物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)論第2章-自動(dòng)識(shí)別技術(shù)與RFIDv11

1、第2章 自動(dòng)識(shí)別技術(shù)與RFID內(nèi)容提要要感知識(shí)別別技術(shù)融融合物理理世界和和信息世世界，是是物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)區(qū)別于于其他網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)最獨(dú)獨(dú)特的部部分。本篇從自動(dòng)識(shí)別別技術(shù)與與RFID開始，逐逐一介紹紹多樣化化的信息息生成方方式。內(nèi)容回顧顧第1章介紹了了物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)的基本本概念，核心技技術(shù)，主主要特點(diǎn)點(diǎn)和應(yīng)用用前景。把物聯(lián)聯(lián)網(wǎng)分為為感知識(shí)識(shí)別層、網(wǎng)絡(luò)構(gòu)構(gòu)建層、管理服服務(wù)層和和綜合應(yīng)應(yīng)用層四四層。本章介紹紹自動(dòng)識(shí)別別技術(shù)和RFID，重點(diǎn)討討論RFID組成，分類等，并簡(jiǎn)簡(jiǎn)要介紹紹防止RFID標(biāo)簽沖突突算法。2.1自動(dòng)識(shí)別別技術(shù)2.2RFID的歷史和和現(xiàn)狀2.3RFID技術(shù)分析析2.4RFID標(biāo)簽沖突突*2.5RFID和

2、物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)自動(dòng)識(shí)別別技術(shù)是是模式識(shí)識(shí)別理論論的典型型應(yīng)用，選取不不同的特特征產(chǎn)生生了多樣樣的自動(dòng)動(dòng)識(shí)別技技術(shù)。本章內(nèi)容容光符號(hào)識(shí)識(shí)別&語(yǔ)音識(shí)別別光學(xué)字符符識(shí)別（Optical CharacterRecognition，OCR），是模模式識(shí)別別（Pattern Recognition，PR）的一種種技術(shù)，目的是是要使計(jì)計(jì)算機(jī)知知道它到到底看到到了什么么，尤其其是文字字資料。OCR技術(shù)能使使設(shè)備通過光學(xué)學(xué)機(jī)制識(shí)識(shí)別字符符。語(yǔ)音識(shí)別別研究如何何采用數(shù)字信號(hào)號(hào)處理技術(shù)自動(dòng)提取取及決定定語(yǔ)言信號(hào)號(hào)中最基基本有意意義的信息，同時(shí)也也包括利利用音律特征征等個(gè)人特征征識(shí)別說話人。自動(dòng)識(shí)別別技術(shù)舉舉例光符號(hào)識(shí)識(shí)別

3、語(yǔ)音識(shí)別別虹膜識(shí)別別指紋識(shí)別別IC卡條形碼語(yǔ)音識(shí)別別框架：典型的的模式識(shí)識(shí)別系統(tǒng)統(tǒng)構(gòu)詞規(guī)則同音字判決語(yǔ)法語(yǔ)義背景知識(shí)預(yù)處理聲學(xué)參數(shù)分析測(cè)度估計(jì)失真測(cè)度語(yǔ)音庫(kù)判決專家知識(shí)庫(kù)訓(xùn)練識(shí)別結(jié)果反混疊失真濾波器預(yù)加重器端點(diǎn)檢測(cè)噪聲濾波器歐氏距離似然比測(cè)度語(yǔ)音信號(hào)輸入虹膜識(shí)別別：合適適的生物物特征虹膜識(shí)別別是當(dāng)前應(yīng)應(yīng)用最方方便精確確的生物物識(shí)別技技術(shù)，虹虹膜的高高度獨(dú)特特性和穩(wěn)穩(wěn)定性是是其用于于身份鑒鑒別的基基礎(chǔ)。虹膜識(shí)別別的特點(diǎn)點(diǎn)：生物活性性:虹膜處在在鞏膜的的保護(hù)下下，生物物活性強(qiáng)強(qiáng)。非接觸性性:從無(wú)需用用戶接觸觸設(shè)備,對(duì)人身沒沒有侵犯犯。唯一性:形態(tài)完全全相同虹虹膜的可可能性低低于其他他組織。穩(wěn)定性:

4、虹膜定型型后終身身不變，一般疾疾病不會(huì)會(huì)對(duì)虹膜膜組織造造成損傷傷。防偽性:不可能在在對(duì)視覺覺無(wú)嚴(yán)重重影響的的情況下下用外科科手術(shù)改改變虹膜膜特征。自動(dòng)識(shí)別別技術(shù)舉舉例光符號(hào)識(shí)識(shí)別語(yǔ)音識(shí)別別虹膜識(shí)別別指紋識(shí)別別IC卡條形碼指紋識(shí)別別技術(shù)從實(shí)用角度度看，指紋識(shí)別別是優(yōu)于其其他生物物識(shí)別技技術(shù)的身身份鑒別別方法。因?yàn)橹钢讣y具有有各不相相同、終終生基本本不變的的特點(diǎn)，且目前前的指紋紋識(shí)別系系統(tǒng)已達(dá)達(dá)到操作作方便、準(zhǔn)確可可靠、價(jià)價(jià)格適中中的階段段，正逐逐步應(yīng)用用于民用用市場(chǎng)。指紋識(shí)別別的處理理流程：通過特殊殊的光電電轉(zhuǎn)換設(shè)設(shè)備和計(jì)計(jì)算機(jī)圖圖像處理理技術(shù)，對(duì)活體體指紋進(jìn)進(jìn)行采集集、分析析和比對(duì)對(duì)，可以以迅

