基于RFID智能倉儲管理系統(tǒng)設(shè)計

1、江彖大學JIANGSUUNIVERSITY本科生畢業(yè)論文基于RFID的智能倉儲管理系統(tǒng)設(shè)計DesignofIntelligentWarehouseManagementSystemBasedonRFID學院名稱：計算機科學與通信工程學院專業(yè)班級：06通信工程1班學生姓名：指導教師姓名：指導教師職稱：副教授2010年6月基于RFID的智能倉儲管理系統(tǒng)設(shè)計專業(yè)班級：06通信工程1班指導教師：宋雪樺學生姓名：邱廷君職稱：副教授摘要射頻識別技術(shù)在軍事監(jiān)控、環(huán)境科學、空間探索和日常生活等許多方面都具有廣泛的應用前景。可以說射頻技術(shù)是信息感知和采集的一場革命，是21世紀最重要的技術(shù)之一。目前國外已有很多文獻

2、報道，射頻識別技術(shù)已經(jīng)應用于多個領(lǐng)域，并表現(xiàn)出良好的性能。因此在國內(nèi)，有著廣闊的應用前景和價值，反映了當今通信研究領(lǐng)域的前沿。近年來，物流業(yè)得到了快速的發(fā)展，處于物流中心環(huán)節(jié)的倉儲系統(tǒng)，也隨之加快了發(fā)展步伐。隨著計算技術(shù)和自動化技術(shù)的快速進步，倉儲系統(tǒng)已經(jīng)向自動化、智能化方向發(fā)展。射頻識別技術(shù)作為新一代自動識別技術(shù)，其具有顯著的優(yōu)勢，在倉儲管理中的應用得到了廣泛的關(guān)注。本文詳細分析了RFID技術(shù)，以RFID技術(shù)為核心，在分析倉儲管理流程的基礎(chǔ)上，提出了倉儲管理系統(tǒng)的總體設(shè)計和功能設(shè)計，并論述了RFID定位計算方法，解決約束RFID系統(tǒng)快速讀取的瓶頸，提高商品實時數(shù)據(jù)的采集，使商品的采購、倉儲、

3、配送過程更加便捷。本文以物流倉庫為例設(shè)計了倉庫管理系統(tǒng)中RFID系統(tǒng)的總體框架、系統(tǒng)組成和工作流程，對商業(yè)應用中大批量物品的識別和管理具有重要意義。關(guān)鍵詞：射頻識別；倉儲管理系統(tǒng)；物流；RFIDS位算法DesignofIntelligentWarehouseManagementSystemBasedonRFIDAbstractTheRFIDtechnologyhasabroadapplicationinmanyfieldssuchasmartialmonitor,environmentalscienceandsoon.Itcanbeconsideredasaninnovationininfor

4、mationsenseandcollection,andoneofthemostimportanttechnologiesin21stcentury.TheRFIDtechnologyhavebeenusedforexperimentalstudyandallofthemhavegoodperformanceabroad.Hence,tocarryonstudyingaboutcorrelativetopicsinourcountrywillhavegoodappliedpossibilitiesandvalue,whichreflectsthestudyingleadinthefieldof

5、communicationresearch.Recentyears,asthelogisticsindustryhasbeendevelopingrapidly,thestoragesystembeingthekeylinkofthelogisticsindustryalsoexpeditethepaceofdevelopment.Withtherapidprogressoftechnologyandautomationtechnology,thesystemhasmadeadevelopdirectionofautomationandintellectualized.RFID(RadioFr

6、equencyIdentification)technologiesasanewgenerationoftheautomaticrecognitiontechnology,ithasadistinctadvantage,andreceivedwidespreadconcernonapplicationsofthewarehousingmanagement.ThedetailedanalysisRFIDtechnology,onthebasisofanalysiswarehousemanagementprocesses,maketheoveralldesignandfunctionsofthew

7、arehousingmanagementsystem.AndittreatstheRFIDpositioningcomputation,solvethebottleneckoftheRFIDsystemonquicklyreadingtomaketheReal-timedatacollectionspeedfastersothatthegoodspurchase,storageanddistributioncouldbemoreconvenient.Thisarticletoitsflowtakeslogisticswarehouseasaexamplemakethedesigntheover

8、allframework,systemsandworkingprocessesofRFIDsystem,hasagreatsignificanceonthemassoftheidentificationandmanagement.KeywordsRFID(RadioFrequencyIdentification);wms(warehousemanagementsystem);logistics；RFIDpositioningcomputation第一章緒論51.1 自動識別技術(shù)簡介51.2 RFID技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展61.2.1 RFID技術(shù)的應用現(xiàn)狀61.2.2 RFID技術(shù)的發(fā)展方向7第二章

9、RFID技術(shù)概述92.1 RFID技術(shù)簡介92.1.1 什么是射頻識別技術(shù)92.1.2 射頻識別技術(shù)發(fā)展歷史102.1.3 射頻識別技術(shù)的發(fā)展102.2 RFID系統(tǒng)的分類112.2.1 根據(jù)標簽的供電形式分類112.2.2 根據(jù)標簽的數(shù)據(jù)通信方式分類112.2.3 根據(jù)工作頻率分類112.2.4 根據(jù)標簽的可讀性分類112.2.5 根據(jù)RFID系統(tǒng)標簽和讀頭之間的通信工作時序分類112.3 RFID技術(shù)的優(yōu)勢122.4 RFID技術(shù)的應用122.4.1 無源RFID技術(shù)123.1 RFID系統(tǒng)組成163.1.1 閱讀器163.1.2 天線163.1.3 電子標簽163.1.4 RFID中間件

10、173.1.5 RFID應用系統(tǒng)軟件173.2 RFID系統(tǒng)工作原理17第四章RFID系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)編碼與防沖突技術(shù)184.1 編碼與校驗184.1.1 RFID系統(tǒng)通信模型184.1.2 RFID數(shù)據(jù)傳輸常用編碼格式184.1.3 RFID傳輸數(shù)據(jù)校驗214.2 防沖突技術(shù)214.2.1 RFID系統(tǒng)的沖撞問題214.2.2 防沖突算法研究214.2.3 動態(tài)調(diào)整二進制樹形搜索法224.2.4 算法的復雜度分析25第五章基于RFID技術(shù)的倉儲管理系統(tǒng)設(shè)計開發(fā)275.1 倉儲管理現(xiàn)狀275.2 倉儲管理的發(fā)展方向275.3 基于RFID技術(shù)的倉儲管理系統(tǒng)總體設(shè)計方案285.3.1 RFID技術(shù)的

