物联网概论-第4章_射频识别系统.

1、物联网概论物联网概论The Introduction of the Internet of Things 物物 联联 网网 概概 论论第第4 4章章 射频识别系统射频识别系统 物物 联联 网网 概概 论论第第4 4章章 射频识别系统射频识别系统 在物联网中，自动识别系统可以对物品自动进行标识和识别，并可以将数据实时更新，是全球物品信息实时共享的重要组成部分，是物联网的基石。 射频识别以电子标签来标识某个物体，以读写器作为识别装置，通过射频无线信号自动识别目标对象，是一种非接触式的自动识别系统，也是目前最重要的自动识别系统。 物物 联联 网网 概概 论论4.1 自动识别概述自动识别概述 4.1.

2、1 自动识别自动识别技术的概念技术的概念 4.1.2 自动识别自动识别系统的组成系统的组成 物物 联联 网网 概概 论论4.1.1 自动识别技术的概念自动识别技术的概念 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近活动，自动获取、自动识读被识别物品的相关信息，并提供给后台的计算机处理系统来完成后续相关处理的一种技术。自动识别技术是一种高度自动化的信息或数据采集技术，是用机器识别对象的众多技术的总称。 物物 联联 网网 概概 论论4.1.1 自动识别技术的概念自动识别技术的概念 自动识别得到的信息，在互联网的基础上将用户端延伸和扩展到任何物品，并在人与物品之间进行信息的交

3、换和通信，就构成了物联网。 在物联网中，自动识别系统可以对物品自动进行标识和识别，并可以将数据实时更新，是全球物品信息实时共享的重要组成部分，是物联网的基石。 物物 联联 网网 概概 论论4.1.2 自动识别系统的组成自动识别系统的组成 自动识别系统因应用不同其组成会有所不同，但基本都是由标签、读写器和计算机网络这三大部分组成。标签的形式很多，例如可以是条码或电子标签。读写器是读写标签信息的设备。读写器可以通过标准接口与计算机网络进行连接，计算机网络完成数据的处理、传输、通信和管理的功能。 物物 联联 网网 概概 论论4.1.2 自动识别系统的组成自动识别系统的组成 物物 联联 网网 概概 论

4、论4.2 自动识别技术分类自动识别技术分类 4.2.1 分类标准分类标准 4.2.2 条码识别条码识别 4.2.3 磁识别磁识别 4.2.4 IC卡识别卡识别 4.2.5 射频识别射频识别 物物 联联 网网 概概 论论4.2.1 分类标准分类标准 物物 联联 网网 概概 论论4.2.2 条码识别条码识别 条码是由宽度不同、反射率不同的条（黑色）和空（白色），按照一定的编码规则编制而成，用以表达一组数字或字母符号信息的图形标识符。条码识别是集编码、印刷、识别、数据采集和数据处理于一身的技术，在商品流通、工业生产、图书管理等许多领域都得到了广泛的应用。 物物 联联 网网 概概 论论4.2.3 磁识

5、别磁识别 磁卡是由一定材料的片基和均匀涂覆在片基上的微粒磁性材料制成的，采用的是磁识别技术。磁条从本质意义上讲和计算机用的磁带或磁盘是一样的，可以记载字母、字符及数字信息，通过粘合或热合与塑料或纸牢固地整合在一起，形成磁卡。磁条记录信息的方法是变化磁的极性，一部解码器可以识读到磁性变换，并将它们转换成字母或数字的形式。 物物 联联 网网 概概 论论4.2.3 磁识别磁识别 物物 联联 网网 概概 论论4.2.4 IC卡识别卡识别 IC卡，英文名称为“Integrated Circuit” 。 IC卡将一个微电子芯片嵌入到卡基中，做成卡片形式，是一种电子式数据自动识别卡。 IC卡是集成电路卡，I

6、C卡通过卡片表面8个金属触点与读卡器进行物理连接，来完成通信和数据的交换。 物物 联联 网网 概概 论论4.2.4 IC卡识别卡识别 物物 联联 网网 概概 论论4.2.5 射频识别射频识别 射频识别（Radio Frequency Identification，RFID）技术通过无线电波进行数据的传递，是一种非接触式的自动识别技术。RFID利用射频信号自动识别目标对象，具有无接触、抗干扰能力强、可同时识别多个物体等优点，是自动识别领域中最优秀和应用最广泛的自动识别技术。RFID能够实现对物体的透明化管理，是物联网的基石。 物物 联联 网网 概概 论论4.3 射频识别系统射频识别系统 4.3.

