物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)論第3章 RFID

1、第第3章章 RFID技術(shù)技術(shù)3.1 RFID技術(shù)概述技術(shù)概述3.3.1 RFID技術(shù)簡(jiǎn)介技術(shù)簡(jiǎn)介 R F I D （ R a d i o F r e q u e n c y Idemification,射頻識(shí)別技術(shù)）是自動(dòng)識(shí)別射頻識(shí)別技術(shù)）是自動(dòng)識(shí)別技術(shù)的一種，通過(guò)無(wú)線射頻方式進(jìn)行非接技術(shù)的一種，通過(guò)無(wú)線射頻方式進(jìn)行非接觸雙向數(shù)據(jù)通信，對(duì)目標(biāo)加以識(shí)別并獲取觸雙向數(shù)據(jù)通信，對(duì)目標(biāo)加以識(shí)別并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)。相關(guān)數(shù)據(jù)。3.1 RFID技術(shù)概述技術(shù)概述3.1.2 RFID技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域1.高速公路收費(fèi)及智能交通系統(tǒng)2.生產(chǎn)的自動(dòng)化及過(guò)程控制3. 車輛的自動(dòng)識(shí)別及防盜4.電子票證5.貨物跟蹤管理及監(jiān)控6.

2、倉(cāng)儲(chǔ)、配送等物流環(huán)節(jié)7.郵件、郵包的自動(dòng)分揀系統(tǒng)3.1 RFID技術(shù)概述技術(shù)概述 8.動(dòng)物跟蹤和管理 9.門(mén)禁保安 10.防偽 11.運(yùn)動(dòng)計(jì)時(shí)3.2 RFID系統(tǒng)和工作原理系統(tǒng)和工作原理 RFID射頻識(shí)別技術(shù)，是非接觸式的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，可以通過(guò)射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象，獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，不需人工接觸、不需光學(xué)可視即可完成信息輸入和處理，并且操作簡(jiǎn)單快捷。3.2 RFID系統(tǒng)和工作原理系統(tǒng)和工作原理 3.2.1 RFID系統(tǒng)的構(gòu)成 射頻識(shí)別系統(tǒng)通常由電子標(biāo)簽、讀寫(xiě)器、計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)三部分組成。 精倫獨(dú)立型居民身份證閱讀器iDR400-2是具有第二代居民身份證核驗(yàn)功能可進(jìn)行移動(dòng)核查顯示的專用設(shè)備。它采

3、用高性能ARM11處理器作為CPU，WinCE 6.0操作系統(tǒng)，高精度大幅面的彩色手寫(xiě)液晶顯示屏，配以公安部門(mén)授權(quán)的專用身份證安全控制模塊（SAM），實(shí)現(xiàn)第二代居民身份證有效性驗(yàn)證和信息的實(shí)時(shí)閱讀，并以文字和圖片的方式顯示。終端核查名單功能強(qiáng)大，滿足公安、交通、金融、車管等行業(yè)定制重點(diǎn)人員名單的需求， 特別適合于網(wǎng)上追逃、重點(diǎn)人員布控等。通過(guò)終端的從USB口，可以與電腦進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。還可根據(jù)用戶實(shí)際網(wǎng)絡(luò)接入的需要，通過(guò)選配內(nèi)置EVDO/TD-SCDMA/WCDMA等3G模塊接入移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)交互。在實(shí)現(xiàn)基于國(guó)家第二代居民身份證規(guī)范的Type B卡信息讀取的同時(shí)，可兼容讀取其他行業(yè)

4、定制的基于Type A、Type B規(guī)范的行業(yè)非接觸卡（包括但不限于公交卡、員工卡等）。提供了大容量的機(jī)內(nèi)存儲(chǔ)空間，以及完整的二次開(kāi)發(fā)包SDK和OCX控件，方便用戶實(shí)現(xiàn)基于C/S或者B/S模式下的業(yè)務(wù)應(yīng)用拓展。該設(shè)備體積小、重量輕、內(nèi)置大容量鋰聚合物電池，在適合桌面使用的同時(shí)同樣適合移動(dòng)應(yīng)用。 3.2 RFID系統(tǒng)和工作原理系統(tǒng)和工作原理3.2.2 RFID系統(tǒng)工作原理 RFID系統(tǒng)的工作原理是：由讀寫(xiě)器通過(guò)發(fā)射天線發(fā)送特定頻率的射頻信號(hào)，當(dāng)電子標(biāo)簽進(jìn)入有效工作區(qū)域時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電流，從而獲得能量被激活，使得電子標(biāo)簽將自身編碼信息通過(guò)內(nèi)置天線發(fā)射出去；讀寫(xiě)器的接收天線接收到從標(biāo)簽發(fā)送來(lái)的調(diào)制信號(hào)，

