任務(wù)1認(rèn)識物聯(lián)網(wǎng)物品標(biāo)識技術(shù)課件

RFID技術(shù)及應(yīng)用1認(rèn)識物聯(lián)網(wǎng)的物品標(biāo)識技術(shù)RFID技術(shù)及應(yīng)用1教學(xué)內(nèi)容◆1.1案例呈現(xiàn)與任務(wù)描述

◆1.2任務(wù)解讀與實(shí)施

◆1.3任務(wù)小結(jié)與作業(yè)教學(xué)內(nèi)容◆1.1案例呈現(xiàn)與任務(wù)描述

◆1.2任務(wù)解讀教學(xué)目標(biāo)通過本任務(wù)的學(xué)習(xí)，希望能解答下述問題：

（1）自動識別主要有哪些技術(shù)方式？（2）一維條形碼和二維條形碼的編碼方式有哪些？兩類條碼各有什么特點(diǎn)？條碼的識讀設(shè)備有哪些類型，各有什么特點(diǎn)？（3）說明磁卡的存儲結(jié)構(gòu)及國際標(biāo)準(zhǔn)，并分析磁卡的特點(diǎn)。（4）IC卡如何分類？各有什么特點(diǎn)？（5）什么是RFID技術(shù)？RFID與其它自動識別技術(shù)有何區(qū)別？RFID應(yīng)用系統(tǒng)由哪些部分組成？教學(xué)目標(biāo)通過本任務(wù)的學(xué)習(xí)，希望能解答下述問題：1.1案例程序與任務(wù)描述>1.1.1案例呈現(xiàn)圖1.1物聯(lián)網(wǎng)物品標(biāo)識技術(shù)在日常生活中的應(yīng)用1.1案例程序與任務(wù)描述>1.1.1案例呈現(xiàn)圖11.1案例呈現(xiàn)與任務(wù)描述>1.1.2

任務(wù)描述請結(jié)合圖1.1所示案例，查閱有關(guān)資料，理清下述問題：

（1）自動識別主要有哪些技術(shù)方式？（2）一維條形碼和二維條形碼的編碼方式有哪些？兩類條碼各有什么特點(diǎn)？條碼的識讀設(shè)備有哪些類型，各有什么特點(diǎn)？（3）說明磁卡的存儲結(jié)構(gòu)及國際標(biāo)準(zhǔn)，并分析磁卡的特點(diǎn)。（4）IC卡如何分類？各有什么特點(diǎn)？（5）什么是RFID技術(shù)？RFID與其它自動識別技術(shù)有何區(qū)別？RFID應(yīng)用系統(tǒng)由哪些部分組成？1.1案例呈現(xiàn)與任務(wù)描述>1.1.2任務(wù)描述請結(jié)合圖11.2任務(wù)解讀與實(shí)施>1.2.1物品識別技術(shù)的發(fā)展過程圖1.2物品識別方式的發(fā)展過程示意圖1.2任務(wù)解讀與實(shí)施>1.2.1物品識別技術(shù)的發(fā)展過1.2任務(wù)解讀與實(shí)施>1.2.2條形碼技術(shù)

圖1.3條形碼火車票對比示意圖1.2任務(wù)解讀與實(shí)施>1.2.2條形碼技術(shù)圖1圖1.4一維條形碼編碼方法1.2.2條形碼技術(shù)>

一維條形碼技術(shù)

圖1.4一維條形碼編碼方法1.2.2條形碼技術(shù)>一維>

二維條形碼技術(shù)

二維條形碼是在一維條形碼的基礎(chǔ)上擴(kuò)展出另一維具有可讀性的條形碼，使用黑白矩形圖案表示二進(jìn)制數(shù)據(jù)，其優(yōu)點(diǎn)是信息容量大、譯碼可靠性高、糾錯能力強(qiáng)。二維條形碼的編碼方法有矩陣式二維條形碼和行列式二維條形碼兩種。

具有代表性的矩陣式二維條形碼有CodeOne、MaxiCode、QRCode、DataMatrix，行排式二維條形碼有CODE49、CODE16K、PDF417等。1.2.2條形碼技術(shù)>二維條形碼技術(shù)二維條形碼是在一維條>

