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1、RFID原理与应用,第1章,第一章 认知RFID,RFID和RFID技术 RFID和条形码 RFID和IC卡 RFID电子标签的分类 RFID技术标准 物联网,1. RFID和RFID技术,RFID是Radio Frequency Identification（射频识别）的简称，是利用可用于无线电通信的电磁波射频来自动识别个体的技术。 RFID技术是一种先进的非接触式自动识别技术，自动识别技术（Automatic identification and data capture，AIDC）是将信息数据自动识别、采集、输入计算机的重要手段和方法。自动识别技术的技术手段方法非常广泛。RFID技术因其
2、非接触识别特性及同时能识别多个个体的特点而具有应用范围广、系统运用效率高、成本低的优势。, 自动识别技术介绍,在我们的现实生活中，各种各样的活动或者事件都会产生这样或者那 样的数据，这些数据包括人的、物质的、财务的，也包括采购的、生 产的和销售的，这些数据的采集与分析对于我们的生产或者生活决策 来讲是十分重要的。如果没有这些实际工况的数据支援，生产和决策 就将成为一句空话，将缺乏现实基础。 在计算机信息处理系统中，数据的采集是信息系统的基础，这些 数据通过数据系统的分析和过滤，最终成为影响我们决策的信息。 在信息系统早期，相当部分数据的处理都是通过人工手工录入， 这样，不仅数据量十分庞大，劳动
3、强度大，而且数据误码率较高，也 失去了实时的意义。为了解决这些问题，人们就研究和发展了各种各样的自动识别技术，将人们从繁沉的重复的但又十分不精确的手工劳动中解放出来，提高了系统信息的实时性和准确性，从而为生产的实时调整，财务的及时总结以及决策的正确制定提供正确的参考依据。, 自动识别技术介绍,自动识别技术是以计算机技术和通信技术的发展为基础的综合性科学技术，它是信息数据自动识读、自动输入计算机的重要方法和手段，归根到底，自动识别技术是一种高度自动化的信息或者数据采集技术。, 自动识别方法条形码,条形码技术最早产生在风声鹤唳的二十年代，诞生于 Westinghouse的实验室里。那时候对电子技术
4、应用方面的每一个 设想都使人感到非常新奇。他的想法是在信封上做条码标记，条 码中的信息是收信人的地址，就象今天的邮政编码。为此 Kermode发明了最早的条码标识，设计方案非常的简单，即一个“ 条”表示数字“1”，二个“条”表示数字“2”，以次类推。然后，他又发 明了由基本的元件组成的条码识读设备：一个扫描器(能够发射光 并接收反射光)；一个测定反射信号条和空的方法，即边缘定位线 圈；和使用测定结果的方法，即译码器。 条码技术是实现POS系统、EDI、电子商务、供应链管理的技术基 础，是物流管理现代化的重要技术手段。条码技术包括条码的编 码技术、条码标识符号的设计、快速识别技术和计算机管理技术
5、 ，它是实现计算机管理和电子数据交换不可少的前端采集技术。, 自动识别方法光学符号识别（OCR）,OCR技术是光符号识别技术的缩写(Optical Character Recognition)， 是通过扫描等光学输入方式将各种票据、报刊、书籍、文稿及其它印 刷品的文字转化为图像信息，再利用文字识别技术将图像信息转化为 可以使用的计算机输入技术。可应用于银行票据、大量文字资料、档 案卷宗、文案的录入和处理领域。适合于银行、税务等行业大量票据 表格的自动扫描识别及长期存储。相对一般文本，通常以最终识别率 、识别速度、版面理解正确率及版面还原满意度4个方面作为OCR技 术的评测依据；而相对于表格及票