11、系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)285.3.2 RFID技術(shù)系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)295.1 本論文的主要工作335.2 未來工作展望33參考文獻35致謝36第一章緒論1.1 自動識別技術(shù)簡介在我們的現(xiàn)實生活中，各種各樣的活動或者事件都會產(chǎn)生這樣或者那樣的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)包括人的、物質(zhì)的、財務的，也包括采購的、生產(chǎn)的和銷售的，這些數(shù)據(jù)的采集與分析對于我們的生產(chǎn)或者生活決策來講是十分重要的。如果沒有這些實際工況的數(shù)據(jù)支援，生產(chǎn)和決策就將成為一句空話，將缺乏現(xiàn)實基礎(chǔ)。在計算機信息處理系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)的采集是信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)，這些數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)系統(tǒng)的分析和過濾，最終成為影響我們決策的信息。在信息系統(tǒng)早期，相當部分數(shù)據(jù)的處理都是通過人工手

12、工錄入，這樣，不僅數(shù)據(jù)量十分龐大，勞動強度大，而且數(shù)據(jù)誤碼率較高，也失去了實時的意義。為了解決這些問題，人們就研究和發(fā)展了各種各樣的自動識別技術(shù)，將人們從繁沉的重復的但又十分不精確的手工勞動中解放出來，提高了系統(tǒng)信息的實時性和準確性，從而為生產(chǎn)的實時調(diào)整，財務的及時總結(jié)以及決策的正確制定提供正確的參考依據(jù)。在當前比較流行的物流研究中，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的自動識別與實時采集更是物流信息系統(tǒng)(LMIS,LogisticsManagementInformationSystem)的存在基礎(chǔ)，因為，物流過程比其他任何環(huán)節(jié)更接近于現(xiàn)實的“物;物流產(chǎn)生的實時數(shù)據(jù)比其他任何工況都要密集，數(shù)據(jù)量都要大。那么，究竟什么是自

13、動識別技術(shù)(autoidentification)呢？自動識別技術(shù)就是應用一定的識別裝置，通過被識別物品和識別裝置之間的接近活動，自動地獲取被識別物品的相關(guān)信息，并提供給后臺的計算機處理系統(tǒng)來完成相關(guān)后續(xù)處理的一種技術(shù)。舉例說明。商場的條形碼掃描系統(tǒng)就是一種典型的自動識別技術(shù)。售貨員通過掃描儀掃描商品的條碼，獲取商品的名稱、價格，輸入數(shù)量，后臺POS系統(tǒng)即可計算出該批商品的價格，從而完成顧客的結(jié)算。當然，顧客也可以采用銀行卡支付的形式進行支付，銀行卡支付過程本身也是自動識別技術(shù)的一種應用形式。自動識別技術(shù)是以計算機技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展為基礎(chǔ)的綜合性科學技術(shù)，它是信息數(shù)據(jù)自動識讀、自動輸入計算機

14、的重要方法和手段，歸根到底，自動識別技術(shù)是一種高度自動化的信息或者數(shù)據(jù)采集技術(shù)。自動識別技術(shù)近幾十年在全球范圍內(nèi)得到了迅猛發(fā)展，初步形成了一個包括條碼技術(shù)、磁條磁卡技術(shù)、IC卡技術(shù)、光學字符識別、射頻技術(shù)、聲音識別及視覺識別等集計算機、光、磁、物理、機電、通信技術(shù)為一體的高新技術(shù)學科。一般來講，在一個信息系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)的采集(識別)完成了系統(tǒng)的原始數(shù)據(jù)的采集工作，解決了人工數(shù)據(jù)輸入的速度慢、誤碼率高、勞動強度大、工作簡單重復性高等問題，為計算機信息處理提供了快速、準確地進行數(shù)據(jù)采集輸入的有效手段，因此，自動識別技術(shù)作為一種革命性的高新技術(shù)，正迅速為人們所接受。自動識別系統(tǒng)通過中間件或者接口(包括

15、軟件的和硬件的)將數(shù)據(jù)傳輸給后臺處理計算機，由計算機對所采集到的數(shù)據(jù)進行處理或者加工，最終形成對人們有用的信息。在有的場合，中間件本身就具有數(shù)據(jù)處理的功能。中間件還可以支持單一系統(tǒng)不同的協(xié)議的產(chǎn)品的工作。完整的自動識別計算機管理系統(tǒng)包括自動識別系統(tǒng)(AutoIdentificationSystem,簡稱AIDS),應用程序接口(ApplicationInterface,簡稱API)或者中間件(Middleware)和應用系統(tǒng)軟件(ApplicationSoftware)。也就是說，自動識別系統(tǒng)完成系統(tǒng)的采集和存儲工作，應用系統(tǒng)軟件對自動識別系統(tǒng)所采集的數(shù)據(jù)進行應用處理，而應用程序接口軟件則提供

16、自動識別系統(tǒng)和應用系統(tǒng)軟件之間的通訊接口包括數(shù)據(jù)格式，將自動識別系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)換成應用軟件系統(tǒng)可以識別和利用的信息并進行數(shù)據(jù)傳遞。RFID射頻識別是一種非接觸式的自動識別技術(shù)，它通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，識別工作無須人工干預，可工作于各種惡劣環(huán)境。RFID技術(shù)可識別高速運動物體并可同時識別多個標簽，操作快捷方便。RFID是一種簡單的無線系統(tǒng)，只有兩個基本器件，該系統(tǒng)用于控制、檢測和跟蹤物體。系統(tǒng)由一個詢問器(或閱讀器)和很多應答器(或標簽)組成。1.2 RFID技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展1.2.1 RFID技術(shù)的應用現(xiàn)狀RFID技術(shù)的應用已趨成熟。在北美、歐洲、大洋洲、亞太地區(qū)及

17、非洲南部都得到了相當廣泛的應用。典型的應用領(lǐng)域包括：(1)鐵路車號自動識別管理。如：北美鐵路、中國鐵路、瑞士鐵路等。(2)車輛道路交通自動收費管理。如：北美部分收費高速公路的自動收費中國部分高速公路自動收費管理、東南亞國家部分收費公路的自動收費管理。(3)旅客航空行包的自動識別、分揀、轉(zhuǎn)運管理。如：北美部分機場。(4)車輛出入控制。如：停車場、垃圾場、水泥場車輛出入、稱重管理等。(5)校園卡、飯卡、乘車卡、會員卡、駕照卡、健康卡(醫(yī)療卡)等國內(nèi)、國外均有大應用。(6)生產(chǎn)線產(chǎn)品加工過程自動控制。主要應用在大型工廠的自動化流水作業(yè)線上。(7)動物識別(養(yǎng)牛、養(yǎng)羊、賽鴿等)。大型養(yǎng)殖廠、家庭牧場、

