第2章 標(biāo)識(shí)技術(shù)

1Internet

of

things（IoT）物聯(lián)網(wǎng)來了感知識(shí)別技術(shù)融合物理世界和信息世界，是物聯(lián)網(wǎng)區(qū)別于其他網(wǎng)絡(luò)最獨(dú)特的部3第2章

標(biāo)識(shí)技術(shù)標(biāo)識(shí)技術(shù)概述2.1RFID的系統(tǒng)組成2.2RFID的具體應(yīng)用實(shí)例2.3RFID技術(shù)應(yīng)用面臨的挑戰(zhàn)2.42.1標(biāo)識(shí)技術(shù)概述數(shù)據(jù)采集方式的發(fā)展過程主要經(jīng)歷了數(shù)據(jù)人工采集和數(shù)據(jù)自動(dòng)采集二個(gè)階段,而數(shù)據(jù)自動(dòng)采集在不同的歷史階段及針對(duì)不同的應(yīng)用領(lǐng)域可以使用不同的技術(shù)手段。目前數(shù)據(jù)自動(dòng)采集主要使用了條形碼技術(shù)、

IC卡技術(shù)、射頻識(shí)別技術(shù)(RFID)、光符號(hào)識(shí)別技術(shù)、語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)、生物計(jì)量識(shí)別技術(shù)、遙感遙測(cè)、機(jī)器人智能感知等技術(shù)。5RFID1、射頻識(shí)別射頻識(shí)別是一項(xiàng)利用射頻信號(hào)的空間耦合（交變磁場(chǎng)和磁場(chǎng)）來實(shí)現(xiàn)無(wú)接觸信息傳遞，并通過所傳遞的信息達(dá)到識(shí)別目的的技術(shù)。RFID可以歸入短距離無(wú)線通信技術(shù)，與其他短距離無(wú)線通信技術(shù)如WLAN、藍(lán)牙和紅外相比最大的區(qū)別在于RFID的被動(dòng)工作模式，即利用反射能量進(jìn)行通信。6RFID（1）RFID的概念無(wú)線射頻識(shí)別（RadioFrequency

Identification，RFID）也稱為射頻識(shí)別，它是一種新興的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)。RFID是指利用電磁波的反射能量進(jìn)行通信的一種技術(shù)。7RFID射頻識(shí)別（RFID）技術(shù)采用大規(guī)模集成電路計(jì)算、電子識(shí)別、計(jì)算機(jī)通信等技術(shù)，通過讀寫器和安裝于載體上的RFID標(biāo)簽，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)載體的非接觸的識(shí)別和數(shù)據(jù)信息交換。條形碼與RFID比較比較內(nèi)容條

碼RFID標(biāo)簽讀取方式信息容量信息更改安全性能材料成本技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用情況近距離、掃描光源直接照射、逐條讀取一維碼約50字節(jié)、二維碼約2～3000字節(jié)不能一維碼較低、容易偽造；二維碼保密防偽性能較高價(jià)格低廉、易損耗成熟、規(guī)范、統(tǒng)一廣泛應(yīng)用一定范圍（大于10m）、無(wú)線電波、批最讀取數(shù)兆寧節(jié)，容每大多次改寫密碼保護(hù)、不容易偽造：LHF標(biāo)簽的形狀接近磁條、較隱蔽較貴、耐用無(wú)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)國(guó)內(nèi)近40家企業(yè)已經(jīng)應(yīng)用，國(guó)外較多9RFID（2）RFID技術(shù)的發(fā)展歷史RFID技術(shù)最早起源于雷達(dá)技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用，其歷史可追溯到20世紀(jì)初期。雷達(dá)發(fā)射無(wú)線電波并通過接收到的目標(biāo)反射信號(hào)來測(cè)定和定位目標(biāo)的位置及其速度，其物理機(jī)制是RFID技術(shù)的工作基礎(chǔ)。作為21世紀(jì)10大重要技術(shù)之一，RFID在國(guó)外的應(yīng)用已經(jīng)越來越普及，新加坡、韓國(guó)等國(guó)家都明確指出要重點(diǎn)發(fā)展射頻識(shí)別技術(shù)及擴(kuò)大其應(yīng)用。中國(guó)是世界生產(chǎn)中心之一和最具潛力的消費(fèi)市場(chǎng)，對(duì)RFID的應(yīng)用需求也將越來越強(qiáng)烈。RFID目前我國(guó)的射頻識(shí)別技術(shù)以低頻和高頻應(yīng)用為主，主要用于第2代身份證和智能交通卡等項(xiàng)目。我國(guó)在超高頻芯片的研發(fā)上比較薄弱，不過，政府非常重視超高頻標(biāo)準(zhǔn)的制定和芯片的研發(fā)。中國(guó)國(guó)家無(wú)線電管理局正式頒布實(shí)施無(wú)線電頻率方面的規(guī)定，為

