第3章-2 EDI+RFID+GIS+GPS

1、第第3章章-2 RFID EDI GIS GPS 电子商务物流管理 计算机与信息科学学院 2015-09 RFID是什么？ v RFID是Radio Frequency Identification的缩写，即射频 识别，俗称电子标签 v 是一种非接触式的自动识别技术， 它通过射频信号自动识别目标对象 并获取相关数据，识别工作无须人 工干预，可工作于各种恶劣环境。 RFID的基本组成部分的基本组成部分 v 标签 n由耦合元件及芯片组成，每个 标签具有唯一的电子编码，附 着在物体上标识目标对象； v 阅读器 n读取(有时还可以写入)标签信 息的设备，可设计为手持式或 固定式； v 天线 n在标签和

2、读取器间传递射频信 号。 RFID的分类 v 射频标签和阅读器也要调 制到相同的频率才能工作。 v LF, HF, UHF就对应著不 同频率的射频。 v 按应用频率的不同分为低 频(LF)、高频(HF)、超高 频(UHF)、微波(MW) 我们如何知道哪个频率适合于我们的产品？我们如何知道哪个频率适合于我们的产品？ v 低频标签比超高频标签便宜， 节省能量，穿透废金属物体 力强，他们最适合用于含水 成分较高的物体，例如水果 等 v 超高频作用范围广，传送数 据速度快，但是他们比较耗 能，穿透力较弱，作业区域 不能有太多干扰，适合用于 监测从海港运到仓库的物品 射频技术遇到水或金属不能正常工作射频

3、技术遇到水或金属不能正常工作? v 不能将它用于监测罐装或含水成分较高的产品？ v 金属会反射射频，水能吸收射频，因此在这种情况 下使标签的功能正常发挥产生了问题。但是，经过 设计的系统能很好的避免这些问题。 RFID的分类2 v 按照能源的供给方式分为 无源RFID，有源RFID， 以及半有源RFID。 v 有源：内装电池，在高温 或低温下电池不能正常工 作。理想指标为710年。 卡的成本较高;读写距离远 10M， 读写数据快外型尺 寸大，较厚，较重 v 无源，利用无线波能量 工作，在高温或低温下 能正常工作，使用寿命 保证10年以上，外型小 巧，轻，薄，安装方便， 成本低 被动标签和主动标

4、签被动标签和主动标签 v 主动标签自身带有电池 供电，读/写距离较远 同时体积较大，与被动 标签相比成本更高，也 称为有源标签。 v 被动标签由阅读器产生的 磁场中获得工作所需的能 量，成本很低并具有很长 的使用寿命，比主动标签 更小也更轻，读写距离则 较近，也称为无源标签。 标签标签 电子标签电子标签 v RFID标签由（硅）芯片、内置天线 和底材3部分构成 v 标签含有独特的镶嵌层, 嵌入在传统 的标签结构层中. 镶嵌层包含天线和 储存数据用的芯片. v 导电油墨是由金属导电微粒 （银、铜、碳）分散在连接料 中形成的一种导电性复合材料， 印刷到承印物上后，起到导线、 天线和电阻的作用。 v

5、 该油墨印刷在柔性或硬质底材（纸、 PVC 、PE等）上可制成印刷电路。 具有良好的导电性能，可接收 RFID 专用的无线射频信号。 阅读器阅读器 便携式RFID阅读器阅读器 v 控制射频模块向标签发射 读取信号，并接收标签的 应答，对标签的对象标识 信息进行解码，将对象标 识信息连带标签上其它相 关信息传输到主机以供处 理 RFID技术的基本工作原理 v 标签进入磁场后，接收解读器发出的射频信号，凭借感 应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息 (Passive Tag，无源标签或被动标签) v 主动发送某一频率的信号(Active Tag，有源标签或主 动标签)；解读器读取信息并解码

6、后，送至中央信息系统 进行有关数据处理。 射频技术VS条形码 v 两者之间最大的区别是条形码是“可视技术”，扫描仪 在人的指导下工作，只能接收它视野范围内的条形码。 相比之下，射频识别不要求看见目标。射频标签只要在 接受器的作用范围内就可以被读取。 区别区别2 n有无写入信息或更新内存的能力。条形码的内存不能 更改。射频标签不像条形码，它特有的辨识器不能被 复制 区别区别3 n由于条形码成本较低，有完善的标准体系，已在全球 散播，所以已经被普遍接受，从总体来看，射频技术 只被局限在有限的市场份额之内 n组成部分不同, 智能标签比条形码贵，条形码成本是条形码纸张和 油墨成本，内存芯片的主动射频标

