RFID與物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用

吳功宜吳英編著《物聯(lián)網(wǎng)工程導(dǎo)論》第2章

RFID與物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用第

2章知識(shí)點(diǎn)結(jié)構(gòu)2.1自動(dòng)識(shí)別技術(shù)的發(fā)展背景數(shù)據(jù)采集與自動(dòng)識(shí)別技術(shù)分類2.2條形碼簡(jiǎn)介2.2.1.條形碼的特點(diǎn)條形碼是將寬度不等的多個(gè)黑條（或黑塊）和空白，按照一定的編碼規(guī)則排列，用以表達(dá)一組信息的圖形標(biāo)識(shí)符常見的一維條形碼是由黑條（簡(jiǎn)稱條）和白條（簡(jiǎn)稱空）排成的平行線圖案條形碼可以標(biāo)出物品的生產(chǎn)國(guó)、制造廠家、商品名稱、生產(chǎn)日期，以及圖書分類號(hào)、郵件起止地點(diǎn)、類別、日期等信息在商品流通、圖書管理、郵政管理、銀行系統(tǒng)等許多領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用2.2.2一維條形碼的特點(diǎn)一維條形碼只是在一個(gè)方向（一般是水平方向）表達(dá)信息，而在垂直方向則不表達(dá)任何信息優(yōu)點(diǎn)是編碼規(guī)則簡(jiǎn)單，條形碼識(shí)讀器造價(jià)較低缺點(diǎn)是：數(shù)據(jù)容量較小，一般只能包含字母和數(shù)字；條形碼尺寸相對(duì)較大，空間利用率較低，條形碼一旦出現(xiàn)損壞將被拒讀多數(shù)一維條碼所能表示的字符集不過是10個(gè)數(shù)字、26個(gè)英文字母及一些特殊字符，條碼字符集最大所能表示的字符個(gè)數(shù)也不過是128個(gè)ASCII符2.2.3二維條形碼的特點(diǎn)二維條形碼是在水平和垂直方向的二維空間存儲(chǔ)信息優(yōu)點(diǎn)：信息容量大、譯碼可靠性高、糾錯(cuò)能力強(qiáng)、制作成本低、保密與防偽性能好一維條形碼與二維條形碼火車票的比較2.3磁卡與IC卡的應(yīng)用2.3.1磁卡的應(yīng)用磁卡與磁卡讀寫器結(jié)構(gòu)2.3.2IC卡的特點(diǎn)與應(yīng)用IC卡也叫做智能卡，它是通過在集成電路芯片中寫有數(shù)據(jù)來進(jìn)行識(shí)別的2.4RFID基礎(chǔ)知識(shí)2.4.1RFID標(biāo)簽的基本概念RFID是利用無線射頻信號(hào)空間耦合的方式，實(shí)現(xiàn)無接觸的標(biāo)簽信息自動(dòng)傳輸與識(shí)別的技術(shù)RFID標(biāo)簽又稱為“電子標(biāo)簽”或“射頻標(biāo)簽”2.4.2RFID基本工工作原原理1.RFID標(biāo)簽結(jié)結(jié)構(gòu)2.理解RFID基本工工作原原理的的電磁磁學(xué)基基礎(chǔ)法拉第第電磁磁感應(yīng)應(yīng)定律律實(shí)驗(yàn)驗(yàn)3.RFID標(biāo)簽工工作原原理（1）被動(dòng)動(dòng)式RFID標(biāo)簽工工作原原理被動(dòng)式式RFID標(biāo)簽也也叫做做“無無源RFID標(biāo)簽””無源RFID標(biāo)簽接接近讀讀寫器器時(shí)，，標(biāo)簽簽處于于讀寫寫器天天線輻輻射形形成的的近場(chǎng)場(chǎng)范圍圍內(nèi)RFID標(biāo)簽天天線通通過電電磁感感應(yīng)產(chǎn)產(chǎn)生感感應(yīng)電電流，，感應(yīng)應(yīng)電流流驅(qū)動(dòng)動(dòng)RFID芯片電電路芯片電電路通通過RFID標(biāo)簽天天線將將存儲(chǔ)儲(chǔ)在標(biāo)標(biāo)簽中中的標(biāo)標(biāo)識(shí)信信息發(fā)發(fā)送給給讀寫寫器，，讀寫寫器天天線再再將接接收到到的標(biāo)標(biāo)識(shí)信信息發(fā)發(fā)送給給主機(jī)機(jī)無源標(biāo)標(biāo)簽工工作過過程就就是讀讀寫器器向標(biāo)標(biāo)簽傳傳遞能能量，，標(biāo)簽簽向讀讀寫器器發(fā)送送標(biāo)簽簽信息息的過過程讀寫器器與標(biāo)標(biāo)簽之之間能能夠雙雙向通通信的的距離離稱為為“可可讀范范圍””或““