5、速、準(zhǔn)確地地鑒別出出個(gè)人身身份。系系統(tǒng)一般般主要包包括對(duì)指指紋圖像像采集、指紋圖圖像處理理、特征征提取、特征值值的比對(duì)對(duì)與匹配配等過程程。自動(dòng)識(shí)別別技術(shù)舉舉例光符號(hào)識(shí)識(shí)別語(yǔ)音識(shí)別別虹膜識(shí)別別指紋識(shí)別別IC卡條形碼指紋特征征有哪些些（總體體特征）？紋型：三種基本紋型包括：環(huán)型、弓型和螺旋型紋數(shù)：模式區(qū)內(nèi)指紋紋路的數(shù)量。模式區(qū)：指紋上包含總體特征的區(qū)域，即從模式區(qū)就能夠分辨出指紋是屬于那一種類型的三角點(diǎn)：位于從核心點(diǎn)開始的第一個(gè)分叉點(diǎn)或斷點(diǎn)、或者兩條紋路會(huì)聚處、孤立點(diǎn)、轉(zhuǎn)折點(diǎn)、或者指向這些奇異點(diǎn)。指紋特征征有哪些些（局部部特征）？終結(jié)點(diǎn)（Ending）：一條紋紋路在此此終結(jié)。分叉點(diǎn)（Bifurca

6、tion)：一條紋紋路在此此分開成成為兩條條或更多多的紋路路。分歧點(diǎn)（RidgeDivergence）：兩條平平行的紋紋路在此此分開。孤立點(diǎn)（DotorIsland）:一條特別別短的紋紋路，以以至成為為一點(diǎn)。環(huán)點(diǎn)（Enclosure）:一條紋路路分開成成為兩條條之后，立即有有合并成成為一條條，這樣樣形成的的一個(gè)小小環(huán)稱為為環(huán)點(diǎn)。短紋（ShortRidge）:一端較短短但不至至于成為為一點(diǎn)的的紋路。IC卡技術(shù)IC卡（Integrated CircuitCard），即“集成電電路卡”在日常常生活中中已隨處處可見。實(shí)際上上是一種種數(shù)據(jù)存存儲(chǔ)系統(tǒng)統(tǒng)，如有有必要還還可附加加計(jì)算能能力。一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)的IC卡

7、應(yīng)用系系統(tǒng)通常常包括：IC卡、IC卡接口設(shè)設(shè)備（IC卡讀寫器器）、PC，較大的的系統(tǒng)還還包括通信網(wǎng)絡(luò)絡(luò)和主計(jì)算機(jī)機(jī)等，如圖圖所示。自動(dòng)識(shí)別別技術(shù)舉舉例光符號(hào)識(shí)識(shí)別語(yǔ)音識(shí)別別虹膜識(shí)別別指紋識(shí)別別IC卡條形碼IC卡：基本本組成IC卡：由持卡卡人掌管管，記錄錄持卡人人特征代代碼、文文件資料料的便攜攜式信息息載體。接口設(shè)備備：即IC卡讀寫器器，是卡卡與PC信息交換換的橋梁梁，且常常是IC卡的能量量來(lái)源。核心為為可靠的的工業(yè)控控制單片片機(jī)，如如Intel的51系列等。PC：系統(tǒng)的的核心，完成信信息處理理、報(bào)表表生成輸輸出和指指令發(fā)放放、系統(tǒng)統(tǒng)監(jiān)控管管理以及及卡的發(fā)發(fā)行與掛掛失、黑黑名單的的建立等等。網(wǎng)絡(luò)

8、與計(jì)計(jì)算機(jī)：通常用用于金融融服務(wù)等等較大的的系統(tǒng)。自動(dòng)識(shí)別別技術(shù)舉舉例光符號(hào)識(shí)識(shí)別語(yǔ)音識(shí)別別虹膜識(shí)別別指紋識(shí)別別IC卡條形碼IC卡：分類類自動(dòng)識(shí)別別技術(shù)舉舉例光符號(hào)識(shí)識(shí)別語(yǔ)音識(shí)別別虹膜識(shí)別別指紋識(shí)別別IC卡條形碼IC卡：按芯芯片分類類（1）存儲(chǔ)器卡。存儲(chǔ)器卡卡內(nèi)嵌入的芯片為存儲(chǔ)器芯片，這些芯片多為通用E2PROM（或Flash Memory）；無(wú)安全邏輯，可對(duì)片內(nèi)信息不受限制地任意存??；卡片制造中也很少采取安全保護(hù)措施；不完全符合或支持ISO/IEC 7816國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，而多采用兩線串行通信協(xié)議（I2C總線協(xié)議）或3線串行通信協(xié)議。存儲(chǔ)器卡功能簡(jiǎn)單，沒有（或很少有）安全保護(hù)邏輯，但價(jià)格低廉，開發(fā)

