物联网概论 模块2 通过智慧物流认识物联网识别技术

模块2通过智慧物流认识物联网识别技术目录CONTENTS1智慧物流2电子产品代码（EPC）3自动识别技术RFID技术4学习目标熟悉电子产品代码的系统架构及编码体系掌握目前主要的自动识别技术，熟悉光学字符识别、生物识别、卡识别与条形码技术掌握RFID的概念、原理，熟悉RFID电子标签分类及编码标准，理解RFID在物联网中的地位知识目标能够列举、区分和陈述各项物联网识别技术能对各类物联网系统的识别技术进行技术选型能对各类物联网系统的识别技术进行设备选型技能目标培养学生多技术理解、多技术融合的创新理念培养学生思路清晰、选择准确、逻辑严谨的思维能力素质目标01PARTONE智慧物流思维导图情景导入智慧物流智能仓储、智能分仓智能物流、车货匹配机器换人……应用场景什么是智慧物流？科技赋能物流产业链示意图2.1.1智慧物流概述智慧物流是借助集成智能化技术，让物流系统模仿人的智能，具备思维、学习、感知、推理判断、解决问题等能力，以对物流过程中出现的各种难题进行自行解决。利用各种互联网技术从源头开始对商品进行跟踪、管理，让信息流快于物流，以便在货物流通过程中及时获取信息，对信息进行分析以做出决策。借助传感器、条码、RFID、移动通信技术让货物配送实现自动化、信息化、网络化。

2.1.1智慧物流概述感知层运用了大量的物联网识别技术，大量使用物品编码、自动识别和定位系统，对具体商品进行标识和识别。传输层使用电信移动网络传输信息比较适合。处理层在高性能计算技术的支撑下，通过对网络内的海量物流信息进行实时、高速处理，对物流数据进行智能化挖掘、管理、控制与存储。应用层为供货方和最终用户提供物流各环节的状态信息，为物流管理者提供决策支持。1.自动仓储管理自动仓储管理系统将仓储业务与物联化相关技术相结合，通过物流作业管理平台，实现自动化仓储管理。

还能实现对货物自动分拣、智能托盘、虚拟库存及虚拟仓库的管理。2.1.2智慧物流主要内容基于物联网技术的自动仓储管理系统示意图2.1.2智慧物流主要内容2.动态配送管理动态配送管理系统是直接面向具体的物流配送指挥和操作层面的智能化系统，它在利用调度优化模型生成智能配送计划的基础上，采用多种先进技术对物流配送过程进行智能化管理。

动态配送系统主要包括信息采集、安全报警、送货反馈、送货控制及行车指导。基于物联网技术的动态配送管理系统示意图2.1.2智慧物流主要内容物流过程控制与货物状态查询系统示意图3.智能运输管理物流过程控制主要通过将RFID技术与信息空间技术相结合，在运输的货物及车辆上粘贴RFID标签，在运输线上安装RFID读写器设备，通过接收RFID标签信息来实现车辆、货运货柜的识别、定位与跟踪等。2.1.2智慧物流主要内容基于物联网技术的物流决策支持系统架构4.物流决策支持物流决策支持系统在智慧物流系统中起着重要作用，运用物联网应用技术将与企业相关的大量信息收集起来，利用云计算平台对信息数据进行存储、计算、分析，同时通过设备数据接口、功能接口、数据库接口等将数据传输至智能决策平台，实现智慧物流系统下相关信息的共享。2.1.3智慧物流案例京东智慧物流京东于2016年成立了X事业部，构建了以无人仓、无人机和无人车为三大支柱的智慧物流体系。京东搬运机器人无人仓主要运用到了三种机器人——大型搬运机器人、小型穿梭车以及拣选机器人。

搬运机器人负责搬运大型货架，自重约100kg，但负载量高达500kg左右，行进速度约2m/s。

穿梭车在空载情况下速度峰值可达到6m/s，加速度为4m/s。这些穿梭车的主要职责是将周转箱搬起，并送到货架尽头的暂存区。

拣选机器人配有先进的3D视觉系统，可以从周转箱中识别出客户需要货物，并通过工作端的吸盘把货物转移到订单周转箱中，拣选完成后，通过输送线将订单周转箱传输至打包区，打包员将商品进行打包。2.1.3智慧物流案例京东智慧物流京东于2016年成立了X事业部，构建了以无人仓、无人机和无人车为三大支柱的智慧物流体系。京东无人机送货无人机2017年6月，京东宣布其无人机送货正式进入常态化运营。所谓的常态化运营其实仍然是小规模的试运营，仅局限于以西安航天基地通用机场和陕西职业技术学院为中心，半径为8km左右的区域。以这两个点为中心，规划了40条左右的航线。用于运送包裹的无人机，载重量为10~15kg，续航里程为15~20km。无人机送货短时间内难易全面实现，除了技术尚不成熟，监管问题也是一条难以逾越的鸿沟。2.1.3智慧物流案例京东智慧物流京东于2016年成立了X事业部，构建了以无人仓、无人机和无人车为三大支柱的智慧物流体系。京东无人车无人车京东在2017年就开始用无人车在校园内送快递。无人车不算大，更像是一个机器人，可以放置5件中小件快递。充满电，可以一口气跑20km左右。具备自主学习能力：可根据配送过程中实际的环境、路面、行人以及交通环境进行调整。在行驶过程中，无人车顶的激光感应系统会自动检测前方行人车辆，靠近三米左右会自动停车。遇到障碍物会自动避障，可攀登25度的斜坡。02PARTTWO电子产品代码（EPC）2.2.1EPC概述电子产品代码（ElectronicProductCode，简称EPC编码）是由一个比米粒还小的电子芯片和一个软天线组成，电子标签像纸一样薄，可以做成邮票大小或者更小物流体系。EPC电子标签的特点是全球统一标准，价格也非常便宜。EPC电子标签具有标准统一、价格低廉、联网互通的特点。电子产品代码（EPC编码）是国际条码组织推出的新一代产品编码体系。是对每个单品都赋予一个全球唯一编码。EPC系统利用RFID技术识别物品。载体是RFID电子标签，读取EPC标签时，可以与一些动态数据连接，并借助互联网来实现信息的传递。EPC电子标签2.2.2EPC系统框架

