物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)392課件

1、近距離無(wú)線通信技術(shù)1 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)2移動(dòng)通信技術(shù) 3物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù) 通信距離一般小于100 米，典型技術(shù)包括： RFID 、Wi-Fi 、ZigBee 、UWB 、Bluetooth 等。 近距離無(wú)線通信技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的重要支撐 技術(shù) 近距離無(wú)線通信技術(shù)主要應(yīng)用在家庭辦公網(wǎng) 絡(luò)、家庭數(shù)字娛樂(lè)、智能樓宇、物流運(yùn)輸管理 等方面。第3章 近距離無(wú)線通信技術(shù) 近距離無(wú)線通信的特征 1）低成本 應(yīng)用所需終端數(shù)量巨大 2）低功耗 通信距離短 發(fā)射功率低（毫瓦級(jí)） 3）對(duì)等通信 終端之間進(jìn)行對(duì)等通信，無(wú)需中轉(zhuǎn) 4）靈活的個(gè)性化設(shè)計(jì)3.1 近距離無(wú)線通信技術(shù)3.1 近距離無(wú)線通信技術(shù)3.1 RFID技

2、術(shù)3.1.1 RFID定義與發(fā)展進(jìn)程3.1.2 RFID技術(shù)原理與分類3.1.3 RFID電子標(biāo)簽3.1.4 RFID讀寫器3.1.5 RFID的應(yīng)用3.1.6 RFID標(biāo)準(zhǔn)化現(xiàn)狀 射頻識(shí)別技術(shù)定義 Radio Frequency Identification，RFID 是一種應(yīng)用于信息采集系統(tǒng)的非接觸式自動(dòng)識(shí) 別技術(shù)，它通過(guò)無(wú)線射頻方式自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì) 象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)RFID標(biāo)簽的信 息獲取。3.1.1 RFID定義年代RFID技術(shù)的發(fā)展歷程1940-1950年雷達(dá)的改進(jìn)和應(yīng)用催生了射頻識(shí)別技術(shù)，1948年奠定了射頻識(shí)別技術(shù)的理論基礎(chǔ)。1950-1960年早期射頻識(shí)別技術(shù)的探索階

3、段，主要處于實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)階段。1960-1970年射頻識(shí)別技術(shù)的理論得到了發(fā)展，開(kāi)始了一些應(yīng)用嘗試。1970-1980年射頻識(shí)別技術(shù)與產(chǎn)品研發(fā)處于一個(gè)大發(fā)展時(shí)期，各種射頻識(shí)別技術(shù)的測(cè)試得到加速，出現(xiàn)了一些最早的射頻識(shí)別應(yīng)用。1980-1990年射頻識(shí)別技術(shù)及產(chǎn)品進(jìn)入商業(yè)應(yīng)用階段，各種規(guī)模應(yīng)用開(kāi)始出現(xiàn)。1990-2000年射頻識(shí)別技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化問(wèn)題日趨得到重視，射頻識(shí)別技術(shù)得到廣泛采用，射頻識(shí)別產(chǎn)品逐漸成為人們生活中的一部分。2000年至今射頻識(shí)別技術(shù)的理論得到豐富和完善。單芯片電子標(biāo)簽、多電子標(biāo)簽識(shí)讀無(wú)線可讀可寫、無(wú)源電子標(biāo)簽的遠(yuǎn)距離識(shí)別、適應(yīng)高速移動(dòng)物體的射頻識(shí)別技術(shù)與產(chǎn)品正在成為現(xiàn)實(shí)并走向應(yīng)用。

4、3.1.1 RFID技術(shù)發(fā)展進(jìn)程1）RFID系統(tǒng)組成2）RFID系統(tǒng)工作原理3）RFID系統(tǒng)的特點(diǎn)4）RFID系統(tǒng)分類3.1.2 RFID技術(shù)原理與分類1）RFID系統(tǒng)組成 RFID系統(tǒng)是指利用RFID技術(shù)并集識(shí)別、傳輸、 共享信息等功能于一體的智能系統(tǒng)。 RFID讀寫器 RFID系統(tǒng) RFID電子標(biāo)簽 中央系統(tǒng)3.1.2 RFID技術(shù)原理與分類 RFID系統(tǒng)組成框圖3.1.2 RFID技術(shù)原理與分類1）RFID系統(tǒng)組成 RFID電子標(biāo)簽是RFID系統(tǒng)中必備的一部分， 標(biāo)簽中存儲(chǔ)著被識(shí)別物體的相關(guān)信息，通常被 安置在被識(shí)別的物體表面上。 當(dāng)RFID電子標(biāo)簽被RFID讀寫器識(shí)別到或者電 子標(biāo)簽主

