《物联网射频识别(RFID)核心技术教程》-第一章

,RFID技术及应用,点击此处结束放映,1,RFID技术及应用,本书内容组织方式本书有3篇17章。每篇都有开头语，开头语用500字点明本篇主题任务。第1篇（第1章第3章）为物联网RFID系统架构篇，该篇介绍了物联网的概念、RFID的概念、物联网RFID发展历程、物联网RFID系统架构。第2篇（第4章第14章）为RFID工作原理篇，该篇系统地介绍了RFID工作频率、 RFID天线技术、 RFID射频前端技术、编码与调制、数据完整性、数据安全性、电子标签体系结构、读写器体系结构、中间件和RFID标准体系。第3篇（第15章第17章）为物联网RFID应用实例篇，该篇介绍了物联网RFID在不同领域的典型实例。,点击此处结束放映,2,RFID技术及应用,第1章 物联网与RFID技术,点击此处结束放映,3,RFID技术及应用,点击此处结束放映,4,RFID技术及应用,点击此处结束放映,5,RFID技术及应用,1.1.1 物联网的概念 1、什么是物联网物联网是在互联网的基础上，将用户端延伸和扩展到任何物体，进行信息交换和通信的一种网络。物联网的定义是，通过射频识别（RFID）、传感器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按照约定的协议，把任何物体与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。物联网的英文名称为The Internet of Things。由该名称可见，物联网就是“物与物相连的互联网”。,点击此处结束放映,6,RFID技术及应用,2、物联网世界信息产业的第三次浪潮IBM前首席执行官郭士纳曾提出一个观点，认为世界计算模式每隔15年发生一次变革。1965年前后发生的变革以大型机为标志，1980年前后发生的变革以个人计算机为标志，1995年前后发生的变革以互联网为标志，这次则将是物联网变革。如今，物联网已经成为国家战略，物联网本身则被称为继计算机、互联网之后世界信息产业的第三次浪潮。,点击此处结束放映,7,RFID技术及应用,3、物联网中的射频识别在物联网中，射频识别（Radio Frequency Identification，RFID）技术是实现物联网的关键技术。RFID技术是一种自动识别技术，它利用射频信号实现无接触信息传递，达到物体识别的目的。RFID技术与互联网、移动通讯等技术相结合，可以实现全球范围内物体的跟踪与信息的共享，从而给物体赋予智能，实现人与物体以及物体与物体的沟通和对话，最终构成联通万事万物的物联网。,点击此处结束放映,8,RFID技术及应用,1.1.2 物联网的历史与未来 1、物联网的诞生物联网的概念是美国麻省理工学院（MIT）于1999年提出的。物联网真正受到广泛关注，是国际电信联盟重新定义了物联网的概念。2005年11月17日，在突尼斯（Tunis）举行的信息社会世界峰会（WSIS）上，国际电信联盟（ITU）发布了ITU互联网报告2005：物联网（ITU Internet Reports 2005：The Internet of Things），正式提出了“物联网”的概念。,点击此处结束放映,9,RFID技术及应用,点击此处结束放映,10,RFID技术及应用,3、物联网在我国的发展2009年8月，我国首次提出发展物联网。2010年3月，教育部下发“教育部办公厅关于战略性新兴产业相关专业申报和审批工作的通知”，我国高校开始创办物联网工程专业。2010年9月，国务院通过“国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定”，确定物联网是我国7个战略性新兴产业之一。2015年7月，国务院发布推进“互联网+”的行动指导意见，将进一步加快我国物联网的发展。,点击此处结束放映,11,RFID技术及应用,4、物联网的未来美国权威咨询机构弗雷斯特（Forrester）预测，世界上“物与物互联”业务与“人与人通信”业务相比将达到30比1。