物联网感知技术74课件.ppt
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- 联网 感知 技术 74 课件
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1、2022-8-17物联网技术与应用物联网技术与应用 配套电子课件配套电子课件主编主编:刘丽军刘丽军2/74第第3 3章章 物联网感知技术物联网感知技术主编主编:刘丽军刘丽军【本章知识要点本章知识要点】学习完本章后,应当掌握如下知识:学习完本章后,应当掌握如下知识:(1)掌握)掌握RFID技术的原理、分类和组成。技术的原理、分类和组成。(2)掌握传感器技术的作用和组成。)掌握传感器技术的作用和组成。(3)掌握嵌入式系统的组成和应用领域。)掌握嵌入式系统的组成和应用领域。(4)了解)了解RFID、传感器、嵌入式系统的发展趋势。、传感器、嵌入式系统的发展趋势。3/74第第3 3章章 物联网感知技术物
2、联网感知技术主编主编:刘丽军刘丽军3.1 RFID技术技术 3.1.1 常见自动识别技术 自动识别技术就是应用一定的识别装置,通过被识别物品和识别装置之间的接近活动,自动地获取被识别物品的相关信息,并提供给后台的计算机处理系统来完成相关后续处理的一种技术。4/74第第3 3章章 物联网感知技术物联网感知技术主编主编:刘丽军刘丽军3.1.1 常见自动识别技术常见自动识别技术 1.条码技术(Barcode)条形码是日常生活中经常会看到的一种自动识别技术,也是迄今为止最经济、实用的一种自动识别技术。5/74第第3 3章章 物联网感知技术物联网感知技术主编主编:刘丽军刘丽军 条码可分为一维条码和二维条
3、码。一维条码按照应用可分为商品条码和物流条码。商品条码包括EAN码和UPC码,物流条码包括128码、ITF码、39码、库德巴码等。二维条码根据构成原理、结构形状的差异,可分为行排式二维条码(2D stacked bar code)和矩阵式二维条码(2D matrix bar code)。3.1.1 常见自动识别技术常见自动识别技术6/74第第3 3章章 物联网感知技术物联网感知技术主编主编:刘丽军刘丽军一维条形码二维条形码资料密度与容量密度低,容量小密度高,容量大错误侦测及自我纠正能力可以进行错误侦测,但没有错误纠正能力有错误检验及错误纠正能力,并可根据实际应用设置不同的安全等级垂直方向的资料
4、不储存资料,垂直方向的高度是为了识读方便,并弥补印刷缺陷或局部损坏携带资料,可以纠正印刷缺陷或局部损坏等,并能恢复资料主要用途主要用于对物品的标识用于对物品的描述资料库与网络依赖性多数场合需依赖资料库及通讯网络可不依赖资料库及通讯网络而单独使用识读设备可用线型扫描器识读,如光笔、线型CCD等对于堆叠式可用线型扫描器,或图像扫描仪识读,对于矩阵式则只能用图像扫描仪识读一维条码和二维条码的比较3.1.1 常见自动识别技术常见自动识别技术7/74第第3 3章章 物联网感知技术物联网感知技术主编主编:刘丽军刘丽军 2.光学字符识别(OCR)光学字符识别(Optical Character Recogn
5、ition,OCR)是指对文本资料进行扫描,然后对图像文件进行分析处理,获取文字及版面信息的过程。3.1.1 常见自动识别技术常见自动识别技术8/74第第3 3章章 物联网感知技术物联网感知技术主编主编:刘丽军刘丽军3.卡识别技术(1)磁条(卡)技术(2)IC卡识别技术 3.1.1 常见自动识别技术常见自动识别技术9/74第第3 3章章 物联网感知技术物联网感知技术主编主编:刘丽军刘丽军 4.生物特征识别 生物识别技术(Biometric Identification Technology)是指利用人体生物特征进行身份认证的一种技术。3.1.1 常见自动识别技术常见自动识别技术10/74第第3
6、 3章章 物联网感知技术物联网感知技术主编主编:刘丽军刘丽军3.1.2 RFID技术概述技术概述 RFID是Radio Frequency Identification的缩写,即无线射频识别,俗称电子标签。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。11/74第第3 3章章 物联网感知技术物联网感知技术主编主编:刘丽军刘丽军3.1.2 RFID技术概述技术概述12/74第第3 3章章 物联网感知技术物联网感知技术主编主编:刘丽军刘丽军3.1.2 RFID
7、技术概述技术概述1940195019601970198019902000出现探索丰富发展商用提速广泛RFID发展历程发展历程13/74第第3 3章章 物联网感知技术物联网感知技术主编主编:刘丽军刘丽军3.1.2 RFID技术概述技术概述 与其他自动识别技术相比,RFID的主要特性包括以下4个方面。(1)数据的读写(Read Write)机能;(2)小型化和多样化的形状;(3)耐环境性;(4)可重复使用14/74第第3 3章章 物联网感知技术物联网感知技术主编主编:刘丽军刘丽军3.1.3 RFID分类分类1.按供电方式不同的分类(1)有源电子标签(2)无源电子标签(3)半无源电子标签15/74第
8、第3 3章章 物联网感知技术物联网感知技术主编主编:刘丽军刘丽军3.1.3 RFID分类分类2.按使用频率不同的分类(1)低频(Low Frequency,LF)(2)高频(High Frequency,HF)(3)超高频(Ultra High Frequency,UHF)(4)微波(Microwave,uW)16/74第第3 3章章 物联网感知技术物联网感知技术主编主编:刘丽军刘丽军3.1.3 RFID分类分类低频低频135KHz以下以下高频高频13.56MHz超高频超高频860M960MHz微波微波2.4G17/74第第3 3章章 物联网感知技术物联网感知技术主编主编:刘丽军刘丽军3.1.
