RFID与物联网应用

1、Nankai University? ?物联网工程导论物联网工程导论? ?第一页，共四十五页。Nankai University第第2章章 RFID与物联网应用与物联网应用第二页，共四十五页。Nankai University第第 2章章知知识识点点结结构构第三页，共四十五页。Nankai University2.1 自动识别技术的开展背景自动识别技术的开展背景 数据采集与自动识别技术分类数据采集与自动识别技术分类第四页，共四十五页。Nankai University2. 2 条形码简介条形码简介2.2.1. 条形码的特点条形码的特点条形码是将宽度不等的多个黑条或黑块和空白，按条形码是将宽度不

2、等的多个黑条或黑块和空白，按照一定的编码规如此排列，用以表达一组信息的图形照一定的编码规如此排列，用以表达一组信息的图形标识符标识符常见的一维条形码是由黑条简称条和白条简称空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、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、生产日期，以及图书分类号、邮件起止地点、类别、日期等信息日期等信息在商品流通、图书管理、邮政管理、银行系统等许多领在商品流通、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域都得到了广泛的应用第五页，

3、共四十五页。Nankai University2.2.2 一维条形码的特点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，而在垂直方向如此不表达任何信息达信息，而在垂直方向如此不表达任何信息优点是编码规如此简单，条形码识读器造价较低优点是编码规如此简单，条形码识读器造价较低缺点是：数据容量较小，一般只能包含字母和数字；缺点是：数据容量较小，一般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，条形码条形码尺寸相对较大，空间利用率较低，条形码一旦出现损坏将被拒读一旦出现损坏将被拒读多数一维条码所能表示的字符集不过是多数一维条码所能表示

4、的字符集不过是10个数字、个数字、26个英文字母及一些特殊字符，条码字符集最大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所能表示的字符个数也不过是128个个ASCII符符第六页，共四十五页。Nankai University2.2.3 二维条形码的特点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二维条形码是在水平和垂直方向的二维空间存储信息优点：信息容量大、译码可靠性高、纠错能力强、制作优点：信息容量大、译码可靠性高、纠错能力强、制作本钱低、保密与防伪性能好本钱低、保密与防伪性能好一维条形码与二维条形码火车票的比较一维条形码与二维条形码火车票的比较第七

5、页，共四十五页。Nankai University2. 3 磁卡与磁卡与IC卡的应用卡的应用2.3.1 磁卡的应用磁卡的应用磁卡与磁卡读写器结构磁卡与磁卡读写器结构第八页，共四十五页。Nankai University2.3.2 IC卡的特点与应用卡的特点与应用IC卡也叫做智能卡，它是通过在集成电路芯片中写有数据来进展卡也叫做智能卡，它是通过在集成电路芯片中写有数据来进展识别的识别的第九页，共四十五页。Nankai University2.4 RFID根底知识根底知识2.4.1 RFID标签的根本概念标签的根本概念RFID是利用无线射频信号空间耦合的方式，实现无接触的标是利用无线射频信号空间耦

6、合的方式，实现无接触的标签信息自动传输与识别的技术签信息自动传输与识别的技术RFID标签又称为标签又称为“电子标签电子标签或或“射频标签射频标签第十页，共四十五页。Nankai University2.4.2 RFID根本工作原理根本工作原理1. RFID标签结构标签结构第十一页，共四十五页。Nankai University2. 理解理解RFID根本工作原理的电磁学根底根本工作原理的电磁学根底 法拉第电磁感应定律实验法拉第电磁感应定律实验第十二页，共四十五页。Nankai University3. RFID标签工作原理标签工作原理第十三页，共四十五页。Nankai University1被动