5、動(dòng)向讀寫器發(fā)送消息時(shí)，標(biāo)簽內(nèi)的物 體信息將被讀取或改寫。3.1.2 RFID技術(shù)原理與分類 RFID電子標(biāo)簽 RFID電子標(biāo)簽可分為有源標(biāo)簽和無(wú)源標(biāo)簽兩類，通過(guò)標(biāo)簽中是否有電池來(lái)區(qū)分。 有源標(biāo)簽自身帶有電池供電，讀寫距離較遠(yuǎn)，體積較大，也稱主動(dòng)標(biāo)簽； 無(wú)源標(biāo)簽本身不帶電源，通過(guò)讀寫器產(chǎn)生的磁場(chǎng)獲取工作所需的能量，成本低，有較長(zhǎng)壽命，比主動(dòng)標(biāo)簽更小，更輕，讀寫距離較近，也稱被動(dòng)標(biāo)簽。3.1.2 RFID技術(shù)原理與分類 RFID電子標(biāo)簽RFID電子標(biāo)簽包括射頻模塊和控制模塊兩部 分: (1) 射頻模塊通過(guò)內(nèi)置的天線來(lái)完成與RFID讀 寫器之間的射頻通信。 (2) 控制模塊內(nèi)有一個(gè)存儲(chǔ)器，它存儲(chǔ)著標(biāo)

6、簽 內(nèi)的所有信息，并且部分信息可以通過(guò)與 RFID讀寫器間的數(shù)據(jù)交換來(lái)進(jìn)行實(shí)時(shí)的修 改。 3.1.2 RFID技術(shù)原理與分類 RFID電子標(biāo)簽被動(dòng)電子標(biāo)簽的內(nèi)部結(jié)構(gòu)電子標(biāo)簽內(nèi)的專用芯片由高速的射頻接口、控制單元、EEPROM三個(gè)模塊組成，其中的EEPROM用來(lái)存儲(chǔ)識(shí)別碼（EPC）或其它數(shù)據(jù)，控制單元用來(lái)控制數(shù)據(jù)的接收與發(fā)送，芯片外圍連接電感線圈（主動(dòng)電子標(biāo)簽連接天線和電池）。 RFID電子標(biāo)簽3.1.2 RFID技術(shù)原理與分類 RFID電子標(biāo)簽3.1.2 RFID技術(shù)原理與分類 在電子標(biāo)簽和讀寫器進(jìn)行通信的過(guò)程中，天線起到了重要的作用，標(biāo)簽天線的性能對(duì)提高RFID系統(tǒng)的性能有著重要的意義。近年

7、來(lái)，標(biāo)簽天線技術(shù)取得了較大的進(jìn)展，各種新技術(shù)和新材料的應(yīng)用使標(biāo)簽天線的性能得到了較大的提升。防金屬技術(shù)小型化技術(shù) (1)分形天線 (2)偶極子天線 (3)倒F天線材料技術(shù) RFID電子標(biāo)簽天線3.1.2 RFID技術(shù)原理與分類低成本 構(gòu)造低成本電子標(biāo)簽的關(guān)鍵在于降低天線的成本。隨著信息技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，標(biāo)簽天線的成本還有望大幅降低。一體集成化 將標(biāo)簽天線和標(biāo)簽芯片集成在一起，成為了標(biāo)簽天線技術(shù)發(fā)展的主要趨勢(shì)之一。智能化 OMRON開(kāi)發(fā)了一種新型的天線技術(shù)，可以直接控制讀寫器發(fā)射出來(lái)的電磁波束的方向，這樣就可以避開(kāi)環(huán)境或阻擋物的影響，以達(dá)到最好的效果。近年來(lái)，電子標(biāo)簽智能天線的研

8、究也日漸受到重視。 RFID電子標(biāo)簽天線3.1.2 RFID技術(shù)原理與分類 RFID讀寫器3.1.2 RFID技術(shù)原理與分類 RFID讀寫器是RFID系統(tǒng)的中間部分，它可以利 用射頻技術(shù)讀取或者改寫RFID電子標(biāo)簽中的數(shù)據(jù) 信息，并且可以把這些讀出的數(shù)據(jù)信息通過(guò)有線 或者無(wú)線方式傳輸?shù)街醒胄畔⑾到y(tǒng)進(jìn)行管理和分 析。 RFID讀寫器的主要功能是讀寫RFID電子標(biāo)簽中 的物體信息，它主要包括射頻模塊和讀寫模塊 以及其他一些基本功能單元。 RFID讀寫器通過(guò)射頻模塊發(fā)送射頻信號(hào)，讀寫 模塊連接射頻模塊，把射頻模塊中得到的數(shù)據(jù) 信息進(jìn)行讀取或改寫。 RFID讀寫器3.1.2 RFID技術(shù)原理與分類 R

9、FID讀寫器3.1.2 RFID技術(shù)原理與分類 RFID讀寫器還有其他的硬件設(shè)備，包括電源和 時(shí)鐘等。電源用來(lái)給RFID讀寫器供電，并且通 過(guò)電磁感應(yīng)可以給無(wú)源RFID電子標(biāo)簽進(jìn)行供電； 時(shí)鐘在進(jìn)行射頻通信時(shí)用于確定同步信息。 RFID讀寫器3.1.2 RFID技術(shù)原理與分類 中央信息系統(tǒng)是對(duì)識(shí)別到的信息進(jìn)行管理、分析 及傳輸?shù)挠?jì)算機(jī)平臺(tái)。 它一般包含一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，存儲(chǔ)著所有RFID電子標(biāo) 簽的數(shù)據(jù)信息，用戶可以通過(guò)中央信息系統(tǒng)查詢 相關(guān)的RFID電子標(biāo)簽信息。 中央信息系統(tǒng)3.1.2 RFID技術(shù)原理與分類 中央信息系統(tǒng)3.1.2 RFID技術(shù)原理與分類 中央信息系統(tǒng)與RFID讀寫器相連，通過(guò)