18、賽鴿比賽。(8)物流、倉儲自動管理。大型物流、倉儲企業(yè)。(9)貯氣容器的自動識別管理。(10)汽車遙控門鎖、電子門鎖等。目前國內(nèi)RFID成功的行業(yè)應用有中國鐵路的車號自動識別系統(tǒng)。其輻射作用已涉及到鐵路紅外軸溫探測系統(tǒng)的熱軸定位、軌道衡、超偏載檢測系統(tǒng)等。正在計劃推廣的應用項目還有電子身份證、電子車牌、鐵路行包自動追蹤管理等。1.2.2 RFID技術(shù)的發(fā)展方向RFID技術(shù)的發(fā)展，一方面受到應用需求的驅(qū)動，另一方面RFID的成功應用反來又極大地促進了應用需求的擴展。從技術(shù)角度說，RFID技術(shù)的發(fā)展體現(xiàn)在若干關(guān)鍵技術(shù)的突破。從應用角度來說，RFID技術(shù)的發(fā)展目的在于不斷滿足日益增漲的應用需求。一、

19、RFID技術(shù)未來的發(fā)展RFID技術(shù)的發(fā)展得益于多項技術(shù)的綜合發(fā)展。所涉及的關(guān)鍵技術(shù)大致包括：芯片技術(shù)、天線技術(shù)、無線收發(fā)技術(shù)、數(shù)據(jù)變換與編碼技術(shù)、電磁傳播特性。RFID技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)走過50余年，在過去的10多年里得到了更快的發(fā)展。隨著技術(shù)的不斷進步，RFID產(chǎn)品的種類將越來越豐富，應用也越來越廣泛?？梢灶A計，在未來的幾年中，RFID技術(shù)將持續(xù)保持高速發(fā)展的勢頭。RFID技術(shù)的發(fā)展將會在電子標簽（射頻標簽）、閱讀器、系統(tǒng)種類、標準化等方面取得新的進展。二、RFID電子標簽方面電子標簽芯片所需的功耗更低，無源標簽、半無源標簽技術(shù)更趨成熟。1）作用距離更遠。2）無線可讀寫性能更加完善。3）適合高速

20、移動物品識別。4）快速多標簽讀/寫功能。5）一致性更好。6）強場強下的自保護功能更完善。7）智能性更強。8）成本更低。三、RFID閱讀器方面1）多功能（與條碼識讀集成、無線數(shù)據(jù)傳輸、脫機工作等）。2）智能多天線端口。3） 多種數(shù)據(jù)接口（RS232,RS422/485,USB,紅外，以太網(wǎng)口）。4）多制式兼容（兼容讀寫多種標簽類型）。5）小型化、便攜式、嵌入式、模塊化。6）多頻段兼容。7）成本更低。四、RFID系統(tǒng)種類方面1）低頻近距離RFID系統(tǒng)具有更高的智能、安全特性。2）高頻遠距離RFID系統(tǒng)性能更加完善，系統(tǒng)更加完善。五、RFID標準化方面1）標準化基礎(chǔ)性研究更加深入、成熟。2）標準化為

21、更多企業(yè)所接受。3）系統(tǒng)、模塊可替換性更好、更為普及第二章RFID技術(shù)概述2.1 RFID技術(shù)簡介2.1.1 什么是射頻識別技術(shù)射頻識別技術(shù)是一項利用射頻信號通過空間耦合（交變磁場或電磁場）實現(xiàn)無接觸信息傳遞并通過所傳遞的信息達到識別目的的技術(shù)。射頻識別系統(tǒng)通常由電子標簽（射頻標簽）和閱讀器組成。電子標簽內(nèi)存有一定格式的電子數(shù)據(jù)，常以此作為待識別物品的標識性信息。應用中將電子標簽附著在待識別物品上，作為待識別物品的電子標記。閱讀器與電子標簽可按約定的通信協(xié)議互傳信息，通常的情況是由閱讀器向電子標簽發(fā)送命令，電子標簽根據(jù)收到的閱讀器的命令，將內(nèi)存的標識性數(shù)據(jù)回傳給閱讀器。這種通信是在無接觸方式下

22、，利用交變磁場或電磁場的空間耦合及射頻信號調(diào)制與解調(diào)技術(shù)實現(xiàn)的。電子標簽具有各種各樣的形狀，但不是任意形狀都能滿足閱讀距離及工作頻率的要求，必需根據(jù)系統(tǒng)的工作原理，即磁場耦合（變壓器原理）還是電磁場耦合（雷達原理），設(shè)計合適的天線外形及尺寸。電子標簽通常由標簽天線（或線圈）及標簽芯片組成。標簽芯片即相當于一個具有無線收發(fā)功能再加存貯功能的單片系統(tǒng)（SoC）o從純技術(shù)的角度來說，射頻識別技術(shù)的核心在電子標簽，閱讀器是根據(jù)電子標簽的設(shè)計而設(shè)計的。雖然，在射頻識別系統(tǒng)中電子標簽的價格遠比閱讀器低，但通常情況下，在應用中電子標簽的數(shù)量是很大的，尤其是物流應用中，電子標簽由可能是海量并且是一次性使用的，

23、而閱讀器的數(shù)量則相對要少的多。實際應用中，電子標簽除了具有數(shù)據(jù)存貯量、數(shù)據(jù)傳輸速率、工作頻率、多標簽識讀特征等電學參數(shù)之外，還根據(jù)其內(nèi)部是否需要加裝電池及電池供電的作用而將電子標簽分為無源標簽（passive）、半無源標簽（semi-passive）和有源標簽（active）三種類型。無源標簽沒有內(nèi)裝電池，在閱讀器的閱讀范圍之外時，標簽處于無源狀態(tài)，在閱讀器的閱讀范圍之內(nèi)時標簽從閱讀器發(fā)出的射頻能量中提取其工作所需的電能。半無源標簽內(nèi)裝有電池，但電池僅對標簽內(nèi)要求供電維持數(shù)據(jù)的電路或標簽芯片工作所需的電壓作輔助支持，標簽電路本身耗電很少。標簽未進入工作狀態(tài)前，一直處于休眠狀態(tài)，相當于無源標簽。

24、標簽進入閱讀器的閱讀范圍時，受到閱讀器發(fā)出的射頻能量的激勵，進入工作狀態(tài)時，用于傳輸通信的射頻能量與無源標簽一樣源自閱讀器。有源標簽的工作電源完全由內(nèi)部電池供給，同時標簽電池的能量供應也部分地轉(zhuǎn)換為標簽與閱讀器通信所需的射頻能量。射頻識別系統(tǒng)的另一主要性能指標是閱讀距離，也稱為作用距離，它表示在最遠為多遠的距離上，閱讀器能夠可靠地與電子標簽交換信息，即閱讀器能讀取標簽中的數(shù)據(jù)。實際系統(tǒng)這一指標相差很大，取決于標簽及閱讀器系統(tǒng)的設(shè)計、成本的要求、應用的需求等，范圍從0100m左右。典型的情況是，在低頻125kHz、13.56MHz頻點上一般均采用無源標簽，作用距離在1030cm左右，個別有到1.

