第2章自動(dòng)識(shí)別技術(shù).ppt

第2章 自動(dòng)識(shí)別技術(shù)與RFID,內(nèi)容提要,感知識(shí)別技術(shù)融合物理世界和信息世界，是物聯(lián)網(wǎng)區(qū)別于其他網(wǎng)絡(luò)最獨(dú)特的部分。 本篇從自動(dòng)識(shí)別技術(shù)與RFID開(kāi)始，逐一介紹多樣化的信息生成方式。,2.1 自動(dòng)識(shí)別技術(shù) 2.2 RFID的歷史和現(xiàn)狀 2.3 RFID技術(shù)分析 2.4 RFID標(biāo)簽沖突* 2.5 RFID和物聯(lián)網(wǎng) 自動(dòng)識(shí)別技術(shù)是模式識(shí)別理論的典型應(yīng)用，選取不同的特征產(chǎn)生了多樣的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)。,本章內(nèi)容,光符號(hào)識(shí)別&語(yǔ)音識(shí)別,光學(xué)字符識(shí)別（Optical Character Recognition，OCR），是模式識(shí)別（Pattern Recognition，PR）的一種技術(shù)，目的是要使計(jì)算機(jī)知道它到底看到了什么，尤其是文字資料。OCR技術(shù)能使設(shè)備通過(guò)光學(xué)機(jī)制識(shí)別字符。 語(yǔ)音識(shí)別研究如何采用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)自動(dòng)提取及決定語(yǔ)言信號(hào)中最基本有意義的信息，同時(shí)也包括利用音律特征等個(gè)人特征識(shí)別說(shuō)話人。,自動(dòng)識(shí)別技術(shù)舉例 光符號(hào)識(shí)別 語(yǔ)音識(shí)別 虹膜識(shí)別 指紋識(shí)別 IC卡 條形碼,虹膜識(shí)別：合適的生物特征,虹膜識(shí)別是當(dāng)前應(yīng)用最方便精確的生物識(shí)別技術(shù)，虹膜的高度獨(dú)特性和穩(wěn)定性是其用于身份鑒別的基礎(chǔ)。,虹膜識(shí)別：合適的生物特征,虹膜識(shí)別的特點(diǎn)： 非接觸性: 從無(wú)需用戶接觸設(shè)備,對(duì)人身沒(méi)有侵犯。 唯一性: 形態(tài)完全相同虹膜的可能性低于其他組織。 穩(wěn)定性: 虹膜定型后終身不變，一般疾病不會(huì)對(duì)虹膜組織造成損傷。 防偽性: 不可能在對(duì)視覺(jué)無(wú)嚴(yán)重影響的情況 下用外科手術(shù)改變虹膜特征。,自動(dòng)識(shí)別技術(shù)舉例 光符號(hào)識(shí)別 語(yǔ)音識(shí)別 虹膜識(shí)別 指紋識(shí)別 IC卡 條形碼,指紋識(shí)別技術(shù),從實(shí)用角度看，指紋識(shí)別是一種生物識(shí)別技術(shù)的身份鑒別方法。因?yàn)橹讣y具有各不相同、終生基本不變的特點(diǎn)，且目前的指紋識(shí)別系統(tǒng)已達(dá)到操作方便、準(zhǔn)確可靠、價(jià)格適中的階段。 指紋識(shí)別的處理流程： 通過(guò)特殊的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備和計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)，對(duì)活體指紋進(jìn)行采集、分析和比對(duì)，可以迅速、準(zhǔn)確地鑒別出個(gè)人身份。系統(tǒng)一般主要包括對(duì)指紋圖像采集、指紋圖像處理、特征提取、特征值的比對(duì)與匹配等過(guò)程。,自動(dòng)識(shí)別技術(shù)舉例 光符號(hào)識(shí)別 語(yǔ)音識(shí)別 虹膜識(shí)別 指紋識(shí)別 IC卡 條形碼,指紋特征有哪些（總體特征）？,指紋特征有哪些（局部特征）？,終結(jié)點(diǎn)（Ending）：一條紋路在此終結(jié)。,分叉點(diǎn)（Bifurcation) ：一條紋路在此分開(kāi)成為兩條或更多的紋路。,分歧點(diǎn)（Ridge Divergence）：兩條平行的紋路在此分開(kāi)。,孤立點(diǎn)（Dot or Island） : 一條特別短的紋路，以至成為一點(diǎn)。,環(huán)點(diǎn)（Enclosure）: 一條紋路分開(kāi)成為兩條之后，立即有合并成為一條，這樣形成的一個(gè)小環(huán)稱為環(huán)點(diǎn)。