無線射頻識別技術(shù)rfidrfid的應(yīng)用

無線射頻識別技術(shù)rfidrfid的應(yīng)用

0rfid技術(shù)應(yīng)用無線rfid識別是一種非接觸式通信技術(shù)。無線電波用于在媒體上讀取相關(guān)數(shù)據(jù)，并自動識別目標(biāo)結(jié)果。RFID識別的距離可達(dá)幾十厘米至幾米,可以輸入多達(dá)數(shù)千字節(jié)的信息。RFID技術(shù)具有條形碼所不具備的很多優(yōu)點(diǎn):存儲信息可更新,作用不局限于視野之內(nèi),保密性高、防水防磁耐高溫,使用壽命長,讀取距離大,標(biāo)簽上的數(shù)據(jù)可以加密,存儲容量更大,RFID還能進(jìn)一步確認(rèn)具體的單件商品等等。RFID目前的應(yīng)用非常廣泛,給零售、物流等產(chǎn)業(yè)帶來了革命性的變化,比較常見的應(yīng)用領(lǐng)域包括物流和供應(yīng)管理、生產(chǎn)制造和裝配、航空行李處理、圖書館管理、道路自動收費(fèi)等等,甚至還能用于較為精確的地圖繪制和物體定位。以物流為例,RFID可以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確供應(yīng)、方便運(yùn)輸和存儲、降低管理成本。因此一些大企業(yè)如沃爾瑪?shù)纫呀邮芰薘FID技術(shù)。RFID系統(tǒng)主要由RFID標(biāo)簽、閱讀器、天線和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)組成。在EPC標(biāo)準(zhǔn)體系中,RFID系統(tǒng)是一個(gè)層次清晰的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),如圖1所示,由標(biāo)簽、閱讀器、Savant服務(wù)器、EPC、ONS等要素構(gòu)成。雖然RFID技術(shù)的研究已經(jīng)取得了很大的進(jìn)步,但是如何處理在應(yīng)用環(huán)境中產(chǎn)生的海量實(shí)時(shí)數(shù)據(jù),如何有效地管理和利用這些數(shù)據(jù)仍然需要作進(jìn)一步深入的研究。1rfid數(shù)據(jù)存儲及管理應(yīng)用的迅速發(fā)展使針對RFID技術(shù)的研究也隨之迅速發(fā)展起來。研究主要集中在兩個(gè)領(lǐng)域:電子裝置、組件以及通訊技術(shù);存儲和管理RFID數(shù)據(jù)的算法、軟件架構(gòu)。下面介紹當(dāng)前部分RFID數(shù)據(jù)存儲和管理技術(shù)研究成果。1.1中心服務(wù)器當(dāng)前許多公司正在開發(fā)有效的平臺來更好地管理和利用RFID數(shù)據(jù),通過開發(fā)性能良好的中間件來提高存儲和查詢效率。中間件可放置在企業(yè)RFID網(wǎng)絡(luò)的端點(diǎn)上,也可以放置在企業(yè)中心服務(wù)器,加快數(shù)據(jù)的采集、存儲和查詢。中間件可看作是RFID系統(tǒng)運(yùn)作的中樞,獨(dú)立并介于RFID閱讀器與后端應(yīng)用程序之間,能夠與多個(gè)閱讀器及多個(gè)后端應(yīng)用程序連接以減輕構(gòu)建與維護(hù)RFID系統(tǒng)的復(fù)雜性。除此以外中間件還與其他應(yīng)用層協(xié)同工作,讀取數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)送到數(shù)據(jù)庫系統(tǒng),許多中間件還解決RFID系統(tǒng)的數(shù)據(jù)安全性問題。從企業(yè)的角度看中間件扮演著“控制中心”的角色,能夠提高數(shù)據(jù)存儲、查詢和運(yùn)行效率,并使整個(gè)運(yùn)作流程有著更高的可視性和控制。全球提供RFID中間件的供應(yīng)商包括IBM、Sun、SAP等。1.2基于epc4.2算法的rfid數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)處理RFID系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)不斷產(chǎn)生大量實(shí)時(shí)數(shù)據(jù),從RFID系統(tǒng)中得到的原始數(shù)據(jù)一般以(EPC,地點(diǎn),時(shí)間)形式存在。如何確保RFID系統(tǒng)有能力處理如此海量的數(shù)據(jù)并使其得到高效率的利用是RFID技術(shù)進(jìn)一步獲得發(fā)展的關(guān)鍵。