9、使用簡(jiǎn)便，存儲(chǔ)容量增長(zhǎng)迅猛，因此多用于某些內(nèi)部信息無(wú)須保密或不允許加密（如急救卡）的場(chǎng)合。特點(diǎn)： I2C總線IC卡：按芯芯片分類類（2）邏輯加密卡。邏輯加密卡由非易失性存儲(chǔ)器和硬件加密邏輯構(gòu)成，一般是專門為IC卡設(shè)計(jì)的芯片，具有安全控制邏輯，安全性能較好；同時(shí)采用ROM、PROM、E2PROM等存儲(chǔ)技術(shù)；從芯片制造到交貨，均采取較好的安全保護(hù)措施，如運(yùn)輸密碼TC（Transport Card）的取用；支持ISO/IEC 7816國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。邏輯加密卡有一定的安全保證，多用于有一定安全要求的場(chǎng)合，如保險(xiǎn)卡、加油卡、駕駛卡、借書卡、IC卡電話和小額電子錢包等。特點(diǎn)： IC卡：按芯芯片分類類（3）CP

10、U卡。CPU卡也稱智能卡。CPU卡的硬件構(gòu)成包括CPU、存儲(chǔ)器（含RAM、ROM、E2PROM等）、卡與讀寫終端通信的I/O接口及加密運(yùn)算協(xié)處理器CAU，ROM中則存放有COS（Chip Operation System，片內(nèi)操作系統(tǒng)）。計(jì)算能力高，存儲(chǔ)容量大，應(yīng)用靈活，適應(yīng)性較強(qiáng)。安全防偽能力強(qiáng)。不僅可驗(yàn)證卡和持卡人的合法性，且可鑒別讀寫終端，已成為一卡多用及對(duì)數(shù)據(jù)安全保密性特別敏感場(chǎng)合的最佳選擇，如手機(jī)SIM卡等。真正意義上的“智能卡”。特點(diǎn)： CPU卡：按交交換界面面分類接觸式IC卡 接觸式IC卡的多個(gè)金屬觸點(diǎn)為卡芯片與外界的信息傳輸媒介，成本低，實(shí)施相對(duì)簡(jiǎn)便；非接觸式IC卡則不用觸點(diǎn)，

11、而是借助無(wú)線收發(fā)傳送信息，因此在前者難以勝任的交通運(yùn)輸?shù)戎T多場(chǎng)合有較多應(yīng)用。非接觸式IC卡CPU卡：按應(yīng)應(yīng)用領(lǐng)域域分類根據(jù)應(yīng)用用領(lǐng)域的的不同可可將智能能卡分為為金融卡和和非金融融卡（即即銀行卡卡和非銀銀行卡）。金融卡卡又分為為信用卡卡和現(xiàn)金金卡。前前者用于于消費(fèi)支支付時(shí)，可按預(yù)預(yù)先設(shè)定定額度透透支資金金，后者者可用做做電子錢錢包和電電子存折折，但不不得透支支。而非非金融卡卡的涉及及范圍極極廣，實(shí)實(shí)質(zhì)上囊囊括了金金融卡之之外的所所有領(lǐng)域域，如門門禁卡、組織代代碼卡、醫(yī)療卡卡、保險(xiǎn)險(xiǎn)卡、IC卡身份證證、電子子標(biāo)簽等等。CPU卡：按數(shù)數(shù)據(jù)傳輸輸形式分分類 根據(jù)與外界數(shù)據(jù)傳輸形式的不同可將智能卡分為串

12、行通信卡和并行通信卡。串行通信卡即為目前最常用的卡，也是目前國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)中所規(guī)定的接口方式。 采用串行方式與外界交換信息，卡芯片引腳較少，易于封裝和接口。但隨著芯片存儲(chǔ)容量的增大，引發(fā)了兩個(gè)問題：一是芯片面積急劇增長(zhǎng)，給卡的封裝帶來(lái)困難；二是讀寫時(shí)間過長(zhǎng)，讀寫1 MB的容量需要12分鐘。 并行通信卡由于采用并行通信，故無(wú)此二弊，但國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)中尚無(wú)此類接口標(biāo)準(zhǔn)。例如某種P型IC卡的引腳數(shù)多達(dá)32個(gè)，不僅速度極快，而且容量增大。與串行通信卡一樣，它也有存儲(chǔ)型、邏輯加密型和CPU型，并已在納稅申報(bào)等系統(tǒng)中得以應(yīng)用。 條形碼技技術(shù)自動(dòng)識(shí)別別技術(shù)舉舉例光符號(hào)識(shí)識(shí)別語(yǔ)音識(shí)別別虹膜識(shí)別別指紋識(shí)別別IC卡條形碼條碼

