉴,鉴定方法更具,安,安全、保密和,方,方便性。,3.1.7,生物计量识别,技,技术,1.,基于生理特征,的,的识别技术, 指纹识别,指纹识别技术,是,是通过取像设,备,备读取指纹图,像,像，然后用计,算,算机识别软件,分,分析指纹的全,局,局特征和指纹,的,的局部特征，,可,可以非常可靠,地,地通过指纹来,确,确认一个人的,身,身份。,指纹识别技术,3.1.7,生物计量识别,技,技术,指纹识别软流,程,程图,指纹识别软流,程,程图,3.1.7,生物计量识别,技,技术,虹膜识别,虹膜识别技术,是,是利用虹膜终,身,身不变性和差,异,异性的特点来,识,识别身份的，,虹,虹膜是一种在,眼,眼睛中瞳孔内,的,的织物状的各,色,色环状物，每,个,个虹膜都包含,一,一个独一无二,的,的基于水晶体,、,、细丝、斑点,、,、凹点、皱纹,和,和条纹等特征,的,的结构。,和常用的指纹,识,识别相比，虹,膜,膜识别技术操,作,作更简便，检,验,验的精确度也,更,更高。统计表,明,明，到目前为,止,止，虹膜识别,的,的错误率是各,种,种生物特征识,别,别中最低的，,并,并且具有很强,的,的实用性,.,3.1.7,生物,计,计量,识,识别,技,技术,视网,膜,膜识,别,别,人体,的,的血,管,管纹,路,路也,是,是具,有,有独,特,特性,的,的，,人,人的,视,视网,膜,膜上,面,面血,管,管的,图,图样,可,可以,利,利用,光,光学,方,方法,透,透过,人,人眼,晶,晶体,来,来测,定,定。,用于,生,生物,识,识别,的,的血,管,管分,布,布在,神,神经,视,视网,膜,膜周,围,围。,如,如果,视,视网,膜,膜不,被,被损,伤,伤，,从,从三,岁,岁起,就,就会,终,终身,不,不变,。,。,同虹,膜,膜识,别,别技,术,术一,样,样，,视,视网,膜,膜扫,描,描可,能,能具,有,有最,可,可靠,、,、最,值,值得,信,信赖,的,的生,物,物识,别,别技,术,术，,但,但它,运,运用,起,起来,的,的难,度,度较,大,大。,3.1.7,生物,计,计量,识,识别,技,技术,面部,识,识别,面部,识,识别,技,技术,通,通过,对,对面,部,部特,征,征和,它,它们,之,之间,的,的关,系,系（,眼,眼睛,，,，鼻,子,子和,嘴,嘴的,位,位置,以,以及,它,它们,之,之间,的,的相,对,对位,置,置）,来,来进,行,行识,别,别，,用,用于,扑,扑捉,面,面部,图,图像,的,的两,项,项技,术,术为,标,标准,视,视频,和,和热,成,成像,技,技术,：,：,标准,视,视频,技,技术,通,通过,视,视频,摄,摄像,头,头摄,取,取面,部,部的,图,图像,，,，热,成,成像,技,技术,通,通过,分,分析,由,由面,部,部的,毛,毛细,血,血管,的,的血,液,液产,生,生的,热,热线,来,来产,生,生面,部,部图,像,像，,与视,频,频摄,像,像头,不,不同,，,，热,成,成像,技,技术,并,并不,需,需要,在,在较,好,好的,光,光源,，,，即,使,使在,黑,黑暗,情,情况,下,下也,可,可以,使,使用,。,。,3.1.7,生物,计,计量,识,识别,技,技术,掌纹,识,识别,掌纹,与,与指,纹,纹一,样,样也,具,具有,稳,稳定,性,性和,唯,唯一,性,性，,利,利用,掌,掌纹,的,的线,特,特征,、,、点,特,特征,、,、纹,理,理特,征,征、,几,几何,特,特征,等,等完,全,全可,以,以确,定,定一,个,个人,的,的身,份,份，,因,因此,掌,掌纹,识,识别,是,是基,于,于生,物,物特,征,征身,份,份认,目前采用的掌纹图象主要分脱机掌纹和在线掌纹两大类。,3.1.7,生物,计,计量,识,识别,技,技术,手形,识,识别,手形,指,指的,是,是手,的,的外,部,部轮,廓,廓所,构,构成,的,的几,何,何图,形,形,手,手形,识,识别,技,技术,中,中，,可,可利,用,用的,手,手形,几,几何,信,信息,包,包括,手,手指,不,不同,部,部位,的,的宽,度,度、,手,手掌,宽,宽度,和,和厚,度,度、,手,手指,的,的长,度,度等,。