射频标签：物联网的物品标识技术.ppt

程远东 射频标签：物联网 的物品标识技术 2 本章的中心思想： 从条形码，到磁卡、IC卡，再到射 频标签RFID，我们会发现其实它们 就在我们的身边。小到我们到图书 馆借书的校园卡，大到进出保税区 卡车上无数的货物，射频标签RFID 将无处不在，它将成为物联网的物 品标识技术，成为物联网“物与物” 互联的基础。 3 本章主要内容 射频标签与自动识别技术 RFID技术的应用 RFID产业的发展 4 6.1 射频标签与自动识别技术 6.1.1 条形码简介 数据采集与自动识别技术的发展与分类 5 条形码的特点： 条形码或条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。 条形码在商品流通、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。 6 一维条形码的特点 一维条形码只是在一个方向（一般是水 平方向）表达信息。 一维条形码的优点是编码规则简单，条 形码识读器造价较低。 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。 7 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 空间存储信息的条形码。 二维码的优点是： 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。 8 我国一维条形码与二维条形码火车票的比较 9 条形码扫描器 条形码数据的采集是通过固定的 或手持的条形码扫描器获取的。 条形码扫描器有三种类型： 光扫描器 光电转换器 激光扫描器 10 6.1.2 磁卡与IC卡的应用 磁卡的应用 磁卡是一种卡片状的磁性记录介质，利 用磁性载体记录字符与数字信息，与各 种读卡、读写器配合，用来标识身份或 其他用途。 磁卡受压、被折、长时间磕碰、曝晒、 高温、磁条划伤弄脏，或者受到外部磁 场的影响，都会造成磁卡消磁，丢失数 据而不能使用。 11 磁卡与读卡器 12 IC卡的特点与应用 IC卡的基本概念 IC卡也叫做智能卡。 IC卡通过封装在卡中的集成电路芯 片来记录与更改数字与字符。 IC卡与IC卡读卡器，以及后台计算 机管理系统组成了IC卡应用系统。 13 IC卡与读卡器 14 IC卡主要优点： 存储容量大 磁卡的存储容量大约在200个字符左右， 而IC卡的存储容量根据型号不同，小的 几百个字符，大的可以达到上百万个字 符。 安全保密性好 IC卡在使用时，必须要通过与读写设备 间特有的双向密钥进行认证。 15 IC卡读写方便，使用寿命长 IC卡上的数据能够随意读取、修改、擦 除，但都需要密码。 由于磁卡的磁条划伤、磨损、弄脏或者 受到外部磁场磁化的影响，都会造成磁 卡失效。而IC卡的数据至少可以保持 10 年，读写次数能够达到10万次以上。 16 IC卡的分类 IC卡三种分类方法： 根据IC卡与读卡器是否接触来分类 根据IC卡是否有微处理器来分类 根据应用领域来分类 17 根据IC卡与读卡器是否需要接触才能 够读写数据来分类，IC卡分为： 接触式IC卡 非接触式IC卡 18 根据IC卡是否有微处理器来分类： 如果IC卡只中有存储芯片，而没 有微处理器芯片的称作存储卡； 如果IC卡中有存储芯片和微处理 器芯片的称作智能卡。 电话IC卡一般使用的是存储卡， 银行IC卡一般使用是智能卡。 19 根据应用领域来分类： IC卡可以分为金融卡和非金融卡。 金融卡分为信用卡和现金储值卡。 非金融卡是指应用于医疗、通信、 交通等非金融领域的IC卡。 20 接触式IC卡与非接触式IC卡 接触式IC卡必须将IC卡插入到 IC卡读卡器中，完成IC卡与读卡 器之间的物理连接之后，才能读 取或写入数据。 非接触式IC卡又称射频卡，它是 以无线通信的方式与读卡器进行 通信。 21 非接触式IC卡可以分为主动式和被 动式两类。 主动式非接触式IC卡需要使用者主 动将卡靠近读卡器，用户需要将卡 在读卡器上晃过才能够完成数据交 换的过程。 被动式卡不用出示卡片，只要走过 读卡器的范围，即可完成数据交换 的过程。 22 6.1.3 RFID简介 射频标签RFID是一种无线自动识别技术。 RFID技术是一种可以将物品编码采用无线 标签的方式进行记录和供读取的小型发射 设备。 