自動識別技術(shù)與RFID.pptx

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第二章自動識別技術(shù)與RFID,內(nèi)容提要,感知識別技術(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)最獨特的部分。本篇從自動識別技術(shù)與RFID開始，逐一介紹多樣化的信息生成方式。,內(nèi)容回顧,第1章介紹了物聯(lián)網(wǎng)的基本概念，核心技術(shù)，主要特點和應(yīng)用前景。把物聯(lián)網(wǎng)分為感知識別層、網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建層、管理服務(wù)層和綜合應(yīng)用層四層。本章介紹自動識別技術(shù)和RFID，重點討論RFID組成，分類等，并簡要介紹防止RFID標(biāo)簽沖突算法。,本章內(nèi)容,2.1自動識別技術(shù)2.2RFID的歷史和現(xiàn)狀2.3RFID技術(shù)分析2.5RFID和物聯(lián)網(wǎng)自動識別技術(shù)是模式識別理論的典型應(yīng)用，選取不同的特征產(chǎn)生了多樣的自動識別技術(shù)。,光符號識別&語音識別,光學(xué)字符識別（OpticalCharacterRecognition，OCR），是模式識別（PatternRecognition，PR）的一種技術(shù)，目的是要使計算機(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)備通過光學(xué)機(jī)制識別字符。語音識別研究如何采用數(shù)字信號處理技術(shù)自動提取及決定語言信號中最基本有意義的信息，同時也包括利用音律特征等個人特征識別說話人。,語音識別框架：典型的模式識別系統(tǒng),Sphinx,虹膜識別：合適的生物特征,虹膜識別是當(dāng)前應(yīng)用最方便精確的生物識別技術(shù)，虹膜的高度獨特性和穩(wěn)定性是其用于身份鑒別的基礎(chǔ)。,虹膜識別的特點,生物活性:虹膜處在鞏膜的保護(hù)下，生物活性強(qiáng)。非接觸性:從無需用戶接觸設(shè)備,對人身沒有侵犯。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，一般疾病不會對虹膜組織造成損傷。防偽性:不可能在對視覺無嚴(yán)重影響的情況下用外科手術(shù)改變虹膜特征。,指紋識別技術(shù),從實用角度看，指紋識別是優(yōu)于其他生物識別技術(shù)的身份鑒別方法。因為指紋具有各不相同、終生基本不變的特點，且目前的指紋識別系統(tǒng)已達(dá)到操作方便、準(zhǔn)確可靠、價格適中的階段，正逐步應(yīng)用于民用市場。指紋識別的處理流程：通過特殊的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備和計算機(jī)圖像處理技術(shù)，對活體指紋進(jìn)行采集、分析和比對，可以迅速、準(zhǔn)確地鑒別出個人身份。系統(tǒng)一般主要包括對指紋圖像采集、指紋圖像處理、特征提取、特征值的比對與匹配等過程。,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（Ending）：一條紋路在此終結(jié)。,分叉點（Bifurcation)：一條紋路在此分開成為兩條或更多的紋路。,分歧點（RidgeDivergence）：兩條平行的紋路在此分開。,孤立點（DotorIsland）:一條特別短的紋路，以至成為一點。,環(huán)點（Enclosure）:一條紋路分開成為兩條之后，立即有合并成為一條，這樣形成的一個小環(huán)稱為環(huán)點。,短紋（ShortRidge）:一端較短但不至于成為一點的紋路。,IC卡技術(shù),IC卡（IntegratedCircuitCard），即“集成電路卡”在日常生活中已隨處可見。實際上是一種數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)，如有必要還可附加計算能力。一個標(biāo)準(zhǔn)的IC卡應(yīng)用系統(tǒng)通常包括：IC卡、IC卡接口設(shè)備（IC卡讀寫器）、PC，較大的系統(tǒng)還包括通信網(wǎng)絡(luò)和主計算機(jī)等，如圖所示。