一維條形碼與二維條形碼的區(qū)別

項(xiàng)目一維條形碼二維條形碼存儲密度與容量密度低，容量小密度高，容量大檢錯及糾錯能力可以檢錯，但沒有糾錯能力兼具檢錯和糾錯能力，并可根據(jù)實(shí)際應(yīng)用設(shè)置不同的安全等級垂直方向的資料不存儲資料，垂直方向的高度是為了識讀方便，并彌補(bǔ)印刷缺陷或局部損壞攜帶資料，因?qū)τ∷⑷毕莼蚓植繐p壞等，可以應(yīng)用糾錯機(jī)制恢復(fù)資料主要用途主要用于對物品的標(biāo)識主要用于對物品的描述網(wǎng)絡(luò)依賴性多數(shù)場合需實(shí)時聯(lián)機(jī)可實(shí)時聯(lián)機(jī)運(yùn)行，也可脫機(jī)運(yùn)行識讀設(shè)備可用線掃描器識讀，如光筆、線型CCD、雷射槍對于行排式可用線型掃描器多次掃描，或圖像掃描儀識讀；對于矩陣式僅能用圖像掃描儀識讀。表1.1一維條形碼和二維條形碼的性能比較1.2.2條形碼技術(shù)>一維條形碼與二維條形碼的區(qū)別項(xiàng)目一維條形碼二維條圖1.5條形碼數(shù)據(jù)采集設(shè)備>條形碼數(shù)據(jù)采集設(shè)備1.2.2條形碼技術(shù)圖1.5條形碼數(shù)據(jù)采集設(shè)備>條形碼數(shù)據(jù)采集設(shè)備1.2.2>磁卡的類型及存儲結(jié)構(gòu)1.2.3磁卡技術(shù)磁卡（magneticcard）是一種卡片狀的磁性記錄介質(zhì)，利用磁性載體記錄字符與數(shù)字信息，與各種讀卡、讀寫器配合，用來標(biāo)識身份或其它用途。按照使用基材的不同，磁卡可分為PET卡、PVC卡和紙卡三種；視磁層構(gòu)造的不同，又可分為磁條卡和全涂磁卡兩種。>磁卡的類型及存儲結(jié)構(gòu)1.2.3磁卡技術(shù)

磁條上有一般3個磁道，稱為TK1、TK2、TK3。TK1與TK2是只讀磁道，在使用時磁道上記錄的信息只能讀出而不允許寫或修改。TK3為讀寫磁道，在使用時可以讀出，也可以寫入。TK1可記錄數(shù)字（0~9）、字母（A~Z）和其它一些符號（如括號、分隔符等），最大可記錄79個數(shù)字或字母。TK2和TK3所記錄的字符只能是數(shù)字（0~9），TK2最大可記錄40個字符，TK3最大可記錄107個字符。磁條上有一般3個磁道，稱為TK1、TK2、圖1.6磁卡與磁卡讀卡器>磁卡的識讀原理1.2.3磁卡技術(shù)圖1.6磁卡與磁卡讀卡器>磁卡的識讀原理1.2.3磁卡技>IC卡的概念1.2.4IC卡技術(shù)

所謂IC卡（IntegratedCircuitCard，集成電路卡），是指將一個微電子芯片嵌入符合ISO7816標(biāo)準(zhǔn)的卡基中封裝而成的一種集成電路卡，又稱智能卡(SmartCard)、智慧卡(IntelligentCard)、微電路卡(MicrocircuitCard)或微芯片卡等。>IC卡的概念1.2.4IC卡技術(shù)所謂IC卡（In>IC卡的類型1.2.4IC卡技術(shù)1.依據(jù)IC卡與IC卡讀卡器是否需要接觸才能夠讀寫數(shù)據(jù)來分類，IC卡可分為接觸式IC卡和非接觸式IC卡。圖1.7接觸式IC卡