13、技術(shù)術(shù)是在計(jì)算算機(jī)應(yīng)用用發(fā)展過過程中，為消除數(shù)據(jù)據(jù)錄入的的“瓶頸頸”問題題而產(chǎn)生的的，可以以說是最“古老老”的自動(dòng)識(shí)識(shí)別技術(shù)術(shù)。條形碼是是由一組組規(guī)則排排列的條、空以及對(duì)應(yīng)應(yīng)的字符符組成的的標(biāo)記。當(dāng)使用用專門的的條形碼碼識(shí)別設(shè)設(shè)備如手手持式條條碼掃描描器掃描描這些條條碼時(shí)，條碼中中包含的的信息就就轉(zhuǎn)化為為計(jì)算機(jī)機(jī)可識(shí)別別的數(shù)據(jù)據(jù)。目前市場(chǎng)場(chǎng)上常見見的是一維條形形碼，信息量量約幾十十位數(shù)據(jù)據(jù)和字符符；二維條形形碼相對(duì)復(fù)雜雜，但信信息量可可達(dá)幾千千字符。條形碼技技術(shù)：一一維條形形碼自動(dòng)識(shí)別別技術(shù)舉舉例光符號(hào)識(shí)識(shí)別語(yǔ)音識(shí)別別虹膜識(shí)別別指紋識(shí)別別IC卡條形碼一維條碼碼是由一組組規(guī)則排排列的條條、空以以

14、及對(duì)應(yīng)應(yīng)的字符符組成的的標(biāo)記。普通的的一維條條碼在使使用過程程中僅作作為識(shí)別別信息，它的意意義是通通過在計(jì)計(jì)算機(jī)系系統(tǒng)的數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)中中提取相相應(yīng)的信信息而實(shí)實(shí)現(xiàn)的。一個(gè)完整整的條碼碼的組成成次序依依次為：靜區(qū)（前）、起始符符、數(shù)據(jù)據(jù)符、（中間分分割符，主要用用于EAN碼）、(校驗(yàn)符)、終止符符、靜區(qū)區(qū)（后）。一維條形形碼：幾幾個(gè)基本本概念模塊：構(gòu)成條碼碼的基本本單位是是模塊，模塊是是指條碼碼中最窄窄的條或或空，模模塊的寬寬度通常常以mm或mil（千分之之一英寸寸）為單單位。構(gòu)構(gòu)成條碼碼的一個(gè)個(gè)條或空空稱為一一個(gè)單元元，一個(gè)個(gè)單元包包含的模模塊數(shù)是是由編碼碼方式?jīng)Q決定的，有些碼碼制中，如EAN碼，

15、所有有單元由由一個(gè)或或多個(gè)模模塊組成成；而另另一些碼碼制，如如39碼中，所所有單元元只有兩兩種寬度度，即寬寬單元和和窄單元元，其中中的窄單單元即為為一個(gè)模模塊。密度（Density）：條碼的密密度指單單位長(zhǎng)度度的條碼碼所表示示的字符符個(gè)數(shù)。模塊尺尺寸越小小，密度度越大，所以密密度值通通常以模模塊尺寸寸的值來(lái)來(lái)表示（如5mil）。通常常7.5mil以下的條條碼稱為為高密度度條碼，15mil以上的條條碼稱為為低密度度條碼。寬窄比：對(duì)于只有有兩種寬寬度單元元的碼制制，寬單單元與窄窄單元的的比值稱稱為寬窄窄比，一一般為2-3左右（常常用的有有2：1，3：1）。寬窄窄比較大大時(shí)，閱閱讀設(shè)備備更容易易分辨

16、寬寬單元和和窄單元元，因此此比較容容易閱讀讀。一維條形形碼：幾幾個(gè)基本本概念（續(xù)）對(duì)比度（PCS）：條碼符號(hào)號(hào)的光學(xué)學(xué)指標(biāo)，PSC值越大則則條碼的的光學(xué)特特性越好好PCS=（RL-RD）/RL100%（RL：條的反反射率RD：空的反反射率）條碼長(zhǎng)度度:從條碼起起始符前前緣到終終止符后后緣的長(zhǎng)長(zhǎng)度條碼密度度:單位長(zhǎng)度度的條碼碼所表示示的字符符個(gè)數(shù)雙向條碼碼：條碼的的兩段都都可以作作為掃描描起點(diǎn)的的。中間分隔隔符：在條碼碼符號(hào)中中，位于于兩個(gè)相相鄰的條條碼符號(hào)號(hào)之間且且不代表表任何信信息的空空。連續(xù)性條條碼：在條碼碼字符中中，兩個(gè)個(gè)相鄰的的條碼字字符之間間沒有中中間分隔隔符的條條碼。非連續(xù)性性條碼

