物聯(lián)網(wǎng)概論-第4章 射頻識別系統(tǒng)

物聯(lián)網(wǎng)概論TheIntroductionoftheInternetofThings物聯(lián)網(wǎng)概論第4章射頻識別系統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)概論第4章射頻識別系統(tǒng)

在物聯(lián)網(wǎng)中，自動識別系統(tǒng)可以對物品自動進行標識和識別，并可以將數(shù)據(jù)實時更新，是全球物品信息實時共享的重要組成部分，是物聯(lián)網(wǎng)的基石。

射頻識別以電子標簽來標識某個物體，以讀寫器作為識別裝置，通過射頻無線信號自動識別目標對象，是一種非接觸式的自動識別系統(tǒng)，也是目前最重要的自動識別系統(tǒng)。物聯(lián)網(wǎng)概論4.1自動識別概述4.1.1自動識別技術(shù)的概念4.1.2自動識別系統(tǒng)的組成物聯(lián)網(wǎng)概論4.1.1自動識別技術(shù)的概念

自動識別技術(shù)是應(yīng)用一定的識別裝置，通過被識別物品和識別裝置之間的接近活動，自動獲取、自動識讀被識別物品的相關(guān)信息，并提供給后臺的計算機處理系統(tǒng)來完成后續(xù)相關(guān)處理的一種技術(shù)。自動識別技術(shù)是一種高度自動化的信息或數(shù)據(jù)采集技術(shù)，是用機器識別對象的眾多技術(shù)的總稱。物聯(lián)網(wǎng)概論4.1.1自動識別技術(shù)的概念

自動識別得到的信息，在互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上將用戶端延伸和擴展到任何物品，并在人與物品之間進行信息的交換和通信，就構(gòu)成了物聯(lián)網(wǎng)。

在物聯(lián)網(wǎng)中，自動識別系統(tǒng)可以對物品自動進行標識和識別，并可以將數(shù)據(jù)實時更新，是全球物品信息實時共享的重要組成部分，是物聯(lián)網(wǎng)的基石。物聯(lián)網(wǎng)概論4.1.2自動識別系統(tǒng)的組成

自動識別系統(tǒng)因應(yīng)用不同其組成會有所不同，但基本都是由標簽、讀寫器和計算機網(wǎng)絡(luò)這三大部分組成。標簽的形式很多，例如可以是條碼或電子標簽。讀寫器是讀寫標簽信息的設(shè)備。讀寫器可以通過標準接口與計算機網(wǎng)絡(luò)進行連接，計算機網(wǎng)絡(luò)完成數(shù)據(jù)的處理、傳輸、通信和管理的功能。物聯(lián)網(wǎng)概論4.1.2自動識別系統(tǒng)的組成

物聯(lián)網(wǎng)概論4.2自動識別技術(shù)分類4.2.1分類標準4.2.2條碼識別4.2.3磁識別4.2.4IC卡識別4.2.5射頻識別物聯(lián)網(wǎng)概論4.2.1分類標準物聯(lián)網(wǎng)概論4.2.2條碼識別

條碼是由寬度不同、反射率不同的條（黑色）和空（白色），按照一定的編碼規(guī)則編制而成，用以表達一組數(shù)字或字母符號信息的圖形標識符。條碼識別是集編碼、印刷、識別、數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理于一身的技術(shù)，在商品流通、工業(yè)生產(chǎn)、圖書管理等許多領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用。物聯(lián)網(wǎng)概論4.2.3磁識別

磁卡是由一定材料的片基和均勻涂覆在片基上的微粒磁性材料制成的，采用的是磁識別技術(shù)。磁條從本質(zhì)意義上講和計算機用的磁帶或磁盤是一樣的，可以記載字母、字符及數(shù)字信息，通過粘合或熱合與塑料或紙牢固地整合在一起，形成磁卡。磁條記錄信息的方法是變化磁的極性，一部解碼器可以識讀到磁性變換，并將它們轉(zhuǎn)換成字母或數(shù)字的形式。物聯(lián)網(wǎng)概論4.2.3磁識別

物聯(lián)網(wǎng)概論4.2.4IC卡識別IC卡，英文名稱為“IntegratedCircuit”。IC卡將一個微電子芯片嵌入到卡基中，做成卡片形式，是一種電子式數(shù)據(jù)自動識別卡。IC卡是集成電路卡，IC卡通過卡片表面8個金屬觸點與讀卡器進行物理連接，來完成通信和數(shù)據(jù)的交換。物聯(lián)網(wǎng)概論4.2.4IC卡識別