,短紋（Short Ridge）: 一端較短但不至于成為一點(diǎn)的紋路。,IC卡技術(shù),IC卡（Integrated Circuit Card），即“集成電路卡”在日常生活中已隨處可見(jiàn)。實(shí)際上是一種數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)，如有必要還可附加計(jì)算能力。 一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的IC卡應(yīng)用系統(tǒng)通常包括：IC卡、IC卡讀寫器、PC，較大的系統(tǒng)還包括通信網(wǎng)絡(luò)和主計(jì)算機(jī)等，如圖所示。,自動(dòng)識(shí)別技術(shù)舉例 光符號(hào)識(shí)別 語(yǔ)音識(shí)別 虹膜識(shí)別 指紋識(shí)別 IC卡 條形碼,IC卡：基本組成,IC卡：由持卡人掌管，記錄持卡人特征代碼、文件資料的便攜式信息載體。 接口設(shè)備：即IC卡讀寫器，是卡與PC信息交換的橋梁，且常是IC卡的能量來(lái)源。核心為可靠的工業(yè)控制單片機(jī)，如Intel的51系列等。 PC：系統(tǒng)的核心，完成信息處理、報(bào)表生成輸出 和指令發(fā)放、系統(tǒng)監(jiān)控管理以及卡的發(fā)行與掛失、 黑名單的建立等。 網(wǎng)絡(luò)與計(jì)算機(jī)：通常用于金融服務(wù)等較大的系統(tǒng)。,自動(dòng)識(shí)別技術(shù)舉例 光符號(hào)識(shí)別 語(yǔ)音識(shí)別 虹膜識(shí)別 指紋識(shí)別 IC卡 條形碼,IC卡：按芯片分類,IC卡：按芯片分類,IC卡：按芯片分類,CPU卡：按交換界面分類,條形碼技術(shù),自動(dòng)識(shí)別技術(shù)舉例 光符號(hào)識(shí)別 語(yǔ)音識(shí)別 虹膜識(shí)別 指紋識(shí)別 IC卡 條形碼,條碼技術(shù)是在計(jì)算機(jī)應(yīng)用發(fā)展過(guò)程中，為消除數(shù)據(jù)錄入的“瓶頸”問(wèn)題而產(chǎn)生的，可以說(shuō)是最“古老”的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)。 條形碼是由一組規(guī)則排列的條、空以及對(duì)應(yīng)的字符組成的標(biāo)記。當(dāng)使用專門的條形碼識(shí)別設(shè)備如手持式條碼掃描器掃描這些條碼時(shí)，條碼中包含的信息就轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)可識(shí)別的數(shù)據(jù)。 目前市場(chǎng)上常見(jiàn)的是一維條形碼，信息量約幾十位數(shù)據(jù)和字符；二維條形碼相對(duì)復(fù)雜，但信息量可達(dá)幾千字符。,條形碼技術(shù)：一維條形碼,自動(dòng)識(shí)別技術(shù)舉例 光符號(hào)識(shí)別 語(yǔ)音識(shí)別 虹膜識(shí)別 指紋識(shí)別 IC卡 條形碼,一維條碼是由一組規(guī)則排列的條、空以及對(duì)應(yīng)的字符組成的標(biāo)記。普通的一維條碼在使用過(guò)程中僅作為識(shí)別信息，它的意義是通過(guò)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)中提取相應(yīng)的信息而實(shí)現(xiàn)的。 速度：條形碼輸入速度是鍵盤的5倍； 可靠性：鍵盤輸入的數(shù)據(jù)出錯(cuò)率一般為1/300，而條形碼的誤碼率低于百萬(wàn)分之一。,條形碼技術(shù)：一維條形碼,自動(dòng)識(shí)別技術(shù)舉例 光符號(hào)識(shí)別 語(yǔ)音識(shí)別 虹膜識(shí)別 指紋識(shí)別 IC卡 條形碼,一維條碼 一個(gè)完整的條碼的組成次序依次為：靜區(qū)（前）、起始符、數(shù)據(jù)符、（中間分割符，主要用于EAN碼）、(校驗(yàn)符)、終止符、靜區(qū)（后）。,一維條形碼：譯碼原理,激光掃描儀通過(guò)一個(gè)激光二極管發(fā)出一束光線，照射到一個(gè)旋轉(zhuǎn)的棱鏡或來(lái)回?cái)[動(dòng)的鏡子上，反射后的光線穿過(guò)閱讀窗照射到條碼表面，光線經(jīng)過(guò)條或空的反射后返回閱讀器，由一個(gè)鏡子進(jìn)行采集、聚焦，通過(guò)光電轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，該信號(hào)將通過(guò)掃描期或終端上的譯碼軟件進(jìn)行譯碼。