物联网概论ppt课件(完整版)

1、116355051第4章 自动识别技术基本内容和结构52第4章 自动识别技术4.1 自动识别技术概述基本概念: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。技术分类:条码技术、磁条磁卡技术、IC 卡技术、光学字符识别、射频技术、声音识别及视觉识别等集计算机、光、磁、物理、机电、通信技术为一体的高新技术学科。53第4章 自动识别技术4.1 自动识别技术概述应用原理:完整的自动识别计算机管理系统包括自动识别系统（Auto Identification System

2、，AIDS）、应用程序接口(Application Interface，API ) 或者中间件（Middleware） 和应用系统软件（Application Software）。自动识别系统通过中间件或者接口（包括软件的和硬件的）将数据传输给后台处理计算机，由计算机对所采集到的数据进行处理或者加工，最终形成对人们有用的信息。54第4章 自动识别技术4.2 射频识别（RFID）技术4.2.1 RFID 电子标签技术1RFID 标签的分类 依据频率的不同，可以分为低频电子标签，高频电子标签、超高频电子标签和微波电子标签。 依据封装形式的不同，可以分为信用卡标签、线性标签、纸状标签、玻璃管标签、圆

3、形标签以及特殊用途的异性标签等。 根据供电形式的不同可以分为有源系统和无源系统。RFID 电子标签可以分为有源和无源两种。 根据标签的数据调制方式不同，可以分为主动式、被动式和半主动式。一般来讲，无源系统为被动式，有源系统为主动式或半主动式。 根据标签的可读性又可具体分为5 种子类型：只读标签、一次写入只读标签、读写标签、利用片上传感器实现的可读写标签、利用收发信机实现的可读写标签。55第4章 自动识别技术4.2 射频识别（RFID）技术4.2.1 RFID 电子标签技术2RFID 标签所面临的挑战（1）标签所应用物体材料的影响（2）标签的放置影响其读取（3）标签滞后问题（4）RFID 标签安

4、全和隐私保护方法（5）低功耗问题56第4章 自动识别技术4.2 射频识别（RFID）技术4.2.2 RFID 读写器技术1读写器的基本功能 电子标签与读写器之间的通信功能：主要包括对标签初始化、读取标签内存的信息、使标签功能失效等基本操作。 读写器与后端应用系统之间的通信功能：读写器将读取到的标签信息传递给后端应用系统，而后端应用系统则对读写器进行控制与信息交互，完成特定的应用任务。 在读写器识别范围内，完成多标签的存取，具备一定的防碰撞能力，能够在满足一定技术指标的情况下对移动标签进行读取。 对于有源标签，能够标识电池相关信息，如电量等。57第4章 自动识别技术4.2 射频识别（RFID）技

5、术4.2.2 RFID 读写器技术2读写器的工作原理图4-2 读写器工作基本模式58第4章 自动识别技术4.2 射频识别（RFID）技术4.2.2 RFID 读写器技术3读写器的基本组成读写器的基本构成又可分为硬件和软件两部分，另外还需要读写器天线。图4-2 读写器工作基本模式59第4章 自动识别技术4.3 磁卡技术磁卡是利用磁性载体记录英文与数字信息，用来标识身份或其他用途的卡片。一种卡片状的磁性记录介质，与各种读卡器配合作用。磁卡是利用磁性载体记录一些信息，用来标识身份或其他用途的卡片。60第4章 自动识别技术4.3 磁卡技术4.3.1 磁卡简介磁卡是一种磁记录介质卡片。它由高强度、耐高温

6、的塑料或纸质涂覆塑料制成, 能防潮、耐磨且有一定的柔韧性，携带方便、使用较为稳定可靠。通常，磁卡的一面印刷有说明提示性信息，如插卡方向；另一面则有磁层或磁条，具有2 3 个磁道以记录有关信息数据。61第4章 自动识别技术4.3 磁卡技术4.3.2 磁卡分类常用的磁卡可分为以下几类： 磁条型：一般抗磁力卡（300 oe）；高抗磁力卡(3 500 oe)。oe（奥斯特），磁场强度单位。 直接涂印型：低抗磁力卡（300 oe）（如：公园门票）、高抗磁力卡（2700oe）( 如：地铁卡、电话卡)。 银行、社保、证券：银行卡、社会保险卡、社会保障卡、证券交易卡等。 零售服务：购物卡、现金卡、会员卡、积分

7、卡等。 社会安全：人寿和意外保险卡、健康卡等。 交通旅游：汽车保险卡、旅游卡、房间卡锁、护照卡、停车卡等。 医疗：门诊卡、健康检查卡、捐血卡、病历卡、保险卡、药方卡等。 特种证件：身份识别证卡、暂住证卡、印鉴登记卡等。 教育：学生证、报告卡、辅导卡等。 娱乐：电玩卡、卡拉OK 卡、娱乐卡等。其他：品质控制卡、进出管制卡、工作卡等。62第4章 自动识别技术4.4 IC 卡技术IC 卡（Integrated Circuit Card，集成电路卡），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