5、經(jīng)天線的調(diào)制器傳送到讀寫(xiě)器信號(hào)處理模塊，經(jīng)解調(diào)和解碼后將有效 3.2 RFID系統(tǒng)和工作原理系統(tǒng)和工作原理 信息送到后臺(tái)主機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)處理；主機(jī)系統(tǒng)根據(jù)邏輯運(yùn)算識(shí)別該標(biāo)簽的身份，針對(duì)不同的設(shè)定作出相應(yīng)的處理和控制，最終發(fā)出信號(hào)控制讀寫(xiě)器完成不同的讀寫(xiě)操作。 1.數(shù)據(jù)傳輸原理 射頻識(shí)別系統(tǒng)中，讀寫(xiě)器和電子標(biāo)簽之間的通信通過(guò)電磁波來(lái)實(shí)現(xiàn)。按照通信距離，可以劃分為近場(chǎng)和遠(yuǎn)場(chǎng)。相應(yīng)地，讀寫(xiě)器和電子標(biāo)簽之間的數(shù)據(jù)交換方式也被劃分為負(fù)載調(diào)制和反向散射調(diào)制。 1）負(fù)載調(diào)制 2）反向散射調(diào)制3.2 RFID系統(tǒng)和工作原理系統(tǒng)和工作原理3.2 RFID系統(tǒng)和工作原理系統(tǒng)和工作原理 2. 反向散射調(diào)制的能量傳輸

6、反向散射調(diào)制的能量傳輸 電磁波從天線向周圍空間發(fā)射，會(huì)遇電磁波從天線向周圍空間發(fā)射，會(huì)遇到不同的目標(biāo)。達(dá)到目標(biāo)的電磁波能量一到不同的目標(biāo)。達(dá)到目標(biāo)的電磁波能量一部分被目標(biāo)吸收，另一部分以不同的強(qiáng)度部分被目標(biāo)吸收，另一部分以不同的強(qiáng)度散射散射 到各個(gè)方向去。到各個(gè)方向去。 3.2 RFID系統(tǒng)和工作原理系統(tǒng)和工作原理3.2.3 RFID系統(tǒng)的特點(diǎn)（1）讀取方便快捷（2）識(shí)別速度快（3）數(shù)據(jù)容量大（4）使用壽命長(zhǎng)（5）標(biāo)簽數(shù)據(jù)可動(dòng)態(tài)更改（6）更好的安全性（7）動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)通信3.3 RFID 的頻率標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)規(guī)范的頻率標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)規(guī)范3.3.1 RFID 標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu) 射頻識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用前景

7、廣闊，開(kāi)展射頻識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用前景廣闊，開(kāi)展射頻識(shí)別技術(shù)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)體系的研究，可以射頻識(shí)別技術(shù)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)體系的研究，可以加快射頻識(shí)別技術(shù)在各行各業(yè)的應(yīng)用，提加快射頻識(shí)別技術(shù)在各行各業(yè)的應(yīng)用，提高射頻識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用水平，促進(jìn)物流、高射頻識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用水平，促進(jìn)物流、電子商務(wù)等技術(shù)的發(fā)展。如圖電子商務(wù)等技術(shù)的發(fā)展。如圖P53. 3.3 RFID 的頻率標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)規(guī)范的頻率標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)規(guī)范 3.3.2 RFID頻率標(biāo)準(zhǔn)頻率標(biāo)準(zhǔn) 1. 頻率應(yīng)用范圍頻率應(yīng)用范圍 2. 頻率標(biāo)準(zhǔn)頻率標(biāo)準(zhǔn)3.3 RFID 的頻率標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)規(guī)范的頻率標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)規(guī)范3.3.3 RFID技術(shù)規(guī)范 RFID系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)采集和后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)網(wǎng)