6、据，通常以识别率或整张通过率及 识别速度为测定OCR技术的实用标准。 OCR识别技术不仅具有可以自动判断、拆分、识别和还原各种通用 型印刷体表格，在表格理解上做出了令人满意的实用结果，能够自动 分析文稿的版面布局，自动分栏、并判断出标题、横栏、图像、表格 等相应属性，并判定识别顺序，能将识别结果还原成与扫描文稿的版 面布局一致的新文本。, 自动识别方法生物识别,生物识别是一个能毫不含糊地用惟一的、独特的生物特征的方法辨识人的过程。在这方面，可以给出生理学和行为学的特征上的区别。如果方法所测试的特性直接与个人的身体有关而且完全独立于意识行为的模式之外，则被称之为生理学的生物特征。相反，基于行为学
7、的生物测试方法，是利用了某些可在一定限度内有意识地加以改变，但仍能代表某一特殊个人的特性。生物测试法的分类如图1所示：, 自动识别方法语音识别,语音也是人的特征，也可用于识别的目的。被识别人对着麦克风说一句或更多句话，每次说话时都必须不同，否则系统会受到回放录人在磁带中的预先识别了的说话而受到攻击。述说的这段文字波形将被进行Fourier分析，产生讲话者的特征频谱，并被用来和基准值相比较以确定说话人身份的真实性。现代计算技术的成果，诸如模糊逻辑、神经网络等等，都被包括在这一方法之中。 当然，这个方法也有不足之处，一个人的语音在很大程度上受到他当前身体状况的影响。此外，首要的是要可靠地滤去所有的
8、背景噪音以便能做出明确的频谱分析。每次测试都必须说不同的语句以防止回放记录的语言，这个非常复杂的过程使识别起来比较困难。然而这些技术上的困难被用户的良好可接受性补偿了，使得它成为极具吸引力的生物测试识别法。, 自动识别方法指纹识别,毫无疑问，指纹是最知名的基于生理特征的生物测试识别法。在电子 方案中，自然不再需要用墨水把指纹印在纸上。把大拇指或其他指尖 放在一透明板上，用一个安装在板下的摄像机非接触地扫描皮肤表面 ，再和基准图案进行比较。通常是根据EdHald Richard Henn研发 的分类方案，它用弓形纹，箕形纹和斗型纹来标志其特征。有关类型 、位置和取向的大约有项左右的信息被存储起来
9、，这些信息可用来、位置和取向的大约有项左右的信息被存储起来，这些信息可用来 产生基准图案。 由于众所周知的事实，用户中的某些群体不喜欢这种方法，因为它长 久以来就是和罪犯斗争的工具。指尖上的小小伤口也会导致识别上的 困难，很多系统具有测量手指湿度或脉搏的传感器，补充于光学扫描 ，这种设计在于防止把切除的手指做识别之用。 尽管存在有这些问题，指纹系统仍是最广泛应用的，因为它们在技术 上相对简单，在用户接受的问题上也比较少，从读出指纹到后继的测 试所需的时间也都处在合理的限度之内，光学的和半导体电容传感器 是目前主要使用的，它们的分辨率大约为400dpi。, 自动识别方法虹膜识别,虹膜是一个可变的
10、控光机构，以限制到达视网膜的光量，和视网膜一样它也是一项每个人都独有的生物特征。虹膜扫描可在较视网膜扫描略远的距离上进行，因此测量方法要简单些。用这种方法时以可见光将虹膜（它位于眼睛的前方）映像在CCD摄像机上，数据的估算类似用于视网膜方法。然而，仍旧是镜头会严重地影响测试结果，从而引起问题。, 自动识别方法IC卡,IC卡(Integrated Circuit Card，集成电路卡)，有些国家和地区也 称智能卡(smart card)、智慧卡(intelligent card)、微电路卡 (microcircuit card)或微芯片卡等。它是将一个微电子芯片嵌入符 合ISO 7216标准的卡
11、基中，做成卡片形式。IC卡是继磁卡之后出 现的又一种新型信息工具。IC卡是指集成电路卡，一般用的公交 车卡就是IC卡的一种，一般常见的IC卡采用射频技术与IC卡的读 卡器进行通讯。IC卡与磁卡是有区别的，IC卡是通过卡里的集成 电路存储信息，而磁卡是通过卡内的磁力记录信息。IC卡的成本 一般比磁卡高，但保密性更好。非接触式IC卡又称射频卡， 成功地解决了无源（卡中无电源）和免接触这一难题，是电子器 件领域的一大突破。主要用于公交、轮渡、地铁的自动收费系统 ，也应用在门禁管理、身份证明和电子钱包。, 自动识别方法CPU卡,CPU卡也称智能卡，卡内的集成电路中带有微处理器CPU、存储 单元（包括随