7、式被动式RFID标签工作原理标签工作原理被动式被动式RFID标签也叫做标签也叫做“无源无源RFID标签标签无源无源RFID标签接近读写器时，标签处于读写器天线辐射标签接近读写器时，标签处于读写器天线辐射形成的近场范围内形成的近场范围内RFID标签天线通过电磁感应产生感应电流，感应电流驱标签天线通过电磁感应产生感应电流，感应电流驱动动RFID芯片电路芯片电路芯片电路通过芯片电路通过RFID标签天线将存储在标签中的标识信息标签天线将存储在标签中的标识信息发送给读写器，读写器天线再将接收到的标识信息发送发送给读写器，读写器天线再将接收到的标识信息发送给主机给主机无源标签工作过程就是读写器向标签传递能

8、量，标签向无源标签工作过程就是读写器向标签传递能量，标签向读写器发送标签信息的过程读写器发送标签信息的过程读写器与标签之间能够双向通信的距离称为读写器与标签之间能够双向通信的距离称为“可读范围可读范围或或“作用范围作用范围第十四页，共四十五页。Nankai University2主动式主动式RFID标签工作原理标签工作原理主动式主动式RFID标签也叫做标签也叫做“有源有源RFID标签标签处于远场的有源处于远场的有源RFID标签由内部配置的电池供电标签由内部配置的电池供电从节约能源、延长标签工作寿命的角度，有源从节约能源、延长标签工作寿命的角度，有源RFID标签可以不主动发送信息标签可以不主动发

9、送信息当有源标签接收到读写器发送的读写指令时，标签当有源标签接收到读写器发送的读写指令时，标签才向读写器发送存储的标识信息才向读写器发送存储的标识信息有源标签工作过程就是读写器向标签发送读写指令，有源标签工作过程就是读写器向标签发送读写指令，标签向读写器发送标识信息的过程标签向读写器发送标识信息的过程第十五页，共四十五页。Nankai University3半主动半主动RFID标签标签 半主动式半主动式RFID标签继承了无源标签体积小、重量标签继承了无源标签体积小、重量轻、价格低、使用寿命长的优点，内置的电池在没轻、价格低、使用寿命长的优点，内置的电池在没有读写器访问的时候，只为芯片内很少的电

10、路提供有读写器访问的时候，只为芯片内很少的电路提供电源电源 只有在读写器访问时，内置电池向只有在读写器访问时，内置电池向RFID芯片供电，芯片供电，以增加标签的读写距离较远，提高通信的可靠性以增加标签的读写距离较远，提高通信的可靠性 半主动式半主动式RFID标签一般用在可重复使用的集装标签一般用在可重复使用的集装箱和物品的跟踪上箱和物品的跟踪上第十六页，共四十五页。Nankai University2.4.3 RFID标签的分类标签的分类第十七页，共四十五页。Nankai University1. 按标签供电方式进展分类按标签供电方式进展分类RFID标签可以分为：无源标签可以分为：无源RFID

11、标签和有源标签和有源RFID标签标签第十八页，共四十五页。Nankai University2. 按标签工作模式进展分类按标签工作模式进展分类 主动式主动式RFID标签标签 依靠自身能量主动向依靠自身能量主动向RFID读写器发送数据读写器发送数据 被动式被动式RFID标签标签 从从RFID读写器发送的电磁波中获取能量，读写器发送的电磁波中获取能量，激活后才能够向激活后才能够向RFID读写器发送数据读写器发送数据 半主动式半主动式RFID标签标签 自身的能量只提供给自身的能量只提供给RFID标签中的电路使标签中的电路使用，并不主动向用，并不主动向RFID读写器发送数据；当它接读写器发送数据；当它

12、接收到收到RFID读写器发送的电磁波激活之后，才向读写器发送的电磁波激活之后，才向RFID读写器发送数据读写器发送数据第十九页，共四十五页。Nankai University3. 按标签读写方式进展分类按标签读写方式进展分类 只读式只读式RFID标签标签 只读标签只读标签 一次性编程只读标签一次性编程只读标签 可重复编程只读标签可重复编程只读标签 读写式读写式RFID标签标签第二十页，共四十五页。Nankai University4. 按标签工作频率进展分类按标签工作频率进展分类 低频低频RFID标签标签 中高频中高频RFID标签标签 超高频与微波段超高频与微波段RFID标签标签ETC应用场景

