射頻識(shí)別技術(shù)_第02章 物聯(lián)網(wǎng)RFID的系統(tǒng)構(gòu)成

1、 第第2章物聯(lián)網(wǎng)章物聯(lián)網(wǎng)RFID的系統(tǒng)構(gòu)成的系統(tǒng)構(gòu)成 2.1 RFID系統(tǒng)概述 電子標(biāo)簽2.2 2.3 讀寫器 2.4 中間件 2.1 RFID系統(tǒng)概述系統(tǒng)概述 RFID系統(tǒng)的工作流程 RFID系統(tǒng)的基本組成 RFID系統(tǒng)的分類 RFID系統(tǒng)的基本組成系統(tǒng)的基本組成 武漢路橋武漢路橋收費(fèi)收費(fèi)2011年年7月月1日起全面日起全面啟動(dòng)啟動(dòng)ETC RFID系統(tǒng)的基本組成系統(tǒng)的基本組成 電子標(biāo)簽 天線 讀寫器 系統(tǒng)高層 RFID系統(tǒng)的基本組成系統(tǒng)的基本組成 電子標(biāo)簽 讀寫器 天線 系統(tǒng)高層 RFID系統(tǒng)的基本組成系統(tǒng)的基本組成 RFID系統(tǒng)的基本組成系統(tǒng)的基本組成 電子標(biāo)簽 p 電子標(biāo)簽由芯片及天線組

2、成芯片及天線組成，附著在物體上標(biāo)識(shí)目標(biāo)對(duì)象，每個(gè)電子 標(biāo)簽具有唯一的電子編碼唯一的電子編碼，存儲(chǔ)著被識(shí)別物體的相關(guān)信息相關(guān)信息。 讀寫器 p 讀寫器是利用射頻技術(shù)射頻技術(shù)讀寫電子標(biāo)簽信息的設(shè)備。 p RFID系統(tǒng)工作時(shí)，一般首先由讀寫器發(fā)射一個(gè)特定的詢問信號(hào)特定的詢問信號(hào)，當(dāng)電 子標(biāo)簽感應(yīng)到這個(gè)信號(hào)后，就會(huì)給出應(yīng)答信號(hào)給出應(yīng)答信號(hào)，應(yīng)答中含有電子標(biāo)簽 攜帶的數(shù)據(jù)信息攜帶的數(shù)據(jù)信息。 p 讀寫器接收這個(gè)應(yīng)答信號(hào)，并對(duì)其進(jìn)行處理進(jìn)行處理，然后將處理后的應(yīng)答信 號(hào)返回給外部主機(jī)返回給外部主機(jī)，進(jìn)行相應(yīng)的操作。 RFID系統(tǒng)的基本組成系統(tǒng)的基本組成 RFID系統(tǒng)的基本組成系統(tǒng)的基本組成 系統(tǒng)高層 p

3、最簡(jiǎn)單的RFID系統(tǒng)只有一個(gè)讀寫器，它一次只對(duì)一個(gè)電子標(biāo)簽進(jìn)行操 作，如公交車上的票務(wù)系統(tǒng)。 p 復(fù)雜的RFID系統(tǒng)會(huì)有多個(gè)讀寫器有多個(gè)讀寫器，每個(gè)讀寫器要同時(shí)對(duì)多個(gè)電子標(biāo)簽 進(jìn)行操作(如ETC系統(tǒng))，并要實(shí)時(shí)處理數(shù)據(jù)信息，需要系統(tǒng)高層處理。 p 系統(tǒng)高層是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，數(shù)據(jù)交換與管理由計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)完成 ，讀寫器可以通過標(biāo)準(zhǔn)接口標(biāo)準(zhǔn)接口與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)連接，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)完成 數(shù)據(jù)處理、傳輸和通信的功能。 2.1 RFID系統(tǒng)概述系統(tǒng)概述 RFID系統(tǒng)的工作流程 RFID系統(tǒng)的基本組成 RFID系統(tǒng)的分類 RFID系統(tǒng)的工作流程系統(tǒng)的工作流程 讀寫器通過發(fā)射發(fā)射天線發(fā)送一定頻率的射頻信號(hào)； 當(dāng)電子標(biāo)簽

