第四章 物联网感知技术

物联网感知技术目标：本章在向学员介绍物联网体系中感知技术的相关内容，通过本课的学习，学员应该掌握如下知识：RFID射频识别技术的实现及工作原理RFID技术的典型应用EPC技术EPC编码学时：1.05.1物联网感知技术•射频识别技术（RadioFrequencyIdentification，RFID）•产品电子代码(ElectronicProductCode,EPC)•传感器技术•无线传感网技术(WirelessSensorNetwork,WSN)5.2射频识别技术RFID•RFID(RadioFrequencyIdentification)射频识别是一种非接触式的自动识别技术，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。RFID技术的基本工作原理并不复杂：标签进入磁场后，接收解读器发出的射频信号，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（PassiveTag，无源标签或被动标签），或者主动发送某一频率的信号（ActiveTag，有源标签或主动标签）；解读器读取信息并解码后，送至中央信息系统进行有关数据处理。5.2.1RFID系统组成常用名词：RFID–射频识别；一种利用无线射频进行非接触双向通信的识别方式Tag–电子标签；Reader–读写器；Antenna–天线发展历史：二战时期出现70年代开始应用90年代大规模应用90年代末EPC的提出与其它识别方式相比,RFID具有以下技术优势:多目标识别运动目标识别远距离目标识别抗潮湿抗灰尘抗烟雾RFID射频识别技术的优势5.2.2RFID的分类RFID按应用频率高频（HF）超高频（UHF）微波（MW）低频（LF）低频135KHz以下高频13.56MHz超高频860M~960MHz微波2.4G无源RFID有源RFID半有源RFIDRFID按照能源的供给方式无源RFID读写距离近，价格低有源RFID可以提供更远的读写距离的应用场合但是需要电池供电，成本要更高一些，适用于远有电池，仅供电路工作5.2.3RFID工作原理•标签进入磁场后，接收解读器发出的射频信号，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(PassiveTag，无源标签或被动标签)，或者主动发送某一频率的信号(ActiveTag，有源标签或主动标签)；•解读器读取信息并解码后，送至中央信息系统进行有关数据处理。标签天线单瓶级验证五粮液在酒瓶盖上集成小型超高频电子标签，实现酒类防伪功能。RFID应用：商品防伪RFID应用：商品防伪通讯网络大卖场商店物流产品生产包装移动网络专卖店、经销商工商、技监人员打假办、防伪办标签厂商RFID标签电话网络因特网消费者数据中心专用终端RFID读写器仓库餐饮酒店局域网广域网销售、生产、市场等管理人员物流防伪RFID应用：仓储管理RFID应用：药品溯源管理使用RFID技术，对药品生产、流通、使用全程跟踪和可追溯监管，实施对问题药品快速、可控的召回；通过在电子标签上实现低成本安全认证，提供药品的防伪、防假技术手段药品溯源电子标签5.2.5RFID技术应用实例•不同频段射频卡的特点特点频段工作频率数据传输速率读写距离读写区域低频125~134KHz慢适中(1m)较为均匀高频13.56MHz较快适中(1m)较为均匀超高频860~960MHz快远(10m)很难定义5.2.5RFID技术应用实例ISO/IEC18000国际标准：•18000-1：物理层•18000-2：低于135KHz通信的空中接口的参数；•18000-3：在13.56MHz通信的空中接口的参数；•18000-4：在2.45GHz通信的空中接口的参数；•18000-5：5.8GHz通信的空中接口的参数；•18000-6：860-960MHz通信的空中接口的参数；•18000-7：433MHz通信的空中接口的参数；5.2.5RFID技术应用实例目前13.56MHz的产品主要包括：•ISO14443TypeA卡——Mifare1S50卡、UltraLight卡LEGICTypeA卡、上海公交卡即华虹IC卡、复旦微电子TypeA卡•ISO14443TypeB卡——ATMELRF020•ISO15693（电子标