,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)與計算機(jī)：通常用于金融服務(wù)等較大的系統(tǒng)。,IC卡的基本組成,IC卡的分類,IC卡：按芯片分類存儲器卡,簡介卡內(nèi)嵌入的芯片為存儲器芯片無安全邏輯，可對片內(nèi)信息不受限制地任意存??；卡片制造中也很少采取安全保護(hù)措施；多采用兩線串行通信協(xié)議。特點存儲器卡功能簡單，沒有（或很少有）安全保護(hù)邏輯，但價格低廉，開發(fā)使用簡便，存儲容量增長迅猛，多用于某些內(nèi)部信息無須保密或不允許加密（如急救卡）的場合。,IC卡：按芯片分類邏輯加密卡,簡介：由非易失性存儲器和硬件加密邏輯構(gòu)成，具有安全控制邏輯，安全性能較好；同時采用ROM、PROM、E2PROM等存儲技術(shù)；從芯片制造到交貨，均采取較好的安全保護(hù)措施。多用于有一定安全要求的場合，如保險卡、加油卡、駕駛卡、借書卡、IC卡電話和小額電子錢包等。,IC卡：按芯片分類CPU卡,也稱智能卡。CPU卡的硬件構(gòu)成包括CPU、存儲器（含RAM、ROM、E2PROM等）、卡與讀寫終端通信的I/O接口及加密運算協(xié)處理器CAU，ROM中則存放有COS（ChipOperationSystem，片內(nèi)操作系統(tǒng)）。特點：計算能力高，存儲容量大，應(yīng)用靈活，適應(yīng)性較強(qiáng)。安全防偽能力強(qiáng)。不僅可驗證卡和持卡人的合法性，且可鑒別讀寫終端，已成為一卡多用及對數(shù)據(jù)安全保密性特別敏感場合的最佳選擇，如手機(jī)SIM卡等。,CPU卡：按交換界面分類,接觸式IC卡的多個金屬觸點為卡芯片與外界的信息傳輸媒介，成本低，實施相對簡便；非接觸式IC卡則不用觸點，而是借助無線收發(fā)傳送信息，因此在前者難以勝任的交通運輸?shù)戎T多場合有較多應(yīng)用。,接觸式IC卡,非接觸式IC卡,CPU卡：按應(yīng)用領(lǐng)域分類,根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域的不同可將智能卡分為金融卡和非金融卡（即銀行卡和非銀行卡）。金融卡信用卡：消費支付時，可按預(yù)先設(shè)定額度透支資金?，F(xiàn)金卡：可用做電子錢包和電子存折，不得透支。非金融卡涉及范圍極廣，實質(zhì)上囊括了金融卡之外的所有領(lǐng)域，如門禁卡、組織代碼卡、醫(yī)療卡、保險卡、IC卡身份證、電子標(biāo)簽等。,條形碼技術(shù)：一維條形碼,條碼技術(shù)是在計算機(jī)應(yīng)用發(fā)展過程中，為消除數(shù)據(jù)錄入的“瓶頸”問題而產(chǎn)生的，可以說是最“古老”的自動識別技術(shù)。條形碼是由一組規(guī)則排列的條、空以及對應(yīng)的字符組成的標(biāo)記。當(dāng)使用專門的條形碼識別設(shè)備如手持式條碼掃描器掃描這些條碼時，條碼中包含的信息就轉(zhuǎn)化為計算機(jī)可識別的數(shù)據(jù)。目前市場上常見的是一維條形碼，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,一維條碼是由一組規(guī)則排列的條、空以及對應(yīng)的字符組成的標(biāo)記。普通的一維條碼在使用過程中僅作為識別信息，它的意義是通過在計算機(jī)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫中提取相應(yīng)的信息而實現(xiàn)的。一個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）、(校驗符)、終止符、靜區(qū)（后）。,一維條形碼：譯碼原理,激光掃描儀通過一個激光二極管發(fā)出一束光線，照射到一個旋轉(zhuǎn)的棱鏡或來回擺動的鏡子上，反射后的光線穿過閱讀窗照射到條碼表面，光線經(jīng)過條或空的反射后返回閱讀器，由一個鏡子進(jìn)行采集、聚焦，通過光電轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成電信號，該信號將通過掃描期或終端上的譯碼軟件進(jìn)行譯碼。