物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及應(yīng)用02-感知與識(shí)別技術(shù)課件

第2章 感知與識(shí)別技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)體系中，感知與識(shí)別技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)的底層基礎(chǔ)技

術(shù)，是負(fù)責(zé)感知和獲取“物”的各種特征信息，和對(duì)“物”進(jìn)行識(shí)別的前端技術(shù)，它是物聯(lián)網(wǎng)的末端神經(jīng)和觸角，在物聯(lián)網(wǎng)體系中占有重要地位。本章主要學(xué)習(xí)感知和識(shí)別物體信息的4種核心技術(shù)的原理、特點(diǎn)及應(yīng)用。2.1

傳感器及檢測(cè)技術(shù)2.1

傳感器定義：傳感器一般由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件和變換電路3部分組成。2.1.1

傳感器應(yīng)用：2.1.1

幾種現(xiàn)代傳感器（1）微型傳感器微型傳感器不是傳統(tǒng)傳感器簡(jiǎn)單的物理縮小，而是以新的工作機(jī)制和物化效應(yīng)，使用標(biāo)準(zhǔn)半導(dǎo)體工藝兼容的材料，通過(guò)

MEMS（Micro-Electro-Mechanical

Systems）加工技術(shù)產(chǎn)生的新一代傳感器件，具有小型化、集成化、成本低的特點(diǎn)，可以極大地提高傳感器性能。微型傳感器的面積大多在1mm2以下，體積只有傳統(tǒng)傳感器的幾十分之一乃至幾百分之一，質(zhì)量從千克級(jí)下降到幾十克乃

至幾克。在許多領(lǐng)域得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，如醫(yī)療、汽車、生物等行業(yè)已普遍使用。許多常規(guī)傳感器不能勝任的工作，通

過(guò)使用微傳感器就可以很好地完成。

微傳感器已經(jīng)成為

21世紀(jì)傳感器的重要發(fā)展方向。2.1.1

幾種現(xiàn)代傳感器（2）智能傳感器智能傳感器(美國(guó)人稱為Smart

Sensor，英國(guó)人稱為

IntelligentSensor)是傳感器集成化與微處理機(jī)相結(jié)合的產(chǎn)物，具有信息采集、處理和交換的能力。感器設(shè)備巨頭美國(guó)

Honeywell公司給出的定義是：“一個(gè)良好的‘智能傳感器’是由微處理器驅(qū)動(dòng)的傳感器與儀表套裝，并且具有通信與自診斷等功能，為監(jiān)控系統(tǒng)和操作員提供相關(guān)信息，以提高工作效率及減少維護(hù)成本?！币虼耍悄軅鞲衅魇菍鞲衅鞯拿舾性?、信號(hào)調(diào)理電路、微處理器MPU(MicroProcessor

Unit)及數(shù)字信號(hào)接口電路集成在一塊芯片上構(gòu)成。3大優(yōu)點(diǎn)：通過(guò)軟件技術(shù)可實(shí)現(xiàn)高精度的信息采集，而且成本低；具有一定的自動(dòng)化編程能力；功能多樣化。2.1.1

幾種現(xiàn)代傳感器（3）數(shù)字傳感器數(shù)字傳感器是基于傳統(tǒng)的模擬傳感器基礎(chǔ)上，集成了A/D轉(zhuǎn)

換模塊、CPU處理模塊等相關(guān)功能模塊，使其輸出信號(hào)為數(shù)字量

(或數(shù)字編碼)的傳感器。主要由模擬傳感器、放大器、A/D轉(zhuǎn)換器、計(jì)算機(jī)芯片（CPU）、存儲(chǔ)器、通信接口電路等組成。優(yōu)點(diǎn)：穩(wěn)定性及抗干擾能力強(qiáng)。適合于電磁干擾強(qiáng)和喜好距離遠(yuǎn)的工作場(chǎng)所。采用軟件實(shí)現(xiàn)傳感器的線性、零點(diǎn)、額定輸出溫漂、蠕變等性能參數(shù)的綜合補(bǔ)償，提高了傳感器的可靠性和精度。數(shù)字傳感器能自動(dòng)采集數(shù)據(jù)并可預(yù)處理、存儲(chǔ)和記憶，具有唯一標(biāo)記，便于故障診斷。傳感器采用標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字通訊接口，可直接連入計(jì)算機(jī)，也可與標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)控制總線連接，使用方便靈活。2.1.1