,一維條形碼：典型一維條形碼制比較,條形碼技術(shù)：二維條形碼,自動(dòng)識(shí)別技術(shù)舉例 光符號(hào)識(shí)別 語(yǔ)音識(shí)別 虹膜識(shí)別 指紋識(shí)別 IC卡 條形碼,二維碼利用某種特定的幾何圖形按一定規(guī)律在平面（二維方向上）分布的黑白相間的圖形記錄數(shù)據(jù)符號(hào)信息的；使用若干個(gè)與二進(jìn)制相對(duì)應(yīng)的幾何形體來(lái)表示文字?jǐn)?shù)值信息，通過(guò)圖象輸入設(shè)備或光電掃描設(shè)備自動(dòng)識(shí)讀以實(shí)現(xiàn)信息自動(dòng)處理。 二維碼具有條碼技術(shù)的一些共性：每種碼制有其特定的字符集；每個(gè)字符占有一定的寬度；具有一定的校驗(yàn)功能等。同時(shí)還具有對(duì)不同行的信息自動(dòng)識(shí)別功能、及處理圖形旋轉(zhuǎn)變化等特點(diǎn)。,QR Code,條形碼技術(shù)：二維條形碼,自動(dòng)識(shí)別技術(shù)舉例 光符號(hào)識(shí)別 語(yǔ)音識(shí)別 虹膜識(shí)別 指紋識(shí)別 IC卡 條形碼,目前，世界上應(yīng)用最多的二維條碼符號(hào)有Aztec Code、PDF147、DataMatrix、QR Code、Code16K等。,Code 16K,DataMatrix,PDF147,Aztec Code,QR Code,條形碼技術(shù)：二維條形碼,根據(jù)譯碼原理，可以將二維條碼分為以下三種類型： 1、線性堆疊式二維碼。在一維條形碼的基礎(chǔ)上，各行在頂上互相堆積。如Code 16K、Code 49、PDF417。 2、矩陣式二維碼。采用統(tǒng)一的黑白方塊組合和一些特殊的定位符。如QR Code。 3、郵政碼。通過(guò)不同長(zhǎng)度的條進(jìn)行編碼，主要用于郵件編碼。 如Postnet。,Code 16K,QR Code,一維條形碼與二維條形碼的比較,一維條形碼特點(diǎn)： 可直接顯示內(nèi)容為英文、數(shù)字、簡(jiǎn)單符號(hào)； 貯存數(shù)據(jù)不多，主要依靠計(jì)算機(jī)中的關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)庫(kù)： 保密性能不高； 損污后可讀性差。,二維條形碼特點(diǎn)： 可直接顯示英文、中文、數(shù)字、符號(hào)、圖型； 貯存數(shù)據(jù)量大，可用掃描儀直接讀取內(nèi)容，無(wú)需另接數(shù)據(jù)庫(kù)； 保密性高（可加密）， 安全級(jí)別最高時(shí)，損污50%仍可讀取完整信息。,2.1 自動(dòng)識(shí)別技術(shù) 2.2 RFID的歷史和現(xiàn)狀 2.3 RFID技術(shù)分析 2.4 RFID標(biāo)簽沖突* 2.5 RFID和物聯(lián)網(wǎng) RFID對(duì)于計(jì)算機(jī)自動(dòng)識(shí)別技術(shù)而言是一場(chǎng)革命，極大地提高了信息處理效率和準(zhǔn)確度。,本章內(nèi)容,2.2 RFID的歷史與現(xiàn)狀,RFID是射頻識(shí)別技術(shù)（Radio Frequency Identification）的英文縮寫,利用射頻信號(hào)通過(guò)空間耦合（交變磁場(chǎng)或電磁場(chǎng)）實(shí)現(xiàn)無(wú)接觸信息傳遞并通過(guò)所傳遞的信息達(dá)到識(shí)別目的。 它是上世紀(jì)90年代興起的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，首先在歐洲市場(chǎng)上得以使用，隨后在世界范圍內(nèi)普及。 RFID較其它技術(shù)明顯的優(yōu)點(diǎn)是電子標(biāo)簽和閱讀器無(wú)需接觸便可完成識(shí)別。通過(guò)芯片來(lái)提供存儲(chǔ)在其中的數(shù)量巨大的“無(wú)形“信息。,2.2 RFID的歷史與現(xiàn)狀,RFID最早曾在第二次世界大戰(zhàn)中用來(lái)在空中作戰(zhàn)行動(dòng)中進(jìn)行敵我識(shí)別：當(dāng)時(shí)英國(guó)用以確認(rèn)進(jìn)機(jī)場(chǎng)的是否為己方的飛機(jī)，以免遭誤擊。 