EPC系统由全球电子产品代码（EPC）编码体系、射频识别系统及信息网络系统三部分组成，主要包括6个方面：EPC编码、标签、读写器、中间件（Middleware）、EPC对象名解析服务器（EPCObjectNameService,EPCONS）和信息发布服务（EPCInformationSystem，EPCIS）。EPC系统构建了基于物联网的RFID体系架构。在物联网EPC系统的运行中，当EPC码与EPCIS建立起联系后，可以获得大量的物品信息，并可以实时更新物品的信息，一个全新的、以RFID技术为基础的、物品标识的物联网就建立起来了。2.2.2EPC系统框架EPC系统的组成系统构成标准内容注

释EPC编码体系EPC码给全球物品编码EPC射频识别EPC标签贴在物品之上或内嵌在物品之中EPC读写器读写EPC标签EPC信息网络系统EPC中间件（Middleware）EPC系统软件和网络的支持工作对象名称解析服务（ONS）信息发布服务（EPCIS）2.2.2EPC系统框架物联网EPC系统工作原理在物联网中，每一个物品都被赋予一个EPC码，EPC码用来对物品进行唯一标识。EPC码存储在物品的电子标签中，读写器对电子标签进行读写，电子标签和读写器构成一个RFID系统。读写器对电子标签扫描后，将EPC码发送给中间件。中间件通过互联网向ONS服务器发出查询指令，ONS服务器根据规则查出储存信息的IP地址，同时根据IP地址引导中间件访问ONS服务器。ONS服务器中存储着该物品的详细信息，在收到查询要求后，将该物品的详细信息以网页形式发送回中间件以供查询。2.2.3EPC编码体系EPC-96编码的通用结构EPC的编码结构是一个二进制位串，有64位、96位、198位和256位等几种结构，由标头和数字字段两部分构成，标头字段确定了码的总长度、结构和功能（标识类型）。EPC标签数据标准（TagDataStandard，TDS）V1.1中规定编码的标头为2位或者8位。EPC编码体系分为3类：通用标识（GeneralIDentifier，GID）类型、基于EAN.UCC的标识类型和美国国防部（DepartmentofDefenseoftheUnitedStates，DOD）标识类型。96位的EPC通用标识GID-96的编码结构如图所示，包含了标头、通用管理者代码、对象分类代码和序列代码4个字段。2.2.3EPC编码体系8位标头的前两位必须是00。标头值00000000保留，以允许使用长度大于8位的标头。当前已分配的标头如果前两位非00或前5位为00001，则可以推断该标签是64位，否则该标签为96位。

通用管理者代码通常就是厂商识别代码，由EPCglobal分配，用于标识一个组织管理实体，负责维护对象分类代码和序列代码。

对象分类代码用于识别物品的种类或类型，其在每个厂商识别代码下必须是唯一的。对象分类代码也包括消费性包装品的库存单元或高速公路系统的不同结构等。

序列代码则在每个对象分类代码内是唯一的，也就是说，管理实体负责为每个对象分类代码分配唯一的、不重复的序列代码。2.2.3EPC编码体系EPC标签数据（TDS）标准定义了5种基于EAN.UCC的标识类型：系列化全球贸易标识代码（SerialisedGlobalTradeIdentificationNumber，SGTIN）系列货运包装箱代码（SerialShippingContainerCode，SSCC）系列化全球位置代码（SerialisedGlobalLocationNumber，SGLN）全球可回收资产代码（GlobalReturnableAssetIdentifier，GRAI）全球单个资产代码（GlobalIndividualAssetIdentifier，GIAI）2.2.3EPC编码体系SGTIN-96的编码结构如图所示，由标头、滤值、分区值、厂商识别代码、对象分类代码和序列代码6个字段组成：标头的值固定为00110000，代表SGTIN-96。滤值用来快速过滤和确定基本物流类型，如001表示零售消费者贸易项目、010表示标准贸易项目组合、011表示单件项目等。分区值指出随后的厂商识别代码和产品分类代码两个字段各占多少位。例如，如果厂商识别代码为24位，对象分类代码为20位，则分区值为5（101）。厂商识别代码由EAN或UCC分配给组织管理实体。对象分类代码由组织管理实体分配给一个特定对象分类。序列代码为一个数字，是厂商分配给每一件产品的唯一标识符。SGTIN-96编码结构03PARTTHREE自动识别技术自动识别技术自动识别（AutomaticIdentification）通常与数据采集（DataCollection）联系在一起，形成自动识别与数据采集技术（AutoIdentificationandDataCollection，AIDC）。自动识别技术就是应用一定的装置，通过被识别物件和识别装置之间的接近活动，对字符、影像、条码、声音、信号等记录数据的载体用机器进行自动识别，主动地获取被识别物件的相关信息，并提供给后台计算机系统来完成相关后续处理的一种技术。常用的自动识别技术有条形码识别技术、磁卡（条）和IC卡技术、射频识别技术、图像识别技术、光学字符识别（OCR）技术和生物识别技术等。2.3.1光学字符识别技术1.光学字符识别光学字符识别（OpticalCharacterRecognition，OCR）是指利用扫描仪等电子设备将印刷体图像和文字转换为计算机可识别的图像信息，再利用图像处理技术将上述图像信息转换为计算机文字，以便对其进行进一步编辑加工的系统技术。