10、讀寫器 對(duì)電子標(biāo)簽中數(shù)據(jù)信息的讀取或改寫，數(shù)據(jù)庫(kù) 內(nèi)的數(shù)據(jù)信息也進(jìn)行實(shí)時(shí)的更新。 中央信息系統(tǒng)一般和互聯(lián)網(wǎng)或?qū)＞W(wǎng)相連接， RFID電子標(biāo)簽中的數(shù)據(jù)信息可以得到大范圍的 共享，用戶也可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操作功能。 中央信息系統(tǒng)3.1.2 RFID技術(shù)原理與分類 RFID系統(tǒng)內(nèi)三個(gè)部分依次連接起來(lái)，完成一次 信息的傳輸、交換及管理。 a）首先RFID讀寫器通過(guò)射頻模塊中的天線將 無(wú)線電載波信號(hào)發(fā)射出去，形成讀寫器的一個(gè) 有效識(shí)別范圍； 3.1.2 RFID技術(shù)原理與分類2）RFID系統(tǒng)工作原理 b）當(dāng)RFID電子標(biāo)簽（無(wú)源標(biāo)簽）進(jìn)入到這個(gè) 識(shí)別范圍時(shí)，電子標(biāo)簽被激活，通過(guò)讀寫器天 線發(fā)出的電磁場(chǎng)提取工作能

11、量，并通過(guò)電子標(biāo) 簽內(nèi)的射頻模塊將標(biāo)簽中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)信息發(fā)射 出去； 3.1.2 RFID技術(shù)原理與分類2）RFID系統(tǒng)工作原理 c）然后讀寫器的天線接收到射頻信號(hào)，射頻 模塊對(duì)信號(hào)進(jìn)行解調(diào)解碼，通過(guò)中央信息系統(tǒng) 或讀寫器自身判斷其合法性后，針對(duì)不同的設(shè) 定發(fā)出不同的指令，如讀取信息或者改寫信息； 2）RFID系統(tǒng)工作原理3.1.2 RFID技術(shù)原理與分類 d）最后RFID讀寫器將經(jīng)過(guò)讀寫模塊處理后的數(shù) 據(jù)信息傳輸至中央信息系統(tǒng)，中央信息系統(tǒng)對(duì) 這些信息進(jìn)行實(shí)時(shí)更新，然后將這些信息共享給 用戶。 2）RFID系統(tǒng)工作原理3.1.2 RFID技術(shù)原理與分類 在RFID系統(tǒng)中，始終以能量作為基礎(chǔ)，通

12、過(guò)一 定的時(shí)序方式來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。 在RFID系統(tǒng)工作的信道中存在3種事件模型： （1）以能量提供為基礎(chǔ)的事件模型 （2）以時(shí)序方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換的事件模型 （3）以數(shù)據(jù)交換為目的的事件模型 RFID系統(tǒng)中的三件事件類型3.1.2 RFID技術(shù)原理與分類 對(duì)于無(wú)源標(biāo)簽來(lái)說(shuō)，RFID讀寫器向其提供工作 能量。當(dāng)電子標(biāo)簽進(jìn)入讀寫器的工作范圍之內(nèi)以 后，讀寫器發(fā)出的能量激活電子標(biāo)簽，電子標(biāo)簽 通過(guò)整流的方法將接收到的能量轉(zhuǎn)換并存儲(chǔ)在電 子標(biāo)簽中的電容里，從而為電子標(biāo)簽提供工作能 量；當(dāng)電子標(biāo)簽離開(kāi)讀寫器的工作范圍以后，電 子標(biāo)簽由于沒(méi)有獲得讀寫器的能量激活而處于休 眠狀態(tài)。 （1）能量提供3.1.3

13、RFID系統(tǒng)基本工作原理（1）能量提供3.1.2 RFID技術(shù)原理與分類 對(duì)于有源標(biāo)簽來(lái)說(shuō)，有源標(biāo)簽一般不利用讀 寫器發(fā)出的射頻能量，它在進(jìn)入讀寫器工作 范圍后處于激活狀態(tài)，和讀寫器發(fā)出的電磁 波相互作用，因而讀寫器能夠以較小的發(fā)射 能量取得較遠(yuǎn)的通信距離。（1）能量提供3.1.3 RFID系統(tǒng)基本工作原理（1）能量提供3.1.2 RFID技術(shù)原理與分類 時(shí)序指的是RFID讀寫器和RFID電子標(biāo)簽的工作 順序。 RFID系統(tǒng)是一個(gè)雙向系統(tǒng)，讀寫器可以向電子 標(biāo)簽發(fā)送命令與數(shù)據(jù)，電子標(biāo)簽也可以向讀寫 器發(fā)送存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。對(duì)于這樣的雙向系統(tǒng)來(lái)說(shuō)， 就需要確定一種工作順序，用來(lái)防止通信時(shí)產(chǎn) 生沖突。