20世紀(jì)90年代起，這項(xiàng)技術(shù)被美國(guó)軍方廣泛使用在武器和后勤管理系統(tǒng)上。美國(guó)在“伊拉克戰(zhàn)爭(zhēng)”中利用RFID對(duì)武器和物資進(jìn)行了非常準(zhǔn)確地調(diào)配，保證了前線彈藥和物資的準(zhǔn)確供應(yīng)。 許多歐美國(guó)家高速公路有電子收費(fèi)站，只要憑著黏在車上的RFID辨識(shí)卡片，就可直接通過(guò)收費(fèi)道、自動(dòng)扣款，不須停車。,Dont shoot! Were British!,Oh. Were British too!,Human-implantable RFID,Radio-Frequency Identification (RFID),Chip (IC),Antenna,In terms of appearance,Radio-Frequency Identification (RFID),EPC tags 5 cents. 1000 gates 1 cent,Symmetric encryption is also too costly. We cant fit DES, AES, or SHA-1 in 2000 gates.,2.2 RFID的歷史與現(xiàn)狀,PROXIMITY CARDS,Note: Often just emit static identifiers, i.e., they are just smart labels!,RFID helps secure hundreds of millions of automobiles Cryptographic challenge-response Philips claims more than 90% reduction in car theft thanks to RFID!,AUTOMOBILE IGNITION KEYS,RFID now offered in all major credit cards in U.S. Some problems with first generation Heydt-Benjamin et al. 07,Credit CARDS,Transit CARDS,Dozens of countries issuing RFID-enabled passports PASS card and “enhanced” drivers licenses (EPC tags),Passports,Supply-chain visibility,Anti-counterfeiting: Better supply-chain visibility means less fraud U.S. FDA urging RFID use to combat counterfeiting of drugs Pharmaceutical companies doing item-level trials with EPC today,pharmaceuticals,2.1 自動(dòng)識(shí)別技術(shù) 2.2 RFID的歷史和現(xiàn)狀 2.3 RFID技術(shù)分析 2.4 RFID標(biāo)簽沖突* 2.5 RFID和物聯(lián)網(wǎng) RFID系統(tǒng)的基本組成是什么？有哪些重要參數(shù)？,本章內(nèi)容,2.3 RFID技術(shù)分析,RFID系統(tǒng) 包括：傳送器、接收器、微處理器、天線、標(biāo)簽。傳送器、接收器和微處理器通常都被封裝在一起，又統(tǒng)稱為閱讀器(Reader)，所以工業(yè)界經(jīng)常將RFID系統(tǒng)分為為閱讀器、天線和標(biāo)簽三大組件，這三大組件一般都可由不同的生廠商生產(chǎn)。,System Interface,Reader,Asymmetric Channels,Reader,Tag,Eavesdropper,Forward Channel Range (100m),Backward Channel Range (5m),2.3 RFID技術(shù)分析：閱讀器,閱讀器是RFID系統(tǒng)最重要也是最復(fù)雜的一個(gè)組件。因其工作模式一般是主動(dòng)向標(biāo)簽詢問(wèn)標(biāo)識(shí)信息，所以有時(shí)又被稱為詢問(wèn)器（Interrogator）。 閱讀器可以通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)口、RS232串口或USB接口同主機(jī)相連，通過(guò)天線同RFID標(biāo)簽通信。