物联网工程概论全册配套课件2.ppt

1、 1物联网工程概论全册物联网工程概论全册配套课件配套课件2 2 3疑问：物联网是什么？疑问：物联网是什么？ 4思考：物联网从何来？思考：物联网从何来？ 5讨论：物联网起因？讨论：物联网起因？ 6 物联网的定义物联网的定义 物联网的起源物联网的起源1.1.二二物联网三大推力物联网三大推力三三第第1讲讲 物联网概论物联网概论战略性新兴产业战略性新兴产业解析解析四四国内物联网产业发展国内物联网产业发展1.1.一一五五 7一、一、物联网的定义物联网的定义v概念起源v麻省理工学院麻省理工学院Ashton教授于教授于1999年最早提出，年最早提出，其理念是基于射频识别技术其理念是基于射频识别技术(RFID

2、)、电子代码、电子代码(EPC)等技术，在互联网的基础上，构造一个实现等技术，在互联网的基础上，构造一个实现全球物品信息实时共享的实物互联网，即物联网。全球物品信息实时共享的实物互联网，即物联网。v物联网的核心和基础是互联网，不过用户端不仅局物联网的核心和基础是互联网，不过用户端不仅局 限于个人电脑，而是延伸到任何需要实时管理的物限于个人电脑，而是延伸到任何需要实时管理的物 品和物品之间。品和物品之间。 8一、一、 物联网的定义物联网的定义 9一、一、 物联网的定义物联网的定义 10一、一、 物联网的定义物联网的定义物联网定义： 物联网是一种通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、

3、激光扫描器等信息传感设备，按照约定协议，使物体与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现对物体的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的网络。 11一、一、 物联网的定义物联网的定义v 主要特征主要特征全面感知全面感知 利用射频识别、二维码、传感器等感利用射频识别、二维码、传感器等感知、捕获、测量技术随时随地对物体进行知、捕获、测量技术随时随地对物体进行信息采集和获取信息采集和获取 可靠传送可靠传送 通过将物体接入信息网络，依托各种通过将物体接入信息网络，依托各种通信网络，随时随地进行可靠的信息交互通信网络，随时随地进行可靠的信息交互和共享和共享智能处理智能处理 利用各种智能计算技术，对海量的感利

4、用各种智能计算技术，对海量的感知数据和信息进行分析并处理，实现智能知数据和信息进行分析并处理，实现智能化的决策和控制化的决策和控制 12 物联网的定义物联网的定义 物联网的起源物联网的起源1.1.二二物联网三大推力物联网三大推力三三第第1讲讲 物联网概论物联网概论战略性新兴产业战略性新兴产业解析解析四四国内物联网产业发展国内物联网产业发展1.1.一一五五 13二、物联网的起源二、物联网的起源 14二、物联网的起源二、物联网的起源/计算机计算机 自从1946年世界上第一台电子数字计算机诞生以来，计算机经得到了迅速发展和应用，著名的摩尔定律很好地说明了着一点：平均每18个月计算机的性能要提高一倍，

5、而价格要下降一半。 15 1946年，举世公认的第一台电子数字计算机ENIAC， 诞生在战火纷飞的二次世界大战，它的“出生地”是美国马里兰州阿贝丁陆军试炮场。 二、物联网的起源二、物联网的起源/计算机计算机 16 在ENIAC内部，总共安装了17468只电子管，7200个二极管，70000多电阻器，10000多 只电容器和6000只继电器，电路的焊接点多达50万个；机器被安装在一排2.75米高的金属柜里，占地面积为170平方米左右，总重量达 到30吨。它的耗电量超过174千瓦；电子管平均每隔7分钟就要被烧坏一只。二、物联网的起源二、物联网的起源/计算机计算机 171954年美国电报电话公司（A

6、T&T）贝尔实验室研制成功了第一台半导体计算机（TRADIC ） 1960年年IBM全面推出晶体管化的全面推出晶体管化的7000系列电脑。系列电脑。 以晶体管为主要器件的IBM7090型电脑，换下了诞生不过一年的IBM709电子管计算机，从1960年到1964年一直统治着科学计算的领域，并作为第二代电子计算机的典型代表，被永远载入电脑的史册里。二、物联网的起源二、物联网的起源/计算机计算机 18 1964年4月7日，IBM公司宣布了一项最新成就：IBM公司投资50亿美圆研制出的通用计算机-IBM360系统。 IBM360系统是首次使用集成电路作为元件构造的通用计算机。系统用360为名， 表示一

