第2讲 RFID技术

1、 物 联 网 技 术 概 论第第2讲讲 RFID技术技术1物联网技术概论物联网技术概论 物 联 网 技 术 概 论第第2讲讲 RFID技术技术2 物 联 网 技 术 概 论第第2讲讲 RFID技术技术3自动识别技术：是应用一定的识别装置，通过被识别物品和识别装置之间的接触活动，自动地获取被识别物品的相关信息，并提供给后台的计算机系统来完成后续处理的一种技术。是一种高度自动化的信息采集技术。 计算机自动识别系统包括：自动识别系统、应用程序接口API/中间件和应用系统软件。 自动识别系统完成系统的采集和存储工作，应用系统软件对自动识别系统所采集的数据进行应用处理，而应用程序接口软件则提供自动识别系

2、统和应用系统软件之间的通讯接口包括数据格式，将自动识别系统采集的数据信息转换成应用软件系统可以识别和利用的信息并进行数据传递。 物 联 网 技 术 概 论第第2讲讲 RFID技术技术4 自动识别系统根据识别对象的特征可以分为两大类，分别是数据采集技术和特征提取技术。这两大类自动识别技术的基本功能都是完成物品的自动识别和数据的自动采集。 数据采集技术的基本特征是需要被识别物体具有特定的识别特征载体（如标签等，仅光学字符识别例外），而特征提取技术则根据被识别物体的本身的行为特征（包括静态的、动态的和属性的特征）来完成数据的自动采集。主要有： 条码技术（条形码，二维码） 光学字符识别技术（OCR）

3、卡识别技术（磁卡、IC卡） 生物识别技术（指纹、虹膜、人脸、气味等） 声音识别技术 图像识别技术 射频识别技术（RFID） 物 联 网 技 术 概 论第第2讲讲 RFID技术技术5条形码技术自动识别技术举例条形码光符号识别语音识别虹膜识别指纹识别IC卡条码技术条码技术是在计算机应用发展过程中，为消除数据录入的“瓶颈”问题而产生的，可以说是最“古老”的自动识别技术。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。当使用专门的条形码识别设备如手持式条码扫描器扫描这些条码时，条码中包含的信息就转化为计算机可识别的数据。目前市场上常见的是一维条形码，信息量约几十位数据和字符；二维条形码相对复杂

4、，但信息量可达几千字符。 物 联 网 技 术 概 论第第2讲讲 RFID技术技术6条形码技术：一维条形码自动识别技术举例条形码光符号识别语音识别虹膜识别指纹识别IC卡一维条码一维条码是由一组规则排列的条、空以及对应的字符组成的标记。普通的一维条码在使用过程中仅作为识别信息，它的意义是通过在计算机系统的数据库中提取相应的信息而实现的。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）。 物 联 网 技 术 概 论第第2讲讲 RFID技术技术7一维条形码：几个基本概念模块模块：构成条码的基本单位是模块，模块是指条码中最窄的条

5、或空，模块的宽度通常以mm或mil（千分之一英寸）为单位。构成条码的一个条或空称为一个单元，一个单元包含的模块数是由编码方式决定的，有些码制中，如EAN码，所有单元由一个或多个模块组成；而另一些码制，如39码中，所有单元只有两种宽度，即宽单元和窄单元，其中的窄单元即为一个模块。 密度（密度（Density）：条码的密度指单位长度的条码所表示的字符个数。模块尺寸越小，密度越大，所以密度值通常以模块尺寸的值来表示（如5mil）。通常7.5mil以下的条码称为高密度条码，15mil以上的条码称为低密度条码。宽窄比宽窄比：对于只有两种宽度单元的码制，宽单元与窄单元的比值称为宽窄比，一般为2-3左右（常

6、用的有2：1，3：1）。宽窄比较大时，阅读设备更容易分辨宽单元和窄单元，因此比较容易阅读。 物 联 网 技 术 概 论第第2讲讲 RFID技术技术8一维条形码：几个基本概念（续）对比度（对比度（PCS）：条码符号的光学指标，PSC值越大则条码的光学特性越好PCS=（RL-RD）/RL100%（RL：条的反射率 RD：空的反射率）条码长度条码长度: 从条码起始符前缘到终止符后缘的长度条码密度条码密度:单位长度的条码所表示的字符个数双向条码双向条码：条码的两段都可以作为扫描起点的。中间分隔符中间分隔符：在条码符号中，位于两个相邻的条码符号之间且不代表任何信息的空。连续性条码连续性条码：在条码字符中

7、，两个相邻的条码字符之间没有中间分隔符的条码。非连续性条码非连续性条码：在条码字符中，两个相邻的条码字符之间存在中间分隔符的条码。 物 联 网 技 术 概 论第第2讲讲 RFID技术技术9一维条形码：译码原理激光扫描仪通过一个激光二极管发出一束光线，照射到一个旋转的棱镜或来回摆动的镜子上，反射后的光线穿过阅读窗照射到条码表面，光线经过条或空的反射后返回阅读器，由一个镜子进行采集、聚焦，通过光电转换器转换成电信号，该信号将通过扫描期或终端上的译码软件进行译码。 物 联 网 技 术 概 论第第2讲讲 RFID技术技术10一维条形码：典型一维条形码制比较 物 联 网 技 术 概 论第第2讲讲 RFI