签）卡——PHILIPSI-Code2、TITag-it标签•I-CODE（电子标签）卡——PHILIPSI-Code、上海贝岭BL75R02•SONYFelica卡——香港八达通、深圳通•中国二代身份证5.2.5RFID技术应用实例•目前125KHz的产品主要包括：技术指标EM4100/4102标准卡4001感应式ID厚卡8803感应式ID厚卡芯片SwatchGroupEm4102Wafer台湾4001COB台湾8803Wafe工作频率125KHZ125KHZ125KHZ感应距离2-20cm2-20cm2-20cm尺寸85.5x54x0.82mm85.5x54x2mm85.5x54x1.05mm封装材料PVC、ABSPVC,ABSPVC封装工艺层压封装手工粘贴手工层压号码可选连号喷码典型应用考勤系统、门禁系统、企业一卡通系统等考勤系统、门禁系统、企业一卡通系统等考勤系统、门禁系统、企业一卡通系统等5.3电子编码EPC•EPC系统（物联网）是在计算机互联网和射频技术RFID的基础上，利用全球统一标识系统编码技术给每一个实体对象一个唯一的代码，构造了一个实现全球物品信息实时共享的实物互联网“Internetofthings”。•EPC代码＋RFID＋Internet＝EPC系统（物联网）5.3电子编码EPC•1999年美国麻省理工学院(MIT)成立了自动识别技术中心(AUTOIDCENTER)，提出EPC概念，其后四个世界著名研究性大学、英国剑桥大学、澳大利亚的阿德雷德大学、日本Keio大学、上海复旦大学相继加入参与研发EPC，并得到了100多个国际大公司的支持，其研究成果已在一些公司中试用，如宝洁公司、Tesco公共股份有限公司等。•关于编码方案，目前已有EPC-96Ⅰ型、EPC-64Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型等，并得到了UCC和国际EAN的支持。205.3.1EPC系统的组成应答器ONS服务器EPCIS服务器Internet路由器数据库本地服务器（含Savant）计算机阅读器应答器阅读器………………Internet网络本地网络RFID5.3.2EPC与EAN.UCC的关系•EPC是条码的拓展和延续！–EPC已经成为全球统一标识系统（EAN.UCC系统）的一个组成部分。•􀀹􀀹EPC不会取代条码！•􀀹􀀹EPC将与条码长期共存！EPC与条码共同打造了供应链的完美管理。5.3.3EPC系统的设计EPC由分别代表版本号、制造商、物品种类以及序列号的编码组成。EPC是唯一存储在RFID标签中的信息。这使得RFID标签能够维持低廉的成本并具有灵活性，这是因为在数据库中无数的动态数据能够与EPC相链接。•EPC系统主要由如下七方面组成：1.EPC编码标准2.EPC标签3.EPC码4.解读器5.SavantTM(神经网络软件)6.对象名解析服务(ObjectNamingService:ONS)7.实体标记语言（PhysicalMarkupLanguage:PML）5.3.4EPC系统的目标和意义EPC系统的最终目标是为每一单品建立全球的、开放的标识标准。通过EPC系统的发展：1.能够推动自动识别技术的快速发展；2.通过整个供应链对货品进行实时跟踪；3.通过优化供应链来给用户提供支持；4.提高全球消费者的生活质量；245.3.5EPC编码–目前，EPC编码有64位、96位和256位三种。–EPC编码由版本号、域名管理、对象分类和序列号四个字段组成。•版本号字段标识EPC的版本号，它给出EPC编码的长度；•域名管理字段标识相关的生产厂商信息；•对象分类字段编码物品精确类型；•序列号用于编码出唯一物品。255.3.6EPC编码结构中各字段的长度（位）编码类型版本号域名管理对象分类序列号EPC-64TYPEITYPEIITYPEIII222211526171313243423EPC-96TYPEI8282436EPC-256TYPEITYPEIITYPEIII888326412856565616012864265.3.7EPC编码的性能–唯一性：足够的编码容量和组织保证可以保证对某一个物品实现唯一编码–简单性：编码简单且能实现物品的唯一标识，不包含物品的其他相关信息–可扩展性：为未来的发展提供了充足的备用空间–安全性：EPC编码和加密、认证技术相结合