1物聯網導論IntroductiontoInternetofThings識別技術#3BABA6#2C71B62內容回顧前一章介紹了物聯網的基本概念，核心技術，主要特點和發展趨勢。把物聯網分為感知識別層、網絡構建層、管理服務層和綜合應用層四層。3本章內容2.1智能卡2.2條形碼技術2.3RFID技術2.4應用智能卡又稱集成電路卡（integratedcircuitcard，IC卡）或智慧卡（intelligentcard），實際上是一種數據存儲和處理系統。智能卡4智能卡分類5存儲卡智能卡根據是否帶有微處理器存儲芯片數據只讀聯機操作微處理器卡存儲芯片+微處理器數據讀寫離線操作接觸智能卡智能卡根據是否需要接觸金屬接觸點需要物理連接非接觸式智能卡不需要物理連接無線通信6本章內容2.1智能卡2.2條形碼技術2.3RFID技術2.4應用條形碼技術：一維條形碼是將寬度不等的多個黑條和空白按照一定的編碼規則排列，用以表達一組信息的圖形標識符。常見的條形碼是由反射率相差很大的黑條（“條”）和白條（“空”）排成的平行線圖案。傳統條形碼（一維條形碼）7一個完整的條碼的組成次序依次為：靜區（前）、起始符、數據符、(校驗符)、終止符、靜區（后）。一維條形碼：譯碼原理條形碼掃描器發出一束光線，經條形碼反射后，反射光射入掃描器內部的光電轉換器上，光電轉換器將強弱不同的反射光信號轉換為相應的電信號。8一維條形碼：缺點信息容量小9僅能容納幾位或者幾十位信息量標識一類商品類別不包含對商品的描述需要后臺數據庫輔助無法表示漢字或者圖像信息占用印刷面積大不方便印刷和包裝條形碼技術：二維條形碼二維碼的工作原理10與一維條形碼類似，需要掃描裝置和譯碼裝置來閱讀條形碼符號所包含的信息一維條形碼信息容量小線性二維條形碼平面中國圖靈大會信息容量大成本低編碼方式靈活保密性強準確性高二維條形碼特點：二維條形碼特點11存儲量大：可以存儲更多的字符，而且能夠存儲英文、數字、漢字、記號等?？箵p性強：采用了故障糾正技術，遭受污染以及破損后也能復原，受損程度高達50%仍能解讀出原數據。安全性高：采用了加密技術。顯示多樣性：支持黑白印刷和彩色印刷，印刷機器和印刷對象不受限制，可以顯示在顯示屏上?？垢蓴_能力強：與磁卡、IC卡相比，具有強抗磁能力、抗靜電能力。識別方便性：普通智能手機利用攝像頭就可以方便地讀取12本章內容2.1智能卡2.2條形碼技術2.3RFID技術2.4應用RFID，射頻識別技術（RadioFrequencyIdentification）,通過無線信號進行標識和識別。RFID技術13是構建物聯網的一項關鍵技術。RFID發展歷史14RFID發展歷史15RFID工作原理16傳送器、接收器和微處理器通常都被封裝在一起，又統稱為閱讀器(Reader).RFID系統包括：傳送器、接收器、微處理器、天線、標簽。工業界經常將RFID系統分為為閱讀器、天線和標簽三大組件。RFID工作原理：閱讀器17通過標準網口、串口或USB接口同主機相連通過天線同RFID標簽通信閱讀器：RFID系統中最重要、最復雜的組件一般主動向標簽詢問標識信息，又被稱為詢問器（Interrogator）閱讀器和天線以及智能終端設備可以集成在一起，形成可移動的手持式閱讀器RFID工作原理：天線18天線同閱讀器相連，用于在標簽和閱讀器之間傳遞射頻信號按照極化方式分為圓極化天線和線極化天線圓極化天線線極化天線發出的電場類似圓形不要求標簽方向傳播距離近發出的電場類似直線要求標簽方向與極化方向接近傳播距離遠RFID工作原理：標簽19標簽（Tag）是由耦合元件、芯片及微型天線組成，每個標簽內部存有唯一的電子編碼，附著在物體上，用來標識目標對象標簽進入RFID閱讀器掃描場以后，接收到閱讀器發出的射頻信號，利用感應電流獲得能量通過反射信號發送出存儲在芯片中的電子編碼（被動式標簽），或者主動發送某一頻率的信號（主動式標簽）RFID標簽與條形碼相比的優點20體積小且形狀多樣：不受尺寸大小與形狀限制。環境適應性：對水、油等物質卻有極強的抗污性。在黑暗的環境中也能夠被讀取?？芍貜褪褂茫簶撕灳哂凶x寫功能，電子數據可被反復覆蓋，可重復使用。穿透性強：被非透明材質包裹也可進行通訊。