4、進(jìn)入讀寫器天線工作區(qū)時(shí)，電子標(biāo)簽天線產(chǎn)生足夠的感應(yīng)感應(yīng) 電流電流，電子標(biāo)簽獲得能量被激活被激活； 電子標(biāo)簽將自身信息自身信息通過內(nèi)置天線發(fā)送發(fā)送出去； 讀寫器天線接收接收到從電子標(biāo)簽發(fā)送來的載波信號(hào)載波信號(hào)； 讀寫器天線將載波信號(hào)傳送到傳送到讀寫器內(nèi)部處理單元； 讀寫器對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行解調(diào)和解碼解調(diào)和解碼，再送到系統(tǒng)高層送到系統(tǒng)高層進(jìn)行相關(guān)處理； 系統(tǒng)高層根據(jù)邏輯運(yùn)算判斷該電子標(biāo)簽的合法性合法性； 系統(tǒng)高層針對(duì)不同的設(shè)定做出相應(yīng)的處理，發(fā)出指令信號(hào)控制執(zhí)行機(jī)信號(hào)控制執(zhí)行機(jī) 構(gòu)動(dòng)作構(gòu)動(dòng)作。 2.1 RFID系統(tǒng)概述系統(tǒng)概述 RFID系統(tǒng)的工作流程 RFID系統(tǒng)的基本組成 RFID系統(tǒng)的分類 RFI

5、D系統(tǒng)的分類系統(tǒng)的分類 按照頻率分類按照頻率分類 低頻系統(tǒng) p 低頻系統(tǒng)的工作頻率范圍為30kHz-300kHz； p RFID常見的低頻工作頻率有125kHz和134.2kHz； p 低頻系統(tǒng)的特點(diǎn)是電子標(biāo)簽內(nèi)保存的數(shù)據(jù)量比較少數(shù)據(jù)量比較少，閱讀距離較短距離較短，電 子標(biāo)簽外形多樣，閱讀天線方向性不強(qiáng)天線方向性不強(qiáng)； p 低頻系統(tǒng)技術(shù)比較成熟，主要用于短距離、數(shù)據(jù)量低的RFID系統(tǒng)中。 高頻系統(tǒng) p 高頻系統(tǒng)的工作頻率范圍為3MHz-30MHz； p RFID常見的高頻工作頻率有6.75MHz和13.56MHz； p 可以傳送較大的數(shù)據(jù)量較大的數(shù)據(jù)量，閱讀距離距離較長(zhǎng)較長(zhǎng)，電子標(biāo)簽及讀寫器成

6、本成本較高較高。 RFID系統(tǒng)的分類系統(tǒng)的分類 按照頻率分類按照頻率分類 微波系統(tǒng) p 微波系統(tǒng)的工作頻率大于300MHz； p 常見的微波工作頻率：433MHz、860/960MHz、2.4GHz和5.8GHz； p 主要應(yīng)用于同時(shí)對(duì)多個(gè)電子標(biāo)簽進(jìn)行操作同時(shí)對(duì)多個(gè)電子標(biāo)簽進(jìn)行操作、需要較長(zhǎng)的讀寫距離較長(zhǎng)的讀寫距離和高讀高讀 寫速度寫速度的場(chǎng)合； p 天線波束方向較窄，系統(tǒng)價(jià)格較高價(jià)格較高。 RFID系統(tǒng)的分類系統(tǒng)的分類 按照供電方式分類按照供電方式分類 無(wú)源供電系統(tǒng) p 無(wú)源供電系統(tǒng)的電子標(biāo)簽內(nèi)沒有電池沒有電池，電子標(biāo)簽利用讀寫器發(fā)出的波束波束 供電供電，電子標(biāo)簽將接收到的部分射頻能量轉(zhuǎn)化為

7、直流電流直流電流，為標(biāo)簽內(nèi)的 電路供電； p 無(wú)源電子標(biāo)簽作用距離相對(duì)較短距離相對(duì)較短； p 讀寫器要發(fā)射較大的射頻功率發(fā)射較大的射頻功率； p 電子標(biāo)簽所在物體的運(yùn)動(dòng)速度不能太高運(yùn)動(dòng)速度不能太高； p 壽命長(zhǎng)且對(duì)工作環(huán)境要求不對(duì)工作環(huán)境要求不高高。 RFID系統(tǒng)的分類系統(tǒng)的分類 按照供電方式分類按照供電方式分類 有源供電系統(tǒng) p 有源供電系統(tǒng)的電子標(biāo)簽內(nèi)有電池有電池，電池可為電子標(biāo)簽提供全部能量； p 有源電子標(biāo)簽電能充足，工作可靠性高工作可靠性高； p 作用距離相對(duì)較遠(yuǎn)距離相對(duì)較遠(yuǎn)； p 讀寫器要發(fā)射較小的射頻功率較小的射頻功率； p 壽命有限壽命有限，通常只有3 -10年，隨著電子標(biāo)簽內(nèi)