7、圈360度，既代表着360系统从工商业到科学界的全方位应用，也表示IBM的宗旨：为用户全方位服务。二、物联网的起源二、物联网的起源/计算机计算机 19 1971年，英特尔公司宣称，他们首创了一种“开启集成电路新纪元”的半导体芯片，英特尔公司命名它为4004，第一个4表示它可以一次处理4位数据， 第二个4代表它是这类芯片的第4种型号。这种数字代号沿用至今，就是现代所谓“386”、“486”等计算机俗称的最早源头。1972年4月， 霍夫小组研制出另一型号的微处理器8008。在做了少许改进后，1975年又推出有史以来最成功的8位微处理器8080。 8080集成了约4800个晶体管，每秒执行29万条指

8、令。8080型微处理器正式投放市场是在1974年，这种芯片及其仿制品后来共卖掉数以百万计，引发了汹涌澎湃的微电脑热潮。 二、物联网的起源二、物联网的起源/CPU 20二、物联网的起源二、物联网的起源/CPU 21时间型号公司1971 4004Intel19728008Intel1974Z-80Zilog19768086Intel197868000 Motorola198180286Intel198680386Intel198768030 Motorola198880486 Intel1993pentiumIntel二、物联网的起源二、物联网的起源/CPU 22 计算机网络就是通过电缆、电话线、

9、或无线通讯互连的算机的集合。按计算机连网的区域大小，可以把网络分为局域网和广域网。 如在一个房间、一座大楼，或是在一个小范围内的网络就称为局域网，而跨省市、跨国家的网络则是广域网，InternetInternet就是最大最典型的广就是最大最典型的广域网。域网。二、物联网的起源二、物联网的起源/网络网络 23二、物联网的起源二、物联网的起源/网络网络v 国际互联网真在民间普及应用，开始于上世纪90年代初。互联网在中国的发展历程可以大略地划分为三个阶段:v 第一阶段为第一阶段为19861993年是研究试验阶段。在此期间中年是研究试验阶段。在此期间中国一些科研部门和高等院校开始研究国一些科研部门和高

10、等院校开始研究Internet联网技术，联网技术，并开展了科研课题和科技合作工作。并开展了科研课题和科技合作工作。v 第二阶段为第二阶段为19941996年，是起步阶段。在中国陆续启年，是起步阶段。在中国陆续启动了中国公用计算机互联网（动了中国公用计算机互联网（CHINANET）、中国科技网）、中国科技网（CSTNET）、中国教育和科研计算机网（）、中国教育和科研计算机网（CERNET）、）、中国金桥信息网（中国金桥信息网（CHINAGBN）等多个互联网络，互联网）等多个互联网络，互联网开始步入公众生活，并在中国得到了迅速的发展。开始步入公众生活，并在中国得到了迅速的发展。v 第三阶段从第三阶

11、段从1997年至今，是快速增长阶段，网络应用无处年至今，是快速增长阶段，网络应用无处不在，渗透到社会的每个角落。不在，渗透到社会的每个角落。 24二、物联网的起源二、物联网的起源/物联网物联网v美国是物联网技术的主导和先行国之一，较早开美国是物联网技术的主导和先行国之一，较早开展了物联网及相关技术的研究与应用展了物联网及相关技术的研究与应用。v1991年由美国提出普适计算的概念，它具有两个关键特性：一是随时随地访问信息的能力，二是不可见性，通过在物理环境中提供多个传感器、嵌入式设备，在用户不察觉的情况下进行计算和通信。 25二、物联网的起源二、物联网的起源/物联网物联网v1995年，比尔盖茨在

12、未来之路一书中曾经提及物联网的概念。v“物联网”概念的真正出现是在1999年。麻省理麻省理工学院工学院AshtonAshton教授于教授于19991999年最早提出，其理念是年最早提出，其理念是基于射频识别技术基于射频识别技术(RFID)(RFID)、电子代码、电子代码(EPC)(EPC)等技术，等技术，在互联网的基础上，构造一个实现全球物品信息在互联网的基础上，构造一个实现全球物品信息实时共享的实物互联网，即物联网。实时共享的实物互联网，即物联网。 26二、物联网的起源二、物联网的起源/物联网物联网 2009年1月28日，奥巴马就任美国总统后在与美国工商业领袖举行的一次“圆桌会议”上，作为仅