14、（2）時(shí)序3.1.2 RFID技術(shù)原理與分類 讀寫器先講（RTF，Reader Talks First） RFID系統(tǒng)中，RFID讀寫器一般處于主動(dòng)狀態(tài)， 即讀寫器發(fā)出詢問(wèn)后，電子標(biāo)簽給予回答。3.1.2 RFID技術(shù)原理與分類（2）時(shí)序 RFID電子標(biāo)簽先講（TTF，Tag Talks First） RFID電子標(biāo)簽進(jìn)入讀寫器工作范圍以后，首先發(fā) 送信息，讀寫器根據(jù)電子標(biāo)簽發(fā)送來(lái)的信息，進(jìn) 行記錄或者進(jìn)一步發(fā)出詢問(wèn)信息，這樣與電子標(biāo) 簽構(gòu)成一次完整的通信，來(lái)達(dá)到讀寫器對(duì)電子標(biāo) 簽進(jìn)行識(shí)別的目的。3.1.3 RFID系統(tǒng)基本工作原理（2）時(shí)序3.1.2 RFID技術(shù)原理與分類 當(dāng)RFID讀寫器

15、工作范圍內(nèi)存在多個(gè)RFID電子標(biāo) 簽時(shí)，讀寫器可以對(duì)這些電子標(biāo)簽分別來(lái)進(jìn)行識(shí) 別，在這種工作方式下時(shí)序顯得更為重要。 一般情況下，RFID讀寫器處于主動(dòng)狀態(tài)，即采 用RTF。3.1.3 RFID系統(tǒng)基本工作原理（2）時(shí)序3.1.2 RFID技術(shù)原理與分類 讀寫器首先發(fā)出一系列的隔離指令，使得在讀寫 器識(shí)讀范圍內(nèi)的多個(gè)電子標(biāo)簽逐一或逐批的被隔 離出去，最后只剩下一個(gè)處于活動(dòng)狀態(tài)的電子標(biāo) 簽與讀寫器建立通信。 通信結(jié)束后，讀寫器將當(dāng)前活動(dòng)狀態(tài)的電子標(biāo)簽 置為休眠狀態(tài)。（2）時(shí)序3.1.3 RFID系統(tǒng)基本工作原理3.1.2 RFID技術(shù)原理與分類 然后對(duì)剛才被隔離的電子標(biāo)簽進(jìn)行喚醒命令，激 活全部

16、的被隔離標(biāo)簽，使得它們進(jìn)入活動(dòng)狀態(tài)， 再進(jìn)一步逐次隔離，只選出一個(gè)電子標(biāo)簽進(jìn)行無(wú) 碰撞通信。如此重復(fù)，RFID讀寫器即可實(shí)現(xiàn)對(duì)工 作范圍內(nèi)多個(gè)RFID電子標(biāo)簽的識(shí)別功能。（2）時(shí)序3.1.2 RFID技術(shù)原理與分類 TTF方式因?yàn)椴恍枰却齊FID讀寫器而主動(dòng)發(fā) 送數(shù)據(jù)，所以具有識(shí)別速度快等特點(diǎn)，適用于 需要高速識(shí)別的場(chǎng)合，另外，它在處理標(biāo)簽數(shù) 量動(dòng)態(tài)變化的場(chǎng)合更為實(shí)用，在噪聲環(huán)境中也更 穩(wěn)健。因此，TTF方式更適于工業(yè)環(huán)境的追蹤應(yīng) 用。 RTF方式是RFID讀寫器處于主動(dòng)狀態(tài)，能夠無(wú) 碰撞地識(shí)讀多個(gè)RFID電子標(biāo)簽，可靠性能較好， 適用于一些重要數(shù)據(jù)識(shí)別的場(chǎng)合。 （2）時(shí)序3.1.3 RFI

17、D系統(tǒng)基本工作原理3.1.2 RFID技術(shù)原理與分類 RFID系統(tǒng)最終要完成的功能是對(duì)數(shù)據(jù)的獲取， 這種在系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)據(jù)交換有兩個(gè)方面的內(nèi)容： RFID讀寫器向RFID電子標(biāo)簽方向的數(shù)據(jù)傳輸 RFID電子標(biāo)簽向RFID讀寫器方向的數(shù)據(jù)傳輸3.1.3 RFID系統(tǒng)基本工作原理（3）數(shù)據(jù)交換3.1.3 RFID系統(tǒng)基本工作原理3.1.2 RFID技術(shù)原理與分類 讀寫器向電子標(biāo)簽方向的數(shù)據(jù)傳輸 在RFID系統(tǒng)的工作流程中，首先RFID讀寫器通 過(guò)天線向外發(fā)射射頻信號(hào)，形成一個(gè)讀寫器的 有效識(shí)別區(qū)域，然后讀寫器可以對(duì)在識(shí)別區(qū)域 內(nèi)的RFID電子標(biāo)簽發(fā)送命令信息或者寫入數(shù)據(jù)。 （3）數(shù)據(jù)交換3.1.3 R