幾種現(xiàn)代傳感器一體化傳感器一體化傳感器是將若干種敏感元件組裝在同一種材料或單

獨(dú)一塊芯片上的一體化多功能傳感器。例如，溫、濕度傳感器、多功能氣體傳感器以及可測(cè)量脈搏、心電、血氧飽和度（SpO2）等人體不同生理信號(hào)的健康傳感器等。網(wǎng)絡(luò)傳感器網(wǎng)絡(luò)化傳感器是利用TCP/IP協(xié)議，使現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控?cái)?shù)據(jù)就近接入網(wǎng)絡(luò)，并與網(wǎng)絡(luò)上有通信能力的節(jié)點(diǎn)直接進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)發(fā)布與共享。傳感器網(wǎng)絡(luò)化的目的是采用標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)和通信協(xié)議，同時(shí)采用模塊化結(jié)構(gòu)將傳感器和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)有機(jī)的結(jié)合起來(lái)，形成傳感器網(wǎng)絡(luò)，簡(jiǎn)稱傳感網(wǎng)，其典型代表就是無(wú)

線傳感網(wǎng)WSN。2.1.3

智能檢測(cè)系統(tǒng)定義：是以微處理器為核心的信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)。組成：5個(gè)部分①傳感器—信號(hào)的提??；②調(diào)理電路—信號(hào)的預(yù)處理，即整形、放大、濾波等；③A/D、D/A及其它轉(zhuǎn)換元件—信號(hào)的轉(zhuǎn)換；④微處理器—信號(hào)的處理，如單片機(jī)、微控制器

MCU（Micro

Control

Unit）、數(shù)字信號(hào)處理器DSP（DigitalSignalProcessor）等；⑤通信—信號(hào)的傳輸，如串行或并行標(biāo)準(zhǔn)通信接口、現(xiàn)場(chǎng)總線或Ethernet/Internet等。2.1.3

智能檢測(cè)系統(tǒng)類型：在硬件結(jié)構(gòu)上分為集中式和分布式兩種2.2

自動(dòng)識(shí)別技術(shù)所謂自動(dòng)識(shí)別技術(shù)就是應(yīng)用一定的識(shí)別裝置，通過(guò)識(shí)別裝置與物品的接近，自動(dòng)地獲取被識(shí)別物品的相關(guān)信息，并提供給后臺(tái)的計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)來(lái)完成相關(guān)后續(xù)處理的一種技術(shù)。完整的自動(dòng)識(shí)別管理系統(tǒng)包括3部分：自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)AIDS（AutoIdentificationSystem）應(yīng)用程序接口API

(ApplicationInterface)或者中間件

應(yīng)用系統(tǒng)軟件AS（ApplicationSoftware）。1.磁卡識(shí)別技術(shù)磁卡識(shí)別技術(shù)是最早使用的卡類信息識(shí)別技術(shù)，是以具有信息存儲(chǔ)功能的特殊材料，如液體磁性材料或磁條為信息載體，將液體磁性材料涂印在基片上（如存折），或?qū)捈s614mm的磁條壓貼在基片上（如常見的銀聯(lián)卡）通過(guò)高溫?zé)釅嚎s形成的一種卡片狀的磁性記錄介質(zhì)，與各種讀卡器配合使用。優(yōu)點(diǎn)及應(yīng)用：磁卡可以方便地寫入、儲(chǔ)存、改寫信息內(nèi)容，

具有可靠性強(qiáng)、記錄數(shù)據(jù)密度大、誤讀率低，信息輸入、讀出速度快、信息讀寫相對(duì)簡(jiǎn)單容易，使用方便，成本低，從而較早地獲得了發(fā)展，并進(jìn)入了多個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域，遍布人類生活的方方面面。如可用于制作信用卡、銀行卡、社?？?、證券交易卡、地鐵卡、公交卡、門票卡、電話卡、電子游戲卡、車票、機(jī)票以及各種交通收費(fèi)卡等。今天在許多場(chǎng)合我們?nèi)匀粫?huì)用到磁卡，如在食堂就餐，在商場(chǎng)購(gòu)物，乘公交、地鐵等等。缺點(diǎn)：需不定期充磁激活。2.