13、有的两名代表之一的IBM首席执行官彭明盛首次提出了“智慧的地球”这一概念，建议新政府投资新一代的智慧型基础设施，阐明其短期和长期效益。 奥巴马对此给予了积极的回应：“经济刺激资金将会投入到宽带网络等新兴技术中去，毫无疑问，这就是美国在21世纪保持和夺回竞争优势的方式。”此后，物联网产业引发全美工商界的高度关注，并认为“智慧地球”有望成为又一个“信息高速公路”计划，从而在世界范围内引起轰动。 27二、物联网的起源二、物联网的起源/物联网物联网 美国的“智慧地球”战略认为：IT产业下一阶段的任务是把新一代IT技术充分运用在各行各业之中。具体地说，就是把感应器嵌入和装备到电网、铁路、桥梁、隧道、公路

14、、建筑、供水系统、大坝、油气管道等各种物体中，并且被普遍连接，形成所谓“物联网”。 然后将“物联网”与现有的互联网整合起来，实现人类社会与物理系统的整合，在这个整合的网络当中，存在能力超级强大的中心计算机群，能够对整合网络内的人员、机器、设备和基础设施实施实时的管理和控制，在此基础上，人类人类可以以更加精细和动态的方式管理生产和生活，达到可以以更加精细和动态的方式管理生产和生活，达到“智慧智慧”状态，提高资源利用率和生产力水平，改善人与自然间的关状态，提高资源利用率和生产力水平，改善人与自然间的关系。系。 28二、物联网的起源二、物联网的起源/物联网物联网 该战略预言：“智慧的地球”战略能够带

15、来长短兼顾的良好效益，尤其是在当前的局势下，对于美国经济甚至世界经济走出困境具有重大意义。 在短期经济刺激方面，该战略要求政府投资于诸如智能铁路、智能高速公路、智能电网等基础设施，能够刺激短期经济增长，创造大量的就业岗位； 其次，新一代的智能基础设施将为未来的科技创新开拓巨大的空间，有利于增强国家的长期竞争力； 第三，能够提高对于有限的资源与环境的利用率，有助于资源和环境保护； 第四，计划的实施将能建立必要的信息基础设施。 29二、物联网的起源二、物联网的起源/物联网物联网v在欧盟方面，按欧盟专家的说法，欧盟发展物联网先于美国，事实上欧盟围绕物联网技术和应用作了不少创新性工作。v2009年布置

16、的欧盟物联网行动计划（Internet of thingsAn action plan for Europe）其目的也是企图在“物联网”的发展上引领世界。在欧盟较为活跃的是各大运营商和设备制造商，他们推动了M2M（机器与机器）的技术和服务的发展，同年又推出了欧盟物联网战略研究线路图。 30二、物联网的起源二、物联网的起源/物联网物联网v从2003年开始，日本开始了真正的泛在网试验。2004年，日本推出了下一步国家信息化战略泛在网战略，尽管当时还没有现代意义上的物联网概念，但泛在网战略，在方向上无疑是与物联网不谋而合的。v日本的物联网规划-为了突破持续低迷的经济环境，重整旗鼓，抢占数字领域制高点

17、，日本于2009年3月提出“数字日本创新计划”(ICT Hatoyama Plan，亦称ICT鸠山计划)，同年7年，日本更进一步提出“i-Japan战略2015”。其中，交通、医疗、智能家居、环境监测、物联网是建设重点。 31二、物联网的起源二、物联网的起源/物联网物联网 日本基于物联网的地震感知预警系统可说是这方面成就的代表。多年来，地震预警一直是一项难以攻克的世界性科学难题，为了与地震作斗争，2007年10月，日本的传感形地震预警系统正式投入使用，日本各相关机构可无偿使用这项服务。日本现阶段有数十家企业和团体签署协议加入预警系统，预警系统向参加的企业等单位承诺，它们将在地震波到达前10秒3

18、0秒，收到地震警报。2008年6月14日，日本东北部的岩手、宫城等地发生里氏7.2级地震。日本气象厅在主震到达宫城石卷市前12秒，发布了地震预报，在地震来临前10秒左右发出预警，给人们在避灾方面提供了宝贵的反应时间。 32二、物联网的起源二、物联网的起源/物联网物联网 2009年10月13日，韩国通信委员会通过了物联网基础设施构建基本规划，将物联网市场确定为新增长动力，提出了“通过构建世界最先进的物联网基础实施，打造未来广播通信融合领域超一流信息通信技术强国”的目标，并确定了构建物联网基础设施、发展物联网服务、研发物联网技术、营造物联网扩散环境4大领域和12项详细课题。 33二、物联网的起源二