有時(shí)為了方便，閱讀器和天線以及智能終端設(shè)備會(huì)集成在一起形成可移動(dòng)的手持式閱讀器。,2.3 RFID技術(shù)分析：天線,天線同閱讀器相連，用于在標(biāo)簽和閱讀器之間傳遞射頻信號(hào)。閱讀器可以連接一個(gè)或多個(gè)天線。RFID系統(tǒng)的工作頻率從低頻到微波，這使得天線與標(biāo)簽芯片之間的匹配問(wèn)題變得很復(fù)雜。,2.3 RFID技術(shù)分析：標(biāo)簽,標(biāo)簽（Tag）是由耦合元件、芯片及微型天線組成，每個(gè)標(biāo)簽內(nèi)部存有唯一的電子編碼，附著在物體上，用來(lái)標(biāo)識(shí)目標(biāo)對(duì)象。標(biāo)簽進(jìn)入RFID閱讀器掃描場(chǎng)以后，接收到閱讀器發(fā)出的射頻信號(hào)，憑借感應(yīng)電流獲得的能量發(fā)送出存儲(chǔ)在芯片中的電子編碼（被動(dòng)式標(biāo)簽），或者主動(dòng)發(fā)送某一頻率的信號(hào)（主動(dòng)式標(biāo)簽）。,電可擦可編程只讀存儲(chǔ)器（EEPROM）：一般射頻識(shí)別系統(tǒng)主要采用EEPROM方式。這種方式的缺點(diǎn)是寫入過(guò)程中的功耗消耗很大，使用壽命一般為100,000次 鐵電隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（FRAM）: 與EEPROM相比，F(xiàn)RAM的寫入功耗消耗減小100倍，寫入時(shí)間甚至縮短1000倍。FRAM屬于非易失類存儲(chǔ)器。然而，F(xiàn)RAM由于生產(chǎn)方面的問(wèn)題至今未獲得廣泛應(yīng)用。 靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（SRAM）: SRAM能快速寫入數(shù)據(jù)， 適用于微波系統(tǒng)，但SRAM需要輔助電池不間斷供電， 才能保存數(shù)據(jù)。,標(biāo)簽：存儲(chǔ)方式,FRAM提供了只使用一個(gè)器件就能提供ROM,RAM和EEPROM功能的能力，節(jié)省了功耗, 成本, 空間，同時(shí)增加了整個(gè)系統(tǒng)的可靠性。最常見(jiàn)的例子就是在一個(gè)有外部串行EEPROM嵌入式系統(tǒng)中，F(xiàn)RAM能夠代替EEPROM,同時(shí)也為處理器提供了額外的SRAM功能。,F-RAM芯片包含一個(gè)鋯鈦酸鉛Pb(Zr,Ti)O3的薄鐵電薄膜，通常被稱為PZT。PZT 中的Zr/Ti原子在電場(chǎng)中改變極性，從而產(chǎn)生一個(gè)二進(jìn)制開(kāi)關(guān)。F-RAM在電源被關(guān)閉或中斷時(shí)，由于PZT晶體保持極性能保留其數(shù)據(jù)記憶。這種獨(dú)特的性質(zhì)讓F-RAM成為一個(gè)低功耗、非易失性存儲(chǔ)器。,標(biāo)簽：存儲(chǔ)方式 鐵電隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（FRAM）,特點(diǎn)： 快速寫入、高耐久性、低功耗,被動(dòng)式標(biāo)簽（Passive Tag）：因內(nèi)部沒(méi)有電源設(shè)備又被稱為無(wú)源標(biāo)簽。被動(dòng)式標(biāo)簽內(nèi)部的集成電路通過(guò)接收由閱讀器發(fā)出的電磁波進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，向閱讀器發(fā)送數(shù)據(jù)。 主動(dòng)標(biāo)簽（Active Tag）:因標(biāo)簽內(nèi)部攜帶電源又被稱為有源標(biāo)簽。電源設(shè)備和與其相關(guān)的電路決定了主動(dòng)式標(biāo)簽要比被動(dòng)式標(biāo)簽體積大、價(jià)格昂貴。但主動(dòng)標(biāo)簽通信距離更遠(yuǎn)，可達(dá)上百米遠(yuǎn)。 半主動(dòng)標(biāo)簽（Semi-active Tag）:這種標(biāo)簽兼有被動(dòng)標(biāo)簽和主動(dòng)標(biāo)簽的所有優(yōu)點(diǎn)，內(nèi)部攜帶電池，能夠?yàn)闃?biāo)簽內(nèi)部計(jì)算提供電源。這種標(biāo)簽可以攜帶傳感器，可用于檢測(cè)環(huán)境參數(shù)，如溫度、濕度、是否移動(dòng)等。