也有预测这个比例未来可以达到100比1甚至1000比1。欧洲智能系统集成技术平台（EPOSS）在Internet of Things in 2020报告中指出物联网的发展将经历4个阶段：2010年之前RFID被广泛应用于物流、零售和制药领域；2010年-2015年物体互联；2015年-2020年物体进入半智能化；2020年之后物体进入全智能化。,点击此处结束放映,12,RFID技术及应用,1.1.3 物联网的作用1、国际电信联盟的描绘2005年，国际电信联盟曾描绘了物联网时代的图景：司机出现操作失误时汽车会自动报警；公文包会提醒主人忘带了什么东西；装载时汽车会告诉你还有多少剩余空间，并告诉你怎样搭配装载轻重货物。世界上的万事万物，只要嵌入一个微型感应芯片，把它变得智能化，这个物体就可以“自动开口说话”。再借助无线网络技术，人就可以和物体“对话”，物体和物体之间也能“交流”，这就是物联网的作用。,点击此处结束放映,13,RFID技术及应用,2、物联网中RFID的作用物联网是在计算机互联网的基础上，利用射频识别、无线数据通信等技术，实现物品的自动识别和信息的互联共享，让物品能够彼此进行“交流”。在物联网中，RFID是非常重要的技术。在物联网的构想中，每个物品都有一个电子标签，射频识别技术通过读写器自动采集电子标签的信息，再通过网络传输到中央信息系统，以实现物品的自动识别和信息共享。物联网以射频识别系统为主要基础，构筑一个比Internet更为庞大的网络。,点击此处结束放映,14,RFID技术及应用,点击此处结束放映,15,RFID技术及应用,1.2.1 自动识别技术概述1、自动识别技术的重要性传统的信息采集是通过人工手段录入的，不仅劳动强度大，而且数据误码率高。以计算机和通信技术为基础的自动识别技术，可以对信息自动识别，使得人类得以对大量数据信息进行及时、准确的处理。 自动识别技术是物联网体系的重要组成部分，是构造全球物品信息实时共享的重要组成部分，是物联网的基石。,点击此处结束放映,16,RFID技术及应用,2、自动识别技术的概念自动识别技术是一种高度自动化的信息或数据采集技术，自动地获取被识别物品的相关信息，并提供给后台的计算机处理系统来完成相关后续处理。信息识别和管理过去多采用单据、凭证、传票为载体，手工记录、电话沟通、人工计算、邮寄或传真等方法，对物流信息进行采集、记录、处理、传递和反馈。自动识别技术应用识别装置，通过被识别物品与识别装置之间的接近活动，自动地获取被识别物品的相关信息。,点击此处结束放映,17,RFID技术及应用,3、自动识别技术的分类按照应用领域和具体特征，自动识别技术可以分为：条码识别技术、磁卡识别技术IC卡识别技术、射频识别技术其中，条码是光识别技术、磁卡是磁识别技术、IC卡是电识别技术、射频识别是无线识别技术。此外，还有生物识别技术、图像识别技术、光学字符识别技术等。,点击此处结束放映,18,RFID技术及应用,1.2.2 条码识别技术条码是由一组条、空和数字符号组成，按一定编码规则排列，用以表示一定的字符、数字及符号等信息。条码识别是对红外光或可见光进行识别，由扫描器发出的红外光或可见光照射条码标记，深色的“条”吸收光，浅色的“空”将光反射回扫描器，扫描器将光反射信号转换成电子脉冲，再由译码器将电子脉冲转换成数据，最后传至后台。,点击此处结束放映,19,RFID技术及应用,条码的种类很多，大体可以分为一维条码和二维条码。一维条码和二维条码都有许多码制。 （1）一维条码（a）EAN-13码 （b）EAN-8码 （2）二维条码（a）Data matrix码（b）PDF417码,点击此处结束放映,20,RFID技术及应用,（3）一维条码的构成 左右空白区：作为扫描器的识读准备； 起始符：扫描器开始识读； 数据区：承载数据的部分； 校检符（位）：用于判别识读的信息是否正确； 终止符：条码扫描的结束标志； 供人识读字符：机器不能扫描时手工输入用； 有些条码还有中间分隔符，如商品条码里的EAN-13、UPC-A条码等。