IC卡識(shí)別技術(shù)IC卡(IntegratedCircuit，簡(jiǎn)稱IC卡)，即集成電路卡，是將集成電路芯片鑲嵌于塑料基片的指定位置上，以存儲(chǔ)、讀取和修改信息。特點(diǎn)及應(yīng)用：便于攜帶、存儲(chǔ)量大、保密性好、無(wú)法被破譯及仿造。40年來(lái)，已被廣泛應(yīng)用于金融、交通、通訊、醫(yī)療、身份證明等眾多領(lǐng)域。3種類型：存儲(chǔ)器卡、邏輯加密卡和CPU卡（智能卡）。存儲(chǔ)器卡：適合于僅以IC

卡作為數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)存介質(zhì)或有軟件加密而不擔(dān)心被篡改的系統(tǒng)，價(jià)格較低；邏輯加密卡：通過(guò)設(shè)置卡上的密碼區(qū)域來(lái)控制卡的讀寫，價(jià)格適中，目前應(yīng)用數(shù)量最大；智能卡(Smart

Card)：集成電路中帶有微處理器，自身就可以進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算和信息處理，同時(shí)能夠利用隨機(jī)數(shù)和密鑰進(jìn)行卡與設(shè)備的相互驗(yàn)證，安全性高。3.

光學(xué)字符識(shí)別技術(shù)光學(xué)字符識(shí)別OCR：(Optical

Character

Recognition)是指通

過(guò)電子設(shè)備，如掃描儀或數(shù)碼相機(jī)等，對(duì)文本資料進(jìn)行掃描，然后對(duì)圖像文件進(jìn)行分析處理，獲取文字及版面信息的過(guò)程。如掃描儀、攝像機(jī)、錄像機(jī)、刻錄機(jī)、光電傳感器等。識(shí)別過(guò)程：圖像輸入1→預(yù)處理2→版面分析3→字符切割4→特征提取5→識(shí)別對(duì)比6→后處理7→人工校正8→輸出結(jié)果9。4.

生物識(shí)別技術(shù)生物識(shí)別技術(shù)是指依靠人的身體特征來(lái)進(jìn)行身份驗(yàn)證的一種人物識(shí)別技術(shù)。用于識(shí)別的身體特征：生物特征和行為特征生物特征：指紋、聲音、面部、骨架、視網(wǎng)膜、虹膜、

DNA等；行為特征：簽名的動(dòng)作、行走的步態(tài)、擊打鍵盤的力度等。技術(shù)核心：如何獲取這些特征，并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信息，存儲(chǔ)于計(jì)算機(jī)中，再利用可靠的匹配算法來(lái)完成驗(yàn)證與識(shí)別過(guò)程。生物識(shí)別系統(tǒng)識(shí)別的對(duì)象是人，因此要求能實(shí)時(shí)、迅速、有效地完成其識(shí)別過(guò)程。識(shí)別過(guò)程：主要包括采集、解碼、比對(duì)和匹配4個(gè)處理過(guò)程。類型：主要有語(yǔ)音識(shí)別、指紋識(shí)別、面部識(shí)別、視覺識(shí)別等技術(shù)。（1）語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)定義：語(yǔ)音識(shí)別是一種將人講話發(fā)出的語(yǔ)音信號(hào)，識(shí)別（轉(zhuǎn)換）成為一種能夠表達(dá)通信消息的符號(hào)序列。核心：由于每個(gè)人的說(shuō)話聲音不同，語(yǔ)音識(shí)別重在識(shí)別或確認(rèn)發(fā)出語(yǔ)音的說(shuō)話人本身，而非其中所包含的詞匯內(nèi)容。類型：從說(shuō)話者與識(shí)別系統(tǒng)的相關(guān)性來(lái)說(shuō)，可以將識(shí)別系統(tǒng)分為3類：①特定人語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)：僅考慮對(duì)于專人的話音進(jìn)行識(shí)別；②非特定人語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)：識(shí)別的語(yǔ)音與人無(wú)關(guān)，通常要用大量不同人的語(yǔ)音數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)識(shí)別系統(tǒng)進(jìn)行學(xué)習(xí)；③多人的識(shí)別系統(tǒng)：通常能識(shí)別一組人的語(yǔ)音，或者成為特定組語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)，該系統(tǒng)僅要求對(duì)要識(shí)別的那組人的語(yǔ)音進(jìn)行訓(xùn)練。（2）指紋識(shí)別技術(shù)關(guān)鍵：每個(gè)人包括指紋在內(nèi)的皮膚紋路在圖案、斷點(diǎn)和交叉