OCR的关键问题：如何除错或利用辅助信息提高识别正确率。衡量一个OCR系统性能好坏的主要指标有：拒识率、误识率、识别速度、用户界面的友好性，产品的稳定性，易用性及可行性等。应用领域：零售价格识读、订单数据输入、单证识读、支票识读、文件识读、微电路及小件产品上的状态特征识读、车牌号码自动识别。2.3.1光学字符识别技术2.识别方法识别方法有三类，包括相关匹配识别、概率判定准则及句法模式识别。相关匹配识别法：是根据字符的直观形象提取特征，用相关匹配进行识别。这种匹配既可在空间区域内及时间域内进行，同时也可在频率域内进行，相关匹配又可细分为图形匹法、笔画分析法、几何特征提取法等。概率判定准则法：利用文字的统计特性中的概率分布，用概率判定准则进行识别，如利用字符可能出现的先验概率，结合一些其他条件，计算出输入字符属于某类的概率，通过概率进行判别。语句模式识别法：根据字符的结构，用有限状态文法结构，构成形式语句用语言的文法推理来识别文字的方法。近年来，人工神经网络和模糊数学理论的发展，对OCR技术起到了进一步的推动作用。2.3.1光学字符识别技术3.识别过程

OCR系统的识别过程包括获取识别图像、图像预处理、版面分析、文本的切割、特征提取、单字识别、后处理、文稿校对等几个阶段，其中最关键的阶段是特征提取和比对识别阶段。图像输入就是将要处理的档案通过光学设备输入到计算机中。要进行OCR识别，第一步要采集所要识别的图像，可以是名片、身份证、护照、行驶证、驾驶证、公文、文档等等都可以，然后将图像输入到识别核心。在OCR系统中，识读图像信息的设备称为光学符号阅读器，简称光符阅读器。它是将印在纸上的图像或字符借助光学方法变换为电信号后，再传送给计算机进行自动识别的装置。一般的OCR系统的输入装置可以是扫描仪、传真机、摄像机或数字式照相机等。

OCR系统识别过程2.3.1光学字符识别技术3.识别过程图像预处理包含图像二值化（将图像上的像素点灰度值设置为0或255，也就是将整个图像呈现出明显的只有黑和白的视觉效果）、去除噪声及倾斜度矫正等图像预处理及图文分析、文字行与字分离的文件前处理。图像预处理后，就进入特征提取阶段。特征提取是OCR系统的核心，用什么特征、怎么提取，直接影响识别的好坏。特征可分为两类：统计特征和结构特征。统计特征有文字区域内的黑/白点数比等。结构特征有字的笔画端点、交叉点的数量及位置等。

OCR系统识别过程2.3.1光学字符识别技术3.识别过程图像的特征被提取后，进行比对数据库或特征数据库的比对。比对方法有欧式空间的比对方法、松弛比对法、动态程序比对法，以及类神经网络的数据库建立及比对、隐马尔可夫模型等方法。利用专家知识库和各种特征比对方法的相异互补性，可以提高识别的正确率。比对算法有可能产生错误，在正确性要求较高的场合下，需要采用人工校对方法，对识别输出的文字从头至尾进行查看，检出错识的字，再加以纠正。为了提高人工纠错的效率，在显示输出结果时往往把错误可能性较大的单字用特殊颜色加以标识，以引起用户注意。也可以利用文字处理软件自附的自动检错功能来校正拼写错误或者不合语法规则的词汇。

OCR系统识别过程2.3.1光学字符识别技术3.识别过程光学文字识别（OCR）技术可分为印刷体文字识别和手写体文字识别两大类，后者又可分为联机（on-line）手写体识别和脱机（off-line）手写体识别。从识别的难度来看，多体印刷体识别难于单体印刷体识别，手写体识别难于印刷体识别，而脱机手写体识别又远远难于联机手写体识别。识别器是整个系统的核心。字符的模式表达形式和相应的字典形成方法有多种，每种形式又可以选择不同的特征，每种特征又有不同的抽取方法，这就使得判别方法和准则以及所用的数学工具不同，形成了种类繁多、形式特别的文字识别方法。用于文字识别的模式识别方法可以大致分为统计模式识别、结构模式识别和人工神经网络识别。识别器结构图2.3.2生物识别技术