圖1.8非接觸式IC卡

>IC卡的類型1.2.4IC卡技術(shù)1.依據(jù)IC卡IC卡類型讀寫器名稱主要國際標(biāo)準(zhǔn)識讀距離CICCCCDISO/IEC10536緊靠PICCPCDISO/IEC14443<10cmVICCVCDISO/IEC15693<50cm表1.2非接觸式IC卡的識讀距離及相關(guān)信息IC卡類型讀寫器名稱主要國際標(biāo)準(zhǔn)識讀距離CICCCCDISO2.依據(jù)IC卡是否有微處理器來分類存儲器卡邏輯加密卡CPU卡3.依據(jù)IC卡的應(yīng)用領(lǐng)域來分類分類金融卡非金融卡2.依據(jù)IC卡是否有微處理器來分類3.依>IC卡應(yīng)用系統(tǒng)的構(gòu)成1.2.4IC卡技術(shù)圖1.9IC卡應(yīng)用系統(tǒng)的組成>IC卡應(yīng)用系統(tǒng)的構(gòu)成1.2.4IC卡技術(shù)圖1.9IC圖1.10基于IC卡和WSN的實(shí)驗(yàn)室刷卡考勤系統(tǒng)圖1.10基于IC卡和WSN的實(shí)驗(yàn)室刷卡考勤系統(tǒng)>RFID的發(fā)展歷史1.2.5RFID技術(shù)RFID起源于20世界40年代，最早的應(yīng)用要追溯到第二次世界大戰(zhàn)時期，其功用主要是用來辨識友方的飛機(jī)。RFID的具體發(fā)展過程為：1941~1950年雷達(dá)的改進(jìn)和應(yīng)用催生了RFID技術(shù)，1948年哈里.斯托克曼發(fā)表的“利用反射功率的通訊”奠定了射頻識別RFID的理論基礎(chǔ)。。

1951~1970年RFID技術(shù)的理論得到了發(fā)展，開始了一些應(yīng)用嘗試。

1971~1980年RFID技術(shù)與產(chǎn)品研發(fā)處于一個大發(fā)展時期，各種RFID技術(shù)測試得到加速，出現(xiàn)了一些最早的RFID應(yīng)用。

1981~1990年RFID技術(shù)及產(chǎn)品進(jìn)入商業(yè)應(yīng)用階段，各種規(guī)模應(yīng)用出現(xiàn)。

1991~2000年RFID技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化問題日趨得到重視，RFID產(chǎn)品得到廣泛采用，RFID產(chǎn)品逐漸成為人們生活中的一部分。

2001~今標(biāo)準(zhǔn)化問題日趨為人們所重視，RFID產(chǎn)品種類更加豐富，有源電子卷標(biāo)、無源電子卷標(biāo)及半無源電子卷標(biāo)均得到發(fā)展，電子卷標(biāo)成本不斷降低，規(guī)模應(yīng)用行業(yè)擴(kuò)大。>RFID的發(fā)展歷史1.2.5RFID技術(shù)RFID起源于2圖1.11RFID系統(tǒng)的組成>RFID系統(tǒng)的組成1.2.5RFID技術(shù)圖1.11RFID系統(tǒng)的組成>RFID系統(tǒng)的組成1.2圖1.12RFID標(biāo)簽結(jié)構(gòu)示意圖1.電子標(biāo)簽圖1.12RFID標(biāo)簽結(jié)構(gòu)示意圖1.電子標(biāo)簽圖1.13RFID標(biāo)簽的分類圖1.14RFID標(biāo)簽實(shí)物圖圖1.13RFID標(biāo)簽的分類圖1.14RFID標(biāo)簽實(shí)物圖2.RFID讀寫器圖1.15RFID讀寫器實(shí)物圖(1)RFID讀寫器的機(jī)械結(jié)構(gòu)2.RFID讀寫器圖1.15RFID讀寫器實(shí)物圖(1)天線RS485或TCP/IP傳輸饋線

