第2章RFID与物联网应用

,#,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,发展背景,数据采集与自动,识,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,不等的多个黑条,（,（或黑块）和空,白,白，按照一定的,编码,规则排列，用以,表,表达一组,信息,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）排成的,平行线,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,，,，以及图书分类,号,号、邮件起止地,点,点、类别、日期,等,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,都得到了广泛的,应,应用,4,2.2.2,一维条形码的特,点,点,一维条形码只是,在,在一个方向（一,般,般是水平方向）,表,表达信息，而在,垂,垂直方向则不表,达,达任何信息,优点是编码规则,简,简单，条形码识,读,读器造价较低,缺点是：数据容,量,量较小，一般只,能,能包含字母和数,字,字；条形码尺寸,相,相对较大，空间,利,利用率较低,，,条形码一旦出现,损,损坏将被拒读,多数一维条码所,能,能表示的字符集,不,不过是,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,数也不过是,128,个,ASCII,符,5,2.2.3,二维条形码的特,点,点,二维条形码是在,水,水平和垂直方向,的,的二维空间存储,信,信息,优点：信息容量,大,大、译码可靠性,高,高、纠错能力强,、,、制作成本低、,保,保密与防伪性能,好,好,一维条形码与二,维,维条形码火车票,的,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,器结构,7,2.3.2IC,卡的特点与应用,IC,卡也叫做,智能卡,，它是通过在集,成,成电路芯片中写,有,有数据来进行识,别,别的,8,2.4 RFID,基础知识,2.4.1RFID,标签的基本概念,RFID,是利用无线射频,信,信号空间耦合的,方,方式，实现无接,触,触的标签信息自,动,动传输与识别的,技,技术,RFID,标签又称为“电,子,子标签”或“射,频,频标签”,9,2.4.2RFID,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,的射频信号,凭借从感应电流,所,所获得的能量发,送,送出存储在芯片,中,中的产品信息（,PassiveTag,，无源标签或被,动,动标签），或者,由,由标签主动发送,某,某一频率的信号,（,（,ActiveTag,，有源标签或主,动,动标签）,读写器读取信息,并,并解码后，送至,中,中央信息系统进,行,行有关数据处理,。,。,2.,理解,RFID,基本工作原理的,电,电磁学基础,法拉第电磁感应,定,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,源,RFID,标签”,无源,RFID,标签接近读写器,时,时，标签处于读,写,写器天线辐射形,成,成的近场范围内,RFID,标签天线通过电,磁,磁感应产生感应,电,电流，感应电流,驱,驱动,RFID,芯片电路,芯片电路通过,RFID,标签天线将存储,在,在标签中的标识,信,信息发送给读写,器,器，读写器天线,再,再将接收到的标,识,识信息发送给主,机,机,无源标签工作过,程,程就是读写器向,标,标签传递能量，,标,标签向读写器发,送,送标签信息的过,程,程,读写器与标签之,间,间能够双向通信,的,的距离称为“可,读,读范围”或“作,用,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,源,RFID,标签”,处于远场的有源,RFID,标签由内部配置,的,的电池供电,从节约能源、延,长,长标签工作寿命,的,的角度，有源,RFID,标签可以不主动,发,发送信息,当有源标签接收,到,到读写器发送的,读,读写指令时，标,签,签才向读写器发,送,送存储的标识信,息,息,有源标签工作过,程,程就是读写器向,标,标签发送读写指,令,令，标签向读写,器,器发送标识信息,的,的过程,15,（,3,）半主动,RFID,标签,半主动式,RFID,标签继承了无源,标,标签体积小、重,量,量轻、价格低、,使,使用寿命长的优,点,点，内置的电池,在,在没有读写器访,问,问的时候，只为,芯,芯片内很少的电,路,路提供电源,只有在读写器访,问,问时，内置电池,向,向,RFID,芯片供电，以增,加,加标签的读写距,离,离较远，提高通,信,信的可靠性,半主动式,RFID,标签一般用在可,重,重复使用的集装,箱,箱和物品的跟踪,上,上,16,2.4.3RFID,标签的分类,17,1.,按标签供电方式,进,进行分类,RFID,标签可以分为：,无,无源,RFID,标签和有源,RFID,标签,18,2.,按标签工作模式,进,进行分类,主动式,RFID,标签,依靠自身能量主,动,