物聯(lián)網(wǎng)概論4.2.5射頻識別

射頻識別（RadioFrequencyIdentification，RFID）技術(shù)通過無線電波進行數(shù)據(jù)的傳遞，是一種非接觸式的自動識別技術(shù)。RFID利用射頻信號自動識別目標對象，具有無接觸、抗干擾能力強、可同時識別多個物體等優(yōu)點，是自動識別領(lǐng)域中最優(yōu)秀和應(yīng)用最廣泛的自動識別技術(shù)。RFID能夠?qū)崿F(xiàn)對物體的透明化管理，是物聯(lián)網(wǎng)的基石。物聯(lián)網(wǎng)概論4.3射頻識別系統(tǒng)

4.3.1射頻識別系統(tǒng)組成4.3.2射頻識別發(fā)展歷史4.3.3射頻識別系統(tǒng)分類4.3.4射頻識別工作原理4.3.5電子標簽與讀寫器4.3.6射頻識別標準體系4.3.7射頻識別發(fā)展趨勢物聯(lián)網(wǎng)概論4.3.1射頻識別系統(tǒng)組成

射頻識別系統(tǒng)因應(yīng)用不同其組成會有所不同，但基本都是由電子標簽、讀寫器和計算機網(wǎng)絡(luò)這三大部分組成。電子標簽由芯片及天線組成，附著在物體上標識目標對象。射頻識別系統(tǒng)會有多個讀寫器，讀寫器通過標準接口與計算機網(wǎng)絡(luò)連接，在計算機網(wǎng)絡(luò)中完成數(shù)據(jù)處理、傳輸和通信的功能。物聯(lián)網(wǎng)概論4.3.1射頻識別系統(tǒng)組成

物聯(lián)網(wǎng)概論4.3.1射頻識別系統(tǒng)組成射頻識別系統(tǒng)的一般工作流程如下：（1）讀寫器通過發(fā)射天線發(fā)送一定頻率的射頻信號；（2）當(dāng)電子標簽進入讀寫器天線的工作區(qū)時，電子標簽天線產(chǎn)生足夠的感應(yīng)電流，電子標簽獲得能量被激活；（3）電子標簽將自身信息通過內(nèi)置天線發(fā)送出去；（4）讀寫器天線接收到從電子標簽發(fā)送來的載波信號；（5）讀寫器天線將載波信號傳送到讀寫器；（6）讀寫器對接收信號進行解調(diào)和解碼，然后送到計算機網(wǎng)絡(luò)進行后續(xù)的處理；（7）數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)根據(jù)邏輯運算判斷該電子標簽的合法性；（8）計算機網(wǎng)絡(luò)針對不同的設(shè)定做出相應(yīng)的處理，發(fā)出指令控制執(zhí)行的動作。物聯(lián)網(wǎng)概論4.3.1射頻識別系統(tǒng)組成

物聯(lián)網(wǎng)概論4.3.1射頻識別系統(tǒng)組成

為了滿足不同的應(yīng)用需求，電子標簽的結(jié)構(gòu)形式多種多樣，有卡片型、環(huán)型、鈕扣型、條型、盤型、鑰匙扣型和手表型等。電子標簽即可能是獨立的標簽形式，也可能會和諸如汽車點火鑰匙集成在一起進行制造。電子標簽的外形會受到天線形式的影響，是否需要電池也會影響到電子標簽的設(shè)計。物聯(lián)網(wǎng)概論4.3.1射頻識別系統(tǒng)組成