25、5m的系統(tǒng)。在高頻UHF®段，無源標簽的作用距離可達到310m更高頻段的系統(tǒng)一般均采用有源標簽。采用有源標簽的系統(tǒng)有達到作用距離至100m左右的報道。2.1.2 射頻識別技術(shù)發(fā)展歷史從信息傳遞的基本原理來說，射頻識別技術(shù)在低頻段基于變壓器耦合模型（初級與次級之間的能量傳遞及信號傳遞），在高頻段基于雷達探測目標的空間耦合模型（雷達發(fā)射電磁波信號碰到目標后攜帶目標信息返回雷達接收機）。1948年哈里斯托克曼發(fā)表的“利用反射功率的通信”奠定了射頻識別射頻識別技術(shù)的理論基礎(chǔ)。射頻識別技術(shù)的發(fā)展可按十年期劃分如下：1940-1950年：雷達的改進和應用催生了射頻識別技術(shù)，1948年奠定了射頻識

26、別技術(shù)的理論基礎(chǔ)。1950-1960年：早期射頻識別技術(shù)的探索階段，主要處于實驗室實驗研究。1960-1970年：射頻識別技術(shù)的理論得到了發(fā)展，開始了一些應用嘗試。1970-1980年：射頻識別技術(shù)與產(chǎn)品研發(fā)處于一個大發(fā)展時期，各種射頻識別技術(shù)測試得到加速。出現(xiàn)了一些最早的射頻識別應用。1980-1990年：射頻識別技術(shù)及產(chǎn)品進入商業(yè)應用階段，各種規(guī)模應用開始出現(xiàn)。1990-2000年：射頻識別技術(shù)標準化問題日趨得到重視，射頻識別產(chǎn)品得到廣泛采用，射頻識別產(chǎn)品逐漸成為人們生活中的一部分。2000年后：標準化問題日趨為人們所重視，射頻識別產(chǎn)品種類更加豐富，有源電子標簽、無源電子標簽及半無源電子標

27、簽均得到發(fā)展，電子標簽成本不斷降低，規(guī)模應用行業(yè)擴大。至今，射頻識別技術(shù)的理論得到豐富和完善。單芯片電子標簽、多電子標簽識讀、無線可讀可寫、無源電子標簽的遠距離識別、適應高速移動物體的射頻識別技術(shù)與產(chǎn)品正在成為現(xiàn)實并走向應用。特別值得一提的是在1998年美國麻省理工學院的DavidBrock博士和SanjaySarma教授在喝咖啡聊天時，談及物品自動識別技術(shù)手段問題時產(chǎn)生的從系統(tǒng)的角度來解決物品自動識別問題的靈感，由此導致了供應鏈中物品自動識別概念的一次革命，并最終在1999年10月1日正式創(chuàng)建Auto-IDCenter非盈利性的開發(fā)組織。Auto-IDCenter誕生后，迅速提出了產(chǎn)品電子代

28、碼EPC（ElectronicProductCode）的概念以及物聯(lián)網(wǎng)的概念與構(gòu)架，并積極推進有關(guān)概念的基礎(chǔ)研究與實驗工作。可以說，EPCf物聯(lián)網(wǎng)的概念將射頻識別技術(shù)的應用推到了極致，對射頻識別技術(shù)的發(fā)展與應用的推廣起到了極大的推動作用。2.1.3 射頻識別技術(shù)的發(fā)展射頻識別技術(shù)的發(fā)展，一方面受到應用需求的驅(qū)動，另一方面射頻識別技術(shù)的成功應用反過來又將極大地促進應用需求的擴展。從技術(shù)角度說，射頻識別技術(shù)的發(fā)展體現(xiàn)在若干關(guān)鍵技術(shù)的突破。從應用角度來說，射頻識別技術(shù)的發(fā)展目的在于不斷滿足日益增漲的應用需求。射頻識別技術(shù)的發(fā)展得益于多項技術(shù)的綜合發(fā)展。所涉及的關(guān)鍵技術(shù)大致包括：芯片技術(shù)、天線技術(shù)、無

29、線收發(fā)技術(shù)、數(shù)據(jù)變換與編碼技術(shù)、電磁傳播特性。隨著技術(shù)的不斷進步，射頻識別產(chǎn)品的種類將越來越豐富，應用也越來越廣泛。可以預計，在未來的幾年中，射頻識別技術(shù)將持續(xù)保持高速發(fā)展的勢頭。射頻識別技術(shù)的發(fā)展將會在電子標簽（射頻標簽）、閱讀器、系統(tǒng)種類等方面取得新進展。在電子標簽方面，電子標簽芯片所需的功耗更低，無源標簽、半無源標簽技術(shù)更趨成熟。其作用距離將更遠，無線可讀寫性能也將更加完善，并且能夠適合高速移動物品識別，識別速度也將更加快，具有快速多標簽讀寫功能。與此同時，在強場強下的自保護功能也會更加完善、智能性更強，成本更低。在讀寫器方面，多功能讀寫器，包括與條碼識別集成、無線數(shù)據(jù)傳輸、脫機工作等功

30、能將被更多的應用。同時，多種數(shù)據(jù)接口包括RS232RS42"485,USB紅外，以太網(wǎng)口也將得到應用。而讀寫器將實現(xiàn)多制式多頻段兼容，能夠兼容讀寫多種標簽類型和多個頻段標簽。讀寫器會朝著小型化、便攜式、嵌入式、模塊化方向發(fā)展，成本將更加低廉，應用范圍更加廣泛。在系統(tǒng)方面，低頻近距離系統(tǒng)將具有更高的智能、安全特性；高頻遠距離系統(tǒng)性能將更加完善，成本更低。而2.45GHz和5.8GHz系統(tǒng)將更加完善。同時，無芯片系統(tǒng)將逐漸得到應用?？偠灾?，射頻識別技術(shù)未來的發(fā)展中，在結(jié)合其它高新技術(shù)，比如GPS生物識別等技術(shù)，由單一識別向多功能識別方向發(fā)展的同時，將結(jié)合現(xiàn)代通信及計算機技術(shù)，實現(xiàn)跨地區(qū)