生物识别技术主要是指通过人类生物特征进行身份认证的一种技术。生物特征识别技术依据的是生物独一无二的个体特征，这些特征可以测量或可自动识别和验证，具有遗传性或终身不变等特点。生物特征的含义很广，大致上可分为身体特征和行为特征两类。身体特征包括指纹、静脉、掌型、视网膜、虹膜、人体气味、脸型，甚至血管、DNA和骨骼等。行为特征包括签名、语音和行走步态等。生物识别系统对生物特征进行取样，提取其唯一的特征，转化成数字代码，并进一步将这些代码组成特征模板。当进行身份认证时，识别系统获取该人的特征，并与数据库中的特征模板进行比对，以确定二者是否匹配，从而决定接受或拒绝该人。2.3.2生物识别技术1.语音识别技术语音识别技术发展：起始于20世纪50年代，这一时期的语音识别研究主要集中在对元音、辅音、数字和孤立词的识别。20世纪60年代，线性预测分析和动态规划的提出较好地解决了语音信号模型和语音信号不等长两个问题，通过语音信号的线性预测编码，有效地解决了语音信号的特征提取。20世纪70年代，基于动态规划的动态时间规整技术基本成熟，特别提出了矢量量化和隐马尔可夫模型理论。20世纪80年代，语音识别的任务开始从对孤立词、连接词的识别转向对非特定人的大词汇量连续语音的识别，识别算法也从传统的基于标准模板匹配的方法转向基于统计模型的方法。20世纪90年代以后，更关注说话者自适应、听觉模型、快速搜索识别算法。2.3.2生物识别技术1.语音识别技术语音识别系统基本原理：预处理模块滤除原始语音信号中的次要信息及背景噪音等，包括抗混叠滤波、预加重、模/数转换、自动增益控制等处理过程，将语音信号数字化。特征提取模块对语音的声学参数进行分析后提取出语音特征参数，形成特征矢量序列。语音识别系统常用的特征参数有短时平均幅度、短时平均能量、线性预测编码系数、短时频谱等。特征提取和选择是构建系统的关键，对识别效果极为重要。语音识别系统基本原理框图2.3.2生物识别技术2.指纹识别技术自动指纹识别系统（AutomaticFingerprintIdentificationSystem，AFIS）：AFIS包括指纹信息录入和指纹特征识别两个环节。指纹识别流程：指纹识别流程对指纹进行图像采集；对图像进行缩放、旋转、翻转、去噪声、亮度调节等图像增强的预处理，去除指纹图像中的形变、模糊、噪声等干扰；提取出指纹图像的特征值并加以存储；将采集的特征值与指纹库中的特征值进行匹配，以此作为身份识别的依据；采集获取的指纹图像需要经过分割、增强、细化、细节点提取等步骤，最后判断所得的特征信息与录入信息是否匹配。指纹特征识别2.3.2生物识别技术3.人脸识别技术人脸识别技术是指通过比较人脸的视觉特征信息进行身份鉴别的技术。从广义角度而言，人脸识别技术包括构建人脸识别系统的一系列相关技术，如人脸图像采集、人脸识别预处理、身份查找和身份确认等。从狭义角度而言，人脸识别技术就是身份查找或身份确认的过程。人脸识别技术的优越性：不需要人工操作，是一种非接触式的识别技术；快速、简便；直观、准确、可靠；性价比高，可扩展性好；可跟踪性好；具有自学习功能。人脸识别技术2.3.2生物识别技术3.人脸识别技术人脸识别技术应用范围：考勤系统，如某些大型公司和学校都用人脸识别技术来进行考勤打卡；安全验证系统，如信用卡验证；刑事案件侦破；出入口控制，如“北京奥运会”和“G20杭州峰会”应用人脸识别技术进行安保；人机交互领域；金融行业，如支付宝推出的刷脸功能，微信推出的身份证人脸认证功能。2.3.2生物识别技术3.人脸识别技术人脸识别技术的研究内容：人脸检测：从不同情形中找出人脸所在坐标与人脸占有的面积区域，这种方法会受到光照强度、图像噪点、头部偏角、脸部大小、情绪、图片成像器材质量和各种装饰物遮挡的影响。人脸表征：提取出人的面部特征，确定检测的人脸和数据库（人脸库）中已存在的人脸描述方式，方法包括人脸几何特征（如欧氏距离、曲率、角度等）、代数特征（如矩阵特征矢量等）、固定特征模板、特征脸等。人脸识别：将待测对象与数据库中已存在的人脸图像进行比对并得出结果，关键是选择适当的人脸描述方式与匹配算法。面部表情、姿态分析：通过计算机识别面部表情的变化，从而分析和理解人的情绪。生理分类：对人脸生理特征进行仔细分析，得到相关结论，这些生理特征包括人的性别、年龄、种族、职业等信息。2.3.2生物识别技术3.人脸识别技术人脸识别应用系统流程：有静态图像输入和视频图像输入两种。人脸识别应用系统流程2.3.3卡识别技术1.磁条（卡）技术磁条就是一层薄薄的由定向排列的铁性氧化粒子组成的材料，并用树脂黏合在诸如纸或者塑料这样的非磁性基片上。磁条技术应用了磁学的基本原理，磁条记录信息的方法是变化小块磁物质的极性，识读器材能够在磁条内分辨磁性变换。磁条技术的优点：数据可读写，即具有现场改写数据的能力；数据存储量能满足大多数需求，便于使用，成本低廉，还具有一定的数据安全性；能黏附于许多不同规格和形式的基材上，应用场景广泛。

（信用卡、银行自动柜员机ATM

卡、机票、公共汽车票、自动售货卡、会员卡、

现金卡、旅馆房间门卡等）一种常见的磁卡2.3.3卡识别技术2.