點(diǎn)上各不相同，呈現(xiàn)唯一性且終生不變的特點(diǎn)。這種唯一性和穩(wěn)定性是指紋識(shí)別技術(shù)的關(guān)鍵。圖2-16人體指紋形狀典型圖例（2）指紋識(shí)別技術(shù)識(shí)別過(guò)程：主要包括對(duì)指紋圖像的采集、圖象處理（包括極值濾波、二值化、細(xì)化等）、特征提取、特征值的比對(duì)與匹配等過(guò)程。（3）面像識(shí)別技術(shù)（人臉識(shí)別）定義：是以人的臉型識(shí)別為核心，通過(guò)分析面部特征的唯

一形狀、模式和位置來(lái)辯識(shí)人，也叫人臉識(shí)別技術(shù)或臉譜識(shí)別。技術(shù)特征：利用計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)從視頻中提取面像特征，通過(guò)生物統(tǒng)計(jì)學(xué)原理進(jìn)行分析建立數(shù)學(xué)模型，采用區(qū)域特征分析算法完成計(jì)算識(shí)別。人臉圖像采集方法：主要有標(biāo)準(zhǔn)視頻和熱成像技術(shù)。標(biāo)準(zhǔn)視頻技術(shù)是通過(guò)一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的攝像頭攝取面部圖像；熱成像技術(shù)是通過(guò)分析由面部毛細(xì)血管的血液產(chǎn)生的熱線來(lái)產(chǎn)生臉譜圖像。熱成像技術(shù)并不需要在較好的光源條件下，因此即使在黑暗情況下也可以使用。應(yīng)用：目前常用的是高質(zhì)量攝像機(jī)，判斷速度相當(dāng)快，只需要0.01秒左右，而且具有存儲(chǔ)功能。只要把一些具有潛在危險(xiǎn)性的“重點(diǎn)人物”的“臉部特寫”輸入系統(tǒng)，一旦發(fā)現(xiàn)其擅自闖關(guān)，就會(huì)在0.01秒之內(nèi)被捕獲，同時(shí)，系統(tǒng)還會(huì)向安保中心“報(bào)警”。（4）視覺識(shí)別技術(shù)類型：是通過(guò)分析眼睛獨(dú)特特征的一種生物識(shí)別技術(shù)，主要包括虹膜識(shí)別技術(shù)和視網(wǎng)膜識(shí)別技術(shù)。人眼結(jié)構(gòu)：人眼睛的外觀圖由鞏膜、虹膜、瞳孔三部分構(gòu)成，如圖2-19所示。圖2-19眼睛的結(jié)構(gòu)虹膜：是位于眼睛白色鞏膜和黑色瞳孔之間的圓環(huán)狀部

分，每一個(gè)虹膜都包含獨(dú)一無(wú)二的紋理信息，優(yōu)勢(shì)：唯一性、非接觸、穩(wěn)定性、便于信號(hào)處理、防偽性好等。視網(wǎng)膜：是眼睛底部的血液細(xì)胞層，具有極其固定和隱秘的生物特征，比虹膜更具唯一性。缺點(diǎn)：是激光照射眼球的背面可能會(huì)影響使用者健康。特征：虹膜和視網(wǎng)膜的特征由遺傳基因決定，具有唯一性、高度穩(wěn)定性和非接觸性，是視覺識(shí)別技術(shù)用以身份鑒別的

基礎(chǔ)。缺點(diǎn)：是很難將圖像獲取設(shè)備的尺寸小型化，因聚焦而需要昴貴的攝像頭，一個(gè)這樣的攝像頭最低價(jià)為7000美元。黑眼睛極難讀取，鏡頭可能產(chǎn)生圖像畸變而使可靠性降低；需要一個(gè)比較好的光源，所以目前難以普及使用。（4）視覺識(shí)別技術(shù)2.3

條碼識(shí)別技術(shù)（略）2.4

射頻識(shí)別技術(shù)1.

RFID系統(tǒng)的組成4部分：電子標(biāo)簽閱讀器射頻天線后臺(tái)計(jì)算機(jī)1.

