P1第第3章章 自动识别技术自动识别技术P2123本章核心要点本章核心要点自动识别技术的基本概念、种类、特点、原理RFID系统的组成及系统的原理RFID标签、读写器、天线P3v1. 基本概念基本概念自动识别：AutoIdentification,它已广泛地应用于现代工业和商业及物流领域中，是生产自动化、销售自动化、流通自动化所必备的技术。它是由自动识别设备以及配套的自动识别软件所构成的。自动识别技术依据识别的原理和方式的不同，可以分为定义识别和特征识别。3.13.1自动识别技术的基本概念自动识别技术的基本概念P4v2. 条形码条形码(barcode) (barcode) 识别技术识别技术一维条码一维条码条码（条形码）是将宽度不等的多个黑条和空白，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。常见的条码是由反射率相差很大的黑条（简称条）和白条（简称空）排成的平行线图案。3.13.1自动识别技术的基本概念自动识别技术的基本概念P5v2. 条形码条形码(barcode) (barcode) 识别技术识别技术一维条码一维条码可以标出物品的生产国、制造厂家、商品名称、生产日期、图书分类号、邮件起止地点、类别、日期等许多信息，因而在商品流通、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。3.13.1自动识别技术的基本概念自动识别技术的基本概念P6v2. 条形码条形码(barcode) (barcode) 识别技术识别技术3.13.1自动识别技术的基本概念自动识别技术的基本概念P7v2. 条形码条形码(barcode) (barcode) 识别技术识别技术3.13.1自动识别技术的基本概念自动识别技术的基本概念P8v2. 条形码条形码(barcode) (barcode) 识别技术识别技术一维条码优越性一维条码优越性1.可靠性强。2.效率高。3.成本低。4.易于制作。5.构造简单。6.灵活实用。7.实现自动化管理。3.13.1自动识别技术的基本概念自动识别技术的基本概念P9v2. 条形码条形码(barcode) (barcode) 识别技术识别技术一维条码局限性一维条码局限性1.数据容量较小2.只能包含字母和数字3.条码尺寸相对较大（空间利用率较低）3.13.1自动识别技术的基本概念自动识别技术的基本概念P10v2. 条形码条形码(barcode) (barcode) 识别技术识别技术二二维条码维条码二维条码正是为了解一维条码无法解决的问题而产生的。因为它具有高密度、高可靠性等特点，所以可以用它表示数据文件(包括汉字文件)、图像等。二维条码是大容量、高可靠性信息实现存储、携带并自动识读的最理想的方法3.13.1自动识别技术的基本概念自动识别技术的基本概念P11v2. 条形码条形码(barcode) (barcode) 识别技术识别技术二二维条码维条码二维码（dimensionalbarcode），又称二维条码，是在一维条码的基础上扩展出的一种具有可读性的条码。设备扫描二维条码，通过识别条码的长度和宽度中所记载的二进制数据，可获取其中所包含的信息。相比一维条码，二维码记载更复杂的数据，比如图片、网络链接等。3.13.1自动识别技术的基本概念自动识别技术的基本概念P12v2. 条形码条形码(barcode) (barcode) 识别技术识别技术二二维条码维条码3.13.1自动识别技术的基本概念自动识别技术的基本概念P13v2. 条形码条形码(barcode) (barcode) 识别技术识别技术二维码二维码PDF417的特点的特点1信息容量大2错误纠正能力3印制要求不高4可用多种阅读设备阅读5尺寸可调以适应不同的打印空间6码制公开已形成国际标准。3.13.1自动识别技术的基本概念自动识别技术的基本概念P14v2. 条形码条形码(barcode) (barcode) 识别技术识别技术二维条码的优越性二维条码的优越性1高密度编码，信息容量大：2编码范围广：。3容错能力强，具有纠错功能：4译码可靠性高：。5可引入加密措施：。6成本低，易制作，持久耐用。7条码符号形状、尺寸大小比例可变。8二维条码可以使用激光或CCD阅读器识读。