IC卡识别技术IC卡是超大规模集成电路技术、计算机技术以及信息安全技术等发展的产物，是将一个微电子芯片嵌入符合ISO7816标准的卡基中，做成卡片形式。IC卡概述一种常见的IC卡IC卡读写器是IC卡与应用系统间的桥梁，在ISO国际标准中称为接口设备IFD；IC卡接口电路可选择并行通信、半双工串行通信和集成总线电路通信等不同的IC卡读写芯片；IC卡一般指接触式IC卡，非接触式IC卡则称射频识别卡。IC卡特点IC卡的存储容量大，便于应用，方便保管；IC卡防磁、防一定强度的静电，抗干扰能力强，可靠性比磁卡高使用寿命长，一般可重复读写10万次以上；IC卡的价格稍高，接触式IC卡的触点暴露在外面，有可能因人为的原因或静电损坏。2.3.3卡识别技术2.

IC卡识别技术IC卡应用系统，由IC卡、读写器以及后台计算机管理系统组成。读写器的基本工程：向卡提供稳定的电源和时钟，向无触点卡发射射频信号，并提供卡工作所需的能量；IC卡插入/退出的识别和控制；实现读写器与卡之间的数据交换，并提供控制信号；对加密数据系统提供相应的加密/解密处理及密钥管理机制；提供外部控制信息，与其他设备进行信息交换。2.3.3卡识别技术2.

IC卡识别技术IC卡的类型：根据IC卡芯片的功能分类，有如下几种类型：存储器卡：内嵌芯片相当于普通串行EEPROM存储器，信息存储方便，使用简单，价格便宜，但不具备信息保密功能；逻辑加密卡：内嵌芯片在存储区外增加了控制逻辑，在访问存储区之前需要核对密码，只有密码正确时才能进行存取操作，信息保密性较好；CPU卡：内嵌芯片相当于一个特殊类型的单片机，内部除了带有控制器、存储器、时序控制逻辑等外，还带有算法单元和操作系统。存储容量大、处理能力强、信息存储安全；超级智能卡：具有MPU（微处理器）和存储器，并装有键盘、液晶显示器和电源、指纹识别装置等。2.3.3卡识别技术2.

IC卡识别技术根据IC卡对卡内数据进行读写方式的不同，可以分为接触式IC卡和非接触式IC卡两大类：接触式IC卡具有标准形状的铜皮触点，读写机具上有一个带触点的卡座，通过卡座上的触点与卡上的铜皮触点的接触后，实现对卡上数据进行读写和处理；非接触式IC卡（又称感应式IC卡、射频识别卡）与接触式IC卡的区别是卡片内封装有感应天线，无外露部分，对卡上芯片的读写和操作是通过读写机具（基站）发出的电磁波来进行的。2.3.3卡识别技术2.

IC卡识别技术根据应用领域划分IC卡类型，可分为金融芯片卡和非金融芯片卡两种：金融芯片卡又有信用卡和现金储值卡之分；市场上有两种金融芯片卡标准，一种是国际上应用较多的EMV（Europay,MasterCard,Visa）标准，另一种是我国央行的PBOC（thePeople’sBankOfChina）2.0标准。2.3.3卡识别技术2.

IC卡识别技术IC卡系统通信接触式IC卡系统主要由收（付）费卡、读卡器、中央控制单元三部分组成；接触式IC卡内通信是通过收（付）费卡表面的电接触点与读写器装置之间进行接触而实现通信的，因而在实际操作时收（付）费卡必须插入读卡器才能传送消息。非接触式IC卡系统采用射频通信技术在读卡器和IC卡之间采用半双工通信方式，以1356MHz的高频电磁波为媒介，采用106kb/s（载波频率的128分频）的传输速率进行通信。2.3.4条形码技术1.条码的产生和发展20世纪20年代，美国发明家约翰·克莫德（JohnKermode）在信封上加了条码，根据条数来表示地址编码，如一个“条”代表数字1，两个“条”代表2的方式进行；20世纪40年代，美国的两位工程师开始研究将代码技术应用到食品项目中，同时找寻适合的自动识别设备，用于代码的识别；1966年，IBM和NCR公司推出了世界上首套条码技术应用系统，实现了在商品包装的磁条上加入商品价格信息，该商品信息可通过扫描器扫描出来。2.3.4条形码技术2.条形码的概念条形码（简称条码）是宽度不同、反射率不同的条和空，按照一定的编码规则（码制）编制成的，用以表达一组数字或字母符号信息的图形标识符，即条形码是一组粗细不同，按照一定的规则安排间距的平行线条图形。条码的编码：指按一定的规则，用条、空图案对一数字或一字符集合进行表示。条码编码方法有两种：宽度调节法和模块组配法。模块的概念：构成条码的基本单位是模块，模块是指条码中最窄的条或空。模块的宽度通常以mm或mil（千分之一英寸，1英寸等于25.4mm）为单位。构成条码的一个条或空称为一个单元，一个单元包含的模块数是由编码方式决定的。2.3.4条形码技术2.条形码的概念条码符号的密度：指单位长度的条码所表示的字符个数。对于一种码制而言，密度主要由模块的尺寸决定，模块尺寸越小，密度越大，所以密度值通常以模块尺寸的值来表示（如5mil）。通常7.5mil以下的条码称为高密度条码，15mil以上的条码称为低密度条码，条码密度越高，要求条码识读设备的性能（如分辨率）也越高。高密度的条码通常用于标识小的物体，如精密电子元件；低密度条码一般应用于远距离阅读的场合，如仓库管理。条码的宽窄比：对于只有两种宽度单元的码制，宽单元与窄单元的比值称为宽窄比，一般为2～3左右（常用的有2∶1、3∶1）。宽窄比较大时，阅读设备更容易分辨宽单元和窄单元，因此比较容易阅读。2.3.4条形码技术2.条形码的概念条码的对比度：条码的对比度（PrintContrastSignal，PCS）是条码符号的光学指标，PSC值越大则条码的光学特性越好。其数学表达式为：PCS=（RL-RD）/RL×100%，其中RL表示条的反射率，RD表示空的反射率。条码字符集：指某种条码所含全部条码字符的集合。条码字符中字符总数不能大于该种码制的编码容量。条码的连续性与非连续性：连续性指每个条码字符之间不存在间隔；相反，非连续性指每个条码字符之间存在间隔。连续性条码密度相对较高，非连续性条码密度较低。定长条码与非定长条码：定长条码指仅能表示固定字符个数的条码；非定长条码指能表示可变字符格式的条码。定长条码由于限制了字符个数，译码误读率相对较低；非定长条码具有灵活、方便等优点，但译码误读率较高。2.3.4条形码技术2.条形码的概念条码双向可读性：条码双向可读性指从条码的左、右两侧开始扫描都可被识读的特性。双向可读的条码，识读过程译码器需要判别扫描方向。条码的码制：指条码符号的类型，不同类型的条码符号，其条、空图案对数据的编码方法各有不同。每种码制都具有固定的编码容量和所规定的条码字符集。目前常用的一维码码制有EAN码、UPC码、交叉25码、39码、128码以及库德巴（Codabar）码等。