8、D技术技术11条形码技术：二维条形码自动识别技术举例条形码光符号识别语音识别虹膜识别指纹识别IC卡二维码二维码利用某种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记录数据符号信息的；在代码编制上巧妙地利用构成计算机内部逻辑基础的“0”、“1”比特流的概念，使用若干个与二进制相对应的几何形体来表示文字数值信息，通过图象输入设备或光电扫描设备自动识读以实现信息自动处理。二维码具有条码技术的一些共性：每种码制有其特定的字符集；每个字符占有一定的宽度；具有一定的校验功能等。同时还具有对不同行的信息自动识别功能、及处理图形旋转变化等特点。 物 联 网 技 术 概 论第第2讲讲 RFI

9、D技术技术12条形码技术：二维条形码自动识别技术举例条形码光符号识别语音识别虹膜识别指纹识别IC卡目前，世界上应用最多的二维条码符号有Aztec Code、PDF147、DataMatrix、QR Code、Code16K等。Code 16KDataMatrixPDF147Aztec CodeQR Code 物 联 网 技 术 概 论第第2讲讲 RFID技术技术13一维条形码与二维条形码的比较一维条形码特点：一维条形码特点：可直接显示内容为英文、数字、简单符号；贮存数据不多，主要依靠计算机中的关联数据库：保密性能不高；1.损污后可读性差。二维条形码特点：二维条形码特点：可直接显示英文、中文、数

10、字、符号、图型；贮存数据量大，可存放1K字符，可用扫描仪直接读取内容，无需另接数据库；保密性高（可加密），1.安全级别最高时，损污50%仍可读取完整信息。 物 联 网 技 术 概 论第第2讲讲 RFID技术技术14光符号识别&语音识别光学字符识别光学字符识别（Optical Character Recognition，OCR），是模式识别（Pattern Recognition，PR）的一种技术，目的是要使计算机知道它到底看到了什么，尤其是文字资料。OCR技术能使设备通过光学机制识别字符。语音识别语音识别研究如何采用数字信号处理技术自动提取及决定语言信号中最基本有意义的信息，同时也包括

11、利用音律特征等个人特征识别说话人。自动识别技术举例光符号识别语音识别虹膜识别指纹识别IC卡条形码 物 联 网 技 术 概 论第第2讲讲 RFID技术技术15语音识别框架：典型的模式识别系统构词规则同音字判决语法语义背景知识预处理声学参数分析测度估计失真测度语音库判决专家知识库训练识别结果反混叠失真滤波器预加重器端点检测噪声滤波器欧氏距离似然比测度语音信号输入 物 联 网 技 术 概 论第第2讲讲 RFID技术技术16IC卡技术IC卡卡（Integrated Circuit Card），即“集成电路卡”在日常生活中已随处可见。实际上是一种数据存储系统，如有必要还可附加计算能力。一个标准的IC卡应

12、用系统通常包括：IC卡、IC卡接口设备（IC卡读写器）、PC，较大的系统还包括通信网络和主计算机等，如图所示。自动识别技术举例光符号识别语音识别虹膜识别指纹识别IC卡条形码 物 联 网 技 术 概 论第第2讲讲 RFID技术技术17IC卡：基本组成IC卡卡：由持卡人掌管，记录持卡人特征代码、文件资料的便携式信息载体。接口设备接口设备：即IC卡读写器，是卡与PC信息交换的桥梁，且常是IC卡的能量来源。核心为可靠的工业控制单片机，如Intel的51系列等。PC：系统的核心，完成信息处理、报表生成输出和指令发放、系统监控管理以及卡的发行与挂失、黑名单的建立等。网络与计算机网络与计算机：通常用于金融服

13、务等较大的系统。自动识别技术举例光符号识别语音识别虹膜识别指纹识别IC卡条形码 物 联 网 技 术 概 论第第2讲讲 RFID技术技术18IC卡：分类自动识别技术举例光符号识别语音识别虹膜识别指纹识别IC卡条形码 物 联 网 技 术 概 论第第2讲讲 RFID技术技术19IC卡：按芯片分类（1）存储器卡。）存储器卡。存储器卡卡内嵌入的芯片为存储器芯片，这些芯片多为通用E2PROM（或Flash Memory）；无安全逻辑，可对片内信息不受限制地任意存取；卡片制造中也很少采取安全保护措施；不完全符合或支持ISO/IEC 7816国际标准，而多采用两线串行通信协议（I2C总线协议）或3线串行通信协

14、议。存储器卡功能简单，没有（或很少有）安全保护逻辑，但价格低廉，开发使用简便，存储容量增长迅猛，因此多用于某些内部信息无须保密或不允许加密（如急救卡）的场合。特点：特点： 物 联 网 技 术 概 论第第2讲讲 RFID技术技术20IC卡：按芯片分类（2）逻辑加密卡。）逻辑加密卡。逻辑加密卡由非易失性存储器和硬件加密逻辑构成，一般是专门为IC卡设计的芯片，具有安全控制逻辑，安全性能较好；同时采用ROM、PROM、E2PROM等存储技术；从芯片制造到交货，均采取较好的安全保护措施，如运输密码TC（Transport Card）的取用；支持ISO/IEC 7816国际标准。逻辑加密卡有一定的安全保证