,條形碼技術(shù)：二維條形碼,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)符號信息的；在代碼編制上巧妙地利用構(gòu)成計算機(jī)內(nèi)部邏輯基礎(chǔ)的“0”、“1”比特流的概念，使用若干個與二進(jìn)制相對應(yīng)的幾何形體來表示文字?jǐn)?shù)值信息，通過圖象輸入設(shè)備或光電掃描設(shè)備自動識讀以實現(xiàn)信息自動處理。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；每個字符占有一定的寬度；具有一定的校驗功能等。同時還具有對不同行的信息自動識別功能、及處理圖形旋轉(zhuǎn)變化等特點。,條形碼技術(shù)：二維條形碼,目前，世界上應(yīng)用最多的二維條碼符號有AztecCode、PDF147、DataMatrix、QRCode、Code16K等。,Code16K,DataMatrix,PDF147,AztecCode,QRCode,一維條形碼與二維條形碼的比較,一維條形碼特點：可直接顯示內(nèi)容為英文、數(shù)字、簡單符號貯存數(shù)據(jù)不多，主要依靠計算機(jī)中的關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)庫保密性能不高損污后可讀性差。,二維條形碼特點：可直接顯示英文、中文、數(shù)字、符號、圖型貯存數(shù)據(jù)量大，可存放1K字符，可用掃描儀直接讀取內(nèi)容，無需另接數(shù)據(jù)庫保密性高（可加密）安全級別最高時，損污50%仍可讀取完整信息。,本章內(nèi)容,2.1自動識別技術(shù)2.2RFID的歷史和現(xiàn)狀2.3RFID技術(shù)分析2.4RFID標(biāo)簽沖突*2.5RFID和物聯(lián)網(wǎng)RFID對于計算機(jī)自動識別技術(shù)而言是一場革命，極大地提高了信息處理效率和準(zhǔn)確度。,2.2RFID的歷史與現(xiàn)狀,RFID是射頻識別技術(shù)（RadioFrequencyIdentification）的英文縮寫,利用射頻信號通過空間耦合（交變磁場或電磁場）實現(xiàn)無接觸信息傳遞并通過所傳遞的信息達(dá)到識別目的。它是上世紀(jì)90年代興起的自動識別技術(shù)，首先在歐洲市場上得以使用，隨后在世界范圍內(nèi)普及。RFID較其它技術(shù)明顯的優(yōu)點是電子標(biāo)簽和閱讀器無需接觸便可完成識別。射頻識別技術(shù)改變了條形碼依靠有形的一維或二維幾何圖案來提供信息的方式，通過芯片來提供存儲在其中的數(shù)量巨大的無形信息。,2.2RFID的歷史與現(xiàn)狀,2.2RFID的歷史與現(xiàn)狀,目前RFID技術(shù)應(yīng)用己經(jīng)處于全面推廣的階段。RFID技術(shù)被視為IT業(yè)的下一個“金礦”。各大軟硬件廠商包括IBM、Motorola、Philips、TI、Microsoft、Oracle、Sun、BEA、SAP等在內(nèi)的各家企業(yè)都對RFID技術(shù)及其應(yīng)用表現(xiàn)出了濃厚的興趣，相繼投入大量研發(fā)經(jīng)費，推出了各自的軟件或硬件產(chǎn)品及系統(tǒng)應(yīng)用解決方案。在應(yīng)用領(lǐng)域，以Wal-Mart，UPS，Gillette等為代表的眾多企業(yè)已經(jīng)開始全面使用RFID技術(shù)對業(yè)務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行改造，以提高企業(yè)的工作效率、管理水平并為客戶提供各種增值服務(wù)。,本章內(nèi)容,2.1自動識別技術(shù)2.2RFID的歷史和現(xiàn)狀2.3RFID技術(shù)分析2.5RFID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)？,2.3RFID技術(shù)分析,RFID系統(tǒng)由五個組件構(gòu)成，包括：傳送器、接收器、微處理器、天線、標(biāo)簽。工業(yè)界經(jīng)常將RFID系統(tǒng)分為閱讀器(Reader):傳送器、接收器和微處理器通常都被封裝在一起天線標(biāo)簽,2.3RFID技術(shù)分析：閱讀器,是RFID系統(tǒng)最重要也是最復(fù)雜的一個組件。