然而和主動(dòng)式標(biāo)簽不同是它們的通信并不需要電池提供能量，而是像被動(dòng)式標(biāo)簽一樣通過(guò)閱讀器發(fā)射的電磁波獲取通信能量。,標(biāo)簽分類,標(biāo)簽分類,體積小且形狀多樣：RFID標(biāo)簽在讀取上并不受尺寸大小與形狀限制，不需要為了讀取精度而配合紙張的固定尺寸和印刷品質(zhì)。 耐環(huán)境性：紙張容易被污染而影響識(shí)別。但RFID對(duì)水、油等物質(zhì)卻有極強(qiáng)的抗污性。另外，即使在黑暗的環(huán)境中，RFID標(biāo)簽也能夠被讀取。 可重復(fù)使用：標(biāo)簽具有讀寫功能，電子數(shù)據(jù)可被反復(fù)覆蓋，因此可以被回收而重復(fù)使用。 穿透性強(qiáng)：標(biāo)簽在被紙張、木材和塑料等非金屬或非透明的材質(zhì)包裹的情況下也可以進(jìn)行穿透性通訊。 數(shù)據(jù)安全性：標(biāo)簽內(nèi)的數(shù)據(jù)通過(guò)循環(huán)冗余校驗(yàn)的方法來(lái)保證標(biāo)簽發(fā)送的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。,RFID標(biāo)簽與條形碼相比的優(yōu)點(diǎn)？,2.3 RFID技術(shù)分析：頻率,RFID頻率是RFID系統(tǒng)的一個(gè)很重要的參數(shù)指標(biāo)，它決定了工作原理、通信距離、設(shè)備成本、天線形狀和應(yīng)用領(lǐng)域等因素。RFID典型的工作頻率有125KHz、133KHz、13.56MHz、27.12MHz、433MHz、860-960MHz、2.45GHz、5.8GHz等。按照工作頻率的不同，RFID系統(tǒng)集中在低頻、高頻和超高頻三個(gè)區(qū)域,低頻（LF）范圍為30kHz-300kHz，RFID典型低頻工作頻率有125kHz和133kHz兩個(gè)。低頻標(biāo)簽一般都為無(wú)源標(biāo)簽，其工作能量通過(guò)電感耦合的方式從閱讀器耦合線圈的輻射場(chǎng)中獲得，通信范圍一般小于1米。 高頻（HF）范圍為3 MHz -30 MHz，RFID典型工作頻率為13.56MHz，通信距離一般也小于1米。該頻率的標(biāo)簽不再需要線圈繞制，可以通過(guò)腐蝕或者印刷的方式制作標(biāo)簽內(nèi)的天線，采用電感耦合的方式從閱讀器輻射場(chǎng)獲取能量。,RFID頻率,超高頻（UHF）范圍為300MHz-3GHz，3GHz以上為微波范圍。采用超高頻和微波的RFID系統(tǒng)一般統(tǒng)稱為超高頻RFID系統(tǒng)，典型的工作頻率為：433MHz，860-960MHz，2.45GHz，5.8GHz，頻率波長(zhǎng)大概在30厘米左右。嚴(yán)格意義上，2.45GHz和5.8GHz屬于微波范圍。 超高頻標(biāo)簽可以是有源標(biāo)簽與無(wú)源標(biāo)簽兩種，通過(guò)電磁耦合方式同閱讀器通信。通信距離一般大于1米，典型情況為4-6米，最大可超過(guò)10米。,RFID頻率（續(xù)）,2.1 自動(dòng)識(shí)別技術(shù) 2.2 RFID的歷史和現(xiàn)狀 2.3 RFID技術(shù)分析 2.4 RFID標(biāo)簽沖突* 2.5 RFID和物聯(lián)網(wǎng) 多個(gè)標(biāo)簽同時(shí)處于閱讀器識(shí)別范圍之內(nèi)或多個(gè)標(biāo)簽同時(shí)向閱讀器發(fā)送標(biāo)志信號(hào)時(shí)，將發(fā)生標(biāo)簽信號(hào)沖突。,本章內(nèi)容,2.4 RFID標(biāo)簽沖突,標(biāo)簽信號(hào)沖突：當(dāng)兩個(gè)以上的標(biāo)簽同一時(shí)刻向閱讀器發(fā)送標(biāo)識(shí)信號(hào)時(shí)，信號(hào)將產(chǎn)生疊加而導(dǎo)致閱讀器不能正常解析標(biāo)簽發(fā)送的信號(hào)。這個(gè)問(wèn)題通常被稱為標(biāo)簽信號(hào)沖突問(wèn)題（或碰撞問(wèn)題），解決沖突問(wèn)題的方法被稱為防沖突算法（或防碰撞算法，反沖突算法）。 現(xiàn)有的基于時(shí)分多址防沖突算法可以分為基于ALOHA機(jī)制的算法和基于二進(jìn)制樹(shù)兩種類型，而這兩種類型又包括若干種變體。