rfid技术与应用课件(PPT 81页).pptx
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1、RFID技术与应用 1第1页,共81页。主要内容n1.国际RFID应用背景n2.射频识别技术简介n3.物联网n 3.1物联网概况n 3.2物联网的逻辑框架n 3.3物联网的物理架构n 3.4物联网的安全与认证n 3.5物联网的工作流程n4.RFID在美日中三国中的应用特点n5.RFID的现状与前景n6.一些建议 2第2页,共81页。1.国际RFID应用n1.2019年开始,全球最大零售商沃尔玛沃尔玛开始采用RFID技术,每年可节省83.5亿美元n2.2019年底美国国防部开始大规模应用RFID技术n3.飞利浦飞利浦公司为2019年世界杯提供320万张RFID门票n4.SAP、英特尔共同开发RF
2、ID技术并大力推广应用3第3页,共81页。1.国际RFID应用(续)n在行业应用方面,国外主要是零售业、制造业、政府、医药、物流等行业广泛应用RFID技术4第4页,共81页。未来广阔的应用领域行李包裹自动识别行李包裹自动识别非接触电子钥匙非接触电子钥匙集装箱自动分类管理集装箱自动分类管理废品分类管理废品分类管理仓库物品管理和分类仓库物品管理和分类生产线自动化及在线检测生产线自动化及在线检测非接触度表非接触度表轮胎实时检测轮胎实时检测现代化机场管理现代化机场管理现代化医院管理与监测现代化医院管理与监测物流实时管理物流实时管理资产管理登记资产管理登记商场货物商场货物图书馆书籍管理图书馆书籍管理停车
3、场不停车收费和管理停车场不停车收费和管理POS机机5第5页,共81页。2.射频识别(RFID)技术n2.1 RFID简介n2.2 RFID天线与标签n2.3 RFID读写器n2.4 RFID系统框图n2.5 四种识别技术比较6第6页,共81页。RFID简介nRFID是Radio Frequency Identification的缩写,即射频识别。nRFID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。n射频识别系统的组成:电子标签(Tag)阅读器 (Reader)天线 (Antenna)7第7页,共81页。RFID天线与标签无源标签无源标签有源标签有源标签8第8页
4、,共81页。RFID读写器9第9页,共81页。RFID系统框图10第10页,共81页。现有四种识别技术n1.条形码n2.磁卡n3.IC卡n4.RFID卡11第11页,共81页。四种识别技术的比较n条码条码和磁卡磁卡的成本较低,但是都容易磨损,且数据量很小;接触式接触式IC卡卡的价格稍高,数据存储量较大,安全性好,但是也容易磨损,寿命短。n与条码、磁卡、接触式IC卡相比,RFIDRFID标签标签实现了免接触操作,具有应用便利,无机械磨损,寿命长,无需可见光源,穿透性好,抗污染能力和耐久性强等特点。并且,RFID标签可以在恶劣环境下工作,读取距离远,支持写入数据,可重复使用,并使用了防冲撞技术,能
5、够识别高速运动物体,并可同时识别多个射频卡。信息载体信息载体信息量信息量读读/写性写性读取方式读取方式保密性保密性智能化智能化抗干扰抗干扰能力能力寿命寿命成本成本条码条码纸、塑料薄膜、金属表面小只读CCD或激光束扫描差无差较短最低磁卡磁卡磁性物质一般读/写电磁转换一般无较差短低IC卡卡EEPROM大读/写电擦除、写入最好有好长较高RFID卡卡EEPROM大读/写无线通信最好有很好最长较高12第12页,共81页。n物联网=EPC+RFID+物流信息+互联网+移动通讯+GPS n物联网将会带来一场新的网络革命。它能使电脑在世界任何地方实时辨认出任何物件n所有的物理对象都在物联网中充当节点n该网络能
6、可靠、准确、实时地传输物理对象的资讯3.1物联网概况EPC:Electronic Product Code,中文称为产品电子代码.13第13页,共81页。物联网的重要特点:n不需要人的干预与操作,通过自动技术 实现网络运行n无缝链接n网络的成本相对较低n通用性好,可以在任何环境下运行n采纳了一些管理实体的标准如:UCC、EAN、ANSI、ISO等 3.1物联网概况(续)14第14页,共81页。物名解析服务(ONS)标准 信息服务器(Information Server)中间件(Middleware)EPC编码读写器(Reader)电子标签(Tag)3.2物联网的逻辑框架15第15页,共81页。
7、RFID全球使用频率频率频率低频低频高频高频超短频超短频微波微波125KHz13.56MHz433MHz860960MHz2.4GHz识别距离识别距离60cm60cm50100m3.5m5m(P)100m(A)1m以内(P)50M(A)一般特性一般特性-比较高价-几乎没有环境变化引起的性能下降-比低频低廉-适合短距离识别和适合多重标签识别的应用领域-长距离识别-实时跟踪、对集装箱内部湿度、冲击等环境敏感-先进的IC技术使最低廉的生产成为可能-多重标签识别距离和性能最突出-特性与900M频带类似-受环境的影响最多运行方式运行方式无源型无源型无源型有源型/无源型有源型/无源型识别速度识别速度低速-