作用用范圍圍”（2）主動(dòng)動(dòng)式RFID標(biāo)簽工工作原原理主動(dòng)式式RFID標(biāo)簽也也叫做做“有有源RFID標(biāo)簽””處于遠(yuǎn)遠(yuǎn)場(chǎng)的的有源源RFID標(biāo)簽由由內(nèi)部部配置置的電電池供供電從節(jié)約約能源源、延延長(zhǎng)標(biāo)標(biāo)簽工工作壽壽命的的角度度，有有源RFID標(biāo)簽可可以不不主動(dòng)動(dòng)發(fā)送送信息息當(dāng)有源源標(biāo)簽簽接收收到讀讀寫器器發(fā)送送的讀讀寫指指令時(shí)時(shí)，標(biāo)標(biāo)簽才才向讀讀寫器器發(fā)送送存儲(chǔ)儲(chǔ)的標(biāo)標(biāo)識(shí)信信息有源標(biāo)標(biāo)簽工工作過過程就就是讀讀寫器器向標(biāo)標(biāo)簽發(fā)發(fā)送讀讀寫指指令，，標(biāo)簽簽向讀讀寫器器發(fā)送送標(biāo)識(shí)識(shí)信息息的過過程（3）半主主動(dòng)RFID標(biāo)簽半主動(dòng)動(dòng)式RFID標(biāo)簽繼繼承了了無源源標(biāo)簽簽體積積小、、重量量輕、、價(jià)格格低、、使用用壽命命長(zhǎng)的的優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)，內(nèi)內(nèi)置的的電池池在沒沒有讀讀寫器器訪問問的時(shí)時(shí)候，，只為為芯片片內(nèi)很很少的的電路路提供供電源源只有在在讀寫寫器訪訪問時(shí)時(shí)，內(nèi)內(nèi)置電電池向向RFID芯片供供電，，以增增加標(biāo)標(biāo)簽的的讀寫寫距離離較遠(yuǎn)遠(yuǎn)，提提高通通信的的可靠靠性半主動(dòng)動(dòng)式RFID標(biāo)簽一一般用用在可可重復(fù)復(fù)使用用的集集裝箱箱和物物品的的跟蹤蹤上2.4.3RFID標(biāo)簽的的分類類1.按標(biāo)簽簽供電電方式式進(jìn)行行分類類RFID標(biāo)簽可可以分分為：：無源源RFID標(biāo)簽和和有源源RFID標(biāo)簽2.按標(biāo)簽簽工作作模式式進(jìn)行行分類類主動(dòng)式式RFID標(biāo)簽—依靠自自身能能量主主動(dòng)向向RFID讀寫器器發(fā)送送數(shù)據(jù)據(jù)被動(dòng)式式RFID標(biāo)簽—從RFID讀寫器器發(fā)送送的電電磁波波中獲獲取能能量，，激活活后才才能夠夠向RFID讀寫器器發(fā)送送數(shù)據(jù)據(jù)半主動(dòng)動(dòng)式RFID標(biāo)簽——自身的的能量量只提提供給給RFID標(biāo)簽中中的電電路使使用，，并不不主動(dòng)動(dòng)向RFID讀寫器器發(fā)送送數(shù)據(jù)據(jù)；當(dāng)它接接收到到RFID讀寫器器發(fā)送送的電電磁波波激活活之后后，才才向RFID讀寫寫器器發(fā)發(fā)送送數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)3.按標(biāo)標(biāo)簽簽讀讀寫寫方方式式進(jìn)進(jìn)行行分分類類只讀讀式式RFID標(biāo)簽簽—只讀讀標(biāo)標(biāo)簽簽—一次次性性編編程程只只讀讀標(biāo)標(biāo)簽簽—可重重復(fù)復(fù)編編程程只只讀讀標(biāo)標(biāo)簽簽讀寫寫式式RFID標(biāo)簽簽4.按標(biāo)標(biāo)簽簽工工作作頻頻率率進(jìn)進(jìn)行行分分類類低頻頻RFID標(biāo)簽簽中高高頻頻RFID標(biāo)簽簽超高高頻頻與與微微波波段段RFID標(biāo)簽簽ETC應(yīng)用用場(chǎng)場(chǎng)景景5.按封封裝裝材材料料進(jìn)進(jìn)行行分分類類紙質(zhì)質(zhì)封封裝裝RFID標(biāo)簽簽塑料料封封裝裝RFID標(biāo)簽簽玻璃璃封封裝裝RFID標(biāo)簽簽6.