条码几种常用的条码2.3.4条形码技术3.条形码的组成条码符号的组成一个完整的条码的组成次序依次为静区（前）、起始符、数据符、中间分割符（主要用于EAN码）、校验符、终止符、静区（后）。2.3.4条形码技术3.条形码的组成静区：指条码左右两端外侧与空的反射率相同的限定区域，它能使阅读器进入准备阅读的状态，当两个条码相距较近时，静区则有助于对它们加以区分，静区的宽度通常应不小于6mm（或1倍模块宽度）。起始/终止符：指位于条码开始和结束的若干条与空，标志条码的开始和结束，同时提供了码制识别信息和阅读方向的信息。数据符：位于条码中间的条、空结构，它包含条码所表达的特定信息。中间分割符：用于数据分隔，可以把数据符分为左右数据符，部分一维条码才会有，比如EAN码，UPC码。校验符：用于条码校验，一般根据特定公式计算。2.3.4条形码技术4.条形码的分类商品用条码按照维数的不同，条形码可以分为一维条码和二维条码两种。一维条码：只在一个方向（一般是水平方向）上表达信息，即指条码条和空的排列规则，数据容量约为30个字符左右，只能包括字母和数字。按照用途分为商品用条码（如EAN-13码和UPC码）和物流条码（如EAN128码、交叉25码、39码）两种。常用的一种一维条码——商品用条码，其尺寸用基本宽度单位——模块表示，其中的两条中间分隔符将数据符分成两半。2.3.4条形码技术4.条形码的分类按照维数的不同，条形码可以分为一维条码和二维条码两种。二维条码：用某种特定的几何图形，按一定规律在平面（二维方向）上分布的黑白相同的图形。它在代码编制上利用计算机内部的逻辑基础的“0”和“1”，使用若干个与二进制相对应的几何图形体来表示文字数值信息，通过图像输入设备或光电扫描设备自动识读来实现信息自动处理。常见的二维条码可分为行排式（堆积式）和矩阵式（棋盘式）两大类。行排式的有Code49、Code16K、PDF417；矩阵式的有CodeOne、DataMatrix、Maxicode、QR码，以及自主知识产权的汉信码、CM码、GM码、龙贝码。2.3.4条形码技术4.条形码的分类二维码二维码的特点：信息容量大，垂直、水平方向皆可携带信息编码范围广译码可靠性高修正错误能力强保密、防伪性能好容易制作且成本很低条码符号的形状可变不易损坏2.3.4条形码技术5.条码的识读条码识读系统条码符号是图形化的编码符号，对条码符号的识读需要借助一定的专用设备，将条码符号中含有的编码信息转换成计算机可识别的数字信息。从系统结构和功能上讲，条码识读系统由阅读系统、信号整形、译码和计算机系统等部分组成。04PARTFOURRFID技术2.4.1射频识别系统概述RFID系统射频识别（RadioFrequencyIdentification，RFID）系统是20世纪80年代发展起来的一种新兴自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据。射频识别系统的优点：识别距离比光学系统远，射频识别卡具有读写能力、可携带大量数据、难以伪造和智能性较高等特点。2.4.1射频识别系统概述1.射频识别的定义射频识别（RFID）是一种非接触式的自动识别技术，它利用射频信号及其空间耦合的传输特性，实现对静止或移动物品的自动识别。RFID常称为感应式电子芯片或近接卡、感应卡、非接触卡、电子标签、电子条码等。RFID系统一般由电子标签（Tag）和读写器（Reader）组成。其原理是由读写器发射一特定频率的无线电波能量给应答器，用以驱动应答器电路，读取应答器内部的ID码。2.4.1射频识别系统概述2.射频识别技术的特点射频识别（RFID）技术的主要特点是通过电磁耦合方式来传送识别信息，不受空间限制，可快速地进行物体跟踪和数据交换。RFID特点：数据的读写功能，可不需接触，直接读取射频识别卡内的数据信息到数据库内，且可一次处理多个标签。RFID电子标签的小型化和多样化，不受尺寸大小与形状的限制。耐环境性。可以非接触读写，可识别高速运动物体，抗恶劣环境，对水、油和药品等物质具有强力的抗污性。2.4.1射频识别系统概述2.射频识别技术的特点RFID特点：可重复使用。由于RFID为电子标签存储，可以反复读写，因此可以回收标签重复使用，提高利用率，降低电子污染。穿透性。RFID卡即便是被纸张、木材和塑料等非金属或非透明材质包覆，也可以进行穿透性通信；但是不能穿过铁质金属物体进行通信。数据的记忆容量大。数据容量会随着记忆规格的发展而扩大。系统安全性。将产品数据从中央计算机中转存到标签上将为系统提供安全保障，大大地提高系统的安全性。RFID电子标签中数据的存储安全可以通过校验或循环冗余校验的方法来得到保证。2.4.2RFID基本原理1.