15、，多用于有一定安全要求的场合，如保险卡、加油卡、驾驶卡、借书卡、IC卡电话和小额电子钱包等。特点：特点： 物 联 网 技 术 概 论第第2讲讲 RFID技术技术21IC卡：按芯片分类（3）CPU卡。卡。CPU卡也称智能卡。CPU卡的硬件构成包括CPU、存储器（含RAM、ROM、E2PROM等）、卡与读写终端通信的I/O接口及加密运算协处理器CAU，ROM中则存放有COS（Chip Operation System，片内操作系统）。计算能力高，存储容量大，应用灵活，适应性较强。安全防伪能力强。不仅可验证卡和持卡人的合法性，且可鉴别读写终端，已成为一卡多用及对数据安全保密性特别敏感场合的最佳选择，

16、如手机SIM卡等。真正意义上的“智能卡”。特点：特点： 物 联 网 技 术 概 论第第2讲讲 RFID技术技术22CPU卡：按交换界面分类 接触式接触式IC卡卡 接触式IC卡的多个金属触点为卡芯片与外界的信息传输媒介，成本低，实施相对简便；非接触式IC卡则不用触点，而是借助无线收发传送信息，因此在前者难以胜任的交通运输等诸多场合有较多应用。 非接触式非接触式IC卡卡 物 联 网 技 术 概 论第第2讲讲 RFID技术技术23CPU卡：按应用领域分类 根据应用领域的不同可将智能卡分为金融卡和非金融卡（即银行金融卡和非金融卡（即银行卡和非银行卡）卡和非银行卡）。金融卡又分为信用卡和现金卡。前者用于

17、消费支付时，可按预先设定额度透支资金，后者可用做电子钱包和电子存折，但不得透支。而非金融卡的涉及范围极广，实质上囊括了金融卡之外的所有领域，如门禁卡、组织代码卡、医疗卡、保险卡、IC卡身份证、电子标签等。 物 联 网 技 术 概 论第第2讲讲 RFID技术技术24CPU卡：按数据传输形式分类 根据与外界数据传输形式的不同可将智能卡分为串行通信卡串行通信卡和并并行通信卡行通信卡。串行通信卡串行通信卡即为目前最常用的卡，也是目前国际标准中所规定的接口方式。 采用串行方式串行方式与外界交换信息，卡芯片引脚较少，易于封装和接口。但随着芯片存储容量的增大，引发了两个问题两个问题：一是芯片面积急剧增长，给

18、卡的封装带来困难；二是读写时间过长，读写1 MB的容量需要12分钟。 并行通信卡并行通信卡由于采用并行通信，故无此二弊，但国际标准中尚无此类接口标准。例如某种P型IC卡的引脚数多达32个，不仅速度极快，而且容量增大。与串行通信卡一样，它也有存储型、逻辑加密型和CPU型，并已在纳税申报等系统中得以应用。 物 联 网 技 术 概 论第第2讲讲 RFID技术技术25虹膜识别：合适的生物特征虹膜识别虹膜识别是当前应用最方便精确的生物识别技术，虹膜的高度独特性和稳定性是其用于身份鉴别的基础。虹膜识别的特点：虹膜识别的特点：生物活性生物活性: 虹膜处在巩膜的保护下，生物活性强。非接触性非接触性: 从无需用

19、户接触设备,对人身没有侵犯。唯一性唯一性: 形态完全相同虹膜的可能性低于其他组织。稳定性稳定性: 虹膜定型后终身不变，一般疾病不会对虹膜组织造成损伤。防伪性防伪性: 不可能在对视觉无严重影响的情况下用外科手术改变虹膜特征。自动识别技术举例光符号识别语音识别虹膜识别指纹识别IC卡条形码 物 联 网 技 术 概 论第第2讲讲 RFID技术技术26指纹识别技术从实用角度看，指纹识别指纹识别是优于其他生物识别技术的身份鉴别方法。因为指纹具有各不相同、终生基本不变的特点，且目前的指纹识别系统已达到操作方便、准确可靠、价格适中的阶段，正逐步应用于民用市场。指纹识别的处理流程：指纹识别的处理流程：通过特殊的

20、光电转换设备和计算机图像处理技术，对活体指纹进行采集、分析和比对，可以迅速、准确地鉴别出个人身份。系统一般主要包括对指纹图像采集、指纹图像处理、特征提取、特征值的比对与匹配等过程。自动识别技术举例光符号识别语音识别虹膜识别指纹识别IC卡条形码 物 联 网 技 术 概 论第第2讲讲 RFID技术技术27指纹特征有哪些（总体特征）？纹型纹型：三种基本纹型包括：环型、弓型和螺旋型纹数纹数：模式区内指纹纹路的数量。模式区：模式区：指纹上包含总体特征的区域，即从模式区就能够分辨出指纹是属于那一种类型的三角点三角点：位于从核心点开始的第一个分叉点或断点、或者两条纹路会聚处、孤立点、转折点、或者指向这些奇异