RFID系統(tǒng)的組成4部分：電子標(biāo)簽+閱讀器+射頻天線+后臺(tái)計(jì)算機(jī)（1）電子標(biāo)簽定義：電子標(biāo)簽，也稱射頻卡（Radio

Frequency

，簡(jiǎn)稱

RF卡）或應(yīng)答器，裝設(shè)在被識(shí)別的物體對(duì)象上。組成：“耦合元件+芯片”，其中包含帶加密邏輯、電可擦除、可編程只讀存儲(chǔ)器EEPROM、微處理器CPU、射頻收發(fā)及相關(guān)電路。功能：電子標(biāo)簽具有智能讀寫和加密通信的功能。通過(guò)無(wú)線電波與讀寫設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，工作的能量是由閱讀器發(fā)出的射頻脈沖提供。特點(diǎn)：每個(gè)電子標(biāo)簽具有唯一的EPC標(biāo)識(shí)，利用閱讀器，可以方便、精確的了解物品信息。1.

RFID系統(tǒng)的組成4部分：電子標(biāo)簽+閱讀器+射頻天線+后臺(tái)計(jì)算機(jī)（2）閱讀器(Reader)定義：閱讀器，也稱為讀寫器、查詢器、讀卡器等功能：主要負(fù)責(zé)將主機(jī)的讀寫命令加密后傳送到電子標(biāo)簽，將電子標(biāo)簽返回的數(shù)據(jù)初始化、解密后送到主機(jī)。組成：主要由收發(fā)模塊+控制模塊（微處理器）+接口電路+天線等4部分組成。見圖2-36所示。1.

RFID系統(tǒng)的組成4部分：電子標(biāo)簽+閱讀器+射頻天線+后臺(tái)計(jì)算機(jī)天線(Antenna)定義：是一種以電磁波的形式把前端射頻功率信號(hào)接收進(jìn)來(lái)或輻射出去的裝置，是電路與空間的界面器件。功能：實(shí)現(xiàn)行波與自由空間波能量的轉(zhuǎn)化。類型：電子標(biāo)簽天線和讀寫器天線。電子標(biāo)簽天線和電子標(biāo)簽集成為一體，負(fù)責(zé)接收能量；讀寫器天線既可內(nèi)置于讀寫器中，也可以通過(guò)同軸電纜與讀寫器的射頻輸出端口相連，用來(lái)發(fā)射能量。后臺(tái)處理機(jī)(Processor)后臺(tái)處理機(jī)即主計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。RFID通過(guò)閱讀器的RS232或RS485標(biāo)準(zhǔn)接口與后臺(tái)處理機(jī)連接，進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。功能：主要完成數(shù)據(jù)信息的存儲(chǔ)及管理、對(duì)電子標(biāo)簽進(jìn)行讀寫和控制和管理等功能。2.

RFID系統(tǒng)的工作原理安裝在固定位置的閱讀器通過(guò)發(fā)射天線發(fā)送一定頻率的射頻信號(hào)，當(dāng)裝設(shè)有電子標(biāo)簽的設(shè)備進(jìn)入發(fā)射天線工作區(qū)域時(shí)，電子標(biāo)簽內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流，獲得能量被激活；電子標(biāo)簽將自身編碼等信息通過(guò)卡內(nèi)置發(fā)送天線發(fā)送出去；系統(tǒng)接收天線接收到電子標(biāo)簽發(fā)送來(lái)的載波信號(hào)，經(jīng)天線調(diào)節(jié)器傳送到閱讀器，閱讀器對(duì)接收的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)和解碼，送到后臺(tái)主系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)處理；主系統(tǒng)根據(jù)邏輯運(yùn)算判斷該卡的合法性，針對(duì)不同的設(shè)定做出相應(yīng)的處理和控制，發(fā)出指令信號(hào)控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作。2.

RFID的中間件定義：RFID中間件（Middleware）是指連接RFID閱讀器和用戶應(yīng)用程序的一組通用的應(yīng)用程序接口API（Application

Programming

Interface）。特點(diǎn)：中間件是API定義的一個(gè)軟件層，是一組獨(dú)立的系統(tǒng)軟件或服務(wù)程序，在硬件(RFIDReader)和軟件（用戶應(yīng)用程序）之間起中間橋梁的作用，完成與上層復(fù)雜應(yīng)用的信息交換，相當(dāng)于RFID技術(shù)的神經(jīng)中樞。任務(wù)：主要是對(duì)讀寫器傳來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行過(guò)濾、匯總、計(jì)算、

分組，減少?gòu)淖x寫器傳往應(yīng)用系統(tǒng)的大量原始數(shù)據(jù)、生成加入了語(yǔ)義解釋的事件數(shù)據(jù)。具體分3個(gè)方面，即隔離應(yīng)用層與設(shè)備接口，處理讀寫器與傳感器捕獲的原始數(shù)據(jù)，提供應(yīng)用層接口用于管理讀寫器、查詢RFID觀測(cè)數(shù)據(jù)。組成：由讀寫適配器+事件管理器+應(yīng)用程序接口3個(gè)組件組成。如圖2-38所示。3.