18、FID系統(tǒng)基本工作原理3.1.2 RFID技術(shù)原理與分類 首先，考慮RFID讀寫器是否向RFID電子標(biāo)簽發(fā) 送命令信息方面，可以分為兩種情況： 電子標(biāo)簽只接受能量激勵(lì)和既接受能量激勵(lì)又 接受讀寫器的命令信息。3.1.3 RFID系統(tǒng)基本工作原理（3）數(shù)據(jù)交換3.1.2 RFID技術(shù)原理與分類 1) 一些簡(jiǎn)單的RFID系統(tǒng)中，RFID電子標(biāo)簽在其工作頻帶內(nèi)的射頻能量激勵(lì)下，成為激活狀態(tài)，同時(shí)將標(biāo)簽中存儲(chǔ)的信息反射回去。這種RFID系統(tǒng)中電子標(biāo)簽只接受能量激勵(lì)而不接受讀寫器的命令信息，它一般不具有多標(biāo)簽的識(shí)別能力，目前主要應(yīng)用于鐵路車號(hào)識(shí)別系統(tǒng)中。 3.1.3 RFID系統(tǒng)基本工作原理（3）數(shù)據(jù)交

19、換3.1.2 RFID技術(shù)原理與分類 2) 在一些復(fù)雜的RFID系統(tǒng)中，RFID讀寫器不但能夠激活其工作范圍內(nèi)的RFID電子標(biāo)簽，還能夠?qū)⒚钚畔l(fā)送到RFID電子標(biāo)簽中去，然后電子標(biāo)簽依據(jù)命令信息做出相應(yīng)的動(dòng)作。電子標(biāo)簽接受讀寫器的命令信息有兩個(gè)目的，即進(jìn)行改寫操作和實(shí)現(xiàn)多標(biāo)簽讀取。3.1.3 RFID系統(tǒng)基本工作原理（3）數(shù)據(jù)交換3.1.3 RFID系統(tǒng)基本工作原理3.1.2 RFID技術(shù)原理與分類 其次，考慮RFID讀寫器是否對(duì)RFID電子標(biāo)簽進(jìn) 行改寫方面，也可以分為兩種情況： 1) 只讀而不改寫的RFID系統(tǒng) 2) 可讀可改寫的RFID系統(tǒng)（3）數(shù)據(jù)交換3.1.3 RFID系統(tǒng)基本工

20、作原理3.1.3 RFID系統(tǒng)基本工作原理3.1.2 RFID技術(shù)原理與分類 1）只讀而不改寫RFID系統(tǒng)中RFID讀寫器在得到了RFID電子標(biāo)簽的數(shù)據(jù)信息后，就直接將此信息上傳給中央信息系統(tǒng)，而不再對(duì)電子標(biāo)簽進(jìn)行任何操作。 2） 可讀可改寫RFID系統(tǒng)，RFID讀寫器在讀取完RFID電子標(biāo)簽中的數(shù)據(jù)信息后，讀寫器再把改寫的命令信息發(fā)送給電子標(biāo)簽，將電子標(biāo)簽中的存儲(chǔ)信息進(jìn)行改寫。（3）數(shù)據(jù)交換3.1.3 RFID系統(tǒng)基本工作原理（3）數(shù)據(jù)交換3.1.2 RFID技術(shù)原理與分類 電子標(biāo)簽向讀寫器方向的數(shù)據(jù)傳輸 RFID電子標(biāo)簽的工作目的是實(shí)現(xiàn)電子標(biāo)簽向 RFID讀寫器方向的數(shù)據(jù)傳輸。工作方式包含

21、以下兩種： 電子標(biāo)簽激活以后，直接向讀寫器發(fā)送電子 標(biāo)簽中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)信息； 電子標(biāo)簽激活以后，根據(jù)讀寫器的命令信息， 進(jìn)入數(shù)據(jù)發(fā)送狀態(tài)或者休眠狀態(tài)。（3）數(shù)據(jù)交換3.1.2 RFID技術(shù)原理與分類 RFID技術(shù)具有很多突出的優(yōu)點(diǎn) ：a）非接觸操作，長(zhǎng)距離識(shí)別（幾厘米至幾十 米），因此完成識(shí)別工作時(shí)無(wú)須人工干預(yù)， 應(yīng)用便利。b) 無(wú)機(jī)械磨損，壽命長(zhǎng)，并可工作于各種油漬、 灰塵污染等惡劣的環(huán)境。2）RFID系統(tǒng)的特點(diǎn)3.1.3 RFID系統(tǒng)基本工作原理2）RFID系統(tǒng)的特點(diǎn)3.1.3 RFID系統(tǒng)基本工作原理2）RFID系統(tǒng)的特點(diǎn)3.1.2 RFID技術(shù)原理與分類c）形狀和大小多樣化, RFID電