21、点。 物 联 网 技 术 概 论第第2讲讲 RFID技术技术28指纹特征有哪些（局部特征）？终结点（终结点（Ending）：一条纹路在此终结。分叉点（分叉点（Bifurcation) ：一条纹路在此分开成为两条或更多的纹路。 分歧点（分歧点（Ridge Divergence）：两条平行的纹路在此分开。 孤立点（孤立点（Dot or Island） : 一条特别短的纹路，以至成为一点。 环点（环点（Enclosure）: 一条纹路分开成为两条之后，立即有合并成为一条，这样形成的一个小环称为环点。短纹（短纹（Short Ridge）: 一端较短但不至于成为一点的纹路。 物 联 网 技 术 概 论第

22、第2讲讲 RFID技术技术29 RFID（Radio Frequency IDentification）即射频识别技术，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，识别时无需人工干预，可工作于各种恶劣环境，可识别高速运动物体并可同时识别多个射频标签，操作快捷方便。 利用无线电波进行双向通信，易于实现自动化且不易损坏，射频卡不怕油渍、灰尘污染，短距离的射频标签可以在这样的环境中替代条码，长距离的产品多用于交通中，距离可达几十米。 物 联 网 技 术 概 论第第2讲讲 RFID技术技术30标签(Tag)：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

23、标识目标对象。阅读器(Reader)：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。包括天线（Antenna）应用软件系统。 物 联 网 技 术 概 论第第2讲讲 RFID技术技术31 物 联 网 技 术 概 论第第2讲讲 RFID技术技术32 RFID的应用的应用第二代身份证第二代身份证 物 联 网 技 术 概 论第第2讲讲 RFID技术技术33 RFID是射频识别技术（Radio Frequency Identification）的英文缩写,利用射频信号通过空间耦合（交变磁场或电磁场）实现无接触信息传递并通过所传递的信息达到识别目的。 它是上世纪90年代兴起的自动识别技术，

24、首先在欧洲市场上得以使用，随后在世界范围内普及。 RFID较其它技术明显的优点是电子标签和阅读器无需接触便可完成识别。射频识别技术改变了条形码依靠有形的一维或二维几何图案来提供信息的方式，通过芯片来提供存储在其中的数量巨大的无形信息。 物 联 网 技 术 概 论第第2讲讲 RFID技术技术34将阅读器智能单元（将阅读器智能单元（CPUCPU或或MPU)MPU)发出的命令进发出的命令进行加工（行加工（编码编码），便于调制到射频信号（阅读），便于调制到射频信号（阅读器器/ /射频标签的射频工作频率）上。射频标签的射频工作频率）上。对经过射频模块解调处理的标签回送数据信号对经过射频模块解调处理的标签

25、回送数据信号进行必要的处理（进行必要的处理（解码解码），并将处理后的结果），并将处理后的结果送入阅读器智能单元。送入阅读器智能单元。基带模块基带模块与标签通信与标签通信( (天线、空间信道）；天线、空间信道）；与计算机通信（应用程序接口，与计算机通信（应用程序接口，API)API)。将阅读器与发往射频标签的命令将阅读器与发往射频标签的命令调制调制到射频信到射频信号号上，经由天线发送出去。发送出去的射频信上，经由天线发送出去。发送出去的射频信号经过空间传送到射频标签上，射频标签对照号经过空间传送到射频标签上，射频标签对照射到其上的射频信号作出响应，形成返回阅读射到其上的射频信号作出响应，形成返回

26、阅读器天线的反射回波信号。器天线的反射回波信号。将射频标签返回到阅读器的回波信号进行必要将射频标签返回到阅读器的回波信号进行必要的加工处理，并从中的加工处理，并从中解调解调提取出射频标签回送提取出射频标签回送的数据。的数据。射频模块射频模块 物 联 网 技 术 概 论第第2讲讲 RFID技术技术35射频标签 射频标签相当于条码技术中的条码符号，用来存储需要识别传输的信息。 与条码不同的是标签必须能够自动或在外力的作用下，把存储的信息主动发射出去。 物 联 网 技 术 概 论第第2讲讲 RFID技术技术36通过天线，芯片接收和传输信号；标签通过天通过天线，芯片接收和传输信号；标签通过天线获得能量

27、，并由芯片控制接收和发送数据。线获得能量，并由芯片控制接收和发送数据。芯片由模拟射频接口、数据控制和芯片由模拟射频接口、数据控制和EEPROMEEPROM三三个模块组成。个模块组成。模拟射频接口模块为芯片提供稳定电压，并将模拟射频接口模块为芯片提供稳定电压，并将获得的数据解调后供数据模块处理，同时将数获得的数据解调后供数据模块处理，同时将数据据角调后返回给阅读器。角调后返回给阅读器。芯片（芯片（ICIC）天线天线具有一定容量的存储器，用以存储被识别对象的信息。具有一定容量的存储器，用以存储被识别对象的信息。在一定的工作环境及技术条件下标签数据可读写。在一定的工作环境及技术条件下标签数据可读写。