17、：在條碼碼字符中中，兩個(gè)個(gè)相鄰的的條碼字字符之間間存在中中間分隔隔符的條條碼。一維條形形碼：譯譯碼原理理激光掃描描儀通過過一個(gè)激激光二極極管發(fā)出出一束光光線，照照射到一一個(gè)旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)的棱鏡鏡或來(lái)回回?cái)[動(dòng)的的鏡子上上，反射射后的光光線穿過過閱讀窗窗照射到到條碼表表面，光光線經(jīng)過過條或空空的反射射后返回回閱讀器器，由一一個(gè)鏡子子進(jìn)行采采集、聚聚焦，通通過光電電轉(zhuǎn)換器器轉(zhuǎn)換成成電信號(hào)號(hào)，該信信號(hào)將通通過掃描描期或終終端上的的譯碼軟軟件進(jìn)行行譯碼。一維條形形碼：典典型一維維條形碼碼制比較較條形碼技技術(shù)：二二維條形形碼自動(dòng)識(shí)別別技術(shù)舉舉例光符號(hào)識(shí)識(shí)別語(yǔ)音識(shí)別別虹膜識(shí)別別指紋識(shí)別別IC卡條形碼二維碼利用某種種

18、特定的的幾何圖圖形按一一定規(guī)律律在平面面（二維維方向上上）分布布的黑白白相間的的圖形記記錄數(shù)據(jù)據(jù)符號(hào)信信息的；在代碼碼編制上上巧妙地地利用構(gòu)構(gòu)成計(jì)算算機(jī)內(nèi)部部邏輯基基礎(chǔ)的“0”、“1”比特流的的概念，使用若若干個(gè)與與二進(jìn)制制相對(duì)應(yīng)應(yīng)的幾何何形體來(lái)來(lái)表示文文字?jǐn)?shù)值值信息，通過圖圖象輸入入設(shè)備或或光電掃掃描設(shè)備備自動(dòng)識(shí)識(shí)讀以實(shí)實(shí)現(xiàn)信息息自動(dòng)處處理。二維碼具具有條碼碼技術(shù)的的一些共共性：每每種碼制制有其特特定的字字符集；每個(gè)字字符占有有一定的的寬度；具有一一定的校校驗(yàn)功能能等。同同時(shí)還具具有對(duì)不不同行的的信息自自動(dòng)識(shí)別別功能、及處理理圖形旋旋轉(zhuǎn)變化化等特點(diǎn)點(diǎn)。條形碼技技術(shù)：二二維條形形碼自動(dòng)識(shí)別別技

19、術(shù)舉舉例光符號(hào)識(shí)識(shí)別語(yǔ)音識(shí)別別虹膜識(shí)別別指紋識(shí)別別IC卡條形碼目前，世世界上應(yīng)應(yīng)用最多多的二維維條碼符符號(hào)有AztecCode、PDF147、DataMatrix、QRCode、Code16K等。Code 16KDataMatrixPDF147Aztec CodeQR Code一維條形形碼與二二維條形形碼的比比較一維條形形碼特點(diǎn)點(diǎn)：可直接顯顯示內(nèi)容容為英文文、數(shù)字字、簡(jiǎn)單單符號(hào)；貯存數(shù)據(jù)據(jù)不多，主要依依靠計(jì)算算機(jī)中的的關(guān)聯(lián)數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)：保密性能能不高；損污后可可讀性差差。二維條形形碼特點(diǎn)點(diǎn)：可直接顯顯示英文文、中文文、數(shù)字字、符號(hào)號(hào)、圖型型；貯存數(shù)據(jù)據(jù)量大，可存放放1K字符，可可用掃描描儀直接接讀

20、取內(nèi)內(nèi)容，無(wú)無(wú)需另接接數(shù)據(jù)庫(kù)庫(kù)；保密性高高（可加加密），安全級(jí)別別最高時(shí)時(shí)，損污污50%仍可讀取取完整信信息。2.1自動(dòng)識(shí)別別技術(shù)2.2RFID的歷史和和現(xiàn)狀2.3RFID技術(shù)分析析2.4RFID標(biāo)簽沖突突*2.5RFID和物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)RFID對(duì)于計(jì)算算機(jī)自動(dòng)動(dòng)識(shí)別技技術(shù)而言言是一場(chǎng)場(chǎng)革命，極大地地提高了了信息處處理效率率和準(zhǔn)確確度。本章內(nèi)容容2.2RFID的歷史與與現(xiàn)狀RFID是射頻識(shí)別別技術(shù)（RadioFrequencyIdentification）的英文文縮寫,利用射頻信號(hào)號(hào)通過空間耦合合（交變磁場(chǎng)場(chǎng)或電磁場(chǎng)）實(shí)現(xiàn)無(wú)接觸信信息傳遞遞并通過所所傳遞的的信息達(dá)達(dá)到識(shí)別目的。它是上世世紀(jì)90年代興