13、应用场景第二十一页，共四十五页。Nankai University5. 按封装材料进展分类按封装材料进展分类纸质封装纸质封装RFID标签标签塑料封装塑料封装RFID标签标签玻璃封装玻璃封装RFID标签标签第二十二页，共四十五页。Nankai University6. 按标签封装的形状进展分类按标签封装的形状进展分类粘贴在标识物上的薄膜型的自粘贴式标签粘贴在标识物上的薄膜型的自粘贴式标签用户携带、类似于信用卡的卡式标签用户携带、类似于信用卡的卡式标签封装成能够固定在车辆或集装箱上的柱型标签封装成能够固定在车辆或集装箱上的柱型标签封装在塑料扣中，用于动物耳标的扣式标签封装在塑料扣中，用于动物耳标的

14、扣式标签封装成钥匙扣中，用于随身携带的身份标识标签封装成钥匙扣中，用于随身携带的身份标识标签封装在玻璃管中，用于人或动物的植入式标签封装在玻璃管中，用于人或动物的植入式标签第二十三页，共四十五页。Nankai University2.5 RFID应用系统结构与组成应用系统结构与组成2.5.1 RFID应用系统结构应用系统结构第二十四页，共四十五页。Nankai University2.5.2 RFID标签封装与编码标签封装与编码/打印设备打印设备1. RFID标签封装与编码标签封装与编码/打印设备的根本功能打印设备的根本功能第二十五页，共四十五页。Nankai University2. 大型的

15、仓库大型的仓库RFID标签编码标签编码/打印设备的应用打印设备的应用 手工粘贴手工粘贴RFID标签工作流程标签工作流程第二十六页，共四十五页。Nankai University自动编码、打印、张贴自动编码、打印、张贴RFID标签工作流程标签工作流程第二十七页，共四十五页。Nankai University2.5.3 RFID标签读写器标签读写器1. RFID标签读写器的根本功能标签读写器的根本功能各种类型的各种类型的RFID标签读写器标签读写器第二十八页，共四十五页。Nankai University读写器的主要功能：读写器的主要功能：读写器与读写器与RFID标签之间的通信标签之间的通信读写器

16、与计算机之间的通信读写器与计算机之间的通信能够实现在有效读写区域内实现对多个能够实现在有效读写区域内实现对多个RFID标签标签同时读写的能力同时读写的能力能够对固定或移动能够对固定或移动RFID标签进展识别与读写标签进展识别与读写能够校验读写过程中错误信息能够校验读写过程中错误信息能够识别有源能够识别有源RFID标签与电池相关的电量信息标签与电池相关的电量信息第二十九页，共四十五页。Nankai University2. 读写器的分类读写器的分类1移动式读写器移动式读写器移动式读写器适用于仓库盘点、现场货物清查、图书馆书架移动式读写器适用于仓库盘点、现场货物清查、图书馆书架清点、动物识别、超市

17、购货付款、医疗保健等应用场合清点、动物识别、超市购货付款、医疗保健等应用场合手持便携式读写器一般带有液晶显示屏，配置有键盘来进展手持便携式读写器一般带有液晶显示屏，配置有键盘来进展操作和数据输入，可以通过各种有线或无线接口，与高层操作和数据输入，可以通过各种有线或无线接口，与高层计算机实现通信计算机实现通信移动式读写器是一种嵌入式系统，它将天线与读写模块集成移动式读写器是一种嵌入式系统，它将天线与读写模块集成在一个手持设备中在一个手持设备中移动式读写器一般使用在低频、中高频、超高频段移动式读写器一般使用在低频、中高频、超高频段是否是只读式或读是否是只读式或读/ 写式，以及内存的大小需要根据应用