物聯(lián)網(wǎng)概論4.3.1射頻識別系統(tǒng)組成

物聯(lián)網(wǎng)概論4.3.1射頻識別系統(tǒng)組成

物聯(lián)網(wǎng)概論4.3.2射頻識別發(fā)展歷史

射頻識別在20世紀40年代產(chǎn)生，最初單純用于軍事領(lǐng)域，從20世紀90年代開始，在單位內(nèi)部等閉環(huán)內(nèi)逐步推廣使用?，F(xiàn)在RFID已經(jīng)應(yīng)用于制造、物流、安全、醫(yī)療、家居、環(huán)境、農(nóng)業(yè)、動物、食品、圖書、交通、防偽等多個領(lǐng)域。隨著物聯(lián)網(wǎng)概念的產(chǎn)生，RFID的應(yīng)用將更加廣泛，RFID技術(shù)將在21世紀掀起一場新的技術(shù)革命，隨著技術(shù)的不斷進步，RFID的應(yīng)用將在全球得到普及。物聯(lián)網(wǎng)概論4.3.2射頻識別發(fā)展歷史物聯(lián)網(wǎng)概論4.3.3射頻識別系統(tǒng)分類RFID系統(tǒng)的分類方法很多，常用的分類方法有按照頻率分類、按照供電方式分類、按照耦合方式分類、按照技術(shù)方式分類、按照信息存儲方式分類、按照系統(tǒng)檔次分類和按照工作方式分類等。物聯(lián)網(wǎng)概論4.3.3射頻識別系統(tǒng)分類

1.按照頻率分類

根據(jù)工作頻率的不同，射頻識別系統(tǒng)通常可以分為低頻、高頻和微波系統(tǒng)。常用的低頻工作頻率有125kHz和135kHz。常用的高頻工作頻率是6.75MHz和13.56MHz。常用的微波工作頻率是860/960MHz、2.45GHz和5.8GHz等，其中860/960MHz也常稱為超高頻（UHF）頻段。物聯(lián)網(wǎng)概論4.3.3射頻識別系統(tǒng)分類

2.按照供電方式分類

電子標簽按照供電方式分為無源電子標簽、有源電子標簽和半有源電子標簽三種。無源供電系統(tǒng)的電子標簽內(nèi)沒有電池，電子標簽利用讀寫器發(fā)出的波束供電。有源供電系統(tǒng)是指電子標簽內(nèi)有電池，電池可以為電子標簽提供全部能量。半有源電子標簽內(nèi)有電池，但電池僅對維持數(shù)據(jù)的電路及維持芯片工作電壓的電路提供支持。物聯(lián)網(wǎng)概論4.3.3射頻識別系統(tǒng)分類

3.按照耦合方式分類

根據(jù)耦合方式、工作頻率和作用距離的不同，無線信號傳輸分電感耦合方式和電磁反向散射方式兩種。4.按照技術(shù)方式分類

按照讀寫器讀取電子標簽數(shù)據(jù)的技術(shù)實現(xiàn)方式，射頻識別系統(tǒng)可以分為主動廣播式、被動倍頻式和被動反射調(diào)制式三種方式。物聯(lián)網(wǎng)概論4.3.3射頻識別系統(tǒng)分類

5.按照保存信息方式分類

電子標簽保存信息的方式有只讀式和讀寫式兩種，具體分為只讀電子標簽、一次寫入只讀電子標簽、現(xiàn)場有線可改寫式、現(xiàn)場無線可改寫式。6.按照系統(tǒng)檔次分類

按照存儲能力、讀取速度、讀取距離、供電方式和密碼功能等的不同，射頻識別系統(tǒng)分為低檔系統(tǒng)、中檔系統(tǒng)和高檔系統(tǒng)。物聯(lián)網(wǎng)概論4.3.3射頻識別系統(tǒng)分類

7.按照工作方式分類

（1）全雙工工作方式

（2）半雙工工作方式

（3）時序工作方式物聯(lián)網(wǎng)概論4.3.4射頻識別工作原理

讀寫器和電子標簽之間射頻信號的傳輸主要有兩種方式，一種是電感耦合方式，一種是電磁反向散射方式，這兩種方式采用的頻率不同，工作原理也不同。其中，在低頻和高頻頻段，讀寫器和電子標簽之間采用電感耦合的工作方式；在微波頻段，讀寫器和電子標簽之間采用電磁反向散射的工作方式。物聯(lián)網(wǎng)概論4.3.4射頻識別工作原理

物聯(lián)網(wǎng)概論4.3.4射頻識別工作原理

物聯(lián)網(wǎng)概論4.3.5電子標簽與讀寫器

電子標簽（Tag）又稱為射頻標簽、應(yīng)答器或射頻卡，每個電子標簽具有唯一的電子編碼，是射頻識別系統(tǒng)真正的數(shù)據(jù)載體。讀寫器（ReaderandWriter）又稱為閱讀器（Reader）或詢問器，是讀取和寫入電子標簽內(nèi)存信息的設(shè)備。