7、1 射频识别射频识别系统组成系统组成 4.3.2 射频识别射频识别发展历史发展历史 4.3.3 射频识别射频识别系统分类系统分类 4.3.4 射频识别射频识别工作原理工作原理 4.3.5 电子标签与读写器电子标签与读写器 4.3.6 射频识别标准体系射频识别标准体系 4.3.7 射频识别发展趋势射频识别发展趋势 物物 联联 网网 概概 论论4.3.1 射频识别系统组成射频识别系统组成 射频识别系统因应用不同其组成会有所不同，但基本都是由电子标签、读写器和计算机网络这三大部分组成。电子标签由芯片及天线组成，附着在物体上标识目标对象。射频识别系统会有多个读写器，读写器通过标准接口与计算机网络连接，

8、在计算机网络中完成数据处理、传输和通信的功能。 物物 联联 网网 概概 论论4.3.1 射频识别系统组成射频识别系统组成 物物 联联 网网 概概 论论4.3.1 射频识别系统组成射频识别系统组成射频识别系统的一般工作流程如下：（1）读写器通过发射天线发送一定频率的射频信号；（2）当电子标签进入读写器天线的工作区时，电子标签天线产生足够的感应电流，电子标签获得能量被激活；（3）电子标签将自身信息通过内置天线发送出去；（4）读写器天线接收到从电子标签发送来的载波信号；（5）读写器天线将载波信号传送到读写器；（6）读写器对接收信号进行解调和解码，然后送到计算机网络进行后续的处理；（7）数据处理系统根

9、据逻辑运算判断该电子标签的合法性；（8）计算机网络针对不同的设定做出相应的处理，发出指令控制执行的动作。 物物 联联 网网 概概 论论4.3.1 射频识别系统组成射频识别系统组成 物物 联联 网网 概概 论论4.3.1 射频识别系统组成射频识别系统组成 为了满足不同的应用需求，电子标签的结构形式多种多样，有卡片型、环型、钮扣型、条型、盘型、钥匙扣型和手表型等。电子标签即可能是独立的标签形式，也可能会和诸如汽车点火钥匙集成在一起进行制造。电子标签的外形会受到天线形式的影响，是否需要电池也会影响到电子标签的设计。 物物 联联 网网 概概 论论4.3.1 射频识别系统组成射频识别系统组成 物物 联联

10、 网网 概概 论论4.3.1 射频识别系统组成射频识别系统组成 物物 联联 网网 概概 论论4.3.1 射频识别系统组成射频识别系统组成 物物 联联 网网 概概 论论4.3.2 射频识别发展历史射频识别发展历史 射频识别在20世纪40年代产生，最初单纯用于军事领域，从20世纪90年代开始，在单位内部等闭环内逐步推广使用。现在RFID已经应用于制造、物流、安全、医疗、家居、环境、农业、动物、食品、图书、交通、防伪等多个领域。随着物联网概念的产生，RFID的应用将更加广泛，RFID技术将在21世纪掀起一场新的技术革命，随着技术的不断进步，RFID的应用将在全球得到普及。 物物 联联 网网 概概 论

11、论4.3.2 射频识别发展历史射频识别发展历史 物物 联联 网网 概概 论论4.3.3 射频识别系统分类射频识别系统分类 RFID系统的分类方法很多，常用的分类方法有按照频率分类、按照供电方式分类、按照耦合方式分类、按照技术方式分类、按照信息存储方式分类、按照系统档次分类和按照工作方式分类等。 物物 联联 网网 概概 论论4.3.3 射频识别系统分类射频识别系统分类 1. 按照频率分类按照频率分类 根据工作频率的不同，射频识别系统通常可以分为低频、高频和微波系统。常用的低频工作频率有125kHz和135kHz。常用的高频工作频率是6.75MHz和13.56MHz。常用的微波工作频率是860/9

12、60MHz、2.45GHz和5.8GHz等，其中860/960MHz也常称为超高频（UHF）频段。 物物 联联 网网 概概 论论4.3.3 射频识别系统分类射频识别系统分类 2. 按照供电方式分类按照供电方式分类 电子标签按照供电方式分为无源电子标签、有源电子标签和半有源电子标签三种。无源供电系统的电子标签内没有电池，电子标签利用读写器发出的波束供电。有源供电系统是指电子标签内有电池，电池可以为电子标签提供全部能量。半有源电子标签内有电池，但电池仅对维持数据的电路及维持芯片工作电压的电路提供支持。 物物 联联 网网 概概 论论4.3.3 射频识别系统分类射频识别系统分类 3. 按照耦合方式分类

13、按照耦合方式分类 根据耦合方式、工作频率和作用距离的不同，无线信号传输分电感耦合方式和电磁反向散射方式两种。 4. 按照技术方式分类按照技术方式分类 按照读写器读取电子标签数据的技术实现方式，射频识别系统可以分为主动广播式、被动倍频式和被动反射调制式三种方式。 物物 联联 网网 概概 论论4.3.3 射频识别系统分类射频识别系统分类 5. 按照保存信息方式分类按照保存信息方式分类 电子标签保存信息的方式有只读式和读写式两种，具体分为只读电子标签、一次写入只读电子标签、现场有线可改写式、现场无线可改写式。 6. 按照系统档次分类按照系统档次分类 按照存储能力、读取速度、读取距离、供电方式和密码功