31、、跨行業(yè)應用。2.2 RFID系統(tǒng)的分類2.2.1 根據(jù)標簽的供電形式分類依據(jù)射頻標簽工作所需能量的供給方式，可以將RFID系統(tǒng)分為：有源、無源和平有源系統(tǒng)。2.2.2 根據(jù)標簽的數(shù)據(jù)通信方式分類標簽的數(shù)據(jù)調(diào)制方式即標簽是通過何種形式方法與讀頭之間進行數(shù)據(jù)交換，據(jù)此RFID可分為主動式、被動式和半主動式。2.2.3 根據(jù)工作頻率分類RFID系統(tǒng)的工作頻率即為讀頭發(fā)送無線信號時所用的頻率，一般可以分為低頻、高頻、超圖頻和微波。低頻135KHz以下、高頻13.56MHz«超高頻860M960MHz微波2.4G,5.8G。2.2.4根據(jù)標簽的可讀性分類射頻標簽內(nèi)部使用的存儲器類型不一樣，可

32、以分為可讀寫卡（RW）,一次寫入多次讀出卡（WORM）只讀卡（RO）,只讀卡標簽內(nèi)一般只有只讀存儲器（ROMW隨即存儲器（RAM和緩沖存儲器，而可讀寫卡一般還有非活動可編程記憶存儲器。這種存儲器除了存儲數(shù)據(jù)功能外，還具有在適當條件下允許多次寫入數(shù)據(jù)的功能。2.2.5 根據(jù)RFID系統(tǒng)標簽和讀頭之間的通信工作時序分類時序指的是讀頭和標簽的工作次序問題，即是讀頭主動喚醒標簽（RTF,ReaderTalkFirst）還是標簽首先自報家門（TTF,TagTalkFirst）的方式。一般來說，無源標簽一股是TTF方式，TTF系統(tǒng)通信協(xié)議比較簡單，防沖撞能力更強，速度更快。2.3 RFID技術(shù)的優(yōu)勢作為一

33、項新技術(shù)，和傳統(tǒng)的條形碼技術(shù)相比較，其具有非常明顯的技術(shù)和應用上的優(yōu)勢，具體表現(xiàn)在：1 .讀取方便快捷：數(shù)據(jù)的讀取無需光源，甚至可以透過外包裝來進行，有效識別距離更長；自帶電池的主動標簽，有效識別距離可達到30米以上。2 .識別速度快：標簽一進入磁場，閱讀器就可以即時讀取其中的信息，而且能夠同時處理多個標簽，實現(xiàn)批量識別。3 .數(shù)據(jù)容量大：一維條形碼的容量是50字節(jié)，二維條形碼最大的容量可儲存23000字符，RFID最大的容量則有數(shù)百萬字節(jié)。4 .使用壽命長，應用范圍廣：其無線電通信方式，使其可以應用于粉塵、油污等高污染環(huán)境和放射性環(huán)境，而且其封閉式包裝使得其壽命大大超過印刷的條形碼。5 .標

34、簽數(shù)據(jù)可動態(tài)更改：利用編程器可以向電子標簽里寫入數(shù)據(jù)，從而賦予RFID標簽交互式便攜數(shù)據(jù)文件的功能，而且寫入時間比打印條形碼更短。6 .更好的安全性：RFID電子標簽不僅可以嵌入或附著在不同形狀、類型的產(chǎn)品上，而且可以為標簽數(shù)據(jù)的讀寫設(shè)置密碼保護，從而具有更高的安全性。7 .動態(tài)實時通信：標簽以每秒50100次的頻率與閱讀器進行通信，所以只要RFID標簽所附著的物體出現(xiàn)在閱讀器的有效識別范圍內(nèi)，就可以對其位置進行動態(tài)的追蹤和監(jiān)控。2.4 RFID技術(shù)的應用目前定義RFID產(chǎn)品的工作頻率有低頻、高頻和超高頻的頻率范圍內(nèi)的符合不同標準的不同的產(chǎn)品，而且不同頻段的RFID產(chǎn)品會有不同的特性。其中感應

35、器有無源和有源兩種方式。2.4.1 無源RFID技術(shù)一、低頻（從125KHz至U134KHz）其實RFID技術(shù)首先在低頻得到廣泛的應用和推廣。該頻率主要是通過電感耦合的方式進行工作，也就是在讀寫器線圈和感應器線圈間存在著變壓器耦合作用.通過讀寫器交變場的作用在感應器天線中感應的電壓被整流，可作供電電壓使用.磁場區(qū)域能夠很好的被定義，但是場強下降的太快。特性：1 .工作在低頻的感應器的一般工作頻率從120KHz至ij134KHz,TI的工作頻率為134.2KHz。該頻段的波長大約為2500m2 .除了金屬材料影響外，一般低頻能夠穿過任意材料的物品而不降低它的讀取距離。3 .工作在低頻的讀寫器在全

36、球沒有任何特殊的許可限制。4 .低頻產(chǎn)品有不同的封裝形式。好的封裝形式就是價格太貴，但是有10年以上的使用壽命05 .雖然該頻率的磁場區(qū)域下降很快，但是能夠產(chǎn)生相對均勻的讀寫區(qū)域。6 .相對于其他頻段的RFID產(chǎn)品，該頻段數(shù)據(jù)傳輸速率比較慢。7 .感應器的價格相對與其他頻段來說要貴。主要應用：1,畜牧業(yè)的管理系統(tǒng)2 .汽車防盜和無鑰匙開門系統(tǒng)的應用3 .馬拉松賽跑系統(tǒng)的應用4 .自動停車場收費和車輛管理系統(tǒng)5 .自動加油系統(tǒng)的應用6 .酒店門鎖系統(tǒng)的應用7 .門禁和安全管理系統(tǒng)符合的國際標準：a) ISO11784RFID畜牧業(yè)的應用編碼結(jié)構(gòu)b) ISO11785RFID畜牧業(yè)的應用一技術(shù)理論