,。,手形,识,识别,是,是速,度,度最,快,快的,一,一种,生,生物,特,特征,识,识别,技,技术,，,，它,对,对设,备,备的,要,要求,较,较低,，,，图,像,像处,理,理简,单,单，,且,且可,接,接受,程,程度,较,较高,。,。,由于,手,手形,特,特征,不,不像,指,指纹,和,和掌,纹,纹特,征,征那,样,样具,有,有高,度,度的,唯,唯一,性,性，,因,因此,，,，手,形,形特,征,征只,用,用于,认,认证,，,，满,足,足中,/,低级,的,的安,全,全要,求,求。,3.1.7,生物,计,计量,识,识别,技,技术,红外,温,温谱,图,图,人的,身,身体,各,各个,部,部位,都,都在,向,向外,散,散发,热,热量,，,，而,这,这种,散,散发,热,热量,的,的模,式,式就,是,是一,种,种每,人,人都,不,不同,的,的生,物,物特,征,征。,通,通过,红,红外,设,设备,可,可以,获,获得,反,反映,身,身体,各,各个,部,部位,的,的发,热,热强,度,度的,图,图像,，,，这,种,种图,像,像称,为,为温,谱,谱图,。,。,温谱,图,图的,数,数据,采,采集,方,方式,决,决定,了,了利,用,用温,谱,谱图,的,的方,法,法可,以,以用,于,于隐,蔽,蔽的,身,身份,鉴,鉴定,。,。,除了,用,用来,进,进行,身,身份,鉴,鉴别,外,外，,温,温谱,图,图的,另,另一,个,个应,用,用是,吸,吸毒,检,检测,，,，因,为,为人,体,体服,用,用某,种,种毒,品,品后,，,，其,温,温谱,图,图会,显,显示,特,特定,的,的结,构,构。,3.1.7,生物,计,计量,识,识别,技,技术,人耳,识,识别,一套,完,完整,的,的人,耳,耳自,动,动识,别,别系,统,统一,般,般包,括,括以,下,下几,个,个过,程,程：,人,人耳,图,图像,采,采集,、,、图,像,像的,预,预处,理,理、,人,人耳,图,图像,的,的边,缘,缘检,测,测与,分,分割,、,、特,征,征提,取,取、,人,人耳,图,图像,的,的识,别,别。,目前,的,的人,耳,耳识,别,别技,术,术是,在,在特,定,定的,人,人耳,图,图像,库,库上,实,实现,的,的，,一,一般,通,通过,摄,摄像,机,机或,数,数码,相,相机,采,采集,一,一定,数,数量,的,的人,耳,耳图,像,像，,建,建立,人,人耳,图,图像,库,库，,动,动态,的,的人,耳,耳图,像,像检,测,测与,获,获取,尚,尚未,实,实现,。,。,3.1.7,生物计量识别技,术,术,味纹识别,人的身体是一种,味,味源，人类的气,味,味，虽然会受到,饮,饮食、情绪、环,境,境、时间等因素,的,的影响和干扰，,其,其成分和含量会,发,发生一定的变化,，,，但作为由基因,决,决定的那一部分,气,气味,味纹却始终存在,，,，而且终生不变,，,，可以作为识别,任,任何一个人的标,记,记。,可以利用训练有,素,素的警犬或电子,鼻,鼻来识别不同的,气,气味。,3.1.7,生物计量识别技,术,术,(10),基因（,DNA,）识别,DNA,（脱氧核糖核酸,）,）存在于一切有,核,核的动（植）物,中,中，生物的全部,遗,遗传信息都贮存,在,在,DNA,分子里。,DNA,识别是利用不同,的,的人体的细胞中,具,具有不同的,DNA,分子结构。人体,内,内的,DNA,在整个人类范围,内,内具有唯一性和,永,永久性。因此，,除,除了对双胞胎个,体,体的鉴别可能失,去,去它应有的功能,外,外，这种方法具,有,有绝对的权威性,和,和准确性。,这种方法的准确,性,性优于其他任何,生,生物特征识别方,法,法， 它广泛,应,应用于识别罪犯,。,。,3.1.7,生物计量识别技,术,术,2.,基于行为特征的,生,生物识别技术, 步态识别,。,步态识别主要提,取,取的特征是人体,每,每个关节的运动,。,。它也提供了充,足,足的信息来识别,人,人的身份。