28、具有确定的使用期限，使用期限内无需维修。具有确定的使用期限，使用期限内无需维修。维持对识别对象的识别及相关信息的完整。维持对识别对象的识别及相关信息的完整。数据信息编码后，工作时可传输给阅读器。数据信息编码后，工作时可传输给阅读器。可编程，且一旦编程后，永久性数据不能再修改。可编程，且一旦编程后，永久性数据不能再修改。对于有源标签，通过阅读器能显示出电池的工作情况。对于有源标签，通过阅读器能显示出电池的工作情况。 物 联 网 技 术 概 论第第2讲讲 RFID技术技术37 射频识别技术是20世纪90年代开始兴起的一种自动识别技术。 射频识别技术的基本原理是电磁理论，即利用无线电波对记录媒体进行

29、读写。 射频识别技术的优点是不局限于视线、识别距离比光学系统远，射频识别卡具有读写能力、可携带大量数据、难以伪造。 RFID特点特点 物 联 网 技 术 概 论第第2讲讲 RFID技术技术38 射频识别技术和条形码技术相似，目的都是快速准确地确认追踪目标物体。 射频识别技术和条形码技术的区别： 射频标签特有的辨识器不能被复制，标签的作用不仅仅局限于视野之内，因为信息是由无线电波传输，而条形码必须在视野之内。 由于条形码成本较低，有完善的标准体系，已在全球广泛使用，而射频技术由于成本相对较高，只被局限在有限的市场上使用，但它具有广阔的前景。 物 联 网 技 术 概 论第第2讲讲 RFID技术技术

30、39 非接触：读取距离由几厘米到几米 可遮盖：即使有遮蔽物（金属、液体除外）也可辨识 轻薄短小：可多样化的贴付于对象（人/物） 环境时间性：耐污、耐振、耐撞撃、长期性 个体识别：芯片单体上有个体标识符串，可个别管理物品 自动读取：无需人工介入即可读取 可抹写：数据可重复抹写 移动读写：移动中也可读写 同时多笔读取：可同时读取多笔标签 物 联 网 技 术 概 论第第2讲讲 RFID技术技术40比较比较因素因素四种四种技术技术信息载体信息载体信息量信息量读读/ /写写性性读取方式读取方式 安全性安全性 智能化智能化抗干扰抗干扰性性寿命寿命成本成本条码技术条码技术纸、塑料、纸、塑料、金属表面金属表面

31、小小只读只读激光束扫激光束扫描描差差无智能无智能差差较短较短最低最低磁卡技术磁卡技术磁性介质磁性介质一般一般读读/ /写写电磁转换电磁转换一般一般无智能无智能较差较差短短低低ICIC卡技术卡技术EEPROMEEPROM大大读读/ /写写电擦除、电擦除、写入写入好好智能智能好好长长较高较高RFIDRFID技术技术EEPROMEEPROM大大读读/ /写写无线通信无线通信好好智能智能很好很好最长最长较高较高常见四种识别技术比较常见四种识别技术比较条码：成本最低、采用纸制材料，较易磨损，数据量小。磁卡：数据可读写、成本低廉，易被伪造。IC卡：有独立的运算和储存能力，数据安全性好，价格稍高。RFID：

32、具有非接触式识读能力、能同时识别多个物品。 物 联 网 技 术 概 论第第2讲讲 RFID技术技术412.1.3 RFID技术的发展 物 联 网 技 术 概 论第第2讲讲 RFID技术技术42按标签按标签【能量供给方式能量供给方式】无源无源被动标签（被动标签（passive Tag）：标签内无电池。在阅读器）：标签内无电池。在阅读器阅读范围之内时，标签从阅读器发出的射频能量中提取阅读范围之内时，标签从阅读器发出的射频能量中提取其工作所需的电能。其工作所需的电能。半无源半无源半无源标签半无源标签(Semi-passive Tag)：标签内装有电池，：标签内装有电池，但电池仅对标签内要求供电维持数

33、据的电路或芯片工但电池仅对标签内要求供电维持数据的电路或芯片工作所需的电压作辅助支持，标签电路本身耗电很少。作所需的电压作辅助支持，标签电路本身耗电很少。标签未进入工作状态前，一直处于休眠状态，相当于标签未进入工作状态前，一直处于休眠状态，相当于无源标签。标签进入阅读器的阅读范围时，受到阅读无源标签。标签进入阅读器的阅读范围时，受到阅读器发出的射频能量的激励，进入工作状态，用于传输器发出的射频能量的激励，进入工作状态，用于传输通信的射频能量与无源标签一样来自阅读器。通信的射频能量与无源标签一样来自阅读器。有源有源主动标签（主动标签（Active Tag）：标签的工作电源完全由内部）：标签的工作