8、电子芯片嵌入符合ISO 7816 标准的卡基中，做成卡片形式。工作原理：IC 卡工作的基本原理：射频读写器向IC 卡发一组固定频率的电磁波，卡片内有一个LC串联谐振电路，其频率与读写器发射的频率相同，这样在电磁波激励下，LC 谐振电路产生共振，从而使电容内有了电荷；在这个电容的另一端，接有一个单向导通的电子泵，将电容内的电荷送到另一个电容内存储，当所积累的电荷达到2 V 时，此电容可作为电源为其他电路提供工作电压，将卡内数据发射出去或接受读写器的数据。63第4章 自动识别技术4.4 IC 卡技术4.4.3 关键技术1EEPROM 技术2RFID 技术3加密技术4.4.4 产品分类1按结构分：存

9、储器卡、逻辑加密卡、CPU 卡、超级智能卡2. 按界面分：接触式IC 卡、非接触式IC 卡、64第4章 自动识别技术4.4 IC 卡技术4.4.5 应用领域IC 卡的开发、研制与应用是一项系统工程，涉及计算机、通信、网络、 软件、卡的读写设备、应用机具等多种产品领域的多种技术学科, 全球IC 卡产业在技术、市场及应用的竞争中迅速发展起来。4.4.6 产品前景数据监测中心数据显示，随着城市化进程加快、“金卡工程”等项目的大力实施，再加上IC 卡的下游产业如银行、通信、交通等行业均保持较快发展，IC 卡的需求也将持续增长，并有加快之势。该中心预测，到2016 年IC 卡行业市场规模将达到185 亿

10、元。65第4章 自动识别技术4.4 IC 卡技术4.4.7 产品优劣卡片优点： 存储容量大。磁卡的存储容量大约在200 个字符； IC 卡的存储容量根据型号不同，小的几百个字符，大的上百万个字符。 安全保密性好，不容易被复制，IC 卡上的信息能够随意读取、修改、擦除，但都需要密码。 CPU 卡具有数据处理能力。在与读卡器进行数据交换时，可对数据进行加密、解密，以确保交换数据的准确可靠；而磁卡则无此功能。 使用寿命长，可以重复充值。 IC 卡具有防磁、防静电、防机械损坏和防化学破坏等能力，信息保存年限长，读写次数在数万次以上。 IC 卡能广泛应用于金融、电信、交通、商贸、社保、税收、医疗、保险等

11、方面，几乎涵盖所有的公共事业领域。66第4章 自动识别技术4.4 IC 卡技术4.4.7 产品优劣2卡片缺点IC 卡制造成本高。IC 卡数据在卡本身，因此丢失后易被盗用、复制。比如，一个人丢失了第二代身份证，即使这个人及时做了挂失处理，也可能被他人捡拾后非法使用。67第4章 自动识别技术4.5 条形码技术一维条形码技术：1基本概念条形码是由一组规则排列的条、空以及对应的字符组成的标记，“条”指对光线反射率较低的部分,“空”指对光线反射率较高的部分，这些条和空组成的数据表达一定的信息，并能够用特定的设备识读，转换成与计算机兼容的二进制和十进制信息。下图所示为一维条码及其相关说明。68第4章 自动

12、识别技术4.5 条形码技术2码制码制即指条码条和空的排列规则，常用的一维码的码制包括：EAN 码、39 码、25 码、UPC 码、128 码、93 码，ISBN 码及Codabar（库德巴码）等。3符号一个完整的条码的组成次序依次为： 静区（前）、起始符、数据符、（中间分割符，主要用于EAN 码）、( 校验符）、终止符、静区（后）69第4章 自动识别技术4.5 条形码技术4工作原理由于不同颜色的物体，其反射的可见光的波长不同，白色物体能反射各种波长的可见光，黑色物体则吸收各种波长的可见光，所以当条码扫描器光源发出的光经光阑及凸透镜1 后，照射到黑白相间的条码上时，反射光经凸透镜2 聚焦后，照射

13、到光电转换器上，于是光电转换器接收到与白条和黑条相应的强弱不同的反射光信号，并转换成相应的电信号输出到放大整形电路。白条、黑条的宽度不同，相应的电信号持续时间长短也不同。70第4章 自动识别技术4.5 条形码技术4.5.2 二维条形码技术二维码（2-Dimensional Bar Code），又称二维条码，最早起源于日本，它是用特定的几何图形按一定规律在平面（二维方向）上分布的黑白相间的图形，是所有信息数据的一把钥匙。二维码是用某种特定的几何图形按一定规律在平面（二维方向）分布的黑白相间的图形记录数据符号信息的。二维码是DOI（Digital Object Unique Identifier，