,步态识别的输入,是,是一段行走的视,频,频图像序列，因,此,此其数据采集与,脸,脸相识别类似，,具,具有非侵犯性和,可,可接受性。,3.1.7,生物计量识别技,术,术,击键识别,这是基于人击键,时,时的特性如,:,击键的持续时间,、,、击不同键之间,的,的时间、出错的,频,频率以及力度大,小,小等而达到进行,身,身份识别的目的,。,。击键方式是一,种,种可以被识别的,动,动态特征。, 签名识别,将签名数字化是,这,这样一个过程：,测,测量图像本身以,及,及整个签名的动,作,作,在每个字母以及,字,字母之间的不同,的,的速度、顺序和,压,压力。签名识别,易,易被大众接受，,是,是一种公认的身,份,份识别的技术。,3.1.7,生物计量识别技,术,术,3.,兼具生理特征和,行,行为特征的声纹,识,识别,识别时需要说话,人,人讲一句或几句,试,试验短句，对它,们,们进行某些测量,，,，然后计算量度,矢,矢量与存储的,参,参考 矢量之间,的,的一个,(,或多个,),距离函数。,语音信号获取方,便,便，并且可以通,过,过电话进行鉴别,。,。语音识别系统,对,对人们在感冒时,变,变得嘶哑的声音,比,比较敏感；,另外，同一个人,的,的磁带录音也能,欺,欺骗语音识别系,统,统。,3.1.8,遥感遥测,遥感是通过遥感器这,类,类对电磁波敏感,的,的仪器，在远离,目,目标和非接触目,标,标物体条件下探,测,测目标地物，获,取,取其反射、辐射,或,或散射的电磁波,信,信息，并进行提,取,取、判定、加工,处,处理、分析与应,用,用的一门科学和,技,技术。,遥测是将对象参量的,近,近距离测量值传,输,输至远距离的测,量,量站点来实现远,距,距离测量的技术,。,。,3.1.9,机器人智能感知,机器感知,(Machine Cognition),是一连串复杂程,序,序所组成的大规,模,模信息处理系统,信息通常由很多,常,常规传感器采集,经过这些程序的,处,处理后,会得到一些非基,本,本感官能得到的,结,结果。,机器感知技术重,点,点研究基于生物,特,特征、以自然语,言,言和动态图像的,理,理解为基础的“,以,以人为中心”的,智,智能信息处理和,控,控制技术，中文,信,信息处理；研究,生,生物特征识别、,智,智能交通等相关,领,领域的系统技术,。,。,3.2,不同的标识体系,在物联网技术领,域,域，目前存在着,不,不同的标识体系,和,和标准，主要分,为,为以下几大类：,（,1,）国际标准：,由,ISO,（,InternationalStandards Organization,国际标准化组织,）,）,IEC,（,International ElectrotechnicalCommission,国际电,工,工委员,会,会）负,责,责制定,；,；,3.2,不同的,标,标识体,系,系,（,2,）国家,标,标准：,由各国,相,相关政,府,府机构,与,与权威,组,组织制,定,定本国,的,的相应,国,国家标,准,准，中,国,国的国,家,家标准,由,由工业,与,与信息,化,化部与,国,国家标,准,准化管,理,理委员,会,会负责,制,制定；,（,3,）行业,标,标准：,由国际,、,、国家,的,的行业,组,组织制,定,定，例,如,如国际,物,物品编,码,码协会,（,（,EuropeanArticle NumberingAssociationEAN,）与美,国,国统一,代,代码委,员,员会（,Uniform CodeCouncilUCC,）制定,的,的用于,物,物体识,别,别的,EPC,标准；,3.1.1ISO,标识体,系,系,目前在,物,物联网,领,领域中,的,的比较,成,成熟的,是,是,RFID,标准。,RFID,标准化,的,的主要,目,目的在,于,于通过,制,制定、,发,发布和,实,实施标,准,准，解,决,决编码,、,、通信,、,、空中,接,接口和,数,数据共,享,享等问,题,题，最,大,大程度,的,的促进,RFID,技术及,相,相关系,统,统的应,用,用。