37、c) ISO14223-1RFID畜牧業(yè)的應用空氣接口d) ISO14223-2RFID畜牧業(yè)的應用協(xié)議定義e) ISO18000-2定義低頻的物理層、防沖撞和通訊協(xié)議f) DIN30745主要是歐洲對垃圾管理應用定義的標準二、高頻(工作頻率為13.56MHz)在該頻率的感應器不再需要線圈進行繞制，可以通過腐蝕活著印刷的方式制作天線。感應器一般通過負載調(diào)制的方式進行工作。也就是通過感應器上的負載電阻的接通和斷開促使讀寫器天線上的電壓發(fā)生變化，實現(xiàn)用遠距離感應器對天線電壓進行振幅調(diào)制。如果人們通過數(shù)據(jù)控制負載電壓的接通和斷開，那么這些數(shù)據(jù)就能夠從感應器傳輸?shù)阶x寫器。特性：1 .工作頻率為13.5

38、6MHz,該頻率的波長大概為22ml2 .除了金屬材料外，該頻率的波長可以穿過大多數(shù)的材料，但是往往會降低讀取距離。感應器需要離開金屬一段距離。3 .該頻段在全球都得到認可并沒有特殊的限制。4 .感應器一般以電子標簽的形式。5 .雖然該頻率的磁場區(qū)域下降很快，但是能夠產(chǎn)生相對均勻的讀寫區(qū)域。6 .該系統(tǒng)具有防沖撞特性，可以同時讀取多個電子標簽。7 .可以把某些數(shù)據(jù)信息寫入標簽中。8 .數(shù)據(jù)傳輸速率比低頻要快，價格不是很貴。主要應用:1 .圖書管理系統(tǒng)的應用2 .瓦斯鋼瓶的管理應用3 .服裝生產(chǎn)線和物流系統(tǒng)的管理和應用4 .三表預收費系統(tǒng)5 .酒店門鎖的管理和應用6 .大型會議人員通道系統(tǒng)7 .

39、固定資產(chǎn)的管理系統(tǒng)8 .醫(yī)藥物流系統(tǒng)的管理和應用9 ,智能貨架的管理符合的國際標準：a) ISO/IEC14443近耦合IC卡，最大的讀取距離為10cnrb) ISO/IEC15693疏耦合IC卡，最大的讀取距離為1nrc) ISO/IEC18000-3該標準定義了13.56MHz系統(tǒng)的物理層，防沖撞算法和通訊協(xié)議。d) 13.56MHzISMBandClass1定義13.56MHz符合EPC的接口定義。三、超高頻(工作頻率為860MHzgU960MHz間)超高頻系統(tǒng)通過電場來傳輸能量。電場的能量下降的不是很快，但是讀取的區(qū)域不是很好進行定義。該頻段讀取距離比較遠，無源可達10m左右。主要是通

40、過電容耦合的方式進行實現(xiàn)。特性：1 .在該頻段，全球的定義不是很相同歐洲和部分亞洲定義的頻率為868MHz北美定義的頻段為902到905MHB問，在日本建議的頻段為950到956之間。該頻段的波長大概為30cm左右。2 .目前，該頻段功率輸出目前統(tǒng)一的定義(美國定義為4W歐洲定義為500mW)可能歐洲限制會上升到2WEIRR3 .超高頻頻段的電波不能通過許多材料，特別是水，灰塵，霧等懸浮顆粒物資。相對于高頻的電子標簽來說，該頻段的電子標簽不需要和金屬分開來。4 .電子標簽的天線一般是長條和標簽狀。天線有線性和圓極化兩種設(shè)計，滿足不同應用的需求。5 .該頻段有好的讀取距離，但是對讀取區(qū)域很難進行

41、定義。6 .有很高的數(shù)據(jù)傳輸速率，在很短的時間可以讀取大量的電子標簽。主要應用：1 .供應鏈上的管理和應用2 .生產(chǎn)線自動化的管理和應用3 .航空包裹的管理和應用4 .集裝箱的管理和應用5 .鐵路包裹的管理和應用6 .后勤管理系統(tǒng)的應用符合的國際標準：a) ISO/IEC18000-6定義了超高頻的物理層和通訊協(xié)議；空氣接口定義了TypeA和TypeB兩部分；支持可讀和可寫操作。b) EPCglobal定義了電子物品編碼的結(jié)構(gòu)和甚高頻的空氣接口以及通訊的協(xié)議。例如：Class0,Class1,UHFGen2。c) UbiquitousID日本的組織，定義了UID編碼結(jié)構(gòu)和通信管理協(xié)議。在將來，

42、超高頻的產(chǎn)品會得到大量的應用。例如WalMart、Tesco、美國國防部和麥德龍超市都會在它們的供應鏈上應用RFID技術(shù)。2.4.2有源RFID技術(shù)(2.45GHz、5.8G)有源RFID具備低發(fā)射功率、通信距離長、傳輸數(shù)據(jù)量大，可靠性高和兼容性好等特點，與無源RFID相比，在技術(shù)上的優(yōu)勢非常明顯，被廣泛地應用到公路收費、港口貨運管理等應用中?？傊漕l識別技術(shù)以其獨特的優(yōu)勢，逐漸的被廣泛應用于工業(yè)自動化、商業(yè)自動化和交通運輸控制管理等領(lǐng)域。隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的進步以及生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴大，射頻識別產(chǎn)品的成本將不斷的降低，其應用將越來越廣泛。第三章RFID系統(tǒng)組成及工作原理3.1 RFID系

43、統(tǒng)組成3.1.1 閱讀器讀寫器也稱閱讀器、詢問器(reader,interrogator),是對RFID標簽進行讀/寫操作的設(shè)備，主要包括射頻模塊和數(shù)字信號處理單元兩部分。讀寫器是RFID系統(tǒng)中最重要的基礎(chǔ)設(shè)施，一方面，RFID標簽返回的微弱電磁信號通過天線進入讀寫器的射頻模塊中轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，再經(jīng)過讀寫器的數(shù)字信號處理單元對其進行必要的加工整形，最后從中解調(diào)出返回的信息，完成對RFID標簽的識別或讀/寫操作；另一方面，上層中間件及應用軟件與讀寫器進行交互，實現(xiàn)操作指令的執(zhí)行和數(shù)據(jù)匯總上傳。在上傳數(shù)據(jù)時，讀寫器會對RFID標簽原子事件進行去重過濾或簡單的條件過濾，將其加工為讀寫器事件后再上傳，