9、4 RFID的组成和工作原理的组成和工作原理RFID系统的工作原理18/74第第3 3章章 物联网感知技术物联网感知技术主编主编:刘丽军刘丽军3.1.4 RFID的组成和工作原理的组成和工作原理 RFID系统可分为硬件和软件两大部分,硬件组件包括电子标签电子标签、读写器读写器、天线天线。RFID系统的软件组件可分RFID系统软件、RFID中间件和主机应用程序。19/74第第3 3章章 物联网感知技术物联网感知技术主编主编:刘丽军刘丽军3.1.4 RFID的组成和工作原理的组成和工作原理1.RFID的硬件组成 1)电子标签 电子标签也称应答器,是一个微型的无线收发装置,主要由内置天线和芯片组成。
10、芯片中存储能够识别目标的信息,当读写器查询时它会发射数据给读写器。20/74第第3 3章章 物联网感知技术物联网感知技术主编主编:刘丽军刘丽军3.1.4 RFID的组成和工作原理的组成和工作原理2)读写器 读写器是一个捕捉和处理RFID标签数据的设备,它可以是单独的个体,也可以嵌入到其他系统之中。读写器也是构成RFID系统的重要部件之一,由于它能够将数据写到RFID标签中,因此称为读写器。21/74第第3 3章章 物联网感知技术物联网感知技术主编主编:刘丽军刘丽军3.1.4 RFID的组成和工作原理的组成和工作原理3)天线 天线是一种以电磁波形式把前端射频信号功率接收或辐射出去的设备,是电路与
11、空间的界面器件,用来实现导行波与自由空间波能量的转化。在RFID系统中,天线分为电子标签天线和读写器天线两大类,分别承担接收能量和发射能量的作用。22/74第第3 3章章 物联网感知技术物联网感知技术主编主编:刘丽军刘丽军3.1.4 RFID的组成和工作原理的组成和工作原理2.RFID的软件组成 RFID系统中的软件组件主要完成数据信息的存储、管理以及对RFID标签的读写控制,是独立于RFID硬件之上的部分。主要包括:(1)边沿接口系统 (2)RFID中间件 (3)企业应用接口 (4)应用软件23/74第第3 3章章 物联网感知技术物联网感知技术主编主编:刘丽军刘丽军3.1.5 RFID技术的
12、应用技术的应用24/74第第3 3章章 物联网感知技术物联网感知技术主编主编:刘丽军刘丽军RFID发展面临的难题(1)成本的下降;(2)国际标准的制定与推行;(3)可能引起隐私权的问题。3.1.5 RFID技术的应用技术的应用25/74第第3 3章章 物联网感知技术物联网感知技术主编主编:刘丽军刘丽军人通过五官(视、听、嗅、味、触)接受外界的人通过五官(视、听、嗅、味、触)接受外界的信息,经过大脑的思维(信息处理),作出相应信息,经过大脑的思维(信息处理),作出相应的动作。的动作。而用计算机控制的自动化装置来代替人的劳动,而用计算机控制的自动化装置来代替人的劳动,则可以说电子计算机相当于人的大
13、脑(一般俗称则可以说电子计算机相当于人的大脑(一般俗称电脑),而传感器则相当于人的五官部分(电脑),而传感器则相当于人的五官部分(“电电五官五官”)。)。3.2 传感器引入传感器引入26/74第第3 3章章 物联网感知技术物联网感知技术主编主编:刘丽军刘丽军身体与机器人的对应关系身体与机器人的对应关系27/74第第3 3章章 物联网感知技术物联网感知技术主编主编:刘丽军刘丽军传感器是获取自然领域中信息的主要途径与手段。3.2 传感器引入传感器引入28/74第第3 3章章 物联网感知技术物联网感知技术主编主编:刘丽军刘丽军一、传感器的作用一、传感器的作用传感器实际上是一种功能块,其作用是将来自外