22、子標(biāo)簽基本不 受尺寸大小與形狀之限制，此外，RFID 電子標(biāo)簽更加小型化。因此RFID的應(yīng)用范 圍更加廣泛。d) 可識(shí)別高速運(yùn)動(dòng)物體并可同時(shí)識(shí)別多個(gè)電 子標(biāo)簽。2）RFID系統(tǒng)的特點(diǎn)3.1.2 RFID技術(shù)原理與分類e）數(shù)據(jù)的記憶容量大, 數(shù)據(jù)容量會(huì)隨著存儲(chǔ)器 容量的發(fā)展而擴(kuò)大，未來(lái)物品所需攜帶的 信息量越來(lái)越大，對(duì)擴(kuò)充容量的需求也增 加，對(duì)此RFID不會(huì)受到限制。f ）讀寫器具有不直接對(duì)最終用戶開(kāi)放的物理 接口，保證其自身的安全性。2）RFID系統(tǒng)的特點(diǎn)3.1.3 RFID系統(tǒng)基本工作原理2）RFID系統(tǒng)的特點(diǎn)3.1.2 RFID技術(shù)原理與分類g）數(shù)據(jù)安全方面除電子標(biāo)簽的密碼保護(hù)外， 數(shù)據(jù)部

23、分可以用一些加密算法實(shí)現(xiàn)安全性 管理。h）在部分安全性要求較高時(shí)場(chǎng)合，讀寫器與 標(biāo)簽之間存在相互認(rèn)證的過(guò)程，實(shí)現(xiàn)安全 通信和存儲(chǔ)。2）RFID系統(tǒng)的特點(diǎn)3.1.2 RFID技術(shù)原理與分類常用的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)比較系 統(tǒng) 參 數(shù) 條 形 碼語(yǔ) 音 識(shí) 別光 學(xué) 識(shí) 別生 物 測(cè) 量接觸型IC卡射頻識(shí)別RFID存儲(chǔ)容量1100Byte/1100Byte/1664KB1664KB數(shù)據(jù)密度小高小高很高很高機(jī)器可讀性好費(fèi)時(shí)好費(fèi)時(shí)好好個(gè)人可讀性受限容易容易困難不可能不可能受污染影響嚴(yán)重/嚴(yán)重/可能無(wú)影響光遮影響失效/失效可能/無(wú)影響方向位置影響很小/很小/一個(gè)方向無(wú)影響磨損有條件/有條件/接觸無(wú)影響購(gòu)置費(fèi)很少

24、很高一般很高很少一般非允許篡改容易可能容易不可能不可能不可能閱讀速度4s5s3s5s4s0.5s使用距離050cm050cm1cm接觸接觸05m智能化無(wú)/無(wú)/有有讀寫性能可讀可讀可讀可讀可讀寫可讀寫多標(biāo)簽同時(shí)識(shí)別不能不能不能不能不能能（1）按信號(hào)頻段無(wú)線電頻率是決定RFID系統(tǒng)主要性能和應(yīng)用可行性的主要因素。低頻（9135kHz)：缺點(diǎn)，識(shí)別距離只有幾厘米，該頻段信號(hào)能穿透動(dòng)物體內(nèi)的高濕環(huán)境，因此被用于動(dòng)物識(shí)別。 4）RFID系統(tǒng)分類3.1.3 RFID系統(tǒng)基本工作原理4）RFID系統(tǒng)分類3.1.2 RFID技術(shù)原理與分類（1）按信號(hào)頻段 中頻（13.56MHz)：開(kāi)放頻段，識(shí)讀距離最遠(yuǎn) 至1

25、1.5m，寫入距離最遠(yuǎn)也可達(dá)1m。標(biāo)簽大部 分是無(wú)源，依靠讀寫器供給能源頻段的RFID系 統(tǒng)得到許多RFID制造商的支持。3.1.2 RFID技術(shù)原理與分類（1）按信號(hào)頻段 高頻（300MHz1.2GHz)：標(biāo)簽和讀寫器在空 氣中的有效通信距離最遠(yuǎn)，信號(hào)不能穿透金屬 和濕氣，但是數(shù)據(jù)傳輸速率更快，可同時(shí)讀取 多個(gè)標(biāo)簽。但此頻段在各國(guó)均被分配為移動(dòng)通 信專用頻段，很容易引起國(guó)家之間的頻段碰撞。3.1.2 RFID技術(shù)原理與分類（2）按電子標(biāo)簽分類按標(biāo)簽獲得能量方式 被動(dòng)標(biāo)簽：通過(guò)讀寫器發(fā)射的無(wú)線電信號(hào)產(chǎn) 生感應(yīng)磁場(chǎng)而獲得能量,識(shí)別范圍為幾厘米到 10m 主動(dòng)標(biāo)簽：通過(guò)內(nèi)置的電池驅(qū)動(dòng)，識(shí)讀距離 可

