吳功宜_物聯(lián)網(wǎng)工程導論_第2章：RFID.ppt

1、1,吳功宜 吳英 編著,物聯(lián)網(wǎng)工程導論,第2章 RFID與物聯(lián)網(wǎng)應用,2,第 2 章 知 識 點 結 構,3,2.1 自動識別技術的發(fā)展背景,數(shù)據(jù)采集與自動識別技術分類,4,2. 2 條形碼簡介,2.2.1. 條形碼的特點 條形碼是將寬度不等的多個黑條（或黑塊）和空白，按照一定的編碼規(guī)則排列，用以表達一組信息的圖形標識符 常見的一維條形碼是由黑條（簡稱條）和白條（簡稱空）排成的平行線圖案 條形碼可以標出物品的生產國、制造廠家、商品名稱、生產日期，以及圖書分類號、郵件起止地點、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)等許多領域都得到了廣泛的應用,5,2.2.2 一維條形碼的特點

2、 一維條形碼只是在一個方向（一般是水平方向）表達信息，而在垂直方向則不表達任何信息 優(yōu)點是編碼規(guī)則簡單，條形碼識讀器造價較低 缺點是：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個數(shù)字、26個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數(shù)也不過是128個ASCII符,6,2.2.3 二維條形碼的特點,二維條形碼是在水平和垂直方向的二維空間存儲信息 優(yōu)點：信息容量大、譯碼可靠性高、糾錯能力強、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,7,2. 3 磁卡與IC卡的應用,

3、2.3.1 磁卡的應用 磁卡與磁卡讀寫器結構,8,2.3.2 IC卡的特點與應用,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)來進行識別的,9,2.4 RFID基礎知識,2.4.1 RFID標簽的基本概念 RFID是利用無線射頻信號空間耦合的方式，實現(xiàn)無接觸的標簽信息自動傳輸與識別的技術 RFID標簽又稱為“電子標簽”或“射頻標簽”,10,2.4.2 RFID基本工作原理,1. RFID標簽結構,11,2. 理解RFID基本工作原理的電磁學基礎,法拉第電磁感應定律實驗,12,3. RFID標簽工作原理,13,（1）被動式RFID標簽工作原理,被動式RFID標簽也叫做“無源RFID標簽”

4、 無源RFID標簽接近讀寫器時，標簽處于讀寫器天線輻射形成的近場范圍內 RFID標簽天線通過電磁感應產生感應電流，感應電流驅動RFID芯片電路 芯片電路通過RFID標簽天線將存儲在標簽中的標識信息發(fā)送給讀寫器，讀寫器天線再將接收到的標識信息發(fā)送給主機 無源標簽工作過程就是讀寫器向標簽傳遞能量，標簽向讀寫器發(fā)送標簽信息的過程 讀寫器與標簽之間能夠雙向通信的距離稱為“可讀范圍”或“作用范圍”,14,（2）主動式RFID標簽工作原理 主動式RFID標簽也叫做“有源RFID標簽” 處于遠場的有源RFID標簽由內部配置的電池供電 從節(jié)約能源、延長標簽工作壽命的角度，有源RFID標簽可以不主動發(fā)送信息 當

5、有源標簽接收到讀寫器發(fā)送的讀寫指令時，標簽才向讀寫器發(fā)送存儲的標識信息 有源標簽工作過程就是讀寫器向標簽發(fā)送讀寫指令，標簽向讀寫器發(fā)送標識信息的過程,15,（3）半主動RFID標簽,半主動式RFID標簽繼承了無源標簽體積小、重量輕、價格低、使用壽命長的優(yōu)點，內置的電池在沒有讀寫器訪問的時候，只為芯片內很少的電路提供電源 只有在讀寫器訪問時，內置電池向RFID芯片供電，以增加標簽的讀寫距離較遠，提高通信的可靠性 半主動式RFID標簽一般用在可重復使用的集裝箱和物品的跟蹤上,16,2.4.3 RFID標簽的分類,17,1. 按標簽供電方式進行分類,RFID標簽可以分為：無源RFID標簽和有源RFI

6、D標簽,18,2. 按標簽工作模式進行分類,主動式RFID標簽 依靠自身能量主動向RFID讀寫器發(fā)送數(shù)據(jù) 被動式RFID標簽 從RFID讀寫器發(fā)送的電磁波中獲取能量，激活后才能夠向RFID讀寫器發(fā)送數(shù)據(jù) 半主動式RFID標簽 自身的能量只提供給RFID標簽中的電路使用，并不主動向RFID讀寫器發(fā)送數(shù)據(jù)；當它接收到RFID讀寫器發(fā)送的電磁波激活之后，才向RFID讀寫器發(fā)送數(shù)據(jù),19,3. 按標簽讀寫方式進行分類,只讀式RFID標簽 只讀標簽 一次性編程只讀標簽 可重復編程只讀標簽 讀寫式RFID標簽,20,4. 按標簽工作頻率進行分類,低頻RFID標簽 中高頻RFID標簽 超高頻與微波段RFID

