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1、1,吴功宜 吴英 编著,物联网工程导论,第2章 RFID与物联网应用,2,第 2 章 知 识 点 结 构,3,2.1 自动识别技术的发展背景,数据采集与自动识别技术分类,4,2. 2 条形码简介,2.2.1. 条形码的特点 条形码是将宽度不等的多个黑条（或黑块）和空白，按照一定的编码规则排列，用以表达一组信息的图形标识符 常见的一维条形码是由黑条（简称条）和白条（简称空）排成的平行线图案 条形码可以标出物品的生产国、制造厂家、商品名称、生产日期，以及图书分类号、邮件起止地点、类别、日期等信息 在商品流通、图书管理、邮政管理、银行系统等许多领域都得到了广泛的应用,5,2.2.2 一维条形码的特点
2、 一维条形码只是在一个方向（一般是水平方向）表达信息，而在垂直方向则不表达任何信息 优点是编码规则简单，条形码识读器造价较低 缺点是：数据容量较小，一般只能包含字母和数字；条形码尺寸相对较大，空间利用率较低，条形码一旦出现损坏将被拒读 多数一维条码所能表示的字符集不过是10个数字、26个英文字母及一些特殊字符，条码字符集最大所能表示的字符个数也不过是128个ASCII符,6,2.2.3 二维条形码的特点,二维条形码是在水平和垂直方向的二维空间存储信息 优点：信息容量大、译码可靠性高、纠错能力强、制作成本低、保密与防伪性能好 一维条形码与二维条形码火车票的比较,7,2. 3 磁卡与IC卡的应用,
3、2.3.1 磁卡的应用 磁卡与磁卡读写器结构,8,2.3.2 IC卡的特点与应用,IC卡也叫做智能卡，它是通过在集成电路芯片中写有数据来进行识别的,9,2.4 RFID基础知识,2.4.1 RFID标签的基本概念 RFID是利用无线射频信号空间耦合的方式，实现无接触的标签信息自动传输与识别的技术 RFID标签又称为“电子标签”或“射频标签”,10,2.4.2 RFID基本工作原理,1. RFID标签结构,11,2. 理解RFID基本工作原理的电磁学基础,法拉第电磁感应定律实验,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RFID标签”
4、 无源RFID标签接近读写器时，标签处于读写器天线辐射形成的近场范围内 RFID标签天线通过电磁感应产生感应电流，感应电流驱动RFID芯片电路 芯片电路通过RFID标签天线将存储在标签中的标识信息发送给读写器，读写器天线再将接收到的标识信息发送给主机 无源标签工作过程就是读写器向标签传递能量，标签向读写器发送标签信息的过程 读写器与标签之间能够双向通信的距离称为“可读范围”或“作用范围”,14,（2）主动式RFID标签工作原理 主动式RFID标签也叫做“有源RFID标签” 处于远场的有源RFID标签由内部配置的电池供电 从节约能源、延长标签工作寿命的角度，有源RFID标签可以不主动发送信息 当
5、有源标签接收到读写器发送的读写指令时，标签才向读写器发送存储的标识信息 有源标签工作过程就是读写器向标签发送读写指令，标签向读写器发送标识信息的过程,15,（3）半主动RFID标签,半主动式RFID标签继承了无源标签体积小、重量轻、价格低、使用寿命长的优点，内置的电池在没有读写器访问的时候，只为芯片内很少的电路提供电源 只有在读写器访问时，内置电池向RFID芯片供电，以增加标签的读写距离较远，提高通信的可靠性 半主动式RFID标签一般用在可重复使用的集装箱和物品的跟踪上,16,2.4.3 RFID标签的分类,17,1. 按标签供电方式进行分类,RFID标签可以分为：无源RFID标签和有源RFI
6、D标签,18,2. 按标签工作模式进行分类,主动式RFID标签 依靠自身能量主动向RFID读写器发送数据 被动式RFID标签 从RFID读写器发送的电磁波中获取能量，激活后才能够向RFID读写器发送数据 半主动式RFID标签 自身的能量只提供给RFID标签中的电路使用，并不主动向RFID读写器发送数据；当它接收到RFID读写器发送的电磁波激活之后，才向RFID读写器发送数据,19,3. 按标签读写方式进行分类,只读式RFID标签 只读标签 一次性编程只读标签 可重复编程只读标签 读写式RFID标签,20,4. 按标签工作频率进行分类,低频RFID标签 中高频RFID标签 超高频与微波段RFID