,ISO/IEC,已出台,的,的,RFID,标准主,要,要关注,基,基本的,模,模块构,建,建，空,中,中接口,，,，涉及,到,到的数,据,据结构,及,及其实,施,施问题,。,。,具体可,以,以分为,技,技术标,准,准、数,据,据内容,标,标准、,一,一致性,标,标准及,应,应用标,准,准四个,方,方面。,3.1.2,GS1,标识体,系,系,GS1(GlobeStandard1),全球统,一,一标识,系,系统是,国,国际物,品,品编码,协,协会开,发,发、管,理,理和维,护,护，在,全,全球推,广,广应用,的,的一套,编,编码及,数,数据自,动,动识别,标,标准。,其核心,价,价值就,在,在于采,用,用标准,化,化的编,码,码方案,，,，解决,在,在开放,流,流通环,境,境下商,品,品、物,流,流、服,务,务、资,产,产等特,征,征值惟,一,一标识,与,与自动,识,识别的,技,技术难,题,题。,GS1,系统主要包,含,含三部分内,容,容：编码体,系,系，可自动,识,识别的数据,载,载体，电子,数,数据交换标,准,准协议。,3.1.3IEEE,标识体系,美国电气,和,和电子工,程,程师协会,(InstituteofElectrical and Electronics EngineersIEEE ),是一个国,际,际性的电,子,子技术与,信,信息科学,工,工程师的,协,协会，是,世,世界上最,大,大的专业,技,技术组织,之,之一，到,2005,年拥有来自,175,个国家的,36,万会员。,IEEE,的标准制定内容,有,有：电气与电子,设,设备、试验方法,、,、原器件、符号,、,、定义以及测试,方,方法等。,3.1.4IPv6,与,6LoWPAN,标识体系,1.,下一代,IP,协议,IPv6,IPv6,是,Internet Protocol Version 6,的缩写，,IPv6,是,IETF,（互联网工程任,务,务组，,Internet EngineeringTask Force,）设计的用于替,代,代现行版本,IP,协议（,IPv4,）的下一代,IP,协议。,IPv4,实现的只是人机,对,对话，而,IPv6,则扩展到任意事,物,物之间的对话，,它,它不仅可以为人,类,类服务，还将服,务,务于众多硬件设,备,备，如家用电器,、,、传感器、远程,照,照相机、汽车等,，,，它将是无时不,在,在，无处不在的,深,深入社会每个角,落,落的真正的宽带,网,网。,3.1.4IPv6,与,6LoWPAN,标识体系,2. 6LoWPAN,IETF 6LoWPAN,标准基于,IEEE 802.15.4,实现,IPv6,通信。,6LoWPAN,的最大优点是低,功,功率支持，几乎,可,可运用到所有设,备,备，包括手持设,备,备和高端通信设,备,备；它内植有,AES-128,加密标准，支持,增,增强的认证和安,全,全机制。,IETF 6LoWPAN,的突破口在于，,实,实现了,IP,紧凑、高效应用,，,，消除了此前,ad hoc,标准和专有协议,过,过于混杂的情形,。,。这对相关产业,协,协议发展意义尤,其,其重大,.,3.3,用于物联网标识,的,的开放架构,物联网的目标是,物,物物相连相通，,但,但是，如果连物,品,品编码都无法统,一,一，物联网势必,被,被局限在一个狭,窄,窄的范围内，变,成,成孤岛。,目前的状况就是,：,：多种物品编码,方,方式共存，企业,无,无所适从，甚至,出,出现很多自行编,码,码，不利于统一,管,管理和信息共享,。,。,针对目前物联网,编,编码技术标准不,统,统一、少量应用,局,局限在局域网内,、,、物联网应用门,槛,槛高等问题，适,用,用于物联网标识,应,应该像基因一样,具,具有唯一性，并,且,且标准的开放架,构,构很重要。,3.3,用于物联网标识,的,的开放架构,物联网概念一经,提,提出，立即受到,各,各国政府、企业,和,和学术界的重视,，,，在需求和研发,的,的相互推动下，,迅,迅速热遍全球。