8、電池能力的消耗，數(shù)據(jù)傳 輸?shù)木嚯x會(huì)越來越??； p 不適合在惡劣環(huán)境下工作； p 有源電子標(biāo)簽的體積較大、成本較高。 RFID系統(tǒng)的分類系統(tǒng)的分類 按照供電方式分類按照供電方式分類 半有源供電系統(tǒng) p 半有源電子標(biāo)簽內(nèi)有電池有電池，但電池僅對(duì)維持?jǐn)?shù)據(jù)的電路及維持芯片工作 電壓的電路提供支撐； p 電子標(biāo)簽未進(jìn)入工作狀態(tài)前，一直處于休眠狀態(tài)處于休眠狀態(tài)，相當(dāng)于無(wú)源標(biāo)簽，標(biāo) 簽內(nèi)部電池能量消耗很少能量消耗很少，因而電池可以維持較長(zhǎng)時(shí)間； p 電子標(biāo)簽進(jìn)入工作狀態(tài)后，受到讀寫器發(fā)出射頻信號(hào)的激勵(lì)，標(biāo)簽進(jìn)入 工作狀態(tài) ； p 電子標(biāo)簽的能量主要來源于讀寫器的射頻能量，標(biāo)簽內(nèi)部電池主要用于 彌補(bǔ)標(biāo)簽所處位

9、置射頻場(chǎng)強(qiáng)的不足。 RFID系統(tǒng)的分類系統(tǒng)的分類 按照供電方式分類按照供電方式分類 有源電子標(biāo)簽 無(wú)源電子標(biāo)簽 RFID系統(tǒng)的分類系統(tǒng)的分類 按照耦合方式分類按照耦合方式分類 電感耦合方式系統(tǒng) p 在電感耦合方式中，讀寫器與電子標(biāo)簽之間的射頻信號(hào)傳遞為變壓器模變壓器模 型型，電磁能量通過空間高頻交變磁場(chǎng)實(shí)現(xiàn)耦合空間高頻交變磁場(chǎng)實(shí)現(xiàn)耦合，該系統(tǒng)依據(jù)的是法拉第法拉第 電磁感應(yīng)定律電磁感應(yīng)定律； p 用于低頻與高頻低頻與高頻RFID系統(tǒng)中。 RFID系統(tǒng)的分類系統(tǒng)的分類 按照耦合方式分類按照耦合方式分類 電磁反向散射方式系統(tǒng) p 在電磁反向散射方式中，讀寫器與電子標(biāo)簽之間的射頻信號(hào)傳遞為雷達(dá)射頻信號(hào)

10、傳遞為雷達(dá) 模型模型； p 讀寫器發(fā)射出去的電磁波碰到電子標(biāo)簽后，電磁波被反射電磁波被反射，同時(shí)攜帶回?cái)y帶回 電子標(biāo)簽的信息電子標(biāo)簽的信息； p 該系統(tǒng)依據(jù)的是電磁波空間輻射原理； p 一般適用于微波系統(tǒng)微波系統(tǒng)。 RFID系統(tǒng)的分類系統(tǒng)的分類 按照耦合方式分類按照耦合方式分類 電磁反向散射方式系統(tǒng) 第第2章物聯(lián)網(wǎng)章物聯(lián)網(wǎng)RFID的系統(tǒng)構(gòu)成的系統(tǒng)構(gòu)成 2.1 RFID系統(tǒng)概述 電子標(biāo)簽2.2 2.3 讀寫器 2.4 中間件 2.2 電子標(biāo)簽電子標(biāo)簽 電子標(biāo)簽的組成 電子標(biāo)簽簡(jiǎn)介 電子標(biāo)簽的技術(shù)參數(shù) 電子標(biāo)簽簡(jiǎn)介電子標(biāo)簽簡(jiǎn)介 電子標(biāo)簽電子標(biāo)簽 電子標(biāo)簽是指由IC芯片芯片和無(wú)線通信天線天線組成的超