RFID系统架构典型的RFID系统主要由电子标签（Tag）、读写器（Reader）、RFID中间件和应用系统软件四个部分构成。从功能实现的角度来看，可将RFID系统分成边沿系统和软件系统两大部分，边沿系统主要是完成信息的感知，属于硬件组件部分；软件系统完成信息的处理和应用；通信设备负责整个RFID系统的信息传递。

RFID系统的基本组成2.4.2RFID基本原理1.

RFID系统架构电子标签（Tag）电子标签也称为应答器或智能标签是一个微型的无线收发装置，主要由内置天线和芯片组成。每个标签具有唯一的电子编码，附着在物体上标识目标对象。电子标签中一般保存有约定格式的电子数据，在实际应用中，电子标签附着在待识别物体的表面。读写器可无接触地读取并识别电子标签中所保存的电子数据，从而达到自动识别体的目的。通常读写器与电脑相连，所读取的标签信息被传送到电脑上进行下一步处理。2.4.2RFID基本原理1.

RFID系统架构电子标签由收发天线、AC/DC电路、解调电路、逻辑控制电路、存储器和调制电路组成。收发天线：接收来自读写器的信号，并把所要求的数据送回给读写器。AC/DC电路：利用读写器发射的电磁场能量，经稳压电路输出为其他电路提供稳定的电源。解调电路：从接收的信号中去除载波，解调出原信号。逻辑控制电路：对来自读写器的信号进行译码，并依读写器的要求回发信号。存储器：作为系统运作及存放识别数据的位置。调制电路：逻辑控制电路所送出的数据经调制电路后加载到天线送给读写器。2.4.2RFID基本原理1.

RFID系统架构读写器（Reader）读写器是一个捕捉和处理RFID电子标签中数据的设备，它可以是单独的个体，也可以嵌入到其他系统中。读写器也是构成RFID系统的重要部件之一，由于它能够将读取RFID电子标签中的数据同时也能将数据写入标签中，因此也称为读写器。读写器是将电子标签中的信息读出，或将标签所需要存储的信息写入标签的装置。根据使用的结构和技术不同，读写器可以是读/写装置，是RFID系统信息控制和处理中心。一种RFID读写器2.4.2RFID基本原理1.

RFID系统架构读写器的基本构成通常包括：收发天线、频率产生器、锁相环、调制电路、微处理器、存储器、解调电路和外设接口组成。收发天线：发送射频信号给电子标签，并接收标签返回的响应信号及标签信息。频率产生器：产生系统的工作频率。锁相环：产生所需的载波信号。调制电路：把发送至电子标签的信号加载到载波并由射频电路送出。微处理器：产生要发送往电子标签的信号，同时对标签返回的信号进行译码，并把译码所得的数据回传给应用程序，若是加密的系统还需要进行解密操作。存储器：存储用户程序和数据。解调电路：解调电子标签返回的信号，并交给微处理器处理。外设接口：与计算机进行通信。2.4.2RFID基本原理1.

RFID系统架构RFID天线及工作频率在无线通信系统中，需要将来自发射机的导波能量转变为无线电波，或者将无线电波转换为导波能量，用来辐射和接收无线电波的装置称为天线。发射机所产生的已调制的高频电流能量（或导波能量）经馈线传输到发射天线，通过天线将转换为某种极化的电磁波能量，并向所需方向发射出去。到达接收点后，接收天线将来自空间特定方向的某种极化的电磁波能量又转换为已调制的高频电流能量，经馈线输送到接收机输入端。RFID天线2.4.2RFID基本原理1.

RFID系统架构高频、超高频系统一般指其工作频率大于400MHz，典型的工作频段有915MHz、2.45GHz、5.8GHz等。频段描述作用距离穿透能力125～134kHz低频（LF）45cm能穿透大部分物体13.553～13.567MHz高频（HF）1～3m勉强能穿透金属和液体400～1000MHz超高频（UHF）3～9m穿透能力较弱2.45GHz微波（Microwave）3m穿透能力最弱

RFID系统的工作频率2.4.2RFID基本原理2.RFID工作原理与条码相比，RFID电子标签具有读取速度快、存储空间大、工作距离远、穿透性强、外形多样、工作环境适应性强和可重复使用等多种优势。