44、以減少與中間件及應用軟件之間數(shù)據(jù)交換的流量，因此在很多讀寫器中還集成了微處理器和嵌入式系統(tǒng)，實現(xiàn)一部分中間件的功能，如信號狀態(tài)控制、奇偶位錯誤校驗與修正等。未來的讀寫器呈現(xiàn)出智能化、小型化和集成化趨勢，還將具備更加強大的前端控制功能，例如直接與工業(yè)現(xiàn)場的其它設(shè)備進行交互甚至是作為控制器進行在線調(diào)度。在物聯(lián)網(wǎng)中，讀寫器將成為同時具有通訊、控制和計算(communication,control,computing)功能的C3核心設(shè)備。3.1.2 天線天線(antenna)是RFID標簽和讀寫器之間實現(xiàn)射頻信號空間傳播和建立無線通訊連接的設(shè)備。RFID系統(tǒng)中包括兩類天線，一類是RFID標簽上的天線，

45、由于它已經(jīng)和RFID標簽集成為一體，因此不再單獨討論，另一類是讀寫器天線，既可以內(nèi)置于讀寫器中，也可以通過同軸電纜與讀寫器的射頻輸出端口相連。目前的天線產(chǎn)品多采用收發(fā)分離技術(shù)來實現(xiàn)發(fā)射和接收功能的集成。天線在RFID系統(tǒng)中的重要性往往被人們所忽視，在實際應用中，天線設(shè)計參數(shù)是影響RFID系統(tǒng)識別范圍的主要因素。高性能的天線不僅要求具有良好的阻抗匹配特性，還需要根據(jù)應用環(huán)境的特點對方向特性、極化特性和頻率特性等進行專門設(shè)計。3.1.3 電子標簽RFID標簽俗稱電子標簽，也稱應答器(tag,transponder,responder)，根據(jù)工作方式可分為主動式(有源)和被動式(無源)兩大類，本文主

46、要研究被動式RFID標簽及系統(tǒng)。被動式RFID標簽由標簽芯片和標簽天線或線圈組成，利用電感耦合或電磁反向散射耦合原理實現(xiàn)與讀寫器之間的通訊。RFID標簽中存儲一個唯一編碼，通常為64bits、96bits甚至更高，其地址空間大大高于條碼所能提供的空間，因此可以實現(xiàn)單品級的物品編碼。當RFID標簽進入讀寫器的作用區(qū)域，就可以根據(jù)電感耦合原理(近場作用范圍內(nèi))或電磁反向散射耦合原理(遠場作用范圍內(nèi))在標簽天線兩端產(chǎn)生感應電勢差，并在標簽芯片通路中形成微弱電流，如果這個電流強度超過一個閾值，就將激活RFID標簽芯片電路工作，從而對標簽芯片中的存儲器進行讀/寫操作，微控制器還可以進一步加入諸如密碼或防

47、碰撞算法等復雜功能。RFID標簽芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要包括射頻前端、模擬前端、數(shù)字基帶處理單元和EEPRO怵儲單元四部分。3.1.4 RFID中間件中間件(middleware)是一種面向消息的、可以接受應用軟件端發(fā)出的請求、對指定的一個或者多個讀寫器發(fā)起操作并接收、處理后向應用軟件返回結(jié)果數(shù)據(jù)的特殊化軟件。中間件在RFID應用中除了可以屏蔽底層硬件帶來的多種業(yè)務場景、硬件接口、適用標準造成的可靠性和穩(wěn)定性問題，還可以為上層應用軟件提供多層、分布式、異構(gòu)的信息環(huán)境下業(yè)務信息和管理信息的協(xié)同。中間件的內(nèi)存數(shù)據(jù)庫還可以根據(jù)一個或多個讀寫器的讀寫器事件進行過濾、聚合和計算，抽象出對應用軟件有意義的業(yè)務邏

48、輯信息構(gòu)成業(yè)務事件，以滿足來自多個客戶端的檢索、發(fā)布/訂閱和控制請求。3.1.5 RFID應用系統(tǒng)軟件應用軟件(applicationsoftware)是直接面向RFID應用最終用戶的人機交互界面，協(xié)助使用者完成對讀寫器的指令操作以及對中間件的邏輯設(shè)置，逐級將RFID原子事件轉(zhuǎn)化為使用者可以理解的業(yè)務事件，并使用可視化界面進行展示。由于應用軟件需要根據(jù)不同應用領(lǐng)域的不同企業(yè)進行專門制定，因此很難具有通用性。從應用評價標準來說，使用者在應用軟件端的用戶體驗是判斷一個RFID應用案例成功與否的決定性因素之一。3.2 RFID系統(tǒng)工作原理RFID技術(shù)的基本工作原理并不復雜：標簽進入磁場后，接收解讀器

49、發(fā)出的射頻信號，憑借感應電流所獲得的能量發(fā)送出存儲在芯片中的產(chǎn)品信息(PassiveTag,無源標簽或被動標簽)，或者主動發(fā)送某一頻率的信號(ActiveTag,有源標簽或主動標簽)；解讀器讀取信息并解碼后，送至中央信息系統(tǒng)進行有關(guān)數(shù)據(jù)處理。一套完整的RFID系統(tǒng)，是由閱讀器(Reader)與電子標簽(TAG)也就是所謂的應答器(Transponder)及應用軟件系統(tǒng)三個部份所組成，其工作原理是Reader發(fā)射一特定頻率的無線電波能量給Transponder,用以驅(qū)動Transponder電路將內(nèi)部的數(shù)據(jù)送出，此時Reader便依序接收解讀數(shù)據(jù)，送給應用程序做相應的處理。以RFID卡片閱讀器及

50、電子標簽之間的通訊及能量感應方式來看大致上可以分成，感應偶合(InductiveCoupling)及后向散射偶合(BackscatterCoupling)兩種，一般低頻的RFID大都采用第一種式，而較高頻大多采用第二種方式。閱讀器根據(jù)使用的結(jié)構(gòu)和技術(shù)不同可以是讀或讀/寫裝置，是RFID系統(tǒng)信息控制和處理中心。閱讀器通常由耦合模塊、收發(fā)模塊、控制模塊和接口單元組成。閱讀器和應答器之間一般采用半雙工通信方式進行信息交換，同時閱讀器通過耦合給無源應答器提供能量和時序。在實際應用中，可進一步通過Ethernet或WLAN?實現(xiàn)對物體識別信息的采集、處理及遠程傳送等管理功能。應答器是RFID系統(tǒng)的信息載

51、體，目前應答器大多是由耦合原件(線圈、微帶天線等)和微芯片組成無源單元。第四章RFID系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)編碼與防沖突技術(shù)4.1 編碼與校驗4.1.1 RFID系統(tǒng)通信模型射頻識別系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與通信系統(tǒng)的基本模型相類似，滿足了通信功能的基本要求。讀寫器和電子標簽之間的數(shù)據(jù)傳輸構(gòu)成了與基本通信模型相類似的結(jié)構(gòu)。讀寫器與電子標簽之間的數(shù)據(jù)傳輸需要三個主要的功能塊，如圖1所示。按讀寫器到電子標簽的數(shù)據(jù)傳輸方向，是讀寫器（發(fā)送器）中的信號編碼（信號處理）和調(diào)制器（載波電路），傳輸介質(zhì)（信道），以及電子標簽（接收器）中的解調(diào)器（載波回路）和信號譯碼（信號處理）。圖4.1射頻識別系統(tǒng)的基本通信結(jié)構(gòu)框圖在圖中，信號編