11、微型小標(biāo)簽 標(biāo)簽中保存有約定格式的電子數(shù)據(jù)約定格式的電子數(shù)據(jù)，在實(shí)際應(yīng)用中，無(wú)線標(biāo)簽附著在待識(shí)別 物體表面 存儲(chǔ)在芯片中的數(shù)據(jù)，由閱讀器以無(wú)線電波的形式非接觸的讀取，并通過閱 讀器的處理器，進(jìn)行信息解讀并進(jìn)行相關(guān)的管理 電子標(biāo)簽是一種非接觸式非接觸式的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，是目前使用的條形碼的無(wú)線版本 電子標(biāo)簽簡(jiǎn)介電子標(biāo)簽簡(jiǎn)介 電子標(biāo)簽電子標(biāo)簽 電子標(biāo)簽簡(jiǎn)介電子標(biāo)簽簡(jiǎn)介 電子標(biāo)簽電子標(biāo)簽 電子標(biāo)簽簡(jiǎn)介電子標(biāo)簽簡(jiǎn)介 電子標(biāo)簽電子標(biāo)簽 電子標(biāo)簽簡(jiǎn)介電子標(biāo)簽簡(jiǎn)介 電子標(biāo)簽電子標(biāo)簽 電子標(biāo)簽簡(jiǎn)介電子標(biāo)簽簡(jiǎn)介 電子標(biāo)簽電子標(biāo)簽 電子標(biāo)簽簡(jiǎn)介電子標(biāo)簽簡(jiǎn)介 電子標(biāo)簽電子標(biāo)簽 電子標(biāo)簽簡(jiǎn)介電子標(biāo)簽簡(jiǎn)介 電子標(biāo)簽電子標(biāo)

12、簽 電子標(biāo)簽簡(jiǎn)介電子標(biāo)簽簡(jiǎn)介 電子標(biāo)簽的特點(diǎn)電子標(biāo)簽的特點(diǎn) 條形碼技術(shù)的主要突出問題和缺陷主要有：視距問題、信息容量小的 問題、紅外掃描識(shí)別帶來的問題等 RFID技術(shù)給零售、物流等產(chǎn)業(yè)帶來了革命性的變化，因此條形碼技 術(shù)就受到了極大的沖擊 RFID技術(shù)關(guān)鍵在于可以讓物品實(shí)現(xiàn)真正的自動(dòng)化管理，不再像條形碼那樣 需要逐個(gè)掃描 在RFID標(biāo)簽中存儲(chǔ)著規(guī)范可互用的信息，通過無(wú)線數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡(luò)可以自動(dòng) 采集并連接到中央信息系統(tǒng)，RFID標(biāo)簽可以以任意形式附加在包裝中，不 需要像條形碼那樣占用固定空間 2.2 電子標(biāo)簽電子標(biāo)簽 電子標(biāo)簽的組成 電子標(biāo)簽簡(jiǎn)介 電子標(biāo)簽的技術(shù)參數(shù) 電子標(biāo)簽簡(jiǎn)介電子標(biāo)簽簡(jiǎn)介 電子

13、標(biāo)簽的組成電子標(biāo)簽的組成 電子標(biāo)簽由標(biāo)簽芯片和天線構(gòu)成。 天線是電子標(biāo)簽發(fā)射和接收無(wú)線信號(hào)的裝置。 標(biāo)簽芯片是電子標(biāo)簽的核心部分，作用包括標(biāo)簽信息存儲(chǔ)、標(biāo)簽接收 信號(hào)的處理和標(biāo)簽發(fā)射信號(hào)的處理； 電子標(biāo)簽芯片電路的復(fù)雜度與標(biāo)簽所具有的功能相關(guān)。 電子標(biāo)簽的組成電子標(biāo)簽的組成 電子標(biāo)簽的組成電子標(biāo)簽的組成 電子標(biāo)簽一般由天線、調(diào)制器、編碼發(fā)生器、時(shí)鐘及存儲(chǔ)器構(gòu)成。 天線 調(diào)制器控制器（CPU） 電源 編碼發(fā)生器 時(shí)鐘存儲(chǔ)器 電子標(biāo)簽簡(jiǎn)介電子標(biāo)簽簡(jiǎn)介 電子標(biāo)簽的組成電子標(biāo)簽的組成 電子標(biāo)簽的時(shí)鐘電路 p 時(shí)鐘電路提供時(shí)鐘信號(hào) p 電子標(biāo)簽天線獲取的載波信號(hào)，頻率經(jīng)過分頻后，可以作為電子標(biāo)簽編 解碼