12、机存储器RAM、程序存储器ROM（FLASH）、用户 数据存储器EEPROM）以及芯片操作系统COS。装有COS的CPU 卡相当于一台微型计算机，不仅具有数据存储功能，同时具有命 令处理和数据安全保护等功能。 由于没有掌握关键的生产工艺，原来我国设计的CPU卡芯片一直 在国外生产。目前我国自主设计、制造的CPU卡容量达到了122K 。 CPU卡可适用于金融、保险、交警、政府行业等多个领域，具有 用户空间大、读取速度快、支持一卡多用等特点，并已经通过中 国人民银行和国家商秘委的认证。, 自动识别方法射频识别（RFID）,射频识别系统与上述IC卡有着密切的联系，数据存储在电子数据载体中，是通过磁场
13、与电磁场进行数交换，这方面采用了无线电技术与雷 达技术，通过无线电波进行识别，下面我们进行一下各系统对比，由此可知射频识别的优越性，在本书中我们将详细介绍射频识别技术。,1-1 RFID的发展历史,1-1 RFID的发展历史,1-2 RFID在我国的发展,我国虽然在基础研究方面起步比欧美等发达国家晚，但在RFID技术的应用和普及方面却已经走在很多国家的前面，我国相继利用RFID技术研究开发了第二代身份证、城市交通一卡通、电子门票，电子导游机等，近年来新的应用案例更是层出不穷。,1-3 RFID系统,RFID系统从广义来讲是利用了RFID技术的系统，大规模的业务系统的数据采集可能包含很多不同数据
14、识别采集技术，比如现阶段很多物流系统上条形码和RFID电子标签并存，这样的只要是部分利用了RFID技术的系统可以称为RFID系统。 RFID系统从狭义来讲是专注于处理RFID电子标签数据的系统。,1-4 RFID系统的最小硬件组成,RFID电子标签、读写器（+天线）、服务器,2. RFID和条形码,条形码技术被认为是最古老最成熟、应用最成功最广泛的自动识别技术。常用的条形码是一维条形码和二维条形码 。,一维条形码,二维条形码,2-1 条形码的工作原理,由扫描器发出红外线或可见光照射条码符号，深色条吸收光，浅色条反射光，扫描器将光反射信号转换为电子脉冲，再由译码器转换成二进制码传送至主机 。,方
15、式-1,方式-2,方式-3,2-2 条形码和RFID电子标签的比较,2-2 条形码和RFID电子标签的比较,3. RFID和IC卡,IC卡又称智能卡，是一种电子数据存储器系统，IC卡分接触式和非接触式，非接触式IC卡是RFID技术的一种应用，RFID电子标签的范畴要远大于非接触式IC卡的范畴。另外非接触式IC卡要求具有高强度的加密防伪认证功能，而大多数RFID电子标签并不需要。,接触式IC卡,非接触式IC卡,3-1 RFID电子标签和非接触IC卡的比较,4. RFID电子标签的分类-按工作方式,RFID电子标签按工作方式可分为被动式和主动式标签 ：,被动式,主动式,4. RFID电子标签的分类
16、-按工作频率,低频（135KHz以下,LF段）、高频（13.56MHz，HF段）、超高频（433MHz860960MHz，UHF段）和微波段（2.45GHz，5.8GHz，Microwave）,频率：125kHz；134kHz 只读 只有UID号码，不能写入数据 识读距离近 通常为10cm1m 不能同时读取多个标签 对金属和液体都不敏感 典型应用 门禁 考勤 停车场,4-1 RFID各种频段电子标签的技术特点-低频,4-1 RFID各种频段电子标签的技术特点-高频,频率：13.56MHz 可读写 电感耦合工作方式 电磁场的绕射能力强 对于金属比较敏感，对液体不敏感 方向性不强 识读距离近 1m； 可同时读取多个标签 典型应用 物流 生产制造 资产管理,4-1 RFID各种频段电子标签的技术特点-超高频,频率：860-960MHz (433MHz)； 可读写 电磁波发射工作方式 方向性强 容易形成盲区 对金属和液体都敏感 识读距离远 最大距离可达到810m 可同时读取多个标签 典型应用