,目前国际上对物,联,联网的研究逐渐,明,明朗起来，最典,型,型的用于物联网,标,标识解决方案有,欧,欧美的,EPC,系统和日本的,UID,系统。,3.4,电子产品编码（,EPC,）,EPC,由分别代表版本,号,号、制造商、物,品,品种类以及序列,号,号的编码组成。,EPC,是唯一存储在,RFID,标签中的信息。,这使得,RFID,标签能够维持低,廉,廉的成本并具有,灵,灵活性，这是因,为,为在数据库中无,数,数的动态数据能,够,够与,EPC,相链接。,EPC,系统使用,PML,实体标记语言（,Physical Markup Language,）作为编程语言,。,。,3.4.1 EPC,体系及其特点,EPC,网络,3.4.2,“物品”的统一,标,标识体系,国际上目前还没,有,有统一的,RFID,编码规则。,目前，日本支持,的,的,UID,（,Universal Identification,，泛在识别）标,准,准和欧美支持的,EPC,（,Electronic Product Code,，电子产品码）,标,标准是当今影响,力,力最大的两大标,准,准,.,我国的,RFID,标准还未形成。,3.4.2,“物品”的统一,标,标识体系,1999,年美国麻省理工,学,学院,(MIT),成立了自动识别,技,技术中心,(AUTOIDCENTER),，提出,EPC,概念，,其后四个世界著,名,名研究性大学、,英,英国剑桥大学、,澳,澳大利亚的阿德,雷,雷德大学、日本,Keio,大学、上海复旦,大,大学相继加入参,与,与研发,EPC,，并得到了,100,多个国际大公司,的,的支持，其研究,成,成果已在一些公,司,司中试用，如宝,洁,洁公司、,Tesco,公共股份有限公,司,司等。,3.4.2,“物品”的统一,标,标识体系,关于编,码,码方案,，,，目前,已,已有,EPC-96,型、,EPC-64,型、,型、,型等。,自,2001,年以来,国,国际上,不,不仅已,经,经有许,多,多大公,司,司实施,EPC,方案，,而,而且已,向,向市场,推,推出商,用,用硬件,和,和软件,，,，以便,各,各公司,尽,尽早部,署,署配置,AUTO-ID,中心制,定,定的开,放,放式,RFID,系统。,到,2005,年,EPC,标签,的,的成,本,本已,降,降到,1,美分,，,，而,在,在,2005,至,2010,年间,全,全球,已,已开,始,始大,规,规模,采,采用,EPC,。,3.4.2,“物,品,品”,的,的统,一,一标,识,识体,系,系,EPC,编码,有,有通,用,用标,识,识（,GID,）,3.4.3EPC,标签,的,的通,用,用标,识,识符,1.EPC,编码,结,结构,EPC,的目,标,标是,为,为每,一,一物,理,理实,体,体提,供,供唯,一,一标,识,识，,它,它是,由,由一,个,个头,字,字段,和,和另,外,外三,段,段数,据,据（,依,依次,为,为,EPC,管理,者,者、,对,对象,分,分类,、,、序,列,列号,）,）组,成,成的,一,一组,数,数字,。,。,头字,段,段标识,EPC,的版,本,本号,，,，它,使,使得,以,以后,的,的,EPC,可有,不,不同,的,的长,度,度或,类,类型,；,；,3.4.3EPC,标签,的,的通,用,用标,识,识符,EPC,管理,者,者是描,述,述与,此,此,EPC,相关,的,的生,产,产厂,商,商的,信,信息,，,，例,如,如“,可,可口,可,可乐,公,公司,”,”；,对象,分,分类记录,产,产品,精,精确,类,类型,的,的信,息,息，,例,例如,：,：“,美,美国,生,生产,的,的,330ml,罐装,减,减肥,可,可乐,（,（可,口,口可,乐,乐的,一,一种,新,新产,品,品）,”,”；,序列,号,号唯一,标,标识,货,货品,，,，它,会,会精,确,确的,指,指明,所,所说,的,的究,竟,竟是,哪,哪一,罐,罐,330ml,罐装,减,减肥,可,可乐,。,。