RFID又称为射频识别技术，它开始广泛应 用于交通、物流、军事、医疗、安全与产 权保护等各种领域，可以实行全球范围的 各种产品、物资流动过程中的动态、快速 、准确地识别与管理。 23 很小和很薄的RFID标签 24 6.1.4 RFID的基本工作原理 RFID应用系统的结构 RFID标签 RFID读写器 RFID数据管理系统 25 RFID标签技术应用于书店购书的场景 26 RFID标签的内部结构 27 6.1.5 RFID标签的分类 28 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RFID标签。 无源RFID标签内不含电源，它的能量要 从RFID读写器获取。 有源RFID标签由内部电源提供能量。 有源RFID标签的优点是作用距离远，距 离可达几十米，甚至可达上百米。 有源RFID标签的缺点是体积大、成本高 ，使用时间受到电池寿命的限制。 29 按标签工作模式进行分类 RFID标签可以分为：主动式、被动式与半主 动式。 主动式RFID标签依靠自身的能量主动向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。 30 按标签工作频率进行分类 RFID标签分为： 低频RFID标签 中高频RFID标签 超高频RFID标签 微波RFID标签 31 低频的RFID标签成本低，保存的数据量比较 小，读写距离比较短，一般在1米左右。低频 的RFID标签一般适用于门禁、考勤、电子计 费、电子钱包、停车场收费管理、畜牧业与动 物管理。 中高频系统使用的RFID标签与读写器成本比 较低。RFID标签的形状一般为卡式，标签内 部存储的数据量较大，读写距离一般在10米左 右。目前我国在第二代身份证、北京公交的“ 一卡通”、广州公交的“羊城通”，以及大多数 校园卡和门禁系统都采用的是中高频RFID系 统。 32 超高频与微波段的RFID系统一般用于远 距离识别与对快速移动物体的识别上。 例如，近距离通信与工业控制领域、物 流领域、铁路运输识别与管理，以及高 速公路的不停车电子收费系统。 33 按标签封装的形状进行分类 RFID标签可以封装成： 可以粘贴在标识物上的薄膜型的自粘贴式标签 可以让用户携带、类似于信用卡的卡式标签 可以封装成能够固定在车辆或集装箱上的柱型标签 可以封装在塑料扣中，用于动物耳标的扣式标签 可以封装成钥匙扣中，用于用户随身携带的身份标 识标签 以封装在玻璃管中，用于人或动物的植入式标签。 34 适应于不同应用需要的RFID标签 35 6.1.6 RFID标签与非接触IC卡的区别与联系 非接触IC卡是低频的RFID标签中的 一种。 限于低频的RFID标签应用的局限性 ，所以非接触IC卡与其他的低频的 RFID标签一样，门禁、考勤、电子 计费、电子钱包、停车场收费管理 等应用领域。 36 6.2 RFID技术的应用 物流业 零售业 制造业 医疗卫生 公共交通 机场 铁路 医疗 资产管理 身份识别 安全保卫 军事领域 37 6.2.1 RFID在商业流通领域中的应用 38 6.2.2 RFID在食品安全与食品流通中的应用 用于动物的RFID标签 39 6.2.3 RFID在危险品储存与流通过程管理中的应用 40 6.2.4 RFID在交通运输中的应用 RFID标签技术在高速公路不停车收费系统中的应用 41 RFID标签在航空行李托运中的应用 42 6.2.5 RFID在医疗卫生管理中的应用 RFID在药品与病人治疗过程中的应用 43 6.2.6 RFID在城市一卡通中的应用 RFID标签技术在城市服务各种的应用 44 6.2.7 RFID新的商业营销模式 虚拟试衣间的示意图 45 6.3 RFID产业的发展 2006 年，国家科技部等16个部委共同发 布了中国射频识别（RFID）技术政策 白皮书。 十一五期间，国家科技部确立了“RFID 技术与应用”重大项目，对 RFID的关键 技术组织了攻关，已经在生产制造、交 通运输、食品安全追溯、车辆管理、高 档商品防伪、大型活动等方面展开应用 示范。 46 2009年6月20日由科技部联合25个部委、 行业协会召开“中国射频识别技术与应用 发展报告”（以下简称为“蓝皮书”）编写 启动会议。2009年11月3日，国家科技部 宣布中国射频识别（RFID）技术发展 与应用报告正式发布。 47 本章小结（1） 从条形码、磁卡、IC卡到