21、起起的自動(dòng)動(dòng)識(shí)別技技術(shù)，首首先在歐歐洲市場(chǎng)場(chǎng)上得以以使用，隨后在在世界范范圍內(nèi)普普及。RFID較其它技技術(shù)明顯顯的優(yōu)點(diǎn)是電子標(biāo)標(biāo)簽和閱閱讀器無(wú)需接觸觸便可完成成識(shí)別。射頻識(shí)識(shí)別技術(shù)術(shù)改變了了條形碼碼依靠有形的一維或或二維幾幾何圖案案來(lái)提供供信息的的方式，通過芯片片來(lái)提供存儲(chǔ)儲(chǔ)在其中的的數(shù)量巨巨大的無(wú)形信息。2.2RFID的歷史與與現(xiàn)狀2.2RFID的歷史與與現(xiàn)狀目前RFID技術(shù)應(yīng)用用己經(jīng)處處于全面推廣廣的階段。特別是是對(duì)于IT業(yè)而言，RFID技術(shù)被視視為IT業(yè)的下一一個(gè)“金金礦”。各大軟軟硬件廠廠商包括括IBM、Motorola、Philips、TI、Microsoft、Oracle、Sun、

22、BEA、SAP等在內(nèi)的的各家企企業(yè)都對(duì)對(duì)RFID技術(shù)及其其應(yīng)用表表現(xiàn)出了了濃厚的的興趣，相繼投投入大量量研發(fā)經(jīng)經(jīng)費(fèi)，推推出了各各自的軟軟件或硬硬件產(chǎn)品品及系統(tǒng)統(tǒng)應(yīng)用解解決方案案。在應(yīng)用領(lǐng)領(lǐng)域，以以Wal-Mart，UPS，Gillette等為代表表的眾多多企業(yè)已已經(jīng)開始始全面使使用RFID技術(shù)對(duì)業(yè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)統(tǒng)進(jìn)行改改造，以以提高企企業(yè)的工工作效率率、管理理水平并并為客戶戶提供各各種增值值服務(wù)。2.1自動(dòng)識(shí)別別技術(shù)2.2RFID的歷史和和現(xiàn)狀2.3RFID技術(shù)分析析2.4RFID標(biāo)簽沖突突*2.5RFID和物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)RFID系統(tǒng)的基基本組成成是什么么？有哪哪些重要要參數(shù)？本章內(nèi)容容2.3RFID技術(shù)

23、分析析RFID系統(tǒng)由五個(gè)組組件構(gòu)成成，包括括：傳送器、接收器、微處理器器、天線、標(biāo)簽。傳送器器、接收收器和微微處理器器通常都都被封裝裝在一起起，又統(tǒng)統(tǒng)稱為閱讀器(Reader)，所以工工業(yè)界經(jīng)經(jīng)常將RFID系統(tǒng)分為為為閱讀器、天線和標(biāo)簽三大組件件，這三三大組件件一般都都可由不不同的生生廠商生生產(chǎn)。2.3RFID技術(shù)分析析：閱讀讀器閱讀器是RFID系統(tǒng)最重重要也是是最復(fù)雜雜的一個(gè)個(gè)組件。因其工工作模式式一般是是主動(dòng)向向標(biāo)簽詢?cè)儐枠?biāo)識(shí)識(shí)信息，所以有有時(shí)又被被稱為詢?cè)儐柶鳎↖nterrogator）。下圖圖顯示不不同類型型的閱讀讀器。閱閱讀器可可以通過過標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)網(wǎng)口、RS232串口或USB接口同主主機(jī)

24、相連連，通過過天線同同RFID標(biāo)簽通信信。有時(shí)時(shí)為了方方便，閱閱讀器和和天線以以及智能能終端設(shè)設(shè)備會(huì)集集成在一一起形成成可移動(dòng)動(dòng)的手持持式閱讀讀器。2.3RFID技術(shù)分析析：天線線天線同閱讀器器相連，用于在在標(biāo)簽和和閱讀器器之間傳傳遞射頻頻信號(hào)。閱讀器器可以連連接一個(gè)個(gè)或多個(gè)個(gè)天線，但每次次使用時(shí)時(shí)只能激激活一個(gè)個(gè)天線。RFID系統(tǒng)的工工作頻率率從低頻頻到微波波，這使使得天線線與標(biāo)簽簽芯片之之間的匹配問題變得得很復(fù)雜雜。2.3RFID技術(shù)分析析：標(biāo)簽簽標(biāo)簽（Tag）是由耦合合元件、芯片及及微型天天線組成成，每個(gè)個(gè)標(biāo)簽內(nèi)內(nèi)部存有有唯一的的電子編編碼，附附著在物物體上，用來(lái)標(biāo)標(biāo)識(shí)目標(biāo)標(biāo)對(duì)象。標(biāo)簽進(jìn)