14、界的各种信号转换成电信号。3.2.1 传感器的作用和重要性传感器的作用和重要性29/74第第3 3章章 物联网感知技术物联网感知技术主编主编:刘丽军刘丽军传感器所检测的信号进来显著地增加,因而其品种也极其繁多。为了对各种各样的信号进行检测、控制,就必须获得尽量简单易于处理的信号,这样的要求只有电信号能够满足。电信号能较容易地进行放大、反馈、滤波、微分、存贮、远距离操作等。3.2.1 传感器的作用和重要性传感器的作用和重要性30/74第第3 3章章 物联网感知技术物联网感知技术主编主编:刘丽军刘丽军因此可将传感器的作用狭义的定义为:“将外界的输入信号变换为电信号的一类元件。”如下图所示:传感器来
15、自外界的信号来自外界的信号电信号电信号3.2.1 传感器的作用和重要性传感器的作用和重要性31/74第第3 3章章 物联网感知技术物联网感知技术主编主编:刘丽军刘丽军二、传感器的重要性二、传感器的重要性 作为人脑的一种模拟的电子计算机的发展极为迅速,可是起五种感觉模拟作用的传感器却发展很慢,因而如果不进行传感器的开发,现在的电子计算机将不能适应实际需要。现代社会要求传感器、电子计算机和执行器三者都能相互协调才行。这样,传感器就成了现代科学的中枢神经系统,它日益受到人们的普遍重视,这已成为现代传感器技术的必然趋势。3.2.1 传感器的作用和重要性传感器的作用和重要性32/74第第3 3章章 物联
16、网感知技术物联网感知技术主编主编:刘丽军刘丽军一、传感器的定义一、传感器的定义定义:能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置。3.2.2 传感器的定义和组成传感器的定义和组成33/74第第3 3章章 物联网感知技术物联网感知技术主编主编:刘丽军刘丽军 传感器是一种以一定的精确度把被测量转换为与之有确定对应关系的、便于应用的某种物理量的测量装置。其包含一下几个方面的意思:传感器是测量装置,能完成检测任务 它的输入量是某一被测量,可能是物理量,也可能是化学量、生物量等3.2.2 传感器的定义和组成传感器的定义和组成34/74第第3 3章章 物联网感知技术物联网感知技术主编主
17、编:刘丽军刘丽军输出量是某种物理量,这种量要便于传输、转换、处理、显示等,这种量可以是气、光、电,但主要是电量。输入输出有对应关系,且应有一定的精确度。3.2.2 传感器的定义和组成传感器的定义和组成35/74第第3 3章章 物联网感知技术物联网感知技术主编主编:刘丽军刘丽军二、传感器的组成二、传感器的组成传感器一般由敏感元件、转换元件、敏感元件、转换元件、转换电路转换电路三部分组成:电路电路被测量被测量 敏感元件敏感元件转化元件转化元件转换电路转换电路注:有的书上不包括虚线后部分3.2.2 传感器的定义和组成传感器的定义和组成36/74第第3 3章章 物联网感知技术物联网感知技术主编主编:刘
18、丽军刘丽军 敏感元件(敏感元件(Sensitive element):直接感受被测量,并输出与被测量成确定关系的某一物理量的元件。转换元件(转换元件(Transduction element):):以敏感元件的输出为输入,把输入转换成电路参数。转换电路(转换电路(Transduction circuit):):将转换电路参数接入转换电路,便可转换成电量输出。3.2.2 传感器的定义和组成传感器的定义和组成37/74第第3 3章章 物联网感知技术物联网感知技术主编主编:刘丽军刘丽军有些传感器很简单,仅由一个敏感元件(兼作转换元件)组成,它感受被测量时直接输出电量。如热电偶。有些传感器由敏感元件和
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