34、电源完全由内部电池供给，包括标签与阅读器通信所需的射频能量。电池供给，包括标签与阅读器通信所需的射频能量。 物 联 网 技 术 概 论第第2讲讲 RFID技术技术43 随着技术发展，目前有源RFID标签逐步采用无线单片机来进行设计，具有持久性，信息传播穿透性强，存储信息容量大、种类多等特点。 有源电子标签最重要特点是电子标签工作的能量由电池提供，而不是像无源电子标签系统感应阅读器的能量。 物 联 网 技 术 概 论第第2讲讲 RFID技术技术44有源标签阅读器有源标签阅读器44 有源标签阅读器的主要任务是完成有源标签的读取，存储和通讯传输到上位机和服务器。 有源标签阅读器主要由微控制器，相关软

35、件，包括实时操作系统，高频电路，天线和通讯接口等部分组成。 物 联 网 技 术 概 论第第2讲讲 RFID技术技术45有源标签阅读器系统有源标签阅读器系统45 物 联 网 技 术 概 论第第2讲讲 RFID技术技术46 物 联 网 技 术 概 论第第2讲讲 RFID技术技术RFID 应答器（射频卡或标签）应答器（射频卡或标签）射频卡射频卡 物 联 网 技 术 概 论第第2讲讲 RFID技术技术48按标签按标签【数据读写的技术方法数据读写的技术方法】广播发射式广播发射式实现最简单，标签为有源，实时广播标识信息，阅读器实现最简单，标签为有源，实时广播标识信息，阅读器只收不发。只收不发。缺点缺点：标

36、签不停向外发射信息，费电、产生：标签不停向外发射信息，费电、产生电磁污染，不具备安全保密性。电磁污染，不具备安全保密性。倍频式倍频式实现起来有一定困难，阅读器发出射频查询信号，标签实现起来有一定困难，阅读器发出射频查询信号，标签返回的信号载频为阅读器发出射频的倍频。返回的信号载频为阅读器发出射频的倍频。缺点缺点：对于：对于无源标签，标签将接收的阅读器射频能量转化为倍频回无源标签，标签将接收的阅读器射频能量转化为倍频回波载频时，能量转换效率低，需要占用两个频点，不易波载频时，能量转换效率低，需要占用两个频点，不易获得应用许可。获得应用许可。反射调制式反射调制式实现要解决同频收发问题，阅读器发出微

37、波查询信号，实现要解决同频收发问题，阅读器发出微波查询信号，标签（无源）将部分接收到的微波查询能量信号整流标签（无源）将部分接收到的微波查询能量信号整流为直流电供标签内的电路工作，另一部分微波能量信为直流电供标签内的电路工作，另一部分微波能量信号被标签内保存的数据信息调制后反射回阅读器，阅号被标签内保存的数据信息调制后反射回阅读器，阅读器收到反射回的调制信号后，从中解出标签数据信读器收到反射回的调制信号后，从中解出标签数据信息。息。缺点缺点：阅读器发出的微波信号与接收反射回的调：阅读器发出的微波信号与接收反射回的调制信号是同时进行的，反射回的信号强度较发射信号制信号是同时进行的，反射回的信号强

38、度较发射信号要弱得多，同频接收实现困难。要弱得多，同频接收实现困难。反射调制式反射调制式实现要解决同频收发问题，阅读器发出微波查询信号，实现要解决同频收发问题，阅读器发出微波查询信号，标签（无源）将部分接收到的微波查询能量信号整流标签（无源）将部分接收到的微波查询能量信号整流为直流电供标签内的电路工作，另一部分微波能量信为直流电供标签内的电路工作，另一部分微波能量信号被标签内保存的数据信息调制后反射回阅读器，阅号被标签内保存的数据信息调制后反射回阅读器，阅读器收到反射回的调制信号后，从中解出标签数据信读器收到反射回的调制信号后，从中解出标签数据信息。息。缺点缺点：阅读器发出的微波信号与接收反射

39、回的调：阅读器发出的微波信号与接收反射回的调制信号是同时进行的，反射回的信号强度较发射信号制信号是同时进行的，反射回的信号强度较发射信号要弱得多，同频接收实现困难。要弱得多，同频接收实现困难。 物 联 网 技 术 概 论第第2讲讲 RFID技术技术49按标签按标签【信息注入方式信息注入方式】ICIC固化式固化式标签信息在芯片生产时即以标签信息在芯片生产时即以ROM方式注入，其保方式注入，其保存的信息是一成不变的。存的信息是一成不变的。有线改写式有线改写式标签信息写入其内部的标签信息写入其内部的E2存储区中，改写时需要存储区中，改写时需要专用编程器或写入器，改写过程必须为其供电。专用编程器或写入

40、器，改写过程必须为其供电。无线改写式无线改写式一般适用于有源标签，具有特定的改写指令，标一般适用于有源标签，具有特定的改写指令，标签内保存的信息也位于其内部的签内保存的信息也位于其内部的E2存储区。存储区。 物 联 网 技 术 概 论第第2讲讲 RFID技术技术50按标签按标签【存储器类型存储器类型】只读只读标签内存储器出厂时已经写入固定数据，用户不标签内存储器出厂时已经写入固定数据，用户不得修改。得修改。一次可写一次可写标签内存储器允许用户写入一次数据，但写入后标签内存储器允许用户写入一次数据，但写入后不得再修改。不得再修改。 读写读写标签内存储器允许用户进行多次擦写，方便数据标签内存储器允