25、進(jìn)入RFID閱讀器掃掃描場(chǎng)以以后，接接收到閱閱讀器發(fā)發(fā)出的射射頻信號(hào)號(hào)，憑借借感應(yīng)電電流獲得得的能量量發(fā)送出出存儲(chǔ)在在芯片中中的電子子編碼（被動(dòng)式式標(biāo)簽），或者者主動(dòng)發(fā)發(fā)送某一一頻率的的信號(hào)（主動(dòng)式式標(biāo)簽）。電可擦可可編程只只讀存儲(chǔ)儲(chǔ)器（EEPROM）：一般般射頻識(shí)識(shí)別系統(tǒng)統(tǒng)主要采采用EEPROM方式。這這種方式式的缺點(diǎn)點(diǎn)是寫入入過程中中的功耗耗消耗很很大，使使用壽命命一般為為100,000次鐵電隨機(jī)機(jī)存取存存儲(chǔ)器（FRAM）:與EEPROM相比，F(xiàn)RAM的寫入功功耗消耗耗減小100倍，寫入入時(shí)間甚甚至縮短短1000倍。FRAM屬于非易易失類存存儲(chǔ)器。然而，F(xiàn)RAM由于生產(chǎn)產(chǎn)方面的的問題至至今

26、未獲獲得廣泛泛應(yīng)用。靜態(tài)隨機(jī)機(jī)存取存存儲(chǔ)器（SRAM）:SRAM能快速寫寫入數(shù)據(jù)據(jù)，適用用于微波波系統(tǒng)，但SRAM需要輔助助電池不不間斷供供電，才才能保存存數(shù)據(jù)。標(biāo)簽：存存儲(chǔ)方式式被動(dòng)式標(biāo)標(biāo)簽（Passive Tag）：因內(nèi)部部沒有電電源設(shè)備備又被稱稱為無(wú)源源標(biāo)簽。被動(dòng)式式標(biāo)簽內(nèi)內(nèi)部的集集成電路路通過接接收由閱閱讀器發(fā)發(fā)出的電電磁波進(jìn)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)動(dòng)，向閱閱讀器發(fā)發(fā)送數(shù)據(jù)據(jù)。主動(dòng)標(biāo)簽簽（ActiveTag）:因標(biāo)簽內(nèi)內(nèi)部攜帶帶電源又又被稱為為有源標(biāo)標(biāo)簽。電電源設(shè)備備和與其其相關(guān)的的電路決決定了主主動(dòng)式標(biāo)標(biāo)簽要比比被動(dòng)式式標(biāo)簽體體積大、價(jià)格昂昂貴。但但主動(dòng)標(biāo)標(biāo)簽通信信距離更更遠(yuǎn)，可可達(dá)上百百米遠(yuǎn)。半主

27、動(dòng)標(biāo)標(biāo)簽（Semi-activeTag）:這種標(biāo)簽簽兼有被被動(dòng)標(biāo)簽簽和主動(dòng)動(dòng)標(biāo)簽的的所有優(yōu)優(yōu)點(diǎn)，內(nèi)內(nèi)部攜帶帶電池，能夠?yàn)闉闃?biāo)簽內(nèi)內(nèi)部計(jì)算算提供電電源。這這種標(biāo)簽簽可以攜攜帶傳感感器，可可用于檢檢測(cè)環(huán)境境參數(shù)，如溫度度、濕度度、是否否移動(dòng)等等。然而而和主動(dòng)動(dòng)式標(biāo)簽簽不同是是它們的的通信并并不需要要電池提提供能量量，而是是像被動(dòng)動(dòng)式標(biāo)簽簽一樣通通過閱讀讀器發(fā)射射的電磁磁波獲取取通信能能量。標(biāo)簽分類類體積小且且形狀多多樣：RFID標(biāo)簽在讀讀取上并并不受尺尺寸大小小與形狀狀限制，不需要要為了讀讀取精度度而配合合紙張的的固定尺尺寸和印印刷品質(zhì)質(zhì)。耐環(huán)境性性：紙張容易易被污染染而影響響識(shí)別。但RFID對(duì)水

28、、油油等物質(zhì)質(zhì)卻有極極強(qiáng)的抗抗污性。另外，即使在在黑暗的的環(huán)境中中，RFID標(biāo)簽也能能夠被讀讀取?？芍貜?fù)使使用：標(biāo)簽具有有讀寫功功能，電電子數(shù)據(jù)據(jù)可被反反復(fù)覆蓋蓋，因此此可以被被回收而而重復(fù)使使用。穿透性強(qiáng)強(qiáng)：標(biāo)簽在在被紙張張、木材材和塑料料等非金金屬或非非透明的的材質(zhì)包包裹的情情況下也也可以進(jìn)進(jìn)行穿透透性通訊訊。數(shù)據(jù)安全全性：標(biāo)簽內(nèi)內(nèi)的數(shù)據(jù)據(jù)通過循循環(huán)冗余余校驗(yàn)的的方法來(lái)來(lái)保證標(biāo)標(biāo)簽發(fā)送送的數(shù)據(jù)據(jù)準(zhǔn)確性性。RFID標(biāo)簽與條條形碼相相比的優(yōu)優(yōu)點(diǎn)？2.3RFID技術(shù)分析析：頻率率RFID頻率是RFID系統(tǒng)的一一個(gè)很重重要的參參數(shù)指標(biāo)標(biāo)，它決決定了工工作原理理、通信信距離、設(shè)備成成本、天天線形狀狀