數據準確性：利用循環冗余校驗保證數據準確性。標簽分類21被動式標簽（無源標簽）主動式標簽（有源標簽）半主動式標簽無電源有電源有電源通過感應由閱讀器發出的電磁波獲得能量電源為其通信提供能量電源用于支持計算，通過感應閱讀器電磁波進行通信通信距離短計算能力簡單體積輕巧價格低廉通信距離遠可支持復雜計算體積大價格昂貴兼有被動標簽和主動標簽的所有優點可攜帶傳感器用于感知RFID工作原理：頻率22頻率RFID系統的重要的參數系統工作原理決定通信距離成本天線形狀應用領域RFID典型工作頻率125kHz133kHz13.56MHz27.12MHz433MHz860-960MHz2.45GHz30~300kHz低頻3~30MHz高頻300MHz~3GHz超高頻5.8GHzRFID頻率：低頻（LF）23范圍30kHz-300kHz典型工作頻率125kHz和133kHz波長大約為2500m特點一般都為無源標簽，通過線圈電感耦合的方式從閱讀器信號中獲得工作能量。通信范圍一般小于1米。穿透性高除金屬材料外，能夠穿過遮擋物且不降低讀取距離。典型應用畜牧業管理系統、汽車防盜和無鑰匙開門系統、自動停車場收費和車輛管理系統、門禁和安全管理系統等RFID頻率：高頻（HF）24范圍3MHz-30MHz典型工作頻率13.56MHz波長約為22米特點不再需要線圈繞制，可以通過腐蝕印刷制作標簽內天線，采用電感耦合的方式從閱讀器輻射場獲取能量。穿透性除金屬材料外，能夠穿過大多數遮擋物但會降低讀取距離。典型應用圖書管理系統、服裝生產線和物流系統、三表預收費系統、酒店門鎖管理、固定資產管理系統、智能貨架管理等通信距離一般小于1米RFID頻率：超高頻（UHF）25范圍300MHz-3GHz典型工作頻率433MHz、860-960MHz波長大約30厘米通信距離3-10米，最大可超過幾十米。穿透性不能穿透水、灰塵、霧等懸浮顆粒物質典型應用供應鏈管理、生產線自動化、航空包裹管理、集裝箱管理、鐵路包裹管理、后勤管理系統等類型超高頻標簽可以是有源標簽與無源標簽兩種，通過電磁耦合方式同閱讀器通信。傳輸速率高，可短時間讀取大量標簽RFID頻率：其他頻率26除了上述幾個頻段外，RFID標簽還可以工作在2.45GHz和5.8GHz由于傳播衰減較大，這些頻段多使用有源標簽日本的泛在識別（ubiquitousID，UID）標準體系使用2.45GHz的RFID系統RFID數據存儲：以UHF為例27保留區（reservedmemory）：存儲滅活口令和訪問口令。EPC（electronicproductcode，電子產品編碼）區：存儲電子產品編碼信息，賦予對象全球唯一的標識。TID（tagidentifier，標簽識別號碼）區：存儲標簽的識別號碼，為出廠前就已固化的芯片序列號。用戶區（usermemory）：用來存儲用戶自定義的數據?？勺x可寫頻繁讀寫可讀可寫可讀不可寫RFID消息格式28閱讀器和標簽通信的常見指令Query、ACK、QueryRep、QueryAdjust、SELECT等閱讀器和標簽通信的常見指令消息總長22位Command字段通過代碼1000來標識該消息是Query消息標志位DR、M和TR，決定閱讀器傳輸和標簽響應的物理層參數Sel、Session和Target，用來選擇相應的標簽做出回應Q定義了標簽響應的時間槽總數2Q-1校檢和CRC，長度為5bit29本章內容2.1智能卡2.2條形碼技術2.3RFID技術2.4應用識別技術應用30智能卡產品的應用覆蓋了社保、金融、交通、醫療、教育等國民經濟的各個領域日本和韓國將RFID視為未來關鍵發展技術，提出了泛在網絡（UN）和泛在傳感網絡（USN）中國在20世紀90年代開始了RFID的相關研究和應用試點，在各行各業的應用上取得了明顯成效RFID技術在標準、成本、相關法律、技術成熟度等方面還存在挑戰但RFID技術的應用在物流、物資管理、物品防偽、快速出入、動植物管理等方面具有廣闊的前景二維碼成為連接線上線下成本最低的接入口，手機掃碼走天下已經成為人們的日常習慣基于RFID標簽對物體的唯一標識特性，引發了人們對物聯網研究的熱潮31本章小結內容回顧本章對常見的物聯網識別技術做了介紹，包括