26、達(dá)1200m 半主動(dòng)標(biāo)簽：需要讀寫器的射頻能量喚醒標(biāo) 簽工作。3.1.3 RFID系統(tǒng)基本工作原理3.1.2 RFID技術(shù)原理與分類（2）按電子標(biāo)簽分類按應(yīng)用方式 1）粘貼式一旦貼上就不能粘上 2）可拆卸式標(biāo)簽則可以重復(fù)使用 3）內(nèi)置式被設(shè)計(jì)成物體永久部分，用于長(zhǎng) 期監(jiān)控 4）流動(dòng)式可以隨身攜帶,如RFID卡、ATM 卡3.1.2 RFID技術(shù)原理與分類1） RFID電子標(biāo)簽的功能與特性2）RFID電子標(biāo)簽的基本組成3）RFID電子標(biāo)簽的分類3.1.3 RFID電子標(biāo)簽 功能a）具有一定的存儲(chǔ)容量，可以存儲(chǔ)被識(shí)別物品 的相關(guān)信息；b）在一定工作環(huán)境及技術(shù)條件下，電子標(biāo)簽存 儲(chǔ)的數(shù)據(jù)能夠被讀出或

27、寫入；c）維持對(duì)識(shí)別物品的識(shí)別及相關(guān)信息的完整； 數(shù)據(jù)信息編碼后，及時(shí)傳輸給讀寫器；3.1.3 RFID電子標(biāo)簽1） RFID電子標(biāo)簽的功能與特性3.1.3 RFID電子標(biāo)簽 功能d) 可寫入，并且在寫入以后，永久性數(shù)據(jù)不能 修改；e) 具有確定的使用期限，使用期限內(nèi)不需維修；f ) 對(duì)于有源標(biāo)簽，通過(guò)讀寫器能夠顯示電池的工 作狀況。3.1.3 RFID電子標(biāo)簽1） RFID電子標(biāo)簽的功能與特性3.1.3 RFID電子標(biāo)簽1） RFID電子標(biāo)簽的功能與特性特性a）存儲(chǔ)物體數(shù)據(jù)信息b）對(duì)物體進(jìn)行唯一標(biāo)識(shí)c）被讀寫器識(shí)別和讀寫d）具有較長(zhǎng)的使用壽命3.1.3 RFID電子標(biāo)簽1） RFID電子標(biāo)簽

28、的功能與特性3.1.3 RFID電子標(biāo)簽 從功能上，RFID電子標(biāo)簽一般由天線、射頻模塊、控制模塊、存儲(chǔ)器、電池（可選）等組成，如圖所示。 2） RFID電子標(biāo)簽的基本組成3.1.3 RFID電子標(biāo)簽按供電方式3.1.3 RFID電子標(biāo)簽3） RFID電子標(biāo)簽的分類3.1.3 RFID電子標(biāo)簽3） RFID電子標(biāo)簽的分類按載波頻率分3.1.3 RFID電子標(biāo)簽3） RFID電子標(biāo)簽的分類3.1.3 RFID電子標(biāo)簽3） RFID電子標(biāo)簽的分類按標(biāo)簽內(nèi)是否含有電池分3.1.3 RFID電子標(biāo)簽3） RFID電子標(biāo)簽的分類3.1.3 RFID電子標(biāo)簽3） RFID電子標(biāo)簽的分類按作用距離分 3.1

29、.3 RFID電子標(biāo)簽3） RFID電子標(biāo)簽的分類按標(biāo)簽的讀寫功能分3.1.3 RFID電子標(biāo)簽3） RFID電子標(biāo)簽的分類按標(biāo)簽的讀寫功能分按封裝形式分 信用卡標(biāo)簽 線形標(biāo)簽 紙狀標(biāo)簽 玻璃管標(biāo)簽 圓形標(biāo)簽 異形標(biāo)簽3） RFID電子標(biāo)簽的分類3.1.3 RFID電子標(biāo)簽1）RFID讀寫器的基本組成2）RFID讀寫器的功能特性與工作方式3）RFID讀寫器的分類3.1.4 RFID讀寫器 RFID讀寫器的基本組成包括射頻模塊、天線、讀寫模塊以及其他一些基本功能單元。3.1.4 RFID讀寫器1）RFID讀寫器的基本組成讀寫器詳細(xì)結(jié)構(gòu)圖3.1.4 RFID讀寫器RFID讀寫器的功能特性讀寫器的基

30、本任務(wù)是觸發(fā)作為數(shù)據(jù)載體的RFID電子標(biāo)簽，與這個(gè)電子標(biāo)簽建立通信聯(lián)系，并且在中央信息系統(tǒng)和一個(gè)非接觸的數(shù)據(jù)載體之間傳輸數(shù)據(jù)。這種非接觸通信的過(guò)程中涉及的一系列任務(wù):通信的建立、防止碰撞、身份驗(yàn)證3.1.4 RFID讀寫器2）RFID讀寫器功能特性和工作方式3.1.4 RFID讀寫器2）RFID讀寫器功能特性和工作方式 3.1.4 RFID讀寫器2）RFID讀寫器的工作方式a）讀寫器先發(fā)言（Reader Talks First，RTF）在一般狀態(tài)下，RFID電子標(biāo)簽處于“等待”或稱為“休眠”的工作狀態(tài)。當(dāng)RFID讀寫器發(fā)出射頻信號(hào)，而RFID電子標(biāo)簽進(jìn)入到讀寫器的工作范圍時(shí)，電子標(biāo)簽?zāi)軌驒z測(cè)到