7、標簽 ETC應用場景,21,5. 按封裝材料進行分類,紙質封裝RFID標簽 塑料封裝RFID標簽 玻璃封裝RFID標簽,22,6. 按標簽封裝的形狀進行分類,粘貼在標識物上的薄膜型的自粘貼式標簽 用戶攜帶、類似于信用卡的卡式標簽 封裝成能夠固定在車輛或集裝箱上的柱型標簽 封裝在塑料扣中，用于動物耳標的扣式標簽 封裝成鑰匙扣中，用于隨身攜帶的身份標識標簽 封裝在玻璃管中，用于人或動物的植入式標簽,23,2.5 RFID應用系統(tǒng)結構與組成,2.5.1 RFID應用系統(tǒng)結構,24,2.5.2 RFID標簽封裝與編碼/打印設備,1. RFID標簽封裝與編碼/打印設備的基本功能,25,2. 大型的倉庫R

8、FID標簽編碼/打印設備的應用 手工粘貼RFID標簽工作流程,26,自動編碼、打印、張貼RFID標簽工作流程,27,2.5.3 RFID標簽讀寫器,1. RFID標簽讀寫器的基本功能 各種類型的RFID標簽讀寫器,28,讀寫器的主要功能： 讀寫器與RFID標簽之間的通信 讀寫器與計算機之間的通信 能夠實現(xiàn)在有效讀寫區(qū)域內實現(xiàn)對多個RFID標簽同時讀寫的能力 能夠對固定或移動RFID標簽進行識別與讀寫 能夠校驗讀寫過程中錯誤信息 能夠識別有源RFID標簽與電池相關的電量信息,29,2. 讀寫器的分類,（1）移動式讀寫器 移動式讀寫器適用于倉庫盤點、現(xiàn)場貨物清查、圖書館書架清點、動物識別、超市購貨

9、付款、醫(yī)療保健等應用場合 手持便攜式讀寫器一般帶有液晶顯示屏，配置有鍵盤來進行操作和數(shù)據(jù)輸入，可以通過各種有線或無線接口，與高層計算機實現(xiàn)通信 移動式讀寫器是一種嵌入式系統(tǒng)，它將天線與讀寫模塊集成在一個手持設備中 移動式讀寫器一般使用在低頻、中高頻、超高頻段 是否是只讀式或讀/ 寫式，以及內存的大小需要根據(jù)應用的需求確定,30,（2）固定式讀寫器 固定式讀寫器一般采取將天線與讀寫器模塊分開設計的方法 天線通過電纜與讀寫器模塊連接。天線可以方便地安裝在固定的閘門式門柱上、門禁的門框上、不停車收費通道的頂端、倉庫進出口、生產線傳送帶旁 固定式讀寫器一般使用超高頻與微波段，作用距離相對比較遠,31,

10、3. 讀寫器設計中需要注意的幾個問題,標簽身份識別與標簽數(shù)據(jù)傳輸解密/解密問題 標簽數(shù)據(jù)傳輸錯誤問題 多標簽讀取過程中的“碰撞”問題 有源標簽電源狀態(tài)管理問題 標簽與天線位置對讀寫效果的影響,32,RFID應用系統(tǒng)結構,33,2.6 RFID標簽編碼標準*2.6.1 RFID編碼標準研究的必要性,在RFID應用系統(tǒng)中，要使每一件物體的信息在生產加工、市場流通、客戶購買與售后服務過程中，都能夠被準確地記錄下來，就必須形成全球統(tǒng)一的、標準的、唯一能夠準確標識各國、各個企業(yè)生產的各個產品的電子編碼標準 RFID技術廣泛應用的基礎是：RFID標簽編碼的標準化與RFID標簽體系的建立 目前最有影響的標準

11、主要有： EPC Global RFID標準 UID RFID標準 ISO/IEC RFID標準,34,2.6.2 EPC Global RFID標準,美國MIT Auto-ID 實驗室EPC研究的核心思想是： 為每一個產品分配一個唯一的電子標識符EPC碼 EPC碼存儲在RFID標簽的芯片中 通過無線數(shù)據(jù)傳輸技術，RFID讀寫器可以通過非接觸的方式自動采集到EPC碼 連接在互聯(lián)網(wǎng)中的服務器可以完成對EPC碼所涵蓋內容的解析,35,EPC研究的內容與體系,36,EPC編碼體系： EPC編碼體系研究的是產品電子代碼的全球標準 2004年6月EPCglobal公布了第一個EPC標準 目前正在研究和推

12、廣第二代（GEN2）EPC標準 EPC射頻識別系統(tǒng)： EPC射頻識別系統(tǒng)研究包括EPC標簽與EPC讀寫器 EPC信息網(wǎng)絡系統(tǒng)： EPC信息網(wǎng)絡系統(tǒng)是由互聯(lián)網(wǎng)連接的多個支持EPC應用的網(wǎng)絡系統(tǒng)與EPC基礎設施組成 通過EPC中間件軟件、對象名字服務（ONS）與EPC信息服務（EPCIS），實現(xiàn)全球的“物與物”互聯(lián) 對象名字服務（ONS）也稱作“對象名字解析服務”,37,2.6.3 EPC編碼體系,EPC編碼體系特點：兼容性/全面性/科學性 EPC碼由四個數(shù)字字段組成： 版本號：表示產品編碼所采用的EPC版本 域名管理：標識生產廠商 對象分類：標識產品類型 序列號：標識每一件產品 EPC編碼長度分為三種：64位、96位與256位 EPC-