7、标签 ETC应用场景,21,5. 按封装材料进行分类,纸质封装RFID标签 塑料封装RFID标签 玻璃封装RFID标签,22,6. 按标签封装的形状进行分类,粘贴在标识物上的薄膜型的自粘贴式标签 用户携带、类似于信用卡的卡式标签 封装成能够固定在车辆或集装箱上的柱型标签 封装在塑料扣中，用于动物耳标的扣式标签 封装成钥匙扣中，用于随身携带的身份标识标签 封装在玻璃管中，用于人或动物的植入式标签,23,2.5 RFID应用系统结构与组成,2.5.1 RFID应用系统结构,24,2.5.2 RFID标签封装与编码/打印设备,1. RFID标签封装与编码/打印设备的基本功能,25,2. 大型的仓库R
8、FID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,27,2.5.3 RFID标签读写器,1. RFID标签读写器的基本功能 各种类型的RFID标签读写器,28,读写器的主要功能： 读写器与RFID标签之间的通信 读写器与计算机之间的通信 能够实现在有效读写区域内实现对多个RFID标签同时读写的能力 能够对固定或移动RFID标签进行识别与读写 能够校验读写过程中错误信息 能够识别有源RFID标签与电池相关的电量信息,29,2. 读写器的分类,（1）移动式读写器 移动式读写器适用于仓库盘点、现场货物清查、图书馆书架清点、动物识别、超市购货
9、付款、医疗保健等应用场合 手持便携式读写器一般带有液晶显示屏，配置有键盘来进行操作和数据输入，可以通过各种有线或无线接口，与高层计算机实现通信 移动式读写器是一种嵌入式系统，它将天线与读写模块集成在一个手持设备中 移动式读写器一般使用在低频、中高频、超高频段 是否是只读式或读/ 写式，以及内存的大小需要根据应用的需求确定,30,（2）固定式读写器 固定式读写器一般采取将天线与读写器模块分开设计的方法 天线通过电缆与读写器模块连接。天线可以方便地安装在固定的闸门式门柱上、门禁的门框上、不停车收费通道的顶端、仓库进出口、生产线传送带旁 固定式读写器一般使用超高频与微波段，作用距离相对比较远,31,
10、3. 读写器设计中需要注意的几个问题,标签身份识别与标签数据传输解密/解密问题 标签数据传输错误问题 多标签读取过程中的“碰撞”问题 有源标签电源状态管理问题 标签与天线位置对读写效果的影响,32,RFID应用系统结构,33,2.6 RFID标签编码标准*2.6.1 RFID编码标准研究的必要性,在RFID应用系统中，要使每一件物体的信息在生产加工、市场流通、客户购买与售后服务过程中，都能够被准确地记录下来，就必须形成全球统一的、标准的、唯一能够准确标识各国、各个企业生产的各个产品的电子编码标准 RFID技术广泛应用的基础是：RFID标签编码的标准化与RFID标签体系的建立 目前最有影响的标准
11、主要有： EPC Global RFID标准 UID RFID标准 ISO/IEC RFID标准,34,2.6.2 EPC Global RFID标准,美国MIT Auto-ID 实验室EPC研究的核心思想是： 为每一个产品分配一个唯一的电子标识符EPC码 EPC码存储在RFID标签的芯片中 通过无线数据传输技术，RFID读写器可以通过非接触的方式自动采集到EPC码 连接在互联网中的服务器可以完成对EPC码所涵盖内容的解析,35,EPC研究的内容与体系,36,EPC编码体系： EPC编码体系研究的是产品电子代码的全球标准 2004年6月EPCglobal公布了第一个EPC标准 目前正在研究和推
12、广第二代（GEN2）EPC标准 EPC射频识别系统： EPC射频识别系统研究包括EPC标签与EPC读写器 EPC信息网络系统： EPC信息网络系统是由互联网连接的多个支持EPC应用的网络系统与EPC基础设施组成 通过EPC中间件软件、对象名字服务（ONS）与EPC信息服务（EPCIS），实现全球的“物与物”互联 对象名字服务（ONS）也称作“对象名字解析服务”,37,2.6.3 EPC编码体系,EPC编码体系特点：兼容性/全面性/科学性 EPC码由四个数字字段组成： 版本号：表示产品编码所采用的EPC版本 域名管理：标识生产厂商 对象分类：标识产品类型 序列号：标识每一件产品 EPC编码长度分为三种：64位、96位与256位 EPC-96 I型编码标准字段结构与意义,38,2.6.4 基于EPC的物联网结构,1. 基于EPC的物联网服务基本概念,39,2. 对象名字服务ONS,物联网对象名字服务ONS工作原理,40,3. EPC信息服务EPCIS,EPCIS结构,41,2.6.5 UID编码体系,UID体系结构,42,2.6.6 ISO/IEC RFID标准体系,ISO/IEC RFID标准体系结构,43,演讲完毕，谢谢观看！,