41、许用户进行多次擦写，方便数据更新。更新。 物 联 网 技 术 概 论第第2讲讲 RFID技术技术51按标签按标签【工作频率工作频率】低频（低频（LFLF）400MHz，如，如915MHz、2450MHz、5800MHz，也有，也有国际标准。国际标准。基本特点基本特点是：成本较高、保存数据量较大、是：成本较高、保存数据量较大、阅读距离较远阅读距离较远(几米至十几米几米至十几米)，高速运动性能好，外形，高速运动性能好，外形一般为卡状，有较强的方向性。一般为卡状，有较强的方向性。超高频超高频/ /微波微波（UHFUHF）433.92MHz,862(902)928MHz,2.45GHz,5.8GH。分

42、为。分为有源标签与无源标签。距离一般大于有源标签与无源标签。距离一般大于1m，典型情况为，典型情况为47m，最大可达，最大可达10m以上。阅读器天线一般为定向天以上。阅读器天线一般为定向天线，只有在天线定向波束范围内的标签可被读线，只有在天线定向波束范围内的标签可被读/写。写。 物 联 网 技 术 概 论第第2讲讲 RFID技术技术52电子标签与阅读器之间通过耦合元件实现射频信号的空间(无接触)耦合。在耦合通道内，根据时序关系，实现能量的传递、数据的交换。发生在阅读器和高频电子标签RFID之间的射频信号的耦合主要采用电感耦合。电感耦合（磁耦合）的原理是：两电感线圈在同一介质中，相互的电磁场通过

43、该介质传导到对方，形成耦合。变压器模型（负载调制）：通过空间高频交变磁场实现耦合，依据的是电磁感应定律。 物 联 网 技 术 概 论第第2讲讲 RFID技术技术53 最常见的电感耦合，就如变压器。即将一个波动的电流或电压在一个线圈内产生磁场，在同一个磁场中的另外一组或几组线圈上就会产生相应比例的磁场。 电感耦合方式一般适合于高、低频工作的近距离射频识别系统。典型的工作频率有：125kHz、225kHz和13.56MHz。识别作用距离小于1m，典型作用距离为1020cm。 RFID标签与阅读器之间的耦合通过天线完成，这里的天线通常可以理解为电波传播的天线，有时也指电感耦合的天线。 物 联 网 技

44、 术 概 论第第2讲讲 RFID技术技术电感耦合方式RFID的工作原理 RIFD工作方式工作方式阅读存储及控应答CRsvsR1L1L2VD应答器芯磁场C2C3v2i电感耦合电感耦合 阅读器阅读器应答器应答器电感耦合方式的电路结构电感耦合方式的电路结构信息信息存储及控制电路阅读器阅读器磁场H 物 联 网 技 术 概 论第第2讲讲 RFID技术技术55 射频识别系统中，读写器和电子标签之间的通信通过电磁波来实现。按照通信距离，可以划分为近场和远场。相应的，读写器和电子标签之间的数据交换方式也被划分为负载调制和反向散射调制。负载调制近距离低频射频识别系统是通过准静态场的耦合来实现的。在这种情况下，读

45、写器和电子标签之间的天线能量交换方式类似于变压器模型，称之为负载调制。负载调制实际是通过改变电子标签天线上的负载电阻的接通和断开，来使读写器天线上的电压发生变化，实现近距离电子标签对天线电压的振幅调制。如果通过数据来控制负载电压的接通和断开，那么这些数据就能够从电子标签传输到读写器了。这种调制方式在125kHz和13.56MHz射频识别系统中得到了广泛的应用。 物 联 网 技 术 概 论第第2讲讲 RFID技术技术u电感耦合方式RFID的工作原理 RIFD工作方式工作方式负载调制负载调制 负载调制的原理示意图负载调制的原理示意图 物 联 网 技 术 概 论第第2讲讲 RFID技术技术57 电磁

46、反向散射耦合（电磁场耦合）：雷达原理模型，发射出去的电磁波，碰到空间目标时，其能量的一部分被目标吸收，另一部分以不同的强度散射到各个方向。在散射的能量中，一小部分反射回发射天线，并被天线接收（因此发射天线也是接收天线），对接收信号进行放大和处理，即可获得目标的有关信息。依据的是电磁波的空间传播规律。 电磁反向散射耦合方式一般适合于高频、微波工作的远距离射频识别系统。 物 联 网 技 术 概 论第第2讲讲 RFID技术技术反向散射耦合RFID工作方式 目标的反向散射耦合目标的反向散射耦合RFID工作方式工作方式反向散射耦合反向散射耦合电源电路用于吸收耦合的功率；电源电路用于吸收耦合的功率； 物