7、签价格在2美元以上，被动射频 标签成本在1美元以上 EDI（Electronic Data Interchange） v 电子数据交换（EDI）又称无纸贸 易。 v EDI是贸易伙伴之间按照标准化、 协议化规范化和格式化的信息通 过电子方式在计算机系统之间进 行自动交换和处理。 EDI工作方式工作方式 EDI 管理单证 贸易单证 运输单证 海关单证 银行单证 保险单证 检验单证 其他单证 EDI单证 标准体系 常见单证常见单证 v 合同 v 发票 v 装箱单 v 提单 v 装船通知 v 保险单 地理信息系统（地理信息系统（GIS）是什么？）是什么？ 空间数据 属性数据 空间数据和属性数据的综合

8、体 能让你轻易找到工业园5英里内 和20年以上年轮属性的所有桥梁 GIS 是是 地理学 GIS 遥感技术 摄影测量学 数学和统计学 制图技术 计算机科学 专家系统计算机图形学计算机辅助设计数据库技术软件工程 GIS的相关学科的相关学科 GIS的应用领域的应用领域 GIS的数据采集功能 浏览 查询 GIS可以做什么可以做什么 定位：城市管道 GIS可以做什么可以做什么 交通事故定位 GIS可以做什么可以做什么 数量或者密度定位 GIS可以做什么可以做什么 路径分析 GIS可以做什么可以做什么 动态分段 GIS可以做什么可以做什么 断面分析 GIS可以做什么可以做什么 生成数字地面模型 GIS可以

9、做什么可以做什么 趋势预测 GIS可以做什么可以做什么 硬件：计算机、外设、网络设备 软件： 计算机系统软件 地理信息系统软件 应用分析软件 GIS的组成的组成 GPS v全球定位系统（Global Positioning System）是美国从20世纪70年代开始研 制，历时20年，耗资200亿美元，1994年全面建成，具有在海、陆、空进行全 方位实时三维导航与定位能力的卫星导航与定位系统。 v地面控制部分，由主控站、地面 天线、监测站(数据自动收集中 心)和通讯辅助系统(数据传输) 组成 v空间部分，由24颗卫星组成， 分布在6个道平面上 v用户装置部分， 主要由GPS接 收机和卫星天线组

10、成 v由21颗工作卫星和3颗在轨备用卫星组 成GPS卫星星座，记作（21+3）GPS星 座。 v6个轨道平面内，轨道倾角为55度，各 个轨道平面之间相距60度，高度约 2.02 万千米 地面监控部分地面监控部分 v四个监控站 l监控站设有GPS用户接收机、原子钟、收集当地气象数据的传感器和进行数据初 步处理的计算机 v一个上行注入站 v一个主控站 n设在美国本土科罗拉多（Colorado Springs)范登堡空军基地的联合空间执行中心 CSOC它对地面监控部实行全面控制。主控站主要任务是收集各监控站对GPS卫 星的全部观测数据，利用这些数据计算每颗GPS卫星的轨道和卫星钟改正值。 上行注入站

11、上行注入站 v 上行注入站也设在范登堡空军基地。它的任务主要是在每颗卫星运行至上空 时把这类导航数据及主控站的指令注入到卫星。这种注入对每颗GPS卫星每 天进行一次，并在卫星离开注入站作用范围之前进行最后的注入。 注入站现有3个，分别设在印度洋的迭哥加西亚(Diego Garcia)南在大西洋的阿松 森岛(Ascencion)的南太平洋的卡瓦加兰(Kwajalein)。 l绝对定位（单点定位）：在地球协议坐标 系中，确定观测站相对地球质心的位置 l相对定位：在地球协议坐标系中，确定观 测站与地面某一参考点之间的相对位置。 GPS定位方法分类定位方法分类 绝对定位原理绝对定位原理 l利用 GPS

12、 进行绝对定位的基本原理为：以 GPS 卫星与用 户接收机天线之间的几何距离观测量 为基础，并根据卫星 的瞬时坐标（ XS ,YS ,ZS ），以确定用户接收机天线所对 应的点位，即观测站的位置。设接收机天线的相位中心坐标 为（ X,Y,Z ），则有 l卫星瞬时坐标（ XS ,YS ,ZS ） 根据导航电文获得，所以式中只 有 X 、 Y 、 Z 三个未知量，只 要同时接收 3 颗 GPS 卫星，就 能解出测站点坐标（ X,Y,Z ）。 GPS定位方法分类定位方法分类 v 按用户接收机作业时所处的状态划分： n静态定位：在定位过程中，接收机位置静止不动，是固定的。静止 状态只是相对的，在卫星大