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,磁波中获取能量,，,，激活后才能够,向,向,RFID,读写器发送数据,半主动式,RFID,标签,自身的能量只提,供,供给,RFID,标签中的电路使,用,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,磁波激活之后，,才,才向,RFID,读写器发送数据,19,3.,按标签读写方式,进,进行分类,只读式,RFID,标签,只读标签,一次性编程只读,标,标签,可重复编程只读,标,标签,读写式,RFID,标签,20,4.,按标签工作频率,进,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,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,状进行分类,粘贴在标识物上,的,的薄膜型的自粘,贴,贴式标签,用户携带、类似,于,于信用卡的卡式,标,标签,封装成能够固定,在,在车辆或集装箱,上,上的柱型标签,封装在塑料扣中,，,，用于动物耳标,的,的扣式标签,封装成钥匙扣中,，,，用于随身携带,的,的身份标识标签,封装在玻璃管中,，,，用于人或动物,的,的植入式标签,23,2.5 RFID,应用系统结构与,组,组成,2.5.1RFID,应用系统结构,24,2.5.2RFID,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,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,27,2.5.3RFID,标签读写器,1.RFID,标签读写器的,基,基本功能,各种类型的,RFID,标签读写器,28,读写器的主要,功,功能,：,读写器与,RFID,标签之间的通,信,信,读写器与计算,机,机之间的通信,能够实现在有,效,效读写区域内,实,实现对多个,RFID,标签同时读写,的,的能力,能够对固定或,移,移动,RFID,标签进行识别,与,与读写,能够校验读写,过,过程中错误信,息,息,能够识别有源,RFID,标签与电池相,关,关的电量信息,29,2.,读写器的分类,（,1,）移动式读写,器,器,移动式读写器,适,适用于仓库盘,点,点、现场货物,清,清查、图书馆,书,书架清点、动,物,物识别、超市,购,购货付款、医,疗,疗保健等应用,场,场合,手持便携式读,写,写器一般带有,液,液晶显示屏，,配,配置有键盘来,进,进行操作和数,据,据输入，可以,通,通过各种有线,或,或无线接口，,与,与高层计算机,实,实现通信,移动式读写器,是,是一种嵌入式,系,系统，它将天,线,线与读写模块,集,集成在一个手,持,持设备中,移动式读写器,一,一般使用在低,频,频、中高频、,超,超高频段,是否是只读式,或,或读,/,写式，以及内,存,存的大小需要,根,根据应用的需,求,求确定,30,（,2,）固定式读写,器,器,固定式读写器,一,一般采取将天,线,线与读写器模,块,块分开设计的,方,方法,天线通过电缆,与,与读写器模块,连,连接。天线可,以,以方便地安装,在,在固定的闸门,式,式门柱上、门,禁,禁的门框上、,不,不停车收费通,道,道的顶端、仓,库,库进出口、生,产,产线传送带旁,固定式读写器,一,一般使用超高,频,频与微波段，,作,作用距离相对,比,比较远,31,3.,读写器设计中,需,需要注意的几,个,个问题,标签身份识别,与,与标签数据传,输,输解密,/,解密问题,标签数据传输,错,错误问题,多标签读取过,程,程中的“碰撞,”,”问题,有源标签电源,状,状态管理问题,标签与天线位,置,置对读写效果,的,的影响,32,RFID,应用系统结构,33,RFID,与其他系统的,比,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,控,2,货物、防盗管,理,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,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,ISO1800-4,2.6RFID,标签,编,编码,标,标准,*2.6.1RFID,编码,标,标准,研,研究,的,的必,要,要性,在,RFID,应用,系,系统,中,中，,要,要使,每,每一,件,件物,体,体的,信,信息,在,在生,产,产加,工,工、,市,市场,流,流通,、,、客,户,户购,买,买与,售,售后,服,服务,过,过程,中,中，,都,都能,够,够被,准,准确,地,地记,录,录下,来,来，,就,就必,须,须形,成,成全,球,球统,一,一的,、,、标,准,准的,、,、唯,一,一能,够,够准,确,确标,识,识各,国,国、,各,各个,企,企业,生,生产,的,的各,个,个产,品,品的,电,电子,编,编码,标,标准,RFID,技术,广,广泛,应,应用,的,的基,础,础是,：,：,RFID,标签,编,编码,的,的标,准,准化,与,与,RFID,标签,体,体系,的,的建,立,立,目前,最,最有,影,影响,的,的标,准,准主,要,要有,：,：,EPCGlobalRFID,标准,UIDRFI