,点击此处结束放映,21,RFID技术及应用,（4）EAN-13条码目前最流行的一维条码是EAN-13条码。EAN-13条码所表示的代码由13位数字组成，前3位数字为前缀码，目前EAN分配给我国并已启用的前缀码为“690692”。例如，当前缀码为“690”、“691”时，第47位数字为厂商代码，第812位数字为商品项目代码，第13位数字为校验码。,点击此处结束放映,22,RFID技术及应用,1.2.3 磁卡识别技术1、磁卡的诞生和磁卡的本质磁卡最早出现在20世纪60年代，当时伦敦交通局将地铁票背面全涂上磁介质，用来储值。磁条从本质意义上讲和计算机用的磁带或磁盘是一样的，它可以用来记载字母、字符及数字信息。磁条记录信息的方法是变化磁的极性（如S-N和N-S），一部解码器可以识读到磁性变换，并将它们转换回字母或数字的形式，以便由一部计算机来处理。,点击此处结束放映,23,RFID技术及应用,2、磁卡的应用磁卡的特点是数据可读写，即具有现场改变数据的能力。这个优点使得磁卡的应用领域十分广泛，如信用卡、银行ATM卡、电话磁卡和机票等。磁卡数据存储的时间长短受磁性粒子极性耐久性的限制，另外磁卡存储数据的安全性一般较低。,点击此处结束放映,24,RFID技术及应用,1.2.4 IC卡识别技术1、什么是IC卡？IC卡，英文名称为Integrated Circuit。IC卡是一种电子式数据自动识别卡。按照是否带有微处理器，IC卡可分为存储卡和智能卡两种。存储卡仅包含存储芯片而无微处理器，一般的电话IC卡即属于此类。将带有内存和微处理器芯片的大规模集成电路嵌入到塑料基片中，就制成了智能卡，银行的IC卡通常是指智能卡，现在我国开始推广银行IC卡。,点击此处结束放映,25,RFID技术及应用,2、IC卡的结构接触式IC卡是集成电路卡，通过卡里的集成电路存储信息，它将一个微电子芯片嵌入到卡基中，做成卡片形式，通过卡片表面8个金属触点与读卡器进行物理连接，来完成通信和数据交换。,点击此处结束放映,26,RFID技术及应用,3、 与磁卡相比较，IC的优点IC卡的外形与磁卡相似，它与磁卡的区别在于数据存储的媒体不同。磁卡是通过卡上磁条的磁场变化来存储信息，而IC卡是通过嵌入卡中的电擦除式可编程只读存储器集成电路芯片（EEPROM）来存储数据信息。（1）存储容量大。（2）安全保密性好。（3）具有数据处理能力。（4）使用寿命长。,点击此处结束放映,27,RFID技术及应用,1.2.5 RFID技术RFID技术是通过射频无线信号进行数据传递的自动识别技术。 RFID技术无须与被识别物体直接接触，即可完成信息的输入和处理，能快速、实时、准确地采集和处理信息。1 RFID标签抗污损能力强2 RFID标签安全性高3 RFID标签容量大4 RFID可远距离、同时识别多个标签5 RFID是物联网的基石,点击此处结束放映,28,RFID技术及应用,点击此处结束放映,29,RFID技术及应用,1.3 RFID的发展历程 1.3.1 RFID技术的产生RFID的诞生源于战争的需要。二战期间，英国空军首先在飞机上使用RFID技术， RFID用来分辨敌方飞机和我方飞机。在“不列颠空战”中，德国的“BF-109”战机与英国的“飓风MK.I”战机和“喷火MK.I”战机十分相似。,点击此处结束放映,30,RFID技术及应用,1.3.2 RFID技术的探索阶段1948年，Harry Stockman发表的论文“用能量反射的方法进行通信”，是RFID理论发展的里程碑。 20世纪50年代是RFID技术的探索阶段。,点击此处结束放映,31,RFID技术及应用,1.3.3 RFID技术成为现实阶段19611980年间，RFID技术变成了现实。1、20世纪60年代20世纪60年代是RFID技术应用的初始期，一些公司引入RFID技术，开发电子监控设备来保护财产、防止偷盗。例如，1位的电子标签系统用于商场防盗。,