RFID系统的工作原理RFID电子标签进入磁场后，会接收到读写器发出的射频信号，凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息，或者主动发送某一频率的信号。读写器读取信息并解码后，送至计算机信息系统进行有关数据处理。在射频识别系统中，RFID电子标签与读写器之间，通过两者的天线架起空间电磁波传输的通道，通过电感耦合或电磁耦合的方式，实现能量和数据信息的传输。2.4.2RFID基本原理2.RFID工作原理RFID电子标签与读写器之间通过耦合组件实现射频信号的空间（无接触）耦合、在耦合通道内，根据时序关系，实现能量的传递、数据的交换。读写器和RFID电子标签之间射频信号的耦合类型有两种：电感耦合：通过空间高频交变磁场实现耦合，依据的是电磁感应定律。电磁反向散射耦合：雷达原理模型，发射出去的电磁波，碰到目标后反射，同时携带回目标信息，依据的是电磁波的空间传播规律。2.4.3RFID电子标签及分类有源标签：有源标签通过标签自带的内部电池进行供电，它的电能充足，工作可靠性高，信号传送的距离远。有源标签可以通过设计电池的不同寿命，对标签的使用时间或使用次数进行限制，它可以用在需要限制数据传输量或者使用数据有限制的地方。缺点：价格高，体积大，标签的使用寿命受到限制，而且随着标签内电池电力的消耗，数据传输的距离会越来越短，影响系统的正常工作。无源标签：无源标签的内部不带电池，需靠外界提供能量才能正常工作。无源标签具有永久的使用期，常常用在标签信息需要每天读写或频繁读写多次的地方，而且无源标签支持长时间的数据传输和永久性的数据存储。

缺点：数据传输的距离要比有源标签短。1.根据标签的供电形式分类按照标签获取电能的方式不同，常把标签分成有源式、无源式及半有源式。2.4.3RFID电子标签及分类半有源标签：电池仅对标签内要求供电来维持数据的电路供电，或者对标签芯片工作所需电压提供辅助支持，为本身耗电很少的标签电路供电。标签未进入工作状态前，一直处于休眠状态，相当于无源标签，标签内部电池能量消耗很少，因而电池可维持几年，甚至长达10年有效。标签内部电池的作用主要在于弥补标签所处位置的射频场强不足，标签内部电池的能量并不转换为射频能量。1.根据标签的供电形式分类按照标签获取电能的方式不同，常把标签分成有源式、无源式及半有源式。2.4.3RFID电子标签及分类低频段电子标签：低频标签，其工作频率范围为30～300kHz。典型工作频率有：125kHz、133kHz。低频标签一般为无源标签，其工作能量通过电感耦合方式从读写器耦合线圈的辐射近场中获得。低频标签的优势：标签芯片一般采用普通的CMOS工艺（集成电路芯片的主流制造工艺），具有省电、廉价的特点；工作频率不受无线电频率管制约束；可以穿透水、有机组织、木材等；非常适合近距离、低速度、数据量要求较低的识别应用等。

低频标签的劣势：标签存储数据量较少；只能适合低速、近距离识别应用。

2.根据标签的工作频率分类电子标签的工作频率决定着射频识别系统工作原理（电感耦合还是电磁耦合）、识别距离、电子标签及读写器实现的难易程度和设备的成本。2.4.3RFID电子标签及分类中高频段电子标签：工作频率一般为3～30MHz，典型工作频率为13.56MHz。高频电子标签一般也采用无源方式，其工作能量同低频标签一样，也是通过电感（磁）耦合方式从读写器耦合线圈的辐射近场中获得。高频标签由于可方便地做成卡状，其典型应用包括：电子车票、电子身份证、电子闭锁防盗等。高频标签的基本特点与低频标签相似，由于其工作频率的提高，可以选用较高的数据传输速率。电子标签天线的设计相对简单，标签一般制成标准卡片形状。

2.根据标签的工作频率分类2.4.3RFID电子标签及分类超高频与微波电子标签：简称为微波电子标签，其典型工作频率为433.92MHz、862（902）～928MHz、2.45GHz和5.8GHz。微波电子标签可分为有源标签与无源标签两类。标签与读写器之间的耦合方式为电磁耦合方式。读写器天线辐射场为无源标签提供射频能量，将有源标签唤醒。微波电子标签的选用，主要考虑其是否无源，无线读写距离，是否支持多标签读写，是否适合高速识别应用，读写器的发射功率容限，电子标签和读写器的价格等方面。微波电子标签的典型应用包括移动车辆识别、电子身份证、仓储物流应用、电子闭锁防盗（电子遥控门锁控制器）等。

2.根据标签的工作频率分类2.4.3RFID电子标签及分类只读标签：内部只有只读存储器（ROM），ROM中存储有标签的标识信息。在电子标签芯片的生产过程中将标签信息写入芯片，使得每一个电子标签拥有唯一的用户身份证明（UID）标识。可读写标签：内部的存储器，除了ROM、缓冲存储器之外，还有非活动可编程记忆存储器。可读写标签一般存储的数据比较大，这种标签一般都是用户可编程的，标签中除了存储标识码外，还存储有大量的被标识项目的其他相关信息，如生产信息、防伪校验码等。一次写入多次读出标签：WORM标签既有接触式改写的电子标签，也有无接触式改写的电子标签。WORM标签一般大量用在一次性使用的场合，如航空行李标签、特殊身份证件标签等。3.根据标签的可读性分类根据使用的存储器类型，可以将标签分成只读（ReadOnly，RO）标签、可读写（ReadandWrite，RW）标签和一次写入多