RFID与物联网应用培训课件

1、第2章 RFID与物联网应用段鹏松1第1页，共47页。第 2章知识点结构2第2页，共47页。2.1 自动识别技术的发展背景数据采集与自动识别技术分类3第3页，共47页。2. 2 条形码简介2.2.1. 条形码的特点条形码是将宽度不等的多个黑条（或黑块）和空白，按照一定的编码规则排列，用以表达一组信息的图形标识符常见的一维条形码是由黑条（简称条）和白条（简称空）排成的平行线图案条形码可以标出物品的生产国、制造厂家、商品名称、生产日期，以及图书分类号、邮件起止地点、类别、日期等信息在商品流通、图书管理、邮政管理、银行系统等许多领域都得到了广泛的应用4第4页，共47页。2.2.2 一维条形码的特点一

2、维条形码只是在一个方向（一般是水平方向）表达信息，而在垂直方向则不表达任何信息优点是编码规则简单，条形码识读器造价较低缺点是：数据容量较小，一般只能包含字母和数字；条形码尺寸相对较大，空间利用率较低，条形码一旦出现损坏将被拒读多数一维条码所能表示的字符集不过是10个数字、26个英文字母及一些特殊字符，条码字符集最大所能表示的字符个数也不过是128个ASCII符5第5页，共47页。2.2.3 二维条形码的特点二维条形码是在水平和垂直方向的二维空间存储信息优点：信息容量大、译码可靠性高、纠错能力强、制作成本低、保密与防伪性能好一维条形码与二维条形码火车票的比较6第6页，共47页。2. 3 磁卡与I

3、C卡的应用2.3.1 磁卡的应用磁卡与磁卡读写器结构7第7页，共47页。2.3.2 IC卡的特点与应用IC卡也叫做智能卡，它是通过在集成电路芯片中写有数据来进行识别的8第8页，共47页。2.4 RFID基础知识2.4.1 RFID标签的基本概念RFID是利用无线射频信号空间耦合的方式，实现无接触的标签信息自动传输与识别的技术RFID标签又称为“电子标签”或“射频标签”9第9页，共47页。2.4.2 RFID基本工作原理1. RFID标签结构10第10页，共47页。RFID技术的工作原理 标签进入磁场后接收读写器发出的射频信号凭借从感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息（Passive

4、 Tag，无源标签或被动标签），或者由标签主动发送某一频率的信号（Active Tag，有源标签或主动标签）读写器读取信息并解码后，送至中央信息系统进行有关数据处理。第11页，共47页。2. 理解RFID基本工作原理的电磁学基础法拉第电磁感应定律实验12第12页，共47页。3. RFID标签工作原理13第13页，共47页。（1）被动式RFID标签工作原理被动式RFID标签也叫做“无源RFID标签”无源RFID标签接近读写器时，标签处于读写器天线辐射形成的近场范围内RFID标签天线通过电磁感应产生感应电流，感应电流驱动RFID芯片电路芯片电路通过RFID标签天线将存储在标签中的标识信息发送给读写

5、器，读写器天线再将接收到的标识信息发送给主机无源标签工作过程就是读写器向标签传递能量，标签向读写器发送标签信息的过程读写器与标签之间能够双向通信的距离称为“可读范围”或“作用范围”14第14页，共47页。（2）主动式RFID标签工作原理主动式RFID标签也叫做“有源RFID标签”处于远场的有源RFID标签由内部配置的电池供电从节约能源、延长标签工作寿命的角度，有源RFID标签可以不主动发送信息当有源标签接收到读写器发送的读写指令时，标签才向读写器发送存储的标识信息有源标签工作过程就是读写器向标签发送读写指令，标签向读写器发送标识信息的过程15第15页，共47页。（3）半主动RFID标签半主动式

6、RFID标签继承了无源标签体积小、重量轻、价格低、使用寿命长的优点，内置的电池在没有读写器访问的时候，只为芯片内很少的电路提供电源只有在读写器访问时，内置电池向RFID芯片供电，以增加标签的读写距离较远，提高通信的可靠性半主动式RFID标签一般用在可重复使用的集装箱和物品的跟踪上16第16页，共47页。2.4.3 RFID标签的分类17第17页，共47页。1. 按标签供电方式进行分类RFID标签可以分为：无源RFID标签和有源RFID标签18第18页，共47页。2. 按标签工作模式进行分类主动式RFID标签 依靠自身能量主动向RFID读写器发送数据被动式RFID标签 从RFID读写器发送的电磁

7、波中获取能量，激活后才能够向RFID读写器发送数据半主动式RFID标签 自身的能量只提供给RFID标签中的电路使用，并不主动向RFID读写器发送数据；当它接收到RFID读写器发送的电磁波激活之后，才向RFID读写器发送数据19第19页，共47页。3. 按标签读写方式进行分类只读式RFID标签 只读标签 一次性编程只读标签 可重复编程只读标签读写式RFID标签20第20页，共47页。4. 按标签工作频率进行分类低频RFID标签中高频RFID标签超高频与微波段RFID标签ETC应用场景21第21页，共47页。5. 按封装材料进行分类纸质封装RFID标签塑料封装RFID标签玻璃封装RFID标签22第