3.13.1自动识别技术的基本概念自动识别技术的基本概念P15v3. RFIDRFID射频识别技术射频识别技术RFID射频识别是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境。RFID技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便。3.13.1自动识别技术的基本概念自动识别技术的基本概念P16v3. RFIDRFID射频识别技术射频识别技术最常见的射频识别系统的工作过程如下：标签进人磁场后，如果接收到读写器发出的特殊射频信号，就能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(passivetag，即无源标签)，或者主动发送某一频率的信号(activetag,即有源标签)，读写器接收射频标签发送的信号，解码并校验数据的准确性后，送至中央信息系统进行有关的数据处理，3.13.1自动识别技术的基本概念自动识别技术的基本概念P17v3. RFIDRFID射频识别技术射频识别技术RFID技术与条码(Barcode)技术相比的优势：1.不需要光源，甚至可以透过外部材料读取数据。2.使用寿命长，能在恶劣环境下工作。3.能够轻易嵌入或附着在不同形状或类型的产品上。4.读取距离更远。5.可以写入及存取数据，写入时问相比打印条码更少。6.标签的内容可以动态改变。7.能够同时处理多个标签；8.标签的数据存取有密码保护，安全性更高。9.可以对RFID标签所附着的物体进行追踪定位。3.13.1自动识别技术的基本概念自动识别技术的基本概念P18v4.生物特征识别技术生物特征识别技术用于生物特征识别的生物特征应具有以下特点：广泛性每个人都应该具有这种特征；惟一性每个人拥有的特征应该各不相同；稳定性所选择的特征应该不随时间的变化而发生变化；可采集性所选择的特征应该便于测量。3.13.1自动识别技术的基本概念自动识别技术的基本概念P19v4.生物特征识别技术生物特征识别技术生理特征包括手形、指纹、手指、手掌、虹膜、视网膜、面孔、耳廓、DNA、体味、脉搏、足迹等。行为特征有签字、声音、按键力度、步态、红外温谱图等。3.13.1自动识别技术的基本概念自动识别技术的基本概念P20v5.语音识别技术语音识别技术语音识别技术的优点语音识别技术的优点：1、系统的成本非常低廉。2、使用者很容易接受。对使用者来说，不需要与硬件直接接触，而且说话是，一件很自然的事情，所以语音识别可能是最自然的手段。3、最适于通过电话来进行身份识别。3.13.1自动识别技术的基本概念自动识别技术的基本概念P21v5.语音识别技术语音识别技术语音识别技术的缺点是：语音识别技术的缺点是：1.准确性较差，同一个人由于音量、语速、语气、音质的变化等原因容易造成系统的误识。2.语音可能被伪造，至少现在可以用录在磁带上的语音来进行欺骗。3、高保真的录音设备是非常昂贵的。4、虽然每个人的语音特征均不相同，但当语音模板达到一定数量时，语音特征就不足以区分每个人，而且语音特征容易受背景噪音、被检查者身体状况的影响。3.13.1自动识别技术的基本概念自动识别技术的基本概念P22v6. 图像识别技术图像识别技术图像是用各种观测系统以不同形式和手段观测客观世界而获得的，可以直接或间接作用于人眼并进而产生视知觉的实体。获得图像后，可以对其进行三方面的操作，即图像处理、图像识别和图像理解。3.13.1自动识别技术的基本概念自动识别技术的基本概念P23v6. 图像识别技术图像识别技术图像识别技术现已广泛应用于：遥感、文件处理、工业检测、机器人视觉、军事、生物医学、地质、海洋、气象、农业、灾害治理、货物检测、邮政编码、金融、公安、银行、工矿企业、冶金、渔业、机械、交通、电子商务、多媒体网络通信等领域。3.13.1自动识别技术的基本概念自动识别技术的基本概念P24v7.光字符识别技术光字符识别技术光字符识别利用扫描仪或摄像机等光学设备将各种介质上的字符影像输入到计算机中，再由计算机对影像进行分析识别，从而得到相应的文本。3.13.1自动识别技术的基本概念自动识别技术的基本概念P25v7.光字符识别技术光字符识别技术光字符的处理流程如下：从要处理的目标物的影像获取到结果输出，经过影像输入、影像前处理、文字特征抽取、比对识别，最后经人工校正将错认的文字更正，并将结果输出。