47、联 网 技 术 概 论第第2讲讲 RFID技术技术59 物 联 网 技 术 概 论第第2讲讲 RFID技术技术60 阅读器（阅读器（Reader）又称读写器。阅读器主要负责与电）又称读写器。阅读器主要负责与电子标签的双向通信，同时接收来自主机系统的控制指令。子标签的双向通信，同时接收来自主机系统的控制指令。阅读器的频率决定了阅读器的频率决定了RFID系统工作的频段，其功率决定了系统工作的频段，其功率决定了射频识别的有效距离。阅读器根据使用的结构和技术的不射频识别的有效距离。阅读器根据使用的结构和技术的不同可以是读或读同可以是读或读/写装置，它是写装置，它是RFID系统信息控制和处理系统信息控制

48、和处理中心。中心。 阅读器通常由射频接口、逻辑控制单元和天线三部分阅读器通常由射频接口、逻辑控制单元和天线三部分组成。组成。 物 联 网 技 术 概 论第第2讲讲 RFID技术技术61 物 联 网 技 术 概 论第第2讲讲 RFID技术技术62 （1）射频接口）射频接口 射频接口模块主要任务和功能：射频接口模块主要任务和功能： 产生高频发射能量，激活电子标签并为其提供产生高频发射能量，激活电子标签并为其提供能量。能量。 对发射信号进行调制，将数据传输给电子标签。对发射信号进行调制，将数据传输给电子标签。 接收并调制来自电子标签的射频信号。接收并调制来自电子标签的射频信号。 注意，在射频接口中有

49、两个分隔开的信号通道，注意，在射频接口中有两个分隔开的信号通道，分别来往于电子标签和阅读器两个方向的数据传分别来往于电子标签和阅读器两个方向的数据传输。输。 物 联 网 技 术 概 论第第2讲讲 RFID技术技术63 （2）逻辑控制单元）逻辑控制单元 逻辑控制单元也称读写模块，主要任务和功能：逻辑控制单元也称读写模块，主要任务和功能： 与应用系统软件进行通信，并执行从应用系统软件与应用系统软件进行通信，并执行从应用系统软件发送来的指令。发送来的指令。 控制阅读器与电子标签的通信过程（主控制阅读器与电子标签的通信过程（主-从原则）。从原则）。 信号的编码与解码。信号的编码与解码。 对阅读器和标签

50、之间传输的数据进行加密和解密。对阅读器和标签之间传输的数据进行加密和解密。 执行防碰撞算法。执行防碰撞算法。 对阅读器和标签的身份进行验证。对阅读器和标签的身份进行验证。 物 联 网 技 术 概 论第第2讲讲 RFID技术技术64 物 联 网 技 术 概 论第第2讲讲 RFID技术技术65 阅读器天线发出无线电波 标签天线感应到电波，标签内芯片接受到阅读器所传出的数据(指令)，便将储存于本身的数据再通过无线电波传回阅读器 物 联 网 技 术 概 论第第2讲讲 RFID技术技术66标签与阅读器之间的数据传输是通过空气介质以无线电波形式进行。 阅读器将无线电载波信号经过发射天线向外发射。 当射频标

51、签进入发射天线的工作区时，射频标签被激活后即将自身信息代码经天线发射出去。 阅读器天线接收到射频标签发出的载波信号，经天线的调节器传给阅读器。阅读器对接到的信号进行解调解码，送后台控制器。 控制器（计算机）根据逻辑运算判断该射频标签的合法性，针对不同的设定做出相应的处理和控制，发出指令信号控制执行机构的动作。 执行机构按计算机的指令动作。 通过计算机网络将各个监控点连接起来，构成总控信息平台，根据不同的项目设计不同的软件来完成要达到的功能。 物 联 网 技 术 概 论第第2讲讲 RFID技术技术67电子标签内部各模块的功能：电子标签内部各模块的功能：（1）天线：用来接收由阅读器送来的信号，并把

52、要求的数据传送回给阅读器。）天线：用来接收由阅读器送来的信号，并把要求的数据传送回给阅读器。（2）电压调节器：把由阅读器送来的射频信号转换为直流电源，并经大电容存）电压调节器：把由阅读器送来的射频信号转换为直流电源，并经大电容存储能量，再通过稳压电路以提供稳定的电源。储能量，再通过稳压电路以提供稳定的电源。（3）调制器：逻辑控制电路送出的数据经调制电路调制后加载到天线返给阅读）调制器：逻辑控制电路送出的数据经调制电路调制后加载到天线返给阅读器。器。（4）解调器：去除载波，取出调制信号。）解调器：去除载波，取出调制信号。（5）逻辑控制单元：译码阅读器送来的信号，并依据要求返回数据给阅读器。）逻辑控制单元：译码阅读器送来的信号，并依据要求返回数据给阅读器。（6）存储单元：包括）存储单元：包括ERPROM和和ROM，作为系统运行及存放识别数据。，作为系统运行及存放识别数据。 物 联 网 技 术 概 论第第2讲讲 RFID技术技术68UHF EPC Gen2电子标签具有数据存贮量大、数据传输速率快、工作频率宽、多标签识读等特性，有4个内部存储器分区，分别是：保留存储器，EPC存储器，TID存储器和用户定义存储器。EPC存储器包括了CRC校验码、协议规范控制、EPC全球编码等重要信息。TID存储器包括了ISO15693分类信息、标签方式定义、制