RFID的中間件讀寫適配器：提供一種通用標(biāo)準(zhǔn)的讀寫器應(yīng)用接口，消除不同讀寫器與API之間的差別；事件管理器：進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理，按照規(guī)則取得制定的數(shù)據(jù)。應(yīng)用程序接口：提供一個(gè)基于標(biāo)準(zhǔn)的服務(wù)接口，為RFID數(shù)據(jù)的收集提供應(yīng)用程序?qū)诱Z(yǔ)義，以滿足大量應(yīng)用的需要。4.

RFID的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)定義：RFID的硬件、軟件技術(shù)和應(yīng)用的全球通用規(guī)范。類型（4類）：技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（軟、硬件技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)）；數(shù)據(jù)內(nèi)容與編碼標(biāo)準(zhǔn)（電子標(biāo)簽數(shù)據(jù)編碼格式、語(yǔ)法標(biāo)準(zhǔn)等）；性能與一致性標(biāo)準(zhǔn)（測(cè)試規(guī)范等）；應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)（船運(yùn)標(biāo)簽、產(chǎn)品包裝標(biāo)準(zhǔn)等）。3個(gè)主要國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)體系：ISO/IEC國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)體系、美國(guó)麻省理工學(xué)院Auto-ID

Center的EPC

global標(biāo)準(zhǔn)體系和日本泛在中心（Ubiquitous

ID

Center，簡(jiǎn)稱UIC）的UIC標(biāo)準(zhǔn)體系。ISO/IEC

標(biāo)準(zhǔn)體系：ISO/IEC是信息技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)最重要的標(biāo)準(zhǔn)化組織。根據(jù)ISO/IEC

JTC31

RFID技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化工作計(jì)劃，將RFID的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)分為空中接口標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)、一致性

測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)和應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)4個(gè)方面。4.

RFID的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)EPC

global標(biāo)準(zhǔn)體系：EPC

global是由美國(guó)統(tǒng)一代碼委員會(huì)

(UCC)和國(guó)際物品編碼協(xié)會(huì)(EAN)于2003年聯(lián)合發(fā)起成立的一個(gè)獨(dú)立的非盈利性機(jī)構(gòu)，以推廣RFID電子標(biāo)簽的網(wǎng)絡(luò)化應(yīng)用為宗旨，發(fā)布了EPC電子標(biāo)簽和讀寫器方面的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，負(fù)責(zé)EPCglobal號(hào)碼注冊(cè)管理組織。EPCglobal研究范圍：RFID技術(shù)特性(含電子標(biāo)簽和閱讀器的技術(shù)特性)、EPC編碼體系、目標(biāo)命名業(yè)務(wù)ONS（Object

NameService）、描述物品信息的標(biāo)準(zhǔn)化語(yǔ)言4個(gè)方面。UIC標(biāo)準(zhǔn)體系：日本UIC成立于2003年3月，制定RFID標(biāo)準(zhǔn)的思路類似于EPC

global，目標(biāo)也是構(gòu)建一個(gè)完整的標(biāo)準(zhǔn)體系。但每部分的具體內(nèi)容有所不同：在編碼方面制定了UCode，兼容日本現(xiàn)有編碼體系和國(guó)際其它編碼體系；在空中接口方面也盡量考慮與ISO/IEC標(biāo)準(zhǔn)兼容；在信息共享方面，主要依耐日本的泛在網(wǎng)絡(luò)，可獨(dú)立于因特網(wǎng)實(shí)現(xiàn)信息共享。4.