,純ALOHA防沖突算法 算法簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，但信道利用率僅為18.4%，性能非常不理想。,基于ALOHA的防沖突算法,3,分時(shí)隙的ALOHA防沖突算法（S-ALOHA）,基于ALOHA的防沖突算法,S-ALOHA算法將純ALOHA算法的時(shí)間分為若干時(shí)隙，每個(gè)時(shí)隙大于或等于標(biāo)簽標(biāo)識(shí)符發(fā)送的時(shí)間長(zhǎng)度，并且每個(gè)標(biāo)簽只能在時(shí)隙開(kāi)始時(shí)刻發(fā)送標(biāo)識(shí)符。由于系統(tǒng)進(jìn)行了時(shí)間同步，S-ALOHA協(xié)議的信道利用率達(dá)到36.8%，是純ALOHA的兩倍。,基于幀的分時(shí)隙ALOHA防沖突算法（FSA）,Frame Slotted Aloha(FSA) 將N個(gè)時(shí)隙組成一幀，一幀中包含的時(shí)隙數(shù)固定，標(biāo)簽隨機(jī)選擇N個(gè)時(shí)隙中的一個(gè)與閱讀器通信，一旦碰撞則等待下一幀，重新選擇時(shí)隙重發(fā)信息。 優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)化了時(shí)隙Aloha的隨機(jī)退避機(jī)制。 缺點(diǎn)：當(dāng)標(biāo)簽數(shù)遠(yuǎn)大于N時(shí)，出現(xiàn)“餓死現(xiàn)象”； 當(dāng)標(biāo)簽數(shù)遠(yuǎn)小于N時(shí)，較多時(shí)隙空閑，產(chǎn)生浪費(fèi)。,Q算法,基于ALOHA的防沖突算法,動(dòng)態(tài)自適應(yīng)設(shè)置幀長(zhǎng)度的算法可以解決FAS算法固定幀的局限性。目前流行的方法有兩種：一種根據(jù)前一幀通信獲取的空的時(shí)隙數(shù)目，發(fā)生碰撞的時(shí)隙數(shù)目和成功識(shí)別標(biāo)簽的時(shí)隙數(shù)目的數(shù)量估計(jì)當(dāng)前的標(biāo)簽數(shù)并設(shè)置下一幀的最優(yōu)的長(zhǎng)度；另一種根據(jù)前一時(shí)隙的反饋動(dòng)態(tài)調(diào)整幀長(zhǎng)為2的整數(shù)倍，這種方法最具代表性的是EPCglobal Gen2標(biāo)準(zhǔn)中設(shè)計(jì)的Q算法。,動(dòng)態(tài)幀時(shí)隙Aloha運(yùn)用于RFID系統(tǒng)示意圖,當(dāng)系統(tǒng)待識(shí)別標(biāo)簽數(shù)較多時(shí)，動(dòng)態(tài)增加幀長(zhǎng)，可以降低時(shí)隙碰撞率，提高系統(tǒng)性能； 當(dāng)系統(tǒng)待識(shí)別標(biāo)簽數(shù)較少時(shí)，動(dòng)態(tài)減少幀長(zhǎng)，可以降低空閑時(shí)隙比率，提高時(shí)隙利用率，提高系統(tǒng)性能；,隨機(jī)二進(jìn)制樹(shù),基于二進(jìn)制樹(shù)的防沖突算法,隨機(jī)二進(jìn)制樹(shù)算法要求每個(gè)標(biāo)簽維持一個(gè)計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)器初始值設(shè)定為0。在每一個(gè)時(shí)隙開(kāi)始時(shí)，如果標(biāo)簽的計(jì)數(shù)器為零則立即發(fā)送自己的標(biāo)識(shí)符號(hào)，否則該時(shí)隙不回復(fù)。凡是被成功識(shí)別的標(biāo)簽都處于沉默狀態(tài)，對(duì)以后時(shí)隙的閱讀器命令均不回復(fù)。 如果該時(shí)隙有沖突發(fā)生，發(fā)送表示符號(hào)的標(biāo)簽就會(huì)從0或1兩個(gè)數(shù)字中隨機(jī)選擇一個(gè)，并將其加到自己的計(jì)數(shù)器上。 整個(gè)識(shí)別過(guò)程就像是對(duì)二叉樹(shù)中序遍歷。,查詢二進(jìn)制樹(shù),基于二進(jìn)制樹(shù)的防沖突算法,查詢二進(jìn)制樹(shù)算法是無(wú)狀態(tài)協(xié)議，不需標(biāo)簽內(nèi)部維持任何狀態(tài)，標(biāo)簽只需根據(jù)閱讀器廣播的標(biāo)識(shí)符前綴作比較即可。 閱讀器內(nèi)部維持一個(gè)二進(jìn)制前綴，初始值為0。