,3.4.3EPC,标签,的,的通,用,用标,识,识符,EPC,编码,结,结构,3.4.3EPC,标签,的,的通,用,用标,识,识符,2.EPC,编码,分,分类,目前,，,，,EPC,的位,数,数有,64,位、,96,位或,者,者更,多,多位,。,。为,了,了保,证,证所,有,有物,品,品都,有,有一,个,个,EPC,并使,其,其载,体,体,标,标签,成,成本,尽,尽可,能,能降,低,低，,建,建议,采,采用,96,位，,这样它可,以,以为,2.68,亿个公司,提,提供唯一,标,标识，每,个,个生产厂,商,商可以有,1600,万个对象,分,分类并且,每,每个对象,分,分类可有,680,亿个序列,号,号，这对,未,未来世界,所,所有产品,已,已经十二,分,分的够用,了,了。,3.4.3 EPC,标签的通,用,用标识符,EPC-64,型编码,EPC-96,型编码,3.4.4,序列化全,球,球贸易标,识,识代码（,SGTIN,）,GTIN,是为全球,贸,贸易项目,提,提供惟一,标,标识的一,种,种代码,对贸易项,目,目进行编,码,码和符号,表,表示，,能够实现,商,商品零售,（,（,POS,）、进货,、,、存货管,理,理、自动,补,补货、销,售,售分析及,其,其他业务,运,运作的自,动,动化。,3.4.4,序列化全,球,球贸易标,识,识代码（,SGTIN,）,1.,全球贸易,项,项目代码,全球贸易,项,项目是指,一,一项产品,或,或服务，,它,它可以在,供,供应链的,任,任意一点,进,进行标价,、,、定购或,开,开据发票,以,以便所有,贸,贸易伙伴,进,进行交易,。,。,对于产品,、,、贸易项,目,目就是在,流,流通中可,以,以交易的,一,一个单元,，,，如一瓶,可,可乐、一,箱,箱可乐、,1,瓶洗发水,和,和,1,瓶护发素,的,的组合包,装,装。它可,以,以是零售,的,的，也可,以,以是非零,售,售的。,3.4.4,序列化全,球,球贸易标,识,识代码（,SGTIN,）,2. GTIN,编码结构,GTIN,有四种编,码,码结构：,EAN/UCC-13,、,EAN/UCC-8,、,UCC-12,以及,EAN/UCC-14,，前三种,结,结构也可,表,表示成,14,位数字的,代,代码结构,，,，,选择何种,编,编码结构,取,取决于贸,易,易项目的,特,特征和用,户,户的应用,范,范围。,3.4.3 EPC,标签的通,用,用标识符,全球贸,易,易标识,数,数据结,构,构,3.5,未来的,物,物联网,标,标识技,术,术,未来的,物,物联网,标,标识技,术,术的研,究,究内容,主,主要需,要,要考虑,如,如下几,个,个方面,的,的问题,:,首先，,站,站在今,天,天的角,度,度上，,标,标识本,身,身已经,是,是多种,多,多样的,了,了，用,于,于承载,标,标识的,数,数据载,体,体技术,更,更加千,变,变万化,。,。所以,，,，不论,从,从现实,的,的角度,，,，还是,从,从实用,性,性的角,度,度来看,，,，未来,的,的物联,网,网都不,应,应该把,标,标识技,术,术绑定,在,在某一,种,种或者,某,某几种,数,数据载,体,体技术,之,之上。,3.5,未来的,物,物联网,标,标识技,术,术,其次，,未,未来物,联,联网的,许,许多应,用,用都要,考,考虑安,全,全风险,和,和隐私,问,问题，,所以标,识,识的安,全,全与保,密,密技术,，,，像标,识,识的加,密,密技术,以,以及标,识,识的化,名,名技术,（,（,pseudonymschemes,）等，,也,也应该,是,是我们,重,重点研,究,究的对,象,象。,3.5,未来的,物,物联网,标,标识技,术,术,最后，,标,标识技,术,术不仅,被,被用于,对,对现实,世,世界中,的,的物品,进,进行唯,一,一标识,以,以明确,其,其身份,，,，标识,技,技术的,一,一个更,为,为关键,的,的作用,是,是辅助,物,物品的,搜,搜索与,发,发现服,务,务等技,术,术领域,。,。,通过使,用,用标识,技,技术可,以,以帮助,未,未来物,联,联网及,其,其应用,在,在各种,各,各样