18、的需写式，以及内存的大小需要根据应用的需求确定求确定第三十页，共四十五页。Nankai University2固定式读写器固定式读写器一般采取将天线与读写器模块分开设计的方法天线通过电缆与读写器模块连接。天线可以方便地安装在固定的闸门式门柱上、门禁的门框上、不停车收费通道的顶端、仓库进出口、生产线传送带旁固定式读写器一般使用超高频与微波段，作用距离相比照较远第三十一页，共四十五页。Nankai University3. 读写器设计中需要注意的几个问题读写器设计中需要注意的几个问题标签身份识别与标签数据传输解密标签身份识别与标签数据传输解密/ /解密问题解密问题标签数据传输错误问题标签数据传输错

19、误问题多标签读取过程中的多标签读取过程中的“碰撞碰撞问题问题有源标签电源状态管理问题有源标签电源状态管理问题标签与天线位置对读写效果的影响标签与天线位置对读写效果的影响第三十二页，共四十五页。Nankai University RFID应用系统结构应用系统结构第三十三页，共四十五页。Nankai University2.6 RFID标签编码标准标签编码标准*2.6.1 RFID编码标准研究的必要性编码标准研究的必要性在在RFID应用系统中，要使每一件物体的信息在生产加工、市场应用系统中，要使每一件物体的信息在生产加工、市场流通、客户购置与售后效劳过程中，都能够被准确地记录下来，流通、客户购置与

20、售后效劳过程中，都能够被准确地记录下来，就必须形成全球统一的、标准的、唯一能够准确标识各国、各个就必须形成全球统一的、标准的、唯一能够准确标识各国、各个企业生产的各个产品的电子编码标准企业生产的各个产品的电子编码标准RFID技术广泛应用的根底是：技术广泛应用的根底是：RFID标签编码的标准化与标签编码的标准化与RFID标签体系的建立标签体系的建立目前最有影响的标准主要有：目前最有影响的标准主要有： EPC Global RFID标准标准 UID RFID标准标准 ISO/IEC RFID标准标准第三十四页，共四十五页。Nankai University2.6.2 EPC Global RFID

21、标准标准美国美国MIT Auto-ID 实验室实验室EPC研究的核心思想是：研究的核心思想是：为每一个产品分配一个唯一的电子标识符为每一个产品分配一个唯一的电子标识符EPC码码EPC码存储在码存储在RFID标签的芯片中标签的芯片中通过无线数据传输技术，通过无线数据传输技术，RFID读写器可以通过非接读写器可以通过非接触的方式自动采集到触的方式自动采集到EPC码码连接在互联网中的效劳器可以完成对连接在互联网中的效劳器可以完成对EPC码所涵盖码所涵盖内容的解析内容的解析第三十五页，共四十五页。Nankai University EPC研究的内容与体系研究的内容与体系第三十六页，共四十五页。Nank

22、ai UniversityEPC编码体系：编码体系：EPC编码体系研究的是产品电子代码的全球标准编码体系研究的是产品电子代码的全球标准2004年年6月月EPCglobal公布了第一个公布了第一个EPC标准标准目前正在研究和推广第二代目前正在研究和推广第二代GEN2EPC标准标准EPC射频识别系统：射频识别系统：EPC射频识别系统研究包括射频识别系统研究包括EPC标签与标签与EPC读写器读写器EPC信息网络系统：信息网络系统：EPC信息网络系统是由互联网连接的多个支持信息网络系统是由互联网连接的多个支持EPC应用的应用的网络系统与网络系统与EPC根底设施组成根底设施组成通过通过EPC中间件软件、对象名字效劳中间件软件、对象名字效劳ONS与与EPC信息信息效劳效劳EPCIS，实现全球的，实现全球的“物与物物与物互联互联对象名字效劳对象名字效劳ONS也称作也称作“对象名字解析效劳对象名字解析效劳第三十七页，共四十五页。Nankai University2.6.3 EPC编码体系编码体系EPC编码体系特点编码体系特点：兼容性：兼容性/全面性全面性/科学性科学性EPC码由四个数字字段组成码由四个数字字段组成：版本号版本号：表示产品编码所采用的表示产品编码所采用的EPC版本版本域