按標(biāo)標(biāo)簽簽封封裝裝的的形形狀狀進(jìn)進(jìn)行行分分類類粘貼貼在在標(biāo)標(biāo)識(shí)識(shí)物物上上的的薄薄膜膜型型的的自自粘粘貼貼式式標(biāo)標(biāo)簽簽用戶戶攜攜帶帶、、類類似似于于信信用用卡卡的的卡卡式式標(biāo)標(biāo)簽簽封裝裝成成能能夠夠固固定定在在車車輛輛或或集集裝裝箱箱上上的的柱柱型型標(biāo)標(biāo)簽簽封裝裝在在塑塑料料扣扣中中，，用用于于動(dòng)動(dòng)物物耳耳標(biāo)標(biāo)的的扣扣式式標(biāo)標(biāo)簽簽封裝裝成成鑰鑰匙匙扣扣中中，，用用于于隨隨身身攜攜帶帶的的身身份份標(biāo)標(biāo)識(shí)識(shí)標(biāo)標(biāo)簽簽封裝裝在在玻玻璃璃管管中中，，用用于于人人或或動(dòng)動(dòng)物物的的植植入入式式標(biāo)標(biāo)簽簽2.5RFID應(yīng)用用系系統(tǒng)統(tǒng)結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)與與組組成成2.5.1RFID應(yīng)用用系系統(tǒng)統(tǒng)結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)2.5.2RFID標(biāo)簽簽封封裝裝與與編編碼碼/打印印設(shè)設(shè)備備1.RFID標(biāo)簽簽封封裝裝與與編編碼碼/打印印設(shè)設(shè)備備的的基基本本功功能能2.大型型的的倉(cāng)倉(cāng)庫庫RFID標(biāo)簽簽編編碼碼/打印印設(shè)設(shè)備備的的應(yīng)應(yīng)用用手工工粘粘貼貼RFID標(biāo)簽簽工工作作流流程程自動(dòng)動(dòng)編編碼碼、、打打印印、、張張貼貼RFID標(biāo)簽簽工工作作流流程程2.5.3RFID標(biāo)簽簽讀讀寫寫器器1.RFID標(biāo)簽簽讀讀寫寫器器的的基基本本功功能能各種種類類型型的的RFID標(biāo)簽簽讀讀寫寫器器讀寫寫器器的的主主要要功功能能：讀寫寫器器與與RFID標(biāo)簽簽之之間間的的通通信信讀寫寫器器與與計(jì)計(jì)算算機(jī)機(jī)之之間間的的通通信信能夠夠?qū)崒?shí)現(xiàn)現(xiàn)在在有有效效讀讀寫寫區(qū)區(qū)域域內(nèi)內(nèi)實(shí)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)對(duì)對(duì)多多個(gè)個(gè)RFID標(biāo)簽簽同同時(shí)時(shí)讀讀寫寫的的能能力力能夠夠?qū)?duì)固固定定或或移移動(dòng)動(dòng)RFID標(biāo)簽簽進(jìn)進(jìn)行行識(shí)識(shí)別別與與讀讀寫寫能夠夠校校驗(yàn)驗(yàn)讀讀寫寫過過程程中中錯(cuò)錯(cuò)誤誤信信息息能夠夠識(shí)識(shí)別別有有源源RFID標(biāo)簽簽與與電電池池相相關(guān)關(guān)的的電電量量信信息息2.讀寫寫器器的的分分類類（1）移移動(dòng)動(dòng)式式讀讀寫寫器器移動(dòng)動(dòng)式式讀讀寫寫器器適適用用于于倉(cāng)倉(cāng)庫庫盤盤點(diǎn)點(diǎn)、、現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)貨貨物物清清查查、、圖圖書書館館書書架架清清點(diǎn)點(diǎn)、、動(dòng)動(dòng)物物識(shí)識(shí)別別、、超超市市購(gòu)購(gòu)貨貨付付款款、、醫(yī)醫(yī)療療保保健健等等應(yīng)應(yīng)用用場(chǎng)場(chǎng)合合手持持便便攜攜式式讀讀寫寫器器一一般般帶帶有有液液晶晶顯顯示示屏屏，，配配置置有有鍵鍵盤盤來來進(jìn)進(jìn)行行操操作作和和數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)輸輸入入，，可可以以通通過過各各種種有有線線或或無無線線接接口口，，與與高高層層計(jì)計(jì)算算機(jī)機(jī)實(shí)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)通通信信移動(dòng)動(dòng)式式讀讀寫寫器器是是一一種種嵌嵌入入式式系系統(tǒng)統(tǒng)，，它它將將天天線線與與讀讀寫寫模模塊塊集集成成在在一一個(gè)個(gè)手手持持設(shè)設(shè)備備中中移動(dòng)動(dòng)式式讀讀寫寫器器一一般般使使用用在在低低頻頻、、中中高高頻頻、、超超高高頻頻段段是否否是是只只讀讀式式或或讀讀/寫式式，，以以及及內(nèi)內(nèi)存存的的大大小小需需要要根根據(jù)據(jù)應(yīng)應(yīng)用用的的需需求求確確定定（2）固固定定式式讀讀寫寫器器固定定式式讀讀寫寫器器一一般般采采取取將將天天線線與與讀讀寫寫器器模模塊塊分分開開設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)的的方方法法天線線通通過過電電纜纜與與讀讀寫寫器器模模塊塊連連接接。。