RFID的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)化情況必要性：RFID標(biāo)準(zhǔn)的制定是促進(jìn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)性工作，只有推出基于自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的標(biāo)準(zhǔn)和符合標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品，才能掌握

RFID產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主動(dòng)權(quán)。進(jìn)展情況：“十一五”：國(guó)家“863”計(jì)劃完成20-25項(xiàng)RFID標(biāo)準(zhǔn)的制定工作，主要是編碼、空中接口協(xié)議、測(cè)試和應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。目前已經(jīng)完成了

13項(xiàng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的立項(xiàng)，10項(xiàng)草案也正在申請(qǐng)立項(xiàng)?！笆濉保何锫?lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展目標(biāo)是，要研究制定200項(xiàng)以上國(guó)家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，包括：標(biāo)準(zhǔn)體系框架：明確急需標(biāo)準(zhǔn)和重點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)。共性和關(guān)鍵技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：包括物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)和解析、應(yīng)用接口、數(shù)據(jù)格式、信息安全、網(wǎng)絡(luò)管理等基礎(chǔ)共性標(biāo)準(zhǔn)；智能傳感器、超高頻和微波RFID、傳感網(wǎng)、M2M、服務(wù)支撐等關(guān)鍵技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。行業(yè)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)：形成一系列具有推廣價(jià)值的行業(yè)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。5.

無(wú)線定位技術(shù)定義：是指用來(lái)判定移動(dòng)用戶位置的測(cè)量和計(jì)算方法，即定位算法。簡(jiǎn)單地說(shuō)，就是通過(guò)對(duì)接收到的無(wú)線電波的一些參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，再利用定位算法計(jì)算出被測(cè)目標(biāo)的具體位置。技術(shù)類型：主要有時(shí)差定位技術(shù)、信號(hào)到達(dá)角度測(cè)量技術(shù)、到達(dá)時(shí)間定位技術(shù)和到達(dá)時(shí)間差定位技術(shù)等。方法：室外全球定位技術(shù)和室內(nèi)近距離定位技術(shù)。（1）室外全球GPS定位系統(tǒng)定義：GPS（GlobalPositionSystem）是以人造衛(wèi)星為基礎(chǔ)的無(wú)線電導(dǎo)航定位系統(tǒng)，是目前世界上最常用的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。原理：GPS使用24顆人造衛(wèi)星所形成的網(wǎng)絡(luò)來(lái)三角定位接受

器的位置，并提供經(jīng)緯度坐標(biāo)，可以達(dá)到準(zhǔn)確定位。但GPS定位的位置需要在可看見人造衛(wèi)星或軌道所經(jīng)過(guò)的地方，因此只用于室外定位。（1）室外全球GPS定位系統(tǒng)技術(shù)功能：是結(jié)合了GPS技術(shù)、圖像處理技術(shù)、無(wú)線通信技術(shù)及GIS技術(shù)的定位技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)跟蹤定位、軌跡回放、地圖制作、里程統(tǒng)計(jì)、車輛信息管理、監(jiān)控和調(diào)度、短信通知、語(yǔ)音提示和報(bào)警等功能。系統(tǒng)組成：完整的GPS系統(tǒng)由3個(gè)獨(dú)立部分組成宇宙空間部分：由24顆人造衛(wèi)星構(gòu)成，其中21顆工作，3顆備用。24顆衛(wèi)星均勻分布在6個(gè)軌道面上，使地球表面任何地方在任一時(shí)刻都有至少6顆衛(wèi)星在視線之內(nèi)，可達(dá)到準(zhǔn)確定位和跟蹤。地面監(jiān)控系統(tǒng)：由1個(gè)主控站、6個(gè)監(jiān)測(cè)站、4個(gè)地面天線組成。負(fù)責(zé)收集由衛(wèi)星傳回的信息，并計(jì)算衛(wèi)星星歷、相對(duì)距離，大氣校正等數(shù)據(jù)。用戶設(shè)備部分：即用戶GPS信號(hào)接收機(jī)，主要功能是接收GPS衛(wèi)星發(fā)射的信號(hào)，以獲得必要的導(dǎo)航和定位信息，經(jīng)數(shù)據(jù)處理，完成導(dǎo)航和定位工作。基本原理：GPS導(dǎo)航系統(tǒng)不斷地發(fā)射導(dǎo)航電文，當(dāng)用戶接收機(jī)捕獲到跟蹤的衛(wèi)星信號(hào)后，就可測(cè)量出接收天線至衛(wèi)星的距離及其變化率，然后綜合多顆衛(wèi)星的數(shù)據(jù)解調(diào)出衛(wèi)星軌道參數(shù)等數(shù)據(jù)；再由接收機(jī)中微處理機(jī)按定位解算方法進(jìn)行定位計(jì)算，得出用戶所在地的位置信息，包括經(jīng)緯度、高度、速度、時(shí)間等，并根據(jù)周圍環(huán)境和路線標(biāo)志給予語(yǔ)音和圖形提示。應(yīng)用：隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，GPS導(dǎo)航、跟蹤和定位系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)和人們的生活當(dāng)中?，F(xiàn)實(shí)生活中，