31、一定的射頻信號(hào)，便從“休眠”狀態(tài)轉(zhuǎn)到“接收”狀態(tài)，接收讀寫器發(fā)送的命令后，進(jìn)行相應(yīng)的處理，并將結(jié)果返回讀寫器。3.1.4 RFID讀寫器2）RFID讀寫器的工作方式3.1.4 RFID讀寫器b) 標(biāo)簽先發(fā)言（Tag Talks First，TTF） 進(jìn)入讀寫器的能量場(chǎng)獲取工作能量后就主動(dòng)發(fā)送自身電子編碼和儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)信息。2）RFID讀寫器的工作方式3.1.4 RFID讀寫器按雙工方式分類：全雙工和半雙工按通信方式來(lái)分類： RTF和TTF按應(yīng)用模式來(lái)分類：固定式讀寫器、便攜式讀寫器、一體式讀寫器和模塊式讀寫器。選擇適當(dāng)?shù)腞FID讀寫器：根據(jù)應(yīng)用環(huán)境的不同，考慮RFID讀寫器的工作頻率、輸出功率、

32、輸出端口、讀寫器結(jié)構(gòu)形式、匹配天線等技術(shù)參數(shù)。3.1.4 RFID讀寫器3）RFID讀寫器的分類3.1.4 RFID讀寫器3）RFID讀寫器的分類 未來(lái)的RFID讀寫器將會(huì)有以下特點(diǎn)：多功能、小型化、便攜式、嵌入式、模塊化、成本更低、智能多天線端口、具有多種數(shù)據(jù)接口、多制式、多頻段兼容等。3.1.4 RFID讀寫器3）RFID讀寫器的分類 RFID技術(shù)在國(guó)外發(fā)展非常迅速，射頻識(shí)別產(chǎn) 品種類繁多。在北美、歐洲、亞太地區(qū)及非 洲南部，RFID技術(shù)被廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化、 商業(yè)自動(dòng)化、交通運(yùn)輸控制管理等眾多領(lǐng)域。在國(guó)內(nèi)還沒(méi)有形成RFID的大規(guī)模應(yīng)用，只有 少數(shù)單位在試點(diǎn)應(yīng)用RFID，隨著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)

33、展，我國(guó)將逐漸推進(jìn)RFID的大規(guī)模應(yīng)用。3.1.5 RFID的應(yīng)用 RFID技術(shù)在交通領(lǐng)域的應(yīng)用 電子不停車收費(fèi)系統(tǒng)（Electronic Toll Collection，ETC）是目前世界上較為先進(jìn)的收費(fèi)系統(tǒng)，是RFID技術(shù)在智能交通領(lǐng)域的應(yīng)用之一。3.1.5 RFID的應(yīng)用電子不停車收費(fèi)系統(tǒng)ETC示意圖3.1.5 RFID的應(yīng)用美國(guó)E-Zpass電子不停車收費(fèi)系統(tǒng)3.1.5 RFID的應(yīng)用美國(guó)最著名的ETC是E-Zpass系統(tǒng)，每車收費(fèi)耗時(shí)不到兩秒，其收費(fèi)通道的通行能力是人工收費(fèi)通道的5到10倍，在德國(guó)、日本、意大利都被廣泛推廣，其中意大利30%的收費(fèi)站安裝使用了不停車收費(fèi)設(shè)備，該收費(fèi)方式每分鐘平均可處理30輛車。在美國(guó)，電子不停車收費(fèi)方式不但讓快速路、高速公路入口因人工繳費(fèi)導(dǎo)致的擁堵環(huán)節(jié)，而且還成為美國(guó)回收公路投資和養(yǎng)護(hù)費(fèi)用的高效率手段。3.1.5 RFID的應(yīng)用 RFID技術(shù)在交通領(lǐng)域的應(yīng)用RFID在國(guó)內(nèi)交通領(lǐng)域的其它應(yīng)用包括:1）全國(guó)各地?cái)?shù)千個(gè)停車場(chǎng)RFID收費(fèi)系統(tǒng)2）國(guó)內(nèi)最大的鐵路機(jī)車車號(hào)識(shí)別系統(tǒng)（遍及全國(guó)18個(gè)鐵路局、7萬(wàn)多公里鐵路線）3）北京市城市汽車環(huán)保檢測(cè)RFID環(huán)保信息卡系統(tǒng)（涉及車輛總?cè)萘窟_(dá)300萬(wàn)輛）. . .3.1.5 RFID的應(yīng)用 RFID技術(shù)在交通領(lǐng)域的應(yīng)用 物流是RFID的應(yīng)用領(lǐng)