14、能等的不同，射频识别系统分为低档系统、中档系统和高档系统。 物物 联联 网网 概概 论论4.3.3 射频识别系统分类射频识别系统分类 7. 按照工作方式分类按照工作方式分类 （1）全双工工作方式）全双工工作方式 （2）半双工工作方式）半双工工作方式 （3）时序工作方式）时序工作方式 物物 联联 网网 概概 论论4.3.4 射频识别工作原理射频识别工作原理 读写器和电子标签之间射频信号的传输主要有两种方式，一种是电感耦合方式，一种是电磁反向散射方式，这两种方式采用的频率不同，工作原理也不同。其中，在低频和高频频段，读写器和电子标签之间采用电感耦合的工作方式；在微波频段，读写器和电子标签之间采用电

15、磁反向散射的工作方式。 物物 联联 网网 概概 论论4.3.4 射频识别工作原理射频识别工作原理 物物 联联 网网 概概 论论4.3.4 射频识别工作原理射频识别工作原理 物物 联联 网网 概概 论论4.3.5 电子标签与读写器电子标签与读写器 电子标签（Tag）又称为射频标签、应答器或射频卡，每个电子标签具有唯一的电子编码，是射频识别系统真正的数据载体。读写器（Reader and Writer）又称为阅读器（Reader）或询问器，是读取和写入电子标签内存信息的设备。 射频识别的硬件包括电子标签和读写器两部分，从技术角度来说，射频识别的核心是电子标签，读写器是根据电子标签的性能而设计的。

16、物物 联联 网网 概概 论论4.3.5 电子标签与读写器电子标签与读写器 电子标签由标签天线和标签专用芯片组成，芯片用来存储物品的数据，天线用来收发无线电波。电子标签的芯片很小，厚度一般不超过0.35mm；天线的尺寸要比芯片大许多。 物物 联联 网网 概概 论论4.3.5 电子标签与读写器电子标签与读写器 物物 联联 网网 概概 论论4.3.5 电子标签与读写器电子标签与读写器 读写器是一种数据采集设备，读写器的基本功能是触发作为数据载体的电子标签，与这个电子标签建立通信联系，同时在应用软件的控制下，与计算机网络进行通信，以实现读写器在系统网络中的运行。 物物 联联 网网 概概 论论4.3.5

17、 电子标签与读写器电子标签与读写器 物物 联联 网网 概概 论论4.3.6 射频识别标准体系射频识别标准体系 射频识别是涉及诸多学科、涵盖众多技术和面向多领域应用的一个体系，射频识别标准体系是指制定、发布和实施射频识别标准，解决编码、数据通信和空中接口等共享问题，以促进射频识别在全球跨地区、跨行业和跨平台的应用。 目前全球有多个射频识别标准化组织，制订了多个标准体系，但还没有形成统一的标准，市场为多标准共存的局面。 物物 联联 网网 概概 论论4.3.6 射频识别标准体系射频识别标准体系 射频识别标准体系主要由四部分组成，这四部分分别为技术标准、数据内容标准、性能标准和应用标准。其中编码标准和

18、通信协议是争夺比较激烈的部分，它们也构成了RFID标准的核心。 物物 联联 网网 概概 论论4.3.6 射频识别标准体系射频识别标准体系 物物 联联 网网 概概 论论4.3.6 射频识别标准体系射频识别标准体系 目前全球有五大射频识别标准组织，分别代表了国际上不同团体或不同国家的利益。这五大组织分别为ISO/IEC、EPC global、UID、AIM global和IP-X。这些不同的标准组织各自推出了自己的标准。 物物 联联 网网 概概 论论4.3.6 射频识别标准体系射频识别标准体系 物物 联联 网网 概概 论论4.3.6 射频识别标准体系射频识别标准体系 EPC系统以创建物联网为使命，

19、不仅制定了射频识别标准，而且发布了一系列标准规范，包括电子产品代码EPC、电子标签规范和互操作性、读写器-电子标签通信协议、中间件系统接口、对象名称服务和产品数据规范等。 EPC系统在全球有上百家成员，得了世界500强沃尔玛、强生和宝洁等公司的支持，同时有IBM、微软、飞利浦和Auto-ID Lab等提供技术支持。 物物 联联 网网 概概 论论4.3.6 射频识别标准体系射频识别标准体系 物物 联联 网网 概概 论论4.3.6 射频识别标准体系射频识别标准体系 2002年12月在T-Engine forum论坛的组织下，日本成立了泛在识别中心（Ubiquitous ID Center，UID）。与EPC系统一样，UID不仅制定了射频识别标准，而且发布了一系列的物联网标准规范。UID既得到了NEC、索尼、