每一個(gè)時(shí)隙開(kāi)始時(shí)，閱讀器廣播該二進(jìn)制前綴，電子標(biāo)簽將自己的標(biāo)識(shí)符號(hào)前幾位與此二進(jìn)制前綴進(jìn)行比較，若相同則立即發(fā)送標(biāo)識(shí)符號(hào)。 如果閱讀器探測(cè)到?jīng)_突發(fā)生，則在下次查詢中在原來(lái)的二進(jìn)制前綴后面增加0或1，重新查詢，如此循環(huán)直到識(shí)別完所有的標(biāo)簽。,EPCglobal 的RFID標(biāo)準(zhǔn)體系,EPC global是由美國(guó)統(tǒng)一代碼協(xié)會(huì)（UCC）和國(guó)際物品編碼協(xié)會(huì)（EAN）于2003年9月共同成立的非營(yíng)利性組織。 EPCglobal以推廣RFID電子標(biāo)簽的網(wǎng)絡(luò)化應(yīng)用為宗旨，繼承了Auto-ID中心的行業(yè)內(nèi)企業(yè)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)制訂工作，統(tǒng)一研究標(biāo)準(zhǔn)并推動(dòng)商業(yè)應(yīng)用，此外還負(fù)責(zé)EPCglobal號(hào)碼注冊(cè)管理。,定義：EPC（Electronic Product Code）即電子產(chǎn)品編碼，是一種編碼系統(tǒng)。它建立在EAN.UCC（即全球統(tǒng)一標(biāo)識(shí)系統(tǒng)）條形編碼的基礎(chǔ)之上，并對(duì)該條形編碼系統(tǒng)做了一些擴(kuò)充，用以實(shí)現(xiàn)對(duì)單品進(jìn)行標(biāo)識(shí)。,物件的身份證號(hào)碼,注意： 一連串結(jié)構(gòu)化編號(hào)用以識(shí)別貨物、位置、服務(wù)、資產(chǎn)等有形無(wú)形的物體 EPC標(biāo)簽除儲(chǔ)存識(shí)別碼之外，級(jí)別較高之標(biāo)簽可儲(chǔ)存使用者所定義的資料 EPC編碼具全球唯一、包容及延展性，除編立新號(hào)碼外，亦可涵蓋既存的編碼方案,General Identifier (GID-96位元),2.68億個(gè)公司,1千6百萬(wàn)個(gè)物件,680 億個(gè)單一品項(xiàng),66,EPC系統(tǒng)的組成,裝載有EPC編碼，它應(yīng)附著在物品上,用于讀或讀寫EPC標(biāo)簽，并能連接于本地網(wǎng)絡(luò)之中。,連接閱讀器和應(yīng)用程序的軟件，亦稱為中間件，它是物聯(lián)網(wǎng)中的核心技術(shù)，可認(rèn)為是該網(wǎng)絡(luò)的神經(jīng)系統(tǒng)，故稱為Savant。,類似于Internet中的域名解析服務(wù)（DNS），它給Savant指明了EPCIS,存儲(chǔ)產(chǎn)品有關(guān)信息,67,對(duì)象名稱解析服務(wù)（ONS） 在EPC系統(tǒng)中，需要將EPC編碼與相應(yīng)的商品信息相匹配，而相應(yīng)的商品信息存儲(chǔ)在對(duì)應(yīng)的EPCIS服務(wù)器中，ONS服務(wù)提供與EPC編碼對(duì)應(yīng)的EPCIS服務(wù)器的地址，它的作用類似于因特網(wǎng)的域名解析服務(wù)。,域名系統(tǒng)（Domain Name System，DNS）負(fù)責(zé)有意義的網(wǎng)名字母與IP地址數(shù)字間的轉(zhuǎn)換。 例如，當(dāng)我們登錄百度網(wǎng)進(jìn)行信息搜索時(shí)，往往最容易記住的是，而不是百度的IP地址211.94.144.100。在計(jì)算機(jī)瀏覽器軟件中的URL中輸入“”并回車后，計(jì)算機(jī)會(huì)向DNS發(fā)送請(qǐng)求以得到IP地址信息，DNS接到請(qǐng)求后，在自己的數(shù)據(jù)庫(kù)中查找所對(duì)應(yīng)的IP地址并將其返回，然后計(jì)算機(jī)再去訪問(wèn)IP地址為211.94.144.100的服務(wù)器，并得到所要瀏覽的網(wǎng)頁(yè)信息。,DNS,對(duì)象名稱解析服務(wù),閱讀器將讀到的EPC編碼通過(guò)本地局域網(wǎng)上傳至本地服務(wù)器，由本地服務(wù)器所帶Savant軟件對(duì)這些信息進(jìn)行集中處理，然后由本地服務(wù)器通過(guò)查找本地ONS服務(wù)或通過(guò)路由器到達(dá)遠(yuǎn)程ONS服務(wù)器查找所需EPC編碼對(duì)應(yīng)的EPCI