8、絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)兩大部分組成。 目前已經(jīng)發(fā)布或正在制定中的標(biāo)準(zhǔn)主要是與數(shù)據(jù)采集相關(guān)的。后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)目前并沒(méi)有形成正式的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，只有少數(shù)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟制定了一些規(guī)范，現(xiàn)階段還在不斷演變中。3.4 RFID電子標(biāo)簽電子標(biāo)簽 射頻識(shí)別技術(shù)在很多領(lǐng)域都具有良好的應(yīng)用前景，但要廣泛采用還需要解決幾方面的問(wèn)題。 首先，電子標(biāo)簽使用起來(lái)必須更加方便；其次，電子標(biāo)簽和讀寫(xiě)器的成本必須降低；在次，工業(yè)界還要考慮改善用戶界面和利用新的頻帶；最后，還要大力推動(dòng)技術(shù)的發(fā)展使之能方便地處理由標(biāo)簽生成的海量信息。3.4 RFID電子標(biāo)簽電子標(biāo)簽3.4.1 電子標(biāo)簽的基本組成 電子標(biāo)簽從功能上說(shuō)，一般由天線、調(diào)制器、編碼發(fā)

9、生器、時(shí)鐘及存儲(chǔ)器組成。 雖然電子標(biāo)簽的封裝形式不一樣，但是其構(gòu)造卻基本一樣。3.4 RFID電子標(biāo)簽電子標(biāo)簽3.4.2 電子標(biāo)簽的種類和特點(diǎn)1. 按照供電方式進(jìn)行分類 （1）有源標(biāo)簽 （2）無(wú)源標(biāo)簽2.按照工作方式進(jìn)行分類 （1）主動(dòng)式標(biāo)簽 （2）被動(dòng)式標(biāo)簽3.4 RFID電子標(biāo)簽電子標(biāo)簽3. 按照讀寫(xiě)方式進(jìn)行分類 （1）只讀型標(biāo)簽 只讀標(biāo)簽；一次性編程只讀標(biāo)簽；可重復(fù)編程只讀標(biāo)簽； （2）讀寫(xiě)型標(biāo)簽 在識(shí)別過(guò)程中，標(biāo)簽的內(nèi)容既可以被讀寫(xiě)器讀出，也可以被讀寫(xiě)器寫(xiě)入的讀寫(xiě)型標(biāo)簽。3.4 RFID電子標(biāo)簽電子標(biāo)簽4. 按照工作頻率進(jìn)行劃分 1）低頻標(biāo)簽 2）中高頻標(biāo)簽 3）超高頻與微波標(biāo)簽3.4

10、 RFID電子標(biāo)簽電子標(biāo)簽5. 按照作用距離進(jìn)行分類 （1）密耦合標(biāo)簽 （2）近耦合標(biāo)簽 （3）疏耦合標(biāo)簽 （4）遠(yuǎn)距離標(biāo)簽 3.5 RFID的安全的安全 射頻識(shí)別系統(tǒng)中，與安全相關(guān)的應(yīng)用越來(lái)越多地被應(yīng)用到生活中，從而對(duì)安全功能提出了很高的要求。 在與安全相關(guān)的應(yīng)用中，必須采取安全措施以防范某些人試圖通過(guò)射頻識(shí)別系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行非授權(quán)訪問(wèn)或騙取服務(wù)。3.5 RFID的安全的安全3.5.1 RFID的安全分析 1.無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)中的不安全因素 1）假冒攻擊 2）信息篡改 3）服務(wù)后抵賴 4）重傳攻擊 3.5 RFID的安全的安全2. RFID信息系統(tǒng)的安全性分析 RFID信息系統(tǒng)可能受到的威脅有兩類：一類是物理環(huán)境如電磁干擾、斷電、設(shè)備故障等威脅；另一類是人員威脅，主要有管理者攻擊、用戶攻擊、前管理者的攻擊、前用戶攻擊、外部人員攻擊。3.5 RFID的安全的安全 3.以太網(wǎng)傳輸時(shí)的安全性分析 在小型封閉式以太網(wǎng)中進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，安全問(wèn)題不大，主要是數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃詥?wèn)題。3.5 RFID的安全的安全3.5.2 RFID系統(tǒng)的安全機(jī)制 RFID系統(tǒng)的安全問(wèn)題，由3個(gè)不同層次的安全保障環(huán)節(jié)組成，一是電子標(biāo)簽制造的安全技術(shù)；二是芯片的物理安全技術(shù)，如防非讀寫(xiě)、防軟件跟蹤等；三是卡的通信安全技術(shù)，如加密算法等。 3.5 RFID的安全的