RFID技術(shù)在我國(guó)的發(fā)展提供了法律保障。目前RFID在我國(guó)的發(fā)展遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于美國(guó)及歐洲，國(guó)內(nèi)企業(yè)的市場(chǎng)占有率很低，還有很大的提升空間。我國(guó)己經(jīng)開始嘗試在一些領(lǐng)域應(yīng)用RFID技術(shù)。比如佛山市政府安裝了RFID系統(tǒng)用于自動(dòng)收取路橋費(fèi)，明顯地提高了車輛通過率，緩解了公路的擁堵瓶頸。再比如郵政行業(yè)在進(jìn)行物品傳輸方面的安全及整體數(shù)據(jù)模型的應(yīng)用測(cè)試。在汽車行業(yè)、航空行業(yè)、石化、汽油、酒業(yè)、金融行業(yè)、零售行業(yè)、藥品管理、醫(yī)院管理等方面進(jìn)行應(yīng)用示范。12RFID（3）RFID技術(shù)的特點(diǎn)A、耐環(huán)境性B、可反復(fù)使用C、數(shù)據(jù)讀寫方便D、安全性RFID系統(tǒng)由RFID標(biāo)簽、閱讀器、天線、數(shù)據(jù)傳輸及處理系統(tǒng)組成。132.2

RFID的系統(tǒng)組成2.2

RFID的系統(tǒng)組成RFID工作原理2.2

RFID的系統(tǒng)組成閱讀器是RFID系統(tǒng)最重要也是最復(fù)雜的一個(gè)組件。因其工作模式一般是主動(dòng)向標(biāo)簽詢問標(biāo)識(shí)信息，所以有時(shí)又被稱為詢問器（Interrogator）。下圖顯示同類型的閱讀器。閱讀器可以通過標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)口、RS232串口或USB接口同主機(jī)相連通過天線同RFID標(biāo)簽通信。有時(shí)為了方便，閱讀器和天線以及智能終端設(shè)備會(huì)集成在一起形成可移動(dòng)的手持式閱讀器。2.2

RFID的系統(tǒng)組成天線同閱讀器相連，用于在標(biāo)簽和閱讀器之間傳遞射頻信號(hào)。閱讀器可以連接一個(gè)或多個(gè)天線，但每次使用時(shí)只能激活一個(gè)天線。RFID系統(tǒng)的工作頻率從低頻到微波，這使得天線與標(biāo)簽芯片之間的匹配問題變得很復(fù)雜。2.2

RFID的系統(tǒng)組成標(biāo)簽（Tag）是由耦合元件、芯片及微型天線組成，每個(gè)標(biāo)簽內(nèi)部存有唯一的電子編碼，附著在物體上，用來標(biāo)識(shí)目標(biāo)對(duì)象。標(biāo)簽進(jìn)入RFID閱讀器掃描場(chǎng)以后，接收到閱讀器發(fā)出的射頻信號(hào)，憑借感應(yīng)電流獲得的能量發(fā)送出存儲(chǔ)在芯片中的電子編碼（被動(dòng)式標(biāo)簽），或者主動(dòng)發(fā)送某一頻率的信號(hào)（主動(dòng)式標(biāo)簽）。電可擦可編程只讀存儲(chǔ)器（EEPROM）：一般射頻識(shí)別系統(tǒng)主要采用EEPROM方式。這種方式的缺點(diǎn)是寫入過程中的功耗消耗很大，使用壽命一般為100,000次鐵電隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（FRAM）:與EEPROM相比，F(xiàn)RAM的寫入功耗消耗減小100倍，寫入時(shí)間甚至縮短1000倍。FRAM屬于非易失類存儲(chǔ)器。然而，F(xiàn)RAM由于生產(chǎn)方面的問題至今未獲得廣泛應(yīng)用。靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（SRAM）:SRAM能快速寫入數(shù)據(jù)，適用于微波系統(tǒng)，但SRAM需要輔助電池不間斷供電，才能保存數(shù)據(jù)。標(biāo)簽：存儲(chǔ)方式被動(dòng)式標(biāo)簽（Passive