14、器、存儲(chǔ)器和控制器的時(shí)鐘信號(hào) 電子標(biāo)簽的存儲(chǔ)器 p 只讀標(biāo)簽存儲(chǔ)器。電子標(biāo)簽內(nèi)容只有只讀存儲(chǔ)器ROM p 一次寫入只讀電子標(biāo)簽存儲(chǔ)器。電子標(biāo)簽內(nèi)部有ROM和隨機(jī)存儲(chǔ)器 RAM p 可讀寫標(biāo)簽存儲(chǔ)器 電子標(biāo)簽簡(jiǎn)介電子標(biāo)簽簡(jiǎn)介 電子標(biāo)簽的組成電子標(biāo)簽的組成 電子標(biāo)簽的編碼器 p 對(duì)發(fā)送端要傳輸?shù)男畔⑦M(jìn)行編碼，使傳輸信號(hào)與信道相匹配，防止信息 受到干擾或發(fā)生碰撞。 p 根據(jù)編碼目的不同，可分為信源編碼和信道編碼 電子標(biāo)簽的調(diào)制器 p 原始的電信號(hào)通常稱為基帶信號(hào)，有些信道可以直接傳輸基帶信號(hào)，但 以自由空間作為信道的無(wú)線電傳輸，卻無(wú)法直接傳遞基帶信號(hào)。 p 將基帶信號(hào)進(jìn)行編碼，然后變換成適合在信道中

15、傳輸?shù)男盘?hào)，這個(gè)過程 稱為調(diào)制。 控制器：控制電子標(biāo)簽各個(gè)功能模塊的協(xié)調(diào)運(yùn)行 2.2 電子標(biāo)簽電子標(biāo)簽 電子標(biāo)簽的組成 電子標(biāo)簽簡(jiǎn)介 電子標(biāo)簽的技術(shù)參數(shù) 電子標(biāo)簽的技術(shù)參數(shù)電子標(biāo)簽的技術(shù)參數(shù) 電子標(biāo)簽的技術(shù)參數(shù)電子標(biāo)簽的技術(shù)參數(shù) 標(biāo)簽激活的能量要求 p 當(dāng)電子標(biāo)簽進(jìn)入讀寫器的工作區(qū)域后，受到讀寫器發(fā)出射頻信號(hào)的激勵(lì) ，標(biāo)簽進(jìn)入工作狀態(tài)。標(biāo)簽的激活能量是指激活電子標(biāo)簽芯片電路所需 的能量范圍，這要求電子標(biāo)簽與讀寫器在一定的距離內(nèi)，讀寫器能提供 電子標(biāo)簽足夠的射頻場(chǎng)強(qiáng)射頻場(chǎng)強(qiáng)。 標(biāo)簽信息的讀寫速度 p 標(biāo)簽的讀寫速度包括讀出速度和寫入速度讀出速度和寫入速度，讀出速度是指電子標(biāo)簽被讀 寫器識(shí)讀的速度，寫入速度是指電子標(biāo)簽信息寫入的速度，一般要求標(biāo) 簽信息的讀寫為毫秒級(jí)。 電子標(biāo)簽的技術(shù)參數(shù)電子標(biāo)簽的技術(shù)參數(shù) 電子標(biāo)簽的技術(shù)參數(shù)電子標(biāo)簽的技術(shù)參數(shù) 標(biāo)簽信息的傳輸速率 p 標(biāo)簽的傳輸速率包括兩方面，一方面是電子標(biāo)簽向讀寫器反饋所攜帶數(shù) 據(jù)的傳輸速率傳輸速率，一方面是來自讀寫器寫入數(shù)據(jù)命令的速率。 標(biāo)簽信息的容量 p 標(biāo)簽信息的容量是指電子標(biāo)簽攜帶的可供寫入數(shù)據(jù)的內(nèi)