19、、物联网的起源/物联网物联网 2009年8月7日，温家宝总理视察无锡时提出“感知中国”理念，由此推动了物联网概念在国内的重视，成为继计算机、互联网和移动通信之后引发新一轮信息产业浪潮的核心领域。 2010年3月5日，温家宝总理在政府工作报告将“加快物联网的研发应用”明确纳入重点产业振兴。国务院、发展和改革委员会、工业和信息化部、科学技术部等都在研究制定促进物联网产业发展的扶持政策，由此，推动了中国物联网建设从概念推广、政策制定、配套建设到技术研发的快速发展。 34 物联网的定义物联网的定义 物联网的起源物联网的起源1.1.二二物联网三大推力物联网三大推力三三第第1讲讲 物联网概论物联网概论战略

20、性新兴产业战略性新兴产业解析解析四四国内物联网产业发展国内物联网产业发展1.1.一一五五 35三、三、 物联网的三大推动力物联网的三大推动力v3.1 第一大推动力：政府第一大推动力：政府v3.2 第二大推动力：企业第二大推动力：企业v3.3 第三大推动力：教育界与科技界第三大推动力：教育界与科技界 363.1 第一大推动力：政府第一大推动力：政府戈尔-数字地球 373.1 第一大推动力：政府第一大推动力：政府奥巴马-智慧地球 38山东农业大学山东农业大学1.3.1 第一大推动力：政府第一大推动力：政府v “两会”关注v 2010年3月6日上午,全国人大委员长吴邦国参加了十一届全国人大三次会议和

21、全国政协十一届三次湖北代表团审议强调，要找准国际产业发展新方向，扬长避短，把培育物联网、智能电网、低碳技术、生物技术、新材料等新兴产业作为国家发展战略。v 2010年3月5日上午，工信部部长李毅中信心十足地指出“（我们国家的）物联网有一定的基础，在国际水平的线上，我们并不落后。”v 2010年3月8日全国人大代表、浙江省电信有限公司总经理张新建表示，中国应将物联网建设上升为国家战略，并要掌握国际话语权。v 2010年3月5日，全国人大代表、中国工程院院士、中星微电子有限公司董事长邓中翰在接受采访时说，物联网将是未来经济的新增长点。 391.3.2 第二大推动力：企业第二大推动力：企业2008年

22、，IBM提出的“智慧的地球”发展战略 401.3.2 第二大推动力：企业第二大推动力：企业v 2010年9月11日，我国的“传感器网络标准工作组”成立，该组聚集了中国科学院、中国移动等国内传感网主要的技术研究和应用单位,将积极开展传感网标准制定工作，深度参与国际标准化活动，旨在通过标准化为产业发展奠定坚实的技术基础。“物联网”涵盖了诸多的产业力量，电信运营商在其中扮演什么样的角色呢？说到底，运营商就是提供一个运营平台，可以在上面开发各种业务。v 除了上述业务外，中国移动的“物联网”展台还展出了物流信息化、企业一卡通、公交视频、校讯通、手机购电等主题，这些业务都是物联网概念统合下的业务分支。中国

23、电信将物联网业务分成两部分“平安e家”和“商务领航”。中国联通的3G污水监测业务更脱离了个人消费的传统应用领域。 413.3第三大推动力：教育界与科技界第三大推动力：教育界与科技界v教育部 增设物联网专业v工信部 采取四大措施支持电信运营企业开展物联网技术创新与应用v追求先进科学、前沿技术是科学家的天职 42 物联网的定义物联网的定义 物联网的起源物联网的起源1.1.二二物联网三大推物联网三大推力力三三第第1讲讲 物联网概论物联网概论战略性新兴产业战略性新兴产业解析解析四四 国内物联网产业发展国内物联网产业发展1.1.一一五五 431.4 国家战略性新兴产业解析国家战略性新兴产业解析v国务院颁

24、布了国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定，内容涉及七个方面：信息技术产业信息技术产业生物产业生物产业高端装备高端装备制造业制造业新能源产业新能源产业节能环保节能环保新能源产业新能源产业新材料产业新材料产业 44v节能环保产业 为应对全球气候变化和适应产业绿色发展的国际趋势，结合我国面临的资源环境巨大压力，我国将以先进适用技术集成应用为重点，大力发展新型高效节能、先进环保、资源循环利用技术和装备，发展节能环保服务业和再制造产业等环保产业新业态。1.4 国家战略性新兴产业解析国家战略性新兴产业解析 45v新能源产业 绿色新能源技术发展和产业化是解决能源危机、优化能源结构的根本出路。未来我国