Tag）：因內(nèi)部沒有電源設(shè)備又被稱為無(wú)源標(biāo)簽。被動(dòng)式標(biāo)簽內(nèi)部的集成電路通過接收由閱讀器發(fā)出的電磁波進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，向閱讀器發(fā)送

數(shù)據(jù)。主動(dòng)標(biāo)簽（Active

Tag）:因標(biāo)簽內(nèi)部攜帶電源又被稱為有源標(biāo)簽。電源設(shè)備和與其相關(guān)的電路決定了主動(dòng)式標(biāo)簽要比被動(dòng)式標(biāo)簽體積大、價(jià)格昂貴。但主動(dòng)

標(biāo)簽通信距離更遠(yuǎn)，可達(dá)上百米遠(yuǎn)。半主動(dòng)標(biāo)簽（Semi-activeTag）:這種標(biāo)簽兼有被動(dòng)標(biāo)簽和主動(dòng)標(biāo)簽的所有優(yōu)點(diǎn)內(nèi)部攜帶電池，能夠?yàn)闃?biāo)簽內(nèi)部計(jì)算提供電源。這種標(biāo)簽可以攜帶傳感器，可用于檢測(cè)環(huán)境參數(shù)，如溫度、濕度、是否移動(dòng)等。然而和主動(dòng)式標(biāo)簽不同是它們的通信并不需要電池提供能量，而是像被動(dòng)式標(biāo)簽一樣通過閱讀器發(fā)射的電磁波獲取通信能量。標(biāo)簽分類RFID頻率RFID頻率是RFID系統(tǒng)的一個(gè)很重要的參數(shù)指標(biāo)，它決定了工作原理、通信距離、設(shè)備成本、天線形狀和應(yīng)用領(lǐng)域等因素。RFID典型的工作頻率有125KHz、133KHz、13.56MHz、27.12MHz、433MHz、860-960MHz、2.45GHz、5.8GHz等。按照工作頻率的不同，RFID系統(tǒng)集中在低頻、高頻和超高頻三個(gè)區(qū)域RFID電路圖2.2

RFID的系統(tǒng)組成2.3

RFID的具體應(yīng)用實(shí)例2.3

RFID的具體應(yīng)用實(shí)例RFID食品追蹤系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖具體應(yīng)用方法如下：在種植、養(yǎng)殖源頭加入RFID標(biāo)簽，寫入食品或原材料的基本信息，如產(chǎn)地、出產(chǎn)日期、儲(chǔ)存方法及食用方法等；從原產(chǎn)地出來的原材料到達(dá)食品加工企業(yè)，由企業(yè)寫入加工、包裝信息等；檢驗(yàn)、檢疫信息、倉(cāng)儲(chǔ)入庫(kù)信息等寫入；出庫(kù)分銷到地方代理機(jī)構(gòu)，直到超市、餐飲、快餐及飯店，寫入各層信息，以實(shí)現(xiàn)到跟蹤鏈的最后環(huán)節(jié)；食品到達(dá)餐桌。RFID食品追蹤通過以上流程，可實(shí)現(xiàn)在整個(gè)供應(yīng)鏈中對(duì)食品安全的全程追蹤。具體實(shí)施過程中利用RFID食品標(biāo)簽有以下兩種追蹤方法。一種是從上往下進(jìn)行跟蹤，即從農(nóng)場(chǎng)、食品原材料供應(yīng)→食品生產(chǎn)、加工→運(yùn)輸→銷售→POS銷售點(diǎn)，這種方法主要用于查找造成食品安全質(zhì)量問題的原因，確定產(chǎn)品的原產(chǎn)地和特征。另一種是從下往上進(jìn)行追溯，也就是消費(fèi)者在POS銷售點(diǎn)購(gòu)買的食品發(fā)現(xiàn)了安全質(zhì)量問題，可以向上層層進(jìn)行追溯，最終確定問題所在，這種方法主要用于