Oracle公司的研究人員利用位圖結(jié)構(gòu)來優(yōu)化RFID數(shù)據(jù)庫。位圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是布爾值的排列,最好的情況下八個(gè)排列的元素剛好可以儲存到一個(gè)字節(jié)中,用EPC_bitmap的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)Oracle中RFID數(shù)據(jù)的處理、查詢和管理,有效地進(jìn)行數(shù)據(jù)維護(hù)、轉(zhuǎn)化以及運(yùn)算。該方法的基本思想是:當(dāng)需要查詢某個(gè)物體的信息時(shí),先找到它所屬的某個(gè)組比查找單個(gè)物體的效率要高,組的劃分是根據(jù)物品的某種性質(zhì)來決定的。Epc_bitmap代表一組EPC的集合,普通的EPC代碼與epc_bitmap結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換方法如圖2所示。Epc_bitmap_segmenti是epc_bitmap中的第i段,epc_bitmap_sement用來代表EPC碼的集合,其中的EPC碼有共同的前綴。epc_length說明商品所用的EPC碼長度,epc_suffix_length是EPC碼后綴的位數(shù),epc_prefix表示共同的前綴,epc_suffix_start存放集合中最小的EPC后綴,epc_suffix_end存放最大的后綴。Epc_suffix_bitmap存儲對集合中EPC后綴的位圖壓縮表示。EPC集合以產(chǎn)品的某種屬性來劃分。通過位圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的操作集合對其進(jìn)行訪問和操作。這些操作包括轉(zhuǎn)換、兩個(gè)epc_bitmap的邏輯運(yùn)算、成員檢測操作、比較操作、維護(hù)操作。與普通的RFID系統(tǒng)相比,所需的存儲空間小2到5倍。1.3關(guān)鍵信息組成RFID-CUBOID模型考慮到物品在移動過程中的特點(diǎn)及應(yīng)用領(lǐng)域的查詢要求,提出了路徑查詢的概念,分離出專門的結(jié)構(gòu)來存儲動態(tài)路徑信息,其他信息另外存儲,也強(qiáng)調(diào)了對路徑信息的存儲和計(jì)算。該模型主要由Stay、Map和Info三個(gè)關(guān)鍵結(jié)構(gòu)組成,用0和1組成的字符串gid來代表運(yùn)動過程相同的一批物品,如圖3所示。gid數(shù)據(jù)最終指向EPC代碼,物品之前批次的gid數(shù)據(jù)是隨后gid的前綴。Info數(shù)據(jù)記錄了靜態(tài)屬性信息,MAP結(jié)構(gòu)描述了gid數(shù)據(jù)間的前綴關(guān)系,stay數(shù)據(jù)是物品停留時(shí)的時(shí)間和地點(diǎn)信息。通常同批次移動的物品數(shù)量總是逐漸減少的,gid和MAP結(jié)構(gòu)充分地利用了這樣的特點(diǎn),為數(shù)據(jù)壓縮和查詢效率提高提供了很好的基礎(chǔ)。同時(shí)這種結(jié)構(gòu)滿足了不同用戶對靜態(tài)信息不同抽象層次的需求以及對路徑信息的要求,通過對三種結(jié)構(gòu)進(jìn)行關(guān)系查詢操作就能準(zhǔn)確地獲得查詢結(jié)果。1.4多源異構(gòu)結(jié)構(gòu)的rfid查詢基于Peer-to-Peer結(jié)構(gòu)的方法提出了可追蹤性的概念,并將點(diǎn)對點(diǎn)計(jì)算和RFID技術(shù)相結(jié)合,在處理查詢操作的時(shí)候?qū)⒃诒镜胤?wù)器上進(jìn)行的本地查詢和在Peer-to-Peer結(jié)構(gòu)中全部服務(wù)器上進(jìn)行的全局查詢結(jié)合起來。這種方法將RFID查詢分為三類:來源與發(fā)展查詢、歸隊(duì)查詢、材料單查詢。來源與發(fā)展查詢獲取物品完整的歷史信息;歸隊(duì)查詢操作能查到物品當(dāng)前所在的地點(diǎn),通過在觀察事件中找到此物品最后出現(xiàn)的地點(diǎn),就可知道它停留在哪里;材料單查詢完成同物品裝配和拆卸有關(guān)的查詢,通過對有父親—孩子關(guān)系的數(shù)據(jù)進(jìn)行遞歸查詢來完成。以上三種查詢類型綜合起來可以滿足大多數(shù)可追蹤性查詢的要求,這些查詢要通過不同組織之間的合作來完成,使各組織之間可以充分而安全地共享信息。