工作模式一般是主動向標(biāo)簽詢問標(biāo)識信息可以通過標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)口、RS232串口或USB接口同主機(jī)相連，通過天線同RFID標(biāo)簽通信。有時為了方便，閱讀器和天線以及智能終端設(shè)備會集成在一起形成可移動的手持式閱讀器。,2.3RFID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。閱讀器可以連接一個或多個天線，但每次使用時只能激活一個天線。RFID系統(tǒng)的工作頻率從低頻到微波，使得天線與標(biāo)簽芯片之間的匹配問題變得很復(fù)雜。,2.3RFID技術(shù)分析：標(biāo)簽,內(nèi)部存有唯一的電子編碼，附著在物體上，用來標(biāo)識目標(biāo)對象。標(biāo)簽進(jìn)入RFID閱讀器掃描場以后，接收到閱讀器發(fā)出的射頻信號，憑借感應(yīng)電流獲得的能量發(fā)送出存儲在芯片中的電子編碼（被動式標(biāo)簽），或者主動發(fā)送某一頻率的信號（主動式標(biāo)簽）。,標(biāo)簽分類,被動式標(biāo)簽（PassiveTag）內(nèi)部的集成電路通過接收由閱讀器發(fā)出的電磁波進(jìn)行驅(qū)動，向閱讀器發(fā)送數(shù)據(jù)。主動標(biāo)簽（ActiveTag）電源設(shè)備和與其相關(guān)的電路決定了主動式標(biāo)簽要比被動式標(biāo)簽體積大、價格昂貴。但主動標(biāo)簽通信距離更遠(yuǎn)，可達(dá)上百米遠(yuǎn)。半主動標(biāo)簽（Semi-activeTag）這種標(biāo)簽兼有被動標(biāo)簽和主動標(biāo)簽的所有優(yōu)點，內(nèi)部攜帶電池，能夠為標(biāo)簽內(nèi)部計算提供電源。這種標(biāo)簽可以攜帶傳感器，可用于檢測環(huán)境參數(shù)，如溫度、濕度、是否移動等。然而和主動式標(biāo)簽不同是它們的通信并不需要電池提供能量，而是像被動式標(biāo)簽一樣通過閱讀器發(fā)射的電磁波獲取通信能量。,RFID標(biāo)簽與條形碼相比的優(yōu)點？,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別。但RFID對水、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?？芍貜?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)通過循環(huán)冗余校驗的方法來保證標(biāo)簽發(fā)送的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。,本章內(nèi)容,2.1自動識別技術(shù)2.2RFID的歷史和現(xiàn)狀2.3RFID技術(shù)分析2.5RFID和物聯(lián)網(wǎng)基于RFID標(biāo)簽對物體唯一標(biāo)識特性引發(fā)了對物聯(lián)網(wǎng)研究的熱潮。,2.5RFID與物聯(lián)網(wǎng),基于RFID標(biāo)簽對物體的唯一標(biāo)識特性，引發(fā)了人們對實物互聯(lián)網(wǎng)（物聯(lián)網(wǎng)）研究的熱潮。物聯(lián)網(wǎng)是通過給所有物品貼上RFID標(biāo)簽，在現(xiàn)有互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)之上構(gòu)建所有參與流通的物品信息網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)的建立將對生產(chǎn)制造、銷售、運輸、使用、回收等物品流通的各個環(huán)節(jié)以及政府、企業(yè)和個人行為帶來深刻影響。通過物聯(lián)網(wǎng)，世界上任何物品都可以隨時隨地按需被標(biāo)識、追蹤和監(jiān)控。物聯(lián)網(wǎng)被視為繼Internet后IT業(yè)的又一次革命。,本章小結(jié)內(nèi)容回顧,光學(xué)符號識別技術(shù)語音識別技術(shù)生物計量識別技術(shù)IC卡技術(shù)條形碼技術(shù)RFID射頻技術(shù),