8、高速环境影响环境影响迟钝-敏感标签大小标签大小大型-小型16第16页,共81页。中间件(Middleware)n EPC中间件实现RFID读写器和后端应用系统之间的信息交互,捕获实时的信息和事件,或上行给后端系统,或下行给读写器。n EPC中间件采用标准的协议和接口,是连接读写器和信息系统的纽带。17第17页,共81页。应用级别事件(应用级别事件(ALEALE)服务处理组件)服务处理组件 ALE事件捕获 ALE时间反应报告 事件循环登记/调度 事件数据收集/ALE过滤 ALE ALE 服务安全组件服务安全组件ALE ALE 服务通道控制客户界面客户界面 识别安全联盟管理A L E 服 加密/解
9、密密钥管理务 界 签名/验证审核/报警面 读卡器通信组件读卡器通信组件 简单过滤/事件生成 读卡器管理/监控 读卡器通信适配 因特网因特网/网络基础构造网络基础构造 HTTP/JMS/SOAP TLS/SSLTCP/IP 中间件(续)n读卡器通信组件直接操作读卡器n应用级别事件(ALE)服务安全组件要求数字签名,加密操作和X.509证书nALE服务处理组件处理与RFID标签相关的信息nALE客户界面能够支持:a.简单对象访问协议 (SOAP)ALE安全 保障 b.安全的通知界面18第18页,共81页。EPC信息服务器nEPC信息服务使EPCglobal网络相关数据以物理标识语言(PML)形式请
10、求服务n运行模式,1.EPCIS信息被激活的EPCIS应用程序直接应用 2.EPCIS信息直接存储在资料档案库中,以备今后 查询时进行检索 19第19页,共81页。EPC信息服务器(系统应用层)n应用层是EPC后端软件及企业应用系统,可形成企业个性化的应用系统,包括:p企业信息管理软件:分析统计及报表生成p专用领域应用软件:满足行业应用的个性业务需求p网站商务平台:方便供应链节点信息的注册、查询及交互等信息服务p协同工作平台:实现应用中EPC基础设备的硬件与其他系统的协同工作20第20页,共81页。物名解析服务(ONS)n1.读写器从EPC标签读出的是一个EPC代码信息n2.中间件把从读写器得
11、到的EPC代码信息传给ONSn3.ONS完成在网络数据库中将代码信息转换为存储物品的 相关信息21第21页,共81页。EPC(产品电子编码)n提供识别对象的唯一唯一标识n通过计算机网络来标识和访问单个对象,如在互联网中使用IP地址来标识、组织和通信一样n最终目标:建立一个全球的、开放的标识标准nEPC编码:长度为64位、96位和256位的ID编码,出于成本的考虑现在主要采用96位编码。nEPC编码分为四个字段,分别为:头部,标识编码的版本号,这样就可使电子产品编码采用不同的长度和类型;产品管理者,如产品的生产商;产品所属的商品类别;单品的唯一编号。22第22页,共81页。EPC(产品电子编码)
12、n采用96位码(二进制)的编码体系n可以为2.68亿个公司赋码,为680亿个独立产品编码23第23页,共81页。RFID标准分类n1.技术标准(如符号、射频识别技术、IC卡标准等);n2.数据内容标准(如编码格式、语法标准等);n3.一致性标准(如印刷质量、测试规范等标准);n4.应用标准(如船运标签、产品包装标准等)。n其中编码标准编码标准和通信协议通信协议(通讯接口)是争夺得比较激烈的部分,它们也构成了RFID标准的核心。24第24页,共81页。RFID标准势力n1.EPCglobaln2.ISO标准体系 n3.UID(Unique Identification)n4.NFC(Near F
13、ield Configuration)25第25页,共81页。ActivityStandardStatusReferenceObject ExchangeUHF Class 0 Gen 1 RF ProtocolRatifiedUHFC0UHF Class 1 Gen 1 RF ProtocolRatifiedUHFC1G1HF Class 1 Gen 1 Tag ProtocolRatifiedHFC1UHF Class 1 Gen 2 RF ProtocolRatifiedUHFC1G2EPC Tag Data SpecificationRatifiedTDS1.1Infrastructu
14、reReader ProtocolIn DevelopmentRP1.0Reader ManagementIn DevelopmentRM1.0Tag Data TranslationIn DevelopmentTDT1.0Application Level Event(ALE)In DevelopmentALE1.0EPCIS Capture Interface In DevelopmentEPCIS1.0EPCIS Data Specification In DevelopmentEPCIS1.0Data ExchangeEPCIS Query Interface In Developme