13、地测量中的静止状态通常是指待定点的 位置相对其周围点位没有发生变化，或变化极其缓慢，以致在观测 期内可以忽略。 n动态定位：在定位过程中，接收机天线处于运动状态。 v 在绝对定位和相对定位中，又都包含静态和动态两种形式。 军事上的应用军事上的应用 v 协同作战方面 n GPS可为各级指挥系统提供各 种目标及事件所发生的时间和 地点; v 导弹的制导，提高命中目标的 精度 n 美伊战争70%左右使用GPS 辅助制导，使战斧式巡航导弹 从1600公里的地方准确打击一 个小房子的目标。 v 搜索、救援人员野外定位 n在茫茫的沙漠上，没有任何标 志，主要靠导航卫星进行定位， 知道自己在什么地方 世界世

14、界GPS系统系统 v 世界上只有少数几个国家能够 自主研制生产卫星导航系统。 当前全球有四大卫星定位系统， 分别是 l美国的全球卫星导航定位系统 GPS l俄罗斯的格罗纳斯GLONASS 系统 l欧洲在建的“伽利略”系统 中国的北斗系统。 美国美国GPS系统系统 vGPS是美国历经20年，耗资超过300亿 美元建立的全球卫星定位系统，是继阿 波罗登月计划和航天飞机计划之后第三 项庞大的空间计划。 v美国自1989年2月14日发射第一颗GPS 卫星开始，至今已经发展了两代，能够 为各种用户提供两种定位服务 v 精确定位业务(PPS)：提供给军方 用户，采用P码； v 标准定位业务(SPS)：提供

15、给广大 民用用户，采用的是C/A码 v美国利用GPS系统研制成功了高动态用户接收机，绝大多数是利用自己所掌握 P码密钥来为飞机和巡航导弹制导，并大量应用于现代战争中，实施超视距精 确攻击行动中发挥关键作用 GPS可以提供的民用信号定位精度为10米左右 v 抗干扰性能抗干扰性能： n星座最少将由运行在3个轨道 平面上的27颗卫星组成，而不 是现在的6个轨道平面24颗卫 星； n开发M码使军、民用码使军、民用GPS信号信号 隔离隔离，增加频点，即增加第二 个民用信号和两个军用输出， 以保证在封杀民用GPS信号的 同时不影响己方使用军用GPS 信号； v 成本：成本：卫星的设计工作寿命为 1215年

16、，每颗卫星的成本为 11.2亿美元，而现役GPS卫 星的成本为0.60.8亿美元； 将采用一箭双星的发射方式， 以便进一步降低发射成本。 v 精度：精度：功率提高100多倍信号 强度增加，定位精度提高到 200500毫米毫米，这样可使 GPS制导弹药的投掷精度达到 优于1米的水平； 欧洲欧洲“伽利略伽利略”定位系统定位系统 v规划30颗卫星，最高精度比GPS高十倍 v伽利略”计划总值36亿欧元，除中、俄积极参与外，印度将要发展的以6到7颗卫 星组成的南亚区域卫星导航系统也选择了与“伽利略”的合作。 v2008年北京奥运会和2010年世博会作为伽利略系统的示范性项目。 v伽利略系统的卫星数量多达

17、30颗，美国目 前还只有24颗；“伽利略”更多用于民用， 最高精度比美国GPS高10倍，不少专家形 象地比喻说，如果说GPS只能找到街道， “伽利略”则可找到车库门。 v“伽利略计划”的这一最新举措令美国大受刺激，美国空军GPS联队司令戴维迈登 11月27日在接受法新社记者采访时说：“美国正式决定启动第三代GPS计划 v美国空军已经加快了第三代GPS系统 (GPS III)的开发计划，在2010年发射首 颗GPS III卫星，并拟于20172018年 间建成整个GPS III系统。与现在的GPS 星座相比较，GPS III系统将有如下进展 俄罗斯俄罗斯“格洛纳斯格洛纳斯”系统系统 v由苏联于2

18、0世纪70年代开始建 设，并于1993年启用。该系统 由24颗卫星组成，主要应用于 军事领域。 v与GPS系统相比采用了不同的 轨道和信号频率，更注重对高 纬度地区的覆盖，而且具有较 强的抗干扰能力。 v前苏联解体后，继承了GLONASS系统 的俄罗斯一度因为经济困难而无法为到 寿失效的卫星发射替代卫星，使系统的 在轨卫星数量急剧下降，严重影响了其 使用效能。 v近年来，随着俄罗斯经济状况的好转和 卫星导航定位市场的蓬勃发展，俄罗斯 已经开始重建GLONASS系统，并积极将 该系统向全球民用市场推介 v v目前GLONASS系统的民用信号定位精度 为30米，与美国的GPS系统（民用信号 精度10米）和欧洲“伽利略”系统（民 用信号精度1米）尚有一定的差距。 中国北斗系统中国北斗系统 v空间段由5颗静止轨道卫星和30颗非静 止轨道卫星组成，提供两种服务方式： 开放服务和授权服务。 v开放服务是在服务区免费提供定位、测 速和授时