52、碼系統(tǒng)的作用是對要傳輸?shù)男畔⑦M行編碼，以便傳輸信號能夠盡可能最佳地與信道相匹配，這樣的處理包括了對信息提供某種程度的保護，以防止信息受干擾或相碰撞，以及對某些信號特性的蓄意改變。調(diào)制器用于改變高頻載波信號，即使載波信號的振幅、頻率或相位與調(diào)制的基帶信號相關(guān)。射頻識別系統(tǒng)信道的傳輸介質(zhì)為磁場（電感耦合）和電磁波（微波）。解調(diào)器的作用是解調(diào)獲取信號，以便再生基帶信號。信號譯碼的作用則是對從解調(diào)器傳來的基帶信號進行譯碼，恢復成原來的信息，并識別和糾正傳輸錯誤。4.1.2 RFID數(shù)據(jù)傳輸常用編碼格式可以用不同形式的代碼來表示二進制的“1”和“0”。射頻識別系統(tǒng)通常使用下列編碼方法中的一種：反向不歸零

53、（NRZ編碼、曼徹斯特（Manchester）編碼、單極性歸零（UnipolarHZ）編碼、差動雙相（DBP編碼、米勒（Miller）編碼利差動編碼。（1）反向不歸零（NRZNonReturnZero）編碼反向不歸零編碼用高電平表示二進制1”，低電平表示二進制“0”，如圖4.2所示圖4.2NRZ編碼此碼型不宜傳輸，有以下原因：(a)有直流，一般信道難于傳輸零頻附近的頻率分量；(b)收端判決門限與信號功率有關(guān)，不方便使用；(c)不能直接用來提取位同步信號，因為在NRZ不含位同步信號頻率成分；(d)要求傳輸線有一根接地。(2)曼徹斯特(Manchester)編碼曼徹斯特編碼也被稱為分相編碼(Spl

54、it-PhaseCoding)。在曼徹斯特編碼中，某位的值是由該位長度內(nèi)半個位周期時電平的變化(上升/下降)來表示的，在半個位周期時的負跳變表示二進制“1”，半個位周期時的正跳變表示二進制“0，如圖4.3所示。101100101001011圖4.3曼徹斯特編碼曼徹斯特編碼在采用負載波的負載調(diào)制或者反向散射調(diào)制時，通常用于從電子標簽到讀寫器的數(shù)據(jù)傳輸，因為這有利于發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)腻e誤。這是因為在位長度內(nèi)，“沒有變化”的狀態(tài)是不允許的。當多個電子標簽同時發(fā)送的數(shù)據(jù)位有不同值時，接收的上升邊和下降邊互相抵消，導致在整個位長度內(nèi)是不間斷的副載波信號，由于該狀態(tài)不允許，所以讀寫器利用該錯誤就可以判定碰撞發(fā)

55、生的具體位置。(3)單極性歸零(UnipolarRZ)編碼單極性歸零編碼在第一個半個位周期中的高電平表示二進制“1”，而持續(xù)整個位周期內(nèi)的低電平信號表示二進制“0”，如圖4.4所示。單極性歸零編碼可用來提取位同步信號。10010100圖4.4單極性歸零編碼(4)差動雙相(DBP編碼差動雙相編碼在半個位周期中的任意的邊沿表示二進制“0”，而沒有邊沿就是二進制“1”，如圖4.5所示。止匕外，在每個位周期開始時，電平都要反相。因此，對接收器來說，位節(jié)拍比較容易重建。101100101001011圖4.5差動雙相編碼(5)米勒(Miller)編碼米勒編碼在半個位周期內(nèi)的任意邊沿表示二進制“1”，而經(jīng)過

56、下一個位周期中不變的電平表示二進制“0”。位周期開始時產(chǎn)生電平交變，如圖4.6所示。因此，對接收器來說，位節(jié)拍比較容易重建。i_n_rrr101100101001011圖4.6米勒編碼(6)差動編碼差動編碼中，每個要傳輸?shù)亩M制“1”都會引起信號電平的變化，而對于二進制“0”，信號電平保持不變，如圖4.7所示。用XOR1的D觸發(fā)器就能很容易地從NRZB號中產(chǎn)生差動編碼，具體電路如圖4.8所示。101100101001011圖4.7差動編碼圖4.8從NRZ編碼產(chǎn)生差動編碼4.1.3 RFID傳輸數(shù)據(jù)校驗在REID系統(tǒng)中，由于使用的電子標簽常常是無源的，市無源標簽需要在讀寫器的通信過程中獲得自身的

57、能量供應。為了保證系統(tǒng)的正常工作，信道編碼方式首先必須保證不能中斷讀寫器對電子標簽的能量供應。另外，作為保障系統(tǒng)可靠工作的需要，還必須在編碼中提供數(shù)據(jù)一級的校驗保護，編碼方式應該提供這些功能，并可以根據(jù)碼型的變化來判斷是否發(fā)生誤碼或有電子標簽沖突發(fā)生。在RFID系統(tǒng)中，當電子標簽是無源標簽時，經(jīng)常要求基帶編碼在每兩個相鄰數(shù)據(jù)位元間具有跳變的特點，這種相鄰數(shù)據(jù)間有跳變的碼，不僅可以保證在連續(xù)出現(xiàn)“0”的時候?qū)﹄娮訕撕灥哪芰抗?，而且便于電子標簽從接收到的碼中提取時鐘信息患。在實際的數(shù)據(jù)傳輸中，由于信道中干擾的存在，數(shù)據(jù)必然會在傳輸過程中發(fā)生錯誤，這時要求信道編碼能夠提供一定程度檢測錯誤的能力。這些都是選擇編碼方法的考慮因素。4.2 防沖突技術(shù)4.2.1 RFID系統(tǒng)的沖撞問題在很多應用場合，閱讀器要在很短時間內(nèi)盡快識別多個標簽。由于閱讀器和標簽通信共享無線信道，閱讀器和標簽的信號可能發(fā)生沖突，使閱讀器不能正確識別標簽，即發(fā)生了碰撞(Collision)。因此，需要一種防沖