控制主機(jī)電子標(biāo)簽圖1.16RFID在汽車收費(fèi)系統(tǒng)中的應(yīng)用示意圖天線RS485或TCP/IP傳輸饋線控制主機(jī)電圖1.17RFID在圖書管理系統(tǒng)中的應(yīng)用示意圖圖1.17RFID在圖書管理系統(tǒng)中的應(yīng)用示意圖圖1.18RFID讀寫器的電路結(jié)構(gòu)(2)RFID讀寫器的電路結(jié)構(gòu)圖1.18RFID讀寫器的電路結(jié)構(gòu)(2)RFID讀寫器的圖1.19不同頻段RFID的天線實(shí)物圖圖1.19不同頻段RFID的天線實(shí)物圖射頻通信模塊的主要功能是：①產(chǎn)生高頻發(fā)射能量，激活電子標(biāo)簽并為其提供能量。②對發(fā)射信號進(jìn)行調(diào)制，將數(shù)據(jù)傳輸給電子標(biāo)簽。③接收并調(diào)制來自電子標(biāo)簽的射頻信號。在高頻、甚高頻和超高頻RFID領(lǐng)域，射頻通信模塊通常采用集成芯片輔以少量的外圍器件實(shí)現(xiàn)。典型的集成芯片有13.56MHz頻段的MFRC500/522/532/562及復(fù)旦微電子FM172/1725、UHF頻段的ImpinjR500/2000。射頻通信模塊的主要功能是：在高頻、甚高頻和超高頻RFID領(lǐng)域射頻處理模塊的主要功能是：①對讀寫器和標(biāo)簽的身份進(jìn)行驗(yàn)證。②與RFID中間件或RFID數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)進(jìn)行通信，執(zhí)行從它們發(fā)送來的指令。③控制讀寫器與電子標(biāo)簽的通信過程。④信號的編碼與解碼。⑤對讀寫器和標(biāo)簽之間傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行加密和解密。⑥執(zhí)行防碰撞算法。射頻處理模塊的主要功能是：①RS232/422/485傳輸協(xié)議。②USB傳輸協(xié)議。③TCP/IP傳輸協(xié)議。④韋根傳輸協(xié)議⑤Modbus傳輸協(xié)議①RS232/422/485傳輸協(xié)議。在RFID應(yīng)用系統(tǒng)中，電子標(biāo)簽是物品標(biāo)識，讀寫器是前端設(shè)備，數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)則是系統(tǒng)的核心，它們的功能因應(yīng)用領(lǐng)域不同而各異。在RFID應(yīng)用系統(tǒng)中，電子標(biāo)簽是物品標(biāo)識，讀寫器是前端設(shè)備，

在分布式異構(gòu)系統(tǒng)中，通常存在多種硬件系統(tǒng)平臺（如PC、工作站、小型機(jī)等），這些硬件平臺上又存在各種各樣的系統(tǒng)軟件（如不同的操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫，語言編輯器等），及各種風(fēng)格的用具界面，這些硬件系統(tǒng)平臺可能采用不同的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)連接。為了解決如何將這些系統(tǒng)集成起來，人們提出了中間件（middleware）的概念。在分布式異構(gòu)系統(tǒng)中，通常存在多種硬件系統(tǒng)平臺（圖1.20中間件的層次如圖1.20所示，中間件是位于平臺（硬件和操作系統(tǒng)）和應(yīng)用之間的通用服務(wù)，它使用系統(tǒng)軟件提供的基礎(chǔ)服務(wù)，銜接網(wǎng)絡(luò)上應(yīng)用系統(tǒng)的各個部分或銜接不同的應(yīng)用系統(tǒng)，以達(dá)到資源共享、功能共享的目的。其典型的特點(diǎn)有：①滿足大量應(yīng)用的需要；②支持標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議和接口，可實(shí)現(xiàn)不同硬件和操作系統(tǒng)的數(shù)據(jù)共享和應(yīng)用互操作；③支持分布計算，提供跨網(wǎng)絡(luò)、硬件和OS平臺的透明性的應(yīng)用或服務(wù)的交互。④能運(yùn)行于多種硬件和操作系統(tǒng)平臺上。圖1.20中間件的層次如圖1.20所示，中間件是位于平臺（圖1.21RFID中間件在企業(yè)RFID項(xiàng)目的存在位置圖1.21RFID中間件在企業(yè)RFID項(xiàng)目的存在位置圖1.22RFID中間件的主要功能RFID中間件主要的功能如下：①讀寫器協(xié)調(diào)控制②數(shù)據(jù)過濾與處理③數(shù)據(jù)路由與集成④進(jìn)程管理圖1.22RFID中間件的主要功能RFID中間件主要的功表1.3國外知名RFID中間件廠商及其產(chǎn)品RFID企業(yè)RFID中間件產(chǎn)品IBMWebSphereRFIDDeviceInfrastructureWebSphereRFIDPremisesServerOracleOracleFusionMiddlewareSuiteWebLogicRFIDEdgeServerWebLogicRFIDEnterpriseServerSAPSAVANT*/SmartItemInfrastructure（SII）SAPBusinessInformationWarehouseMicrosoftBiztalkServerSUNSunJavaSystemRFID軟件SunEPCEventManagerSybaseAnywhere安全中間件CiscoApplicationOrientedNetwork(AON)HPHPe-logistics/OpenViewTagsyse-connectware中間件平臺NECWebOTXRFIDManagerInformationServiceSIEMENSSIMATICRF-MANAGER表1.3國外知名RFID中間件廠商及其產(chǎn)品RFID企業(yè)RFRFID企業(yè)RFID中間件產(chǎn)品青島中科恒信HIFA-RMSRFID中間件系統(tǒng)HIFA-DPPRFID數(shù)據(jù)后處理平臺