8、22页，共47页。6. 按标签封装的形状进行分类粘贴在标识物上的薄膜型的自粘贴式标签用户携带、类似于信用卡的卡式标签封装成能够固定在车辆或集装箱上的柱型标签封装在塑料扣中，用于动物耳标的扣式标签封装成钥匙扣中，用于随身携带的身份标识标签封装在玻璃管中，用于人或动物的植入式标签23第23页，共47页。2.5 RFID应用系统结构与组成2.5.1 RFID应用系统结构24第24页，共47页。2.5.2 RFID标签封装与编码/打印设备1. RFID标签封装与编码/打印设备的基本功能25第25页，共47页。2. 大型的仓库RFID标签编码/打印设备的应用 手工粘贴RFID标签工作流程26第26页，共

9、47页。自动编码、打印、张贴RFID标签工作流程27第27页，共47页。2.5.3 RFID标签读写器1. RFID标签读写器的基本功能各种类型的RFID标签读写器28第28页，共47页。读写器的主要功能：读写器与RFID标签之间的通信读写器与计算机之间的通信能够实现在有效读写区域内实现对多个RFID标签同时读写的能力能够对固定或移动RFID标签进行识别与读写能够校验读写过程中错误信息能够识别有源RFID标签与电池相关的电量信息29第29页，共47页。2. 读写器的分类（1）移动式读写器移动式读写器适用于仓库盘点、现场货物清查、图书馆书架清点、动物识别、超市购货付款、医疗保健等应用场合手持便携

10、式读写器一般带有液晶显示屏，配置有键盘来进行操作和数据输入，可以通过各种有线或无线接口，与高层计算机实现通信移动式读写器是一种嵌入式系统，它将天线与读写模块集成在一个手持设备中移动式读写器一般使用在低频、中高频、超高频段是否是只读式或读/ 写式，以及内存的大小需要根据应用的需求确定30第30页，共47页。（2）固定式读写器固定式读写器一般采取将天线与读写器模块分开设计的方法天线通过电缆与读写器模块连接。天线可以方便地安装在固定的闸门式门柱上、门禁的门框上、不停车收费通道的顶端、仓库进出口、生产线传送带旁固定式读写器一般使用超高频与微波段，作用距离相对比较远31第31页，共47页。3. 读写器设

11、计中需要注意的几个问题标签身份识别与标签数据传输解密/解密问题标签数据传输错误问题多标签读取过程中的“碰撞”问题有源标签电源状态管理问题标签与天线位置对读写效果的影响32第32页，共47页。RFID应用系统结构33第33页，共47页。RFID与其他系统的比较类别信息载体信息量读写性读取方式保密性智能化抗干扰寿命成本条码纸、塑料薄膜、金属表面小只读CCD或光束扫描差无差较短最低磁卡磁性物质一般读/写电磁转换一般无较差短低IC卡EEPROM大读/写电擦除、写入好有好长较高RFID卡EEPROM大读/写无线通信好有很好最长较低第34页，共47页。RFID的工作频率 频段低频135KHZ高频13.5M

12、HZ超高频860960MHZ读写距离1m以下3m以下10m以下技术标准ISO1800-2ISO11784/11785ISO1800-3ISO15693ISO14443ISO18000-6ISO18000-7通讯方式电感耦合电感耦合电磁传播应用场合1动物识别与监控2货物、防盗管理1门禁系统2废弃物管理3智能卡系统1全球供应链管理2集装箱追踪 微波2.45或5.8GHZ大于10m电磁传播1车辆识别2区域定位ISO1800-4第35页，共47页。2.6 RFID标签编码标准*2.6.1 RFID编码标准研究的必要性在RFID应用系统中，要使每一件物体的信息在生产加工、市场流通、客户购买与售后服务过程

13、中，都能够被准确地记录下来，就必须形成全球统一的、标准的、唯一能够准确标识各国、各个企业生产的各个产品的电子编码标准RFID技术广泛应用的基础是：RFID标签编码的标准化与RFID标签体系的建立目前最有影响的标准主要有： EPC Global RFID标准 UID RFID标准 ISO/IEC RFID标准36第36页，共47页。2.6.2 EPC Global RFID标准美国MIT Auto-ID 实验室EPC研究的核心思想是：为每一个产品分配一个唯一的电子标识符EPC码EPC码存储在RFID标签的芯片中通过无线数据传输技术，RFID读写器可以通过非接触的方式自动采集到EPC码连接在互联网

14、中的服务器可以完成对EPC码所涵盖内容的解析37第37页，共47页。EPC研究的内容与体系38第38页，共47页。EPC编码体系：EPC编码体系研究的是产品电子代码的全球标准2004年6月EPCglobal公布了第一个EPC标准目前正在研究和推广第二代（GEN2）EPC标准EPC射频识别系统：EPC射频识别系统研究包括EPC标签与EPC读写器EPC信息网络系统：EPC信息网络系统是由互联网连接的多个支持EPC应用的网络系统与EPC基础设施组成通过EPC中间件软件、对象名字服务（ONS）与EPC信息服务（EPCIS），实现全球的“物与物”互联对象名字服务（ONS）也称作“对象名字解析服务”39第39页，共47页。2.6.3 EPC编码体系EPC编码体系特点：兼容性/全面性/科学性EPC码由四个数字字段组成：版本号：表示产品编码所采用的EPC版本域名管理：标识生产厂商对象分类：标识产品类型序列号：标识每一件产品EPC编码长度分为三种：64位、96位与256位EPC-96 I型编码标准字段结构与意义40第40页，共47页。2.6.4 基于EPC的物联