15、ntEPCIS1.0ONSIn DevelopmentONS1.0EPCIS DiscoveryTo Be Determined(None)Subscriber AuthenticationTo Be Determined(None)EPCglobal标准 26第26页,共81页。EPC Class1 Gen2规范特色n使用的频段范围为 868MHz950MHz n具有全球统一的标准 n可变资料传送速度n搜寻标签之机制反碰撞搜寻法nGen2协议与第一代EPCglobal UHF协议相比:1.标签的信息存储量增大,准确性提高 2.符合全球许多条例的要求 3.标签读取正确率高,读取速度快 4.安全
16、性和保护隐私功能都有所加强 27第27页,共81页。ISO/IEC相关RFID标准 28第28页,共81页。ISO/IEC相关RFID标准(续)nISO18000系列包含了有源和无源RFID技术标准,主要是基于物品管理的RFID空中接口参数nISO 17363 至17364 是一系列物流容器识别的规范,它们还未被认定为标准n目前在我国常用RFID标准为用于非接触智能卡的两个ISO标准:ISO 14443、ISO 1569329第29页,共81页。n泛在识别标准是日本的泛在识别(Ubiquitous ID)中心等组织,针对射频识别技术和物品自动识别制定的一系列标准。n泛在ID要构建这样一种系统:
17、先为所有需要管理的物品分配不同的128位代码“ucode”,并将其保存在射频标签或条形码中。读取ucode代码后,与“ucode解析服务器”进行核对,读取储存的信息。ucode以全球统一的方式进行分配,在全球任何地方都能够进行核对。n Ucode进行了以下分区:类别 0:光学性ID标签类别 1:低级RFID标签类别 2:高级RFID标签类别 3:低级 智能标签类别 4:高级智能标签类别 5:低级主动性标签类别 6:高级主动性标签类别 7:安全盒类别 8:安全服务器类别0类别1类别2泛在识别(UID)标准30第30页,共81页。n近距离通讯技术(NFC)全称Near Field Communic
18、ation,其技术优势为:n在单一芯片上结合了感应式读卡器,感应式卡片和点对点的功能n通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据。任意两个设备(如移动电话、蓝牙设备、设备)相互接近,就可以实现无线通信,实现信息交换、内容访问、服务交换等功能n拥有 NFC 功能的消费电子装置可以交换或储存个人资料,其中包括各种讯息、照片、MP3等。为消费者实现使用简便、免安装设定、现场立即联机、智能型门控等功能,符合现代消费的需求近距离通讯技术(NFC)31第31页,共81页。3.3物联网的物理架构带有RFID 标签的包装箱服务器可移动的RFID读写器带有RFID 标签的物体固定的RFID 读写器数据中心的应用
19、程序服务器数据中心的数据库客户应用ONS和PML服务EPC登记因特网标准应用ONS(缓存中的信息)32第32页,共81页。n射频识别系统的碰撞与防碰撞设计射频识别系统的碰撞与防碰撞设计n在射频识别技术的发展过程中,防碰撞技术是一项关键技术.当读写器的天线区域中有多个射频卡时,它们几乎同时发送信号,信号互相干扰,即发生了碰撞.n防碰撞技术可以从硬件和软件两种途径来实现:硬件实现采用TDMA,FDMA,CDMA等多址识别技术,优点是时延很小,但是以增加系统复杂性和提高成本为代价的;软件实现使系统设计简单、成本低且易于修改,但响应时间相对较长.3.4物联网的安全与认证33第33页,共81页。系统安全
20、性n1.读写通道的安全性:Kill标签、Hash锁、认证和加密算法 n2.中间件的安全性:身份验证、授权和审计技术的安全框架、数据流加密 n3.应用层的安全性:现有成熟的网络安全技术 34第34页,共81页。系统安全性(续)(公匙基础设施)(公匙基础设施)(RFID中间件)中间件)(目标信息服务)(目标信息服务)(目标追踪服务)(目标追踪服务)(域名解析服务)(域名解析服务)(对象名解析服务)(对象名解析服务)(传输层安全通道)(传输层安全通道)35第35页,共81页。3.5物联网的工作流程 1、产品在生产完成时,贴上存储有EPC标识的RFID 标签,此后在产品的整个生命周期,该EPC 代码成
21、为产品的唯一标识,以此EPC 编码为索引能实时在EPC 网络上查询和更新产品相关信息,也能以它为线索,在各个流通环节对产品进行定位追踪。36第36页,共81页。2、在运输、销售、使用、回收等任何环节,当某个阅读器在其读取范围内监测到标签的存在,就会将标签所含EPC 数据传往与其相连的Savant,Savant 首先以该EPC 数据为键值,在本地ONS 服务器获取包含该产品信息的EPC 信息服务器的网络地址,然后Savant 根据该地址查询EPC 信息服务器,获得产品的特定信息,进行必要的处理后,触发后端企业应用做更深层次的计算。同时,本地EPC 信息服务器和源EPC 信息服务器对本次阅读器读取
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