14、数字对象唯一识别符）的一种，全球最大的二维码资源中心是“渡云” ，为全球用户统一提供了“唯一数据样本”的物品、人员、组织二维码识别信息。71第4章 自动识别技术4.5 条形码技术4.5.2 二维条形码技术二维码原理：（1）矩阵式原理：矩阵式二维码（又称棋盘式二维码）是在一个矩形空间通过黑、白像素在矩阵中的不同分布进行编码，如图所示。72第4章 自动识别技术4.5 条形码技术（2）行排式原理行排式二维码( 又称：堆积式二维码或层排式二维码)，其编码原理是建立在一维码基础之上，按需要堆积成两行或多行。它在编码设计、校验原理、识读方式等方面继承了一维码的一些特点，识读设备与条码印刷与一维码技术兼容。

15、73第4章 自动识别技术4.5 条形码技术分类：二维码可以分为堆叠式/ 行排式二维条码和矩阵式二维条码，如图所示。常见二维码二维码结构示例74第4章 自动识别技术4.5 条形码技术业务分类：二维码应用根据业务形态不同可分为被读类和主读类两大类。（1）被读类业务平台将二维码通过彩信发到用户手机上，用户持手机到现场，通过二维码机具扫描手机进行内容识别。应用方将业务信息加密、编制成二维码图像后，通过短信或彩信的方式将二维码发送至用户的移动终端上，用户使用时通过设在服务网点的专用识读设备对移动终端上的二维码图像进行识读认证，作为交易或身份识别的凭证来支撑各种应用。75第4章 自动识别技术4.5 条形码

16、技术（2）主读类业务用户在手机上安装二维码客户端，使用手机拍摄并识别媒体、报纸等上面印刷的二维码图片，获取二维码所存储内容并触发相关应用。用户利用手机拍摄包含特定信息的二维码图像，通过手机客户端软件进行解码后触发手机上网、名片识读、拨打电话等多种关联操作，以此为用户提供各类信息服务。76第4章 自动识别技术4.5 条形码技术区别：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，其一定的高度通常是为了便于阅读器的对准。一维条形码的应用可以提高信息录入的速度，减少差错率，其技术成熟，使用广泛，设备成本低廉、需与计算机数据库结合。一维条形码也存在一些不足之处：数据容

17、量较小（ 30 个字符左右）、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）、条形码遭到损坏后便不能阅读；可以识别商品的基本信息，例如商品名称、价格等，但并不能提供商品更详细的信息，要调用更多的信息，需要计算机数据库的进一步配合。二维条形码，在水平和垂直方向的二维空间存储信息，点阵图形、信息密度高、数据量大，具备纠错能力和编码专利权，需支付费用。二维码生成后不可更改、安全性高，支持多种文字、包括英文、中文、数字等。不但具有识别功能，而且可显示更详细的商品内容。77第4章 自动识别技术4.5 条形码技术特点 高密度编码，信息容量大：可容纳多达1 850 个大写字母或2 710 个数字或

18、1 108 个字节，或500 多个汉字，比普通条码信息容量约高几十倍。 编码范围广：该条码可以把图片、声音、文字、签字、指纹等可以数字化的信息进行编码，用条码表示出来；可以表示多种语言文字；可表示图像数据。 容错能力强，具有纠错功能：这使得二维条码因穿孔、污损等引起局部损坏时，照样可以正确得到识读，损毁面积达50% 仍可恢复信息。 译码可靠性高：它比普通条码译码错误率百万分之二要低得多，误码率不超过千万分之一。 可引入加密措施：保密性、防伪性好。 成本低，易制作，持久耐用。 条码符号形状、尺寸大小比例可变。 二维条码可以使用激光或CCD 阅读器识读。78第4章 自动识别技术4.5 条形码技术阅

19、读设备：（1）线性CCD 和线性图像式阅读器（2）带光栅的激光阅读器（3）图像式阅读器82112113物联网系统中，要实现物物连接必须交互大量的数据，在短距离网络中可以考虑建设专用线路进行数据传输，但在大型网络或远距离连接中建设专用传输网络成本将很高。因此，物联网系统中经常采用公网或者专网以无线或者有线的通信方式将信息、数据与指令在感知控制层与平台及应用层之间传递，如移动通信网络、光纤通信网络或互联网。移动通信网络可靠性高、组网灵活、服务质量高，但需要支付给移动运营商一笔不菲的费用；与之相比，互联网成本低廉但可靠性低；如果需要高速、实时数据传输，也可以选用光纤通信网络，但它的缺点是敷设光纤线路比较麻烦，光设备成本较高。本章主要介绍了移动通信系统、光纤通信系统和互联网通信系统等物联网数据传输典型网络，阐述了其基本技术原理，分析了系统结构和性能。通过本章节