天天線線可可以以方方便便地地安安裝裝在在固固定定的的閘閘門門式式門門柱柱上上、、門門禁禁的的門門框框上上、、不不停停車車收收費(fèi)費(fèi)通通道道的的頂頂端端、、倉(cāng)倉(cāng)庫庫進(jìn)進(jìn)出出口口、、生生產(chǎn)產(chǎn)線線傳傳送送帶帶旁旁固定式讀讀寫器一一般使用用超高頻頻與微波波段，作作用距離離相對(duì)比比較遠(yuǎn)3.讀寫器設(shè)設(shè)計(jì)中需需要注意意的幾個(gè)個(gè)問題標(biāo)簽身份份識(shí)別與與標(biāo)簽數(shù)數(shù)據(jù)傳輸輸解密/解密問題題標(biāo)簽數(shù)據(jù)據(jù)傳輸錯(cuò)錯(cuò)誤問題題多標(biāo)簽簽讀取取過程程中的的“碰碰撞””問題題有源標(biāo)標(biāo)簽電電源狀狀態(tài)管管理問問題標(biāo)簽與與天線線位置置對(duì)讀讀寫效效果的的影響響RFID應(yīng)用系系統(tǒng)結(jié)結(jié)構(gòu)2.6RFID標(biāo)簽編編碼標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)*2.6.1RFID編碼標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)研研究的的必要要性在RFID應(yīng)用系系統(tǒng)中中，要要使每每一件件物體體的信信息在在生產(chǎn)產(chǎn)加工工、市市場(chǎng)流流通、、客戶戶購(gòu)買買與售售后服服務(wù)過過程中中，都都能夠夠被準(zhǔn)準(zhǔn)確地地記錄錄下來來，就就必須須形成成全球球統(tǒng)一一的、、標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)的、、唯一一能夠夠準(zhǔn)確確標(biāo)識(shí)識(shí)各國(guó)國(guó)、各各個(gè)企企業(yè)生生產(chǎn)的的各個(gè)個(gè)產(chǎn)品品的電電子編編碼標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)RFID技術(shù)廣廣泛應(yīng)應(yīng)用的的基礎(chǔ)礎(chǔ)是：：RFID標(biāo)簽編編碼的的標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)化與與RFID標(biāo)簽體體系的的建立立目前最最有影影響的的標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)主要要有：：—EPCGlobalRFID標(biāo)準(zhǔn)—UIDRFID標(biāo)準(zhǔn)—ISO/IECRFID標(biāo)準(zhǔn)2.6.2EPCGlobalRFID標(biāo)準(zhǔn)美國(guó)MITAuto-ID實(shí)驗(yàn)室室EPC研究的的核心心思想想是：為每一一個(gè)產(chǎn)產(chǎn)品分分配一一個(gè)唯唯一的的電子子標(biāo)識(shí)識(shí)符—EPC碼EPC碼存儲(chǔ)儲(chǔ)在RFID標(biāo)簽的的芯片片中通過無無線數(shù)數(shù)據(jù)傳傳輸技技術(shù)，，RFID讀寫器器可以以通過過非接接觸的的方式式自動(dòng)動(dòng)采集集到EPC碼連接在在互聯(lián)聯(lián)網(wǎng)中中的服服務(wù)器器可以以完成成對(duì)EPC碼所涵涵蓋內(nèi)內(nèi)容的的解析析EPC研究的的內(nèi)容容與體體系EPC編碼體體系：EPC編碼體體系研研究的的是產(chǎn)產(chǎn)品電電子代代碼的的全球球標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)2004年6月EPCglobal公布了了第一一個(gè)EPC標(biāo)準(zhǔn)目前正正在研研究和和推廣廣第二二代（（GEN2）EPC標(biāo)準(zhǔn)EPC射頻識(shí)識(shí)別系系統(tǒng)：EPC射頻識(shí)識(shí)別系系統(tǒng)研研究包包括EPC標(biāo)簽與與EPC讀寫器器EPC