射頻識別的硬件包括電子標簽和讀寫器兩部分，從技術(shù)角度來說，射頻識別的核心是電子標簽，讀寫器是根據(jù)電子標簽的性能而設(shè)計的。物聯(lián)網(wǎng)概論4.3.5電子標簽與讀寫器

電子標簽由標簽天線和標簽專用芯片組成，芯片用來存儲物品的數(shù)據(jù)，天線用來收發(fā)無線電波。電子標簽的芯片很小，厚度一般不超過0.35mm；天線的尺寸要比芯片大許多。物聯(lián)網(wǎng)概論4.3.5電子標簽與讀寫器

物聯(lián)網(wǎng)概論4.3.5電子標簽與讀寫器

讀寫器是一種數(shù)據(jù)采集設(shè)備，讀寫器的基本功能是觸發(fā)作為數(shù)據(jù)載體的電子標簽，與這個電子標簽建立通信聯(lián)系，同時在應(yīng)用軟件的控制下，與計算機網(wǎng)絡(luò)進行通信，以實現(xiàn)讀寫器在系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中的運行。物聯(lián)網(wǎng)概論4.3.5電子標簽與讀寫器

物聯(lián)網(wǎng)概論4.3.6射頻識別標準體系

射頻識別是涉及諸多學(xué)科、涵蓋眾多技術(shù)和面向多領(lǐng)域應(yīng)用的一個體系，射頻識別標準體系是指制定、發(fā)布和實施射頻識別標準，解決編碼、數(shù)據(jù)通信和空中接口等共享問題，以促進射頻識別在全球跨地區(qū)、跨行業(yè)和跨平臺的應(yīng)用。

目前全球有多個射頻識別標準化組織，制訂了多個標準體系，但還沒有形成統(tǒng)一的標準，市場為多標準共存的局面。物聯(lián)網(wǎng)概論4.3.6射頻識別標準體系

射頻識別標準體系主要由四部分組成，這四部分分別為技術(shù)標準、數(shù)據(jù)內(nèi)容標準、性能標準和應(yīng)用標準。其中編碼標準和通信協(xié)議是爭奪比較激烈的部分，它們也構(gòu)成了RFID標準的核心。

物聯(lián)網(wǎng)概論4.3.6射頻識別標準體系

物聯(lián)網(wǎng)概論4.3.6射頻識別標準體系

目前全球有五大射頻識別標準組織，分別代表了國際上不同團體或不同國家的利益。這五大組織分別為ISO/IEC、EPCglobal、UID、AIMglobal和IP-X。這些不同的標準組織各自推出了自己的標準。

物聯(lián)網(wǎng)概論4.3.6射頻識別標準體系

物聯(lián)網(wǎng)概論4.3.6射頻識別標準體系

EPC系統(tǒng)以創(chuàng)建物聯(lián)網(wǎng)為使命，不僅制定了射頻識別標準，而且發(fā)布了一系列標準規(guī)范，包括電子產(chǎn)品代碼EPC、電子標簽規(guī)范和互操作性、讀寫器-電子標簽通信協(xié)議、中間件系統(tǒng)接口、對象名稱服務(wù)和產(chǎn)品數(shù)據(jù)規(guī)范等。EPC系統(tǒng)在全球有上百家成員，得了世界500強沃爾瑪、強生和寶潔等公司的支持，同時有IBM、微軟、飛利浦和Auto-IDLab等提供技術(shù)支持。物聯(lián)網(wǎng)概論4.3.6射頻識別標準體系

物聯(lián)網(wǎng)概論4.3.6射頻識別標準體系

2002年12月在T-Engineforum論壇的組織下，日本成立了泛在識別中心（UbiquitousIDCenter，UID）。與EPC系統(tǒng)一樣，UID不僅制定了射頻識別標準，而且發(fā)布了一系列的物聯(lián)網(wǎng)標準規(guī)范。UID既得到了NEC、索尼、日立、東芝等日本公司的支持，也得到了微軟、三星、LG等國際公司的支持，已經(jīng)成為成熟的物聯(lián)網(wǎng)射頻識別標準體系。物聯(lián)網(wǎng)概論4.3.6射頻識別標準體系

物聯(lián)網(wǎng)概論4.3.7射頻識別發(fā)展趨勢

1.電子標簽的發(fā)展趨勢

（1）體積更小

（2）成本更低

（3）作用距離更遠

（4）無源可讀寫性能更加完善

（5）適合高速移動