29、和應(yīng)用用領(lǐng)域等等因素。RFID典型的工工作頻率率有125KHz、133KHz、13.56MHz、27.12MHz、433MHz、860-960MHz、2.45GHz、5.8GHz等。按照照工作頻頻率的不不同，RFID系統(tǒng)集中中在低頻、高頻和超高頻三個(gè)區(qū)域域低頻（LF）范圍為為30kHz-300kHz，RFID典型低頻頻工作頻頻率有125kHz和133kHz兩個(gè)，該該頻段的的波長(zhǎng)大大約為2500m。低頻標(biāo)標(biāo)簽一般般都為無(wú)無(wú)源標(biāo)簽簽，其工工作能量量通過電感耦合合的方式從從閱讀器器耦合線線圈的輻輻射場(chǎng)中中獲得，通信范范圍一般般小于1米。除金金屬材料料影響外外，低頻頻信號(hào)一一般能夠夠穿過任任意材料料的

30、物品品而不降降低它的的讀取距距離。高頻（HF）范圍為為3 MHz-30MHz，RFID典型工作作頻率為為13.56MHz,該頻率的的波長(zhǎng)大大概為22米，通信信距離一一般也小小于1米。該頻頻率的標(biāo)標(biāo)簽不再再需要線線圈繞制制，可以以通過腐腐蝕活著著印刷的的方式制制作標(biāo)簽簽內(nèi)的天天線，采采用電感耦合合的方式從從閱讀器器輻射場(chǎng)場(chǎng)獲取能能量。RFID頻率超高頻（UHF）范圍為為300MHz-3GHz，3GHz以上為微微波范圍圍。采用用超高頻頻和微波波的RFID系統(tǒng)一般般統(tǒng)稱為為超高頻頻RFID系統(tǒng)，典典型的工工作頻率率為：433MHz，860-960MHz，2.45GHz，5.8GHz，頻率波波長(zhǎng)大概概

31、在30厘米左右右。嚴(yán)格格意義上上，2.45GHz和5.8GHz屬于微波波范圍。 超高高頻標(biāo)簽簽可以是是有源標(biāo)標(biāo)簽與無(wú)無(wú)源標(biāo)簽簽兩種，通過電磁耦合合方式同閱閱讀器通通信。通通信距離離一般大大于1米，典型型情況為為4-6米，最大大可超過過10米。RFID頻率（續(xù)續(xù)）2.1自動(dòng)識(shí)別別技術(shù)2.2RFID的歷史和和現(xiàn)狀2.3RFID技術(shù)分析析2.4RFID標(biāo)簽沖突突*2.5RFID和物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)多個(gè)標(biāo)簽簽同時(shí)處處于閱讀讀器識(shí)別別范圍之之內(nèi)或多多個(gè)標(biāo)簽簽同時(shí)向向閱讀器器發(fā)送標(biāo)標(biāo)志信號(hào)號(hào)時(shí)，將將發(fā)生標(biāo)標(biāo)簽信號(hào)號(hào)沖突。本章內(nèi)容容2.4RFID標(biāo)簽沖突突標(biāo)簽信號(hào)號(hào)沖突：隨著閱閱讀器通通信距離離的增加加其識(shí)別別區(qū)域的

32、的面積也也逐漸增增大，這這常常會(huì)會(huì)引發(fā)多多個(gè)標(biāo)簽簽同時(shí)處處于閱讀讀器的識(shí)識(shí)別范圍圍之內(nèi)。但由于于閱讀器器與所有有標(biāo)簽共共用一個(gè)個(gè)無(wú)線通通道，當(dāng)當(dāng)兩個(gè)以以上的標(biāo)標(biāo)簽同一一時(shí)刻向向閱讀器器發(fā)送標(biāo)標(biāo)識(shí)信號(hào)號(hào)時(shí)，信信號(hào)將產(chǎn)產(chǎn)生疊加加而導(dǎo)致致閱讀器器不能正正常解析析標(biāo)簽發(fā)發(fā)送的信信號(hào)。這這個(gè)問題題通常被被稱為標(biāo)標(biāo)簽信號(hào)號(hào)沖突問問題（或或碰撞問問題），解決沖沖突問題題的方法法被稱為為防沖突突算法（或防碰碰撞算法法，反沖沖突算法法）?，F(xiàn)有的基于時(shí)分分多址防沖突算算法可以以分為基于ALOHA機(jī)制的算法和和基于二進(jìn)進(jìn)制樹兩種類型型，而這這兩種類類型又包包括若干干種變體體。純ALOHA防沖突算算法算法簡(jiǎn)單單，易于于實(shí)現(xiàn)，但信道道利用率率僅為18.4%，性能非非常不理理想。