3.13.1自动识别技术的基本概念自动识别技术的基本概念P26v1. RFIDRFID的基本交互原理的基本交互原理RFID的基本原理3.2 RFID3.2 RFID系统组成系统组成P27v1. RFIDRFID的基本交互原理的基本交互原理RFID的耦合方式电感耦合方式(磁耦合)和反向散射耦合方式(电磁场耦合)两大类。3.2 RFID3.2 RFID系统组成系统组成P28v1. RFIDRFID的基本交互原理的基本交互原理RFID的耦合方式电感耦合方式3.2 RFID3.2 RFID系统组成系统组成P29v1. RFIDRFID的基本交互原理的基本交互原理RFID的耦合方式反向散射耦合方式3.2 RFID3.2 RFID系统组成系统组成P30v2. RFIDRFID应用系统应用系统最基本的RFID系统由三部分组成：(1)电子标签(Tag，即射频卡)(2)阅读器（读写器）(3)天线：3.2 RFID3.2 RFID系统组成系统组成P31v2. RFIDRFID应用系统应用系统3.2 RFID3.2 RFID系统组成系统组成P323.33.3 RFIDRFID电子标签电子标签基本组成及工作原理P333. 4.3. 4. RFIDRFID读写器读写器读写器结构P343.5 3.5 RFIDRFID天线天线天线部分包括读写器天线和标签天线。当工作频率增加到微波区域的时候，天线与标签芯片之间的匹配问题变得更加重要。P353.3.6. RFIDRFID标准标准标准化组织标准化组织国际标准化机构：国际标准化组织（ISO）、国际电工委员会（IEC）、国际电信联盟（ITU）、世界邮联（UPU）等；区域性标准化机构，如CEN等；国家标准化机构，如BSI（英国标准协会）、ANSI（美国国家标准化组织）、DIN（德国标准化学会）等；行业组织，如EPCglobal、ATA（世界海关组织暂准进口协议）、AIAG（汽车工业行动组）、EIA（电子工业联合会）等P36RFID标准体系结构标准体系结构P37EPCglobal的RFID标准体系框架P38v6. RFIDRFID标准标准3.2 RFID3.2 RFID系统组成系统组成ISO/IEC制订的RFID标准ISORFID标准体系框图P39泛在识别中心的技术体系泛在识别中心的技术体系uIDCenter的泛在识别技术体系架构由泛在识别码（uCode）、信息系统服务器、泛在通信器和uCode解析服务器等四部分构成。P403.3.7. RFIDRFID工作频率与典型应用工作频率与典型应用RFID产品的工作频率有：低频、高频超高频3个不同频段，所以无源的标签在不同工作频率产品的具有不同特性，主要的应用也不同。P41低频低频(从从125KHz到到135KHz) 该频率主要是通过电感耦合的方式进行工作，也就是在读写器线圈和标签线圈间存在着变压器耦合作用。通过读写器交变场的作用在标签天线中感应的电压被整流,可作供电电压使用。P42高频高频(13.56MHz) 在该频率的标签不再需要线圈进行绕制，可以通过腐蚀或者印刷的方式制作天线。标签一般通过负载调制的方式进行工作。也就是通过标签上的负载电阻的接通和断开促使读写器天线上的电压发生变化，实现用远距离标签对天线电压进行振幅调制P43超高频超高频(860MHz960MHz)超高频系统通过电场来传输能量。电场的能量下降的不是很快，但是读取的区域不是很好进行定义。该频段读取距离比较远，无源可达10m左右。主要是通过电容耦合的方式进行实现P44本章小结本章小结由于自动识别技术是物联网中最重要的应用技术之一，所以，本章对其进行了详细介绍，占用的篇幅也较大。先从自动识别技术的基本概念、定义入手，介绍了条形码、RFID、生物特征、语音、图像光学字符等识别技术；着重介绍了RFID系统的组成和工作原理，电子标签、读写器及天线组成和原理。最后介绍了RFID标准框架体系和RFID的工作频率、特性和应用。P45思考题思考题1、什么是RFID?2、简述RFID的基本原理。3、RFID系统有哪些工作频段?4、简述RFID系统的电感耦合方式和反向散射耦合方式的原理和特点。5、应答器的能量获取有哪些方法?6、RFID系统中阅读器应具有哪些功能?7、天线有何重要作用？RFID的天线主要有哪几种？天线小型化有何意义？