HIFA-DGS電子標(biāo)簽數(shù)據(jù)生成系統(tǒng)

代理Reva“Tap”中間件與管理軟件清華同方軟件ezONERFID中間件ezCAS（IC卡應(yīng)用套件）

ezONEezFramework基礎(chǔ)應(yīng)用套件廣東電子工業(yè)研究院RFID中間件科識通KTIRFID中間件表1.4國內(nèi)知名RFID中間件廠商及其產(chǎn)品RFID企業(yè)RFID中間件產(chǎn)品青島中科恒信HIFA-RMS圖1.23RFID系統(tǒng)工作原理圖>RFID系統(tǒng)的工作原理1.2.5RFID技術(shù)圖1.23RFID系統(tǒng)工作原理圖>RFID系統(tǒng)的工作原理1圖1.23電感耦合方式能量傳送原理圖圖1.23電感耦合方式能量傳送原理圖圖1.24RFID反向散射耦合方式原理圖1.24RFID反向散射耦合方式原理>RFID與其它自動識別技術(shù)的比較1.2.5RFID技術(shù)性能條形碼磁卡IC卡RFID存儲容量一維條碼幾十個字符；二維條碼可達(dá)數(shù)千個字符數(shù)百字符可達(dá)數(shù)MB幾十KB復(fù)制及偽造容易容易難難使用壽命沒有污、損，可重復(fù)使用幾千次10萬次10萬次抗機(jī)械損傷可折疊可局部穿孔不可折疊不可局部穿孔不可折疊不可局部穿孔柔性標(biāo)簽可彎折，其它不能，不可局部穿孔抗電磁干擾好差良差抗靜電好良良好防潮防污差差好好價格非常低低較高較高多目標(biāo)識讀否否否是識讀距離近距離非接觸式接觸式接觸式和近距離非接觸式可遠(yuǎn)距離識讀識讀速率低低低高穿透性不能穿透障礙物不能穿透障礙物近距離非接觸式可穿透部分障礙物穿透性強(qiáng)作業(yè)模式脫機(jī)或?qū)崟r聯(lián)機(jī)脫機(jī)或?qū)崟r聯(lián)機(jī)脫機(jī)或非實(shí)時聯(lián)機(jī)脫機(jī)或非實(shí)時聯(lián)機(jī)網(wǎng)絡(luò)依賴性實(shí)時聯(lián)機(jī)需聯(lián)通網(wǎng)絡(luò)實(shí)時聯(lián)機(jī)需聯(lián)通網(wǎng)絡(luò)較低較低表1.5常見自動識別技術(shù)的性能比較>RFID與其它自動識別技術(shù)的比較1.2.5RFID技術(shù)性RFID技術(shù)以無線方式進(jìn)行雙向通信，不受空間限制，可快速進(jìn)行物品追蹤和數(shù)據(jù)交換，具有以下幾個顯著特點(diǎn)：1.數(shù)據(jù)的讀寫功能只要通過RFID讀寫器即可不需接觸，直接讀取標(biāo)簽信息至數(shù)據(jù)庫內(nèi)，且可一次處理多個標(biāo)簽，并可以將處理的狀態(tài)寫入標(biāo)簽，供后續(xù)處理讀取判斷使用。2.容易小型化和多樣化的形狀RFID在讀取中并不受尺寸大小與形狀限制，標(biāo)簽可往小型化與多樣形狀方向發(fā)展，以應(yīng)用在不同領(lǐng)域。RFID特點(diǎn)RFID技術(shù)以無線方式進(jìn)行雙向通信，不受空間限3.耐環(huán)境性RFID經(jīng)封裝處理后對水、油和化學(xué)藥品等物質(zhì)有強(qiáng)力的抗污性，RFID在黑暗或強(qiáng)光環(huán)境之中，也可以讀取數(shù)據(jù)。4