GPS定位主要用于對(duì)移動(dòng)的人、寵物、車及設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)定位、跟蹤和監(jiān)控。如各種出租車、長(zhǎng)途客車、貨運(yùn)車輛、物流車輛等的跟蹤和監(jiān)控調(diào)度指揮系統(tǒng)；小孩、老人、盲人、病人的定位系統(tǒng)；軍隊(duì)演習(xí)操控調(diào)度指揮監(jiān)控系統(tǒng)；公安部門對(duì)罪犯的偵探、跟蹤系統(tǒng)；運(yùn)動(dòng)員訓(xùn)練路線跟蹤系統(tǒng)等等。（1）室外全球GPS定位系統(tǒng)（2）AGPS定位技術(shù)定義：輔助全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)AGPS（Assisted

GPS）是結(jié)合網(wǎng)絡(luò)基站GSM/GPRS信息與GPS定位技術(shù)，利用基地臺(tái)代送輔助衛(wèi)星信息對(duì)移動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行定位。AGPS技術(shù)是在傳統(tǒng)的GPS技術(shù)上改用GPRS線路進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，將原有GPS芯片直接找衛(wèi)星改成找基站輔助，是一種更為先進(jìn)的定位技術(shù)?？梢栽贕SM/GPRS、WCDMA和CDMA2000網(wǎng)絡(luò)中使用。該技術(shù)需要在手機(jī)內(nèi)增加GPS接收機(jī)模塊，并改造手機(jī)天線，同時(shí)要在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)上加建位置服務(wù)器、差分GPS基準(zhǔn)站等設(shè)備?？傊瓵GPS技術(shù)目前，AGPS的方案提供商主要是美國(guó)高通公司。特點(diǎn)：AGPS能夠縮減GPS芯片獲取衛(wèi)星信號(hào)的延遲時(shí)間，受遮蓋的室內(nèi)也能借基地臺(tái)信號(hào)彌補(bǔ)，減輕GPS芯片對(duì)衛(wèi)星的依賴度，能提供范圍更廣、更省電、速度更快的定位服務(wù)，理想誤差范圍在10m以內(nèi)。日本和美國(guó)都已經(jīng)成熟運(yùn)用AGPS于LBS（Location

Based

Service，適地性服務(wù)）服務(wù)。組成：GPS手機(jī)+網(wǎng)絡(luò)基站+位置服務(wù)器+GPS工作原理：AGPS手機(jī)將其的基站地址通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)轿恢梅?wù)器；位置服務(wù)器將與該位置相關(guān)的GPS輔助信息（包含GPS的星歷和方位俯仰角等）傳輸?shù)绞謾C(jī)；手機(jī)的AGPS模塊根據(jù)輔助信息（以提升GPS信號(hào)的第一鎖定時(shí)間能力）接收GPS原始信號(hào)；手機(jī)解調(diào)GPS原始信號(hào)并計(jì)算手機(jī)到衛(wèi)星的距離，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)轿恢梅?wù)器；位置服務(wù)器據(jù)此完成對(duì)GPS信息的處理，估算手機(jī)的位置，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)蕉ㄎ痪W(wǎng)關(guān)或應(yīng)用平臺(tái)，完成手機(jī)用戶的定位。（2）AGPS定位技術(shù)（3）室內(nèi)定位技術(shù)紅外線/超聲波測(cè)距定位技術(shù)GPS和AGPS只能用于室外定位，室內(nèi)定位技術(shù)主要有紅外線/超聲波定位技術(shù)、ZigBee/UWB定位技術(shù)、RFID定位技術(shù)、Wi-Fi/藍(lán)牙定位技術(shù)等。紅外線IR

(Infrared

Ray)定位原理：紅外線發(fā)射器發(fā)射的紅外射線，通過(guò)安裝在室內(nèi)的光電傳感器接收進(jìn)行定位。特點(diǎn)：定位精度高，但光線受障礙物影響，只能短距離定位。超聲波UW(Ultrasonic

Wave)的定位原理：與GPS基本相同，但采用反射法測(cè)距。即發(fā)射超聲波并接收由被測(cè)物反射的回波，根據(jù)回波與發(fā)射波的時(shí)間差計(jì)算出待測(cè)距離。特點(diǎn)：整體定位精度較高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但超聲波受多徑效應(yīng)和非視距傳播影響很大，同時(shí)需