25、应积极发展新一代核能；加快太阳能热利用技术推广应用，开拓多元化的太阳能光伏光热发电市场；提高风电技术装备水平，有序推进风电规模化发展；因地制宜开发利用生物质能。1.4 国家战略性新兴产业解析国家战略性新兴产业解析 46v新一代信息技术产业 信息技术正在纵深发展并深刻改变人类的生产和生活方式，新一代信息技术依然是我国产业结构优化升级的最核心技术1.4 国家战略性新兴产业解析国家战略性新兴产业解析 47v生物产业 生命科学和生物技术将是从根本上影响21世纪人类发展的重大领域，将对改变消耗自然资源的传统发展模式、构建绿色可再生产业体系、促进人类健康产生革命性影响。1.4 国家战略性新兴产业解析国家战

26、略性新兴产业解析 48v高端装备制造业 具有技术密集、附加值高、成长空间大、带动作用强等突出特点，对于加快我国工业现代化建设，实现制造强国战略目标具有重要意义。1.4 国家战略性新兴产业解析国家战略性新兴产业解析 49v新材料产业 国民经济各行业特别是战略性新兴产业发展的重要基础，也是长期以来制约我国制造业发展和节能减排目标实现的瓶颈。其发展要以发挥我国在纳米、超导、稀土等材料科学技术研究方面的优势为基础，以满足国家重大工程建设和产业结构升级为目标，巩固学科研究优势，大力发展新材料制备技术和装备，大力推进新型材料产业化，大力推进大宗高端材料规模化生产应用。1.4 国家战略性新兴产业解析国家战略

27、性新兴产业解析 50v新能源汽车产业 新能源汽车是全球汽车行业升级转型的方向。当前，我国要充分发挥社会各方面的积极性，以产业联盟系列化为途径，着力突破动力电池、驱动电机和电子控制领域关键核心技术，加速形成知识产权，推进插电式混合动力汽车、纯电动汽车推广应用和产业化。1.4 国家战略性新兴产业解析国家战略性新兴产业解析 51 物联网的定义物联网的定义 物联网的起源物联网的起源1.1.二二物联网三大推力物联网三大推力三三第第1讲讲 物联网概论物联网概论战略性新兴产业战略性新兴产业解析解析四四 国内物联网产业发展国内物联网产业发展1.1.一一五五 52 2009年10月24日，西安优势微电子公司宣布

28、第一颗物联网的中国芯“唐芯一号”芯片研制成功，可以满足各种条件下无线传感网、无线个域网、有源RFID等物联网应用的特殊需要；12月上旬“乙太视讯网络信息服务系统”开发成功一”，该系统是物联网实现数据、语音、视讯三网合一的基础组件，也是物联网的核心架构组合的关键，这些成就为我国的物联网产业的发展奠定了基础。 53v 2009年11月，中国移动在江苏省无锡市相继建立了物联网研究院和物联网数据中心，重点开展TD-SCDMA与物联网融合的技术研究和应用开发，支撑物联网的相关业务，并将与当地政府合作，在工业、农业、公共服务等各个领域开展形式多样的应用示范工程建设。 v 2010年2月，中国移动与苏州市政

29、府签订合作协议，双方将在苏州建立中国移动苏州城市物联网应用中心，重点开展TD-SCDMA与物联网融合的应用开发和推广，并在政务公开、城市管理、民生工程、工农业、服务业等领域的信息化建设过程中开展应用合作。同时，中国移动开发的一整套拥有自主知识产权的机器到机器通信解决方案，成为我国物联网应用的主要形式，已在智能楼宇、路灯监控、动物溯源、手机钱包、环境监测等方面得到了广泛的应用。 541.5 物联网国内发展物联网国内发展v 2010年5月，成都市印发成都市物联网产业发展规划 (20102012)。v 产业规划确定了成都物联网产业的三年发展目标，即“三中心、两基地、六体系和一高地”的“3261”战略

30、目标。具体讲就是：基本建成物联网应用中心、物联网研发中心和物联网信息安全中心，初步形成物联网成果孵化基地和产品制造基地，初步构建起物联网产业创新体系、应用推广体系、标准研制与验证体系、公共技术服务体系、信息安全基础体系和产业要素保障体系。规划明确，到2012年，物联网产业力争实现300亿元以上的产业发展规模，形成20家以上龙头企业、集聚100家以上骨干企业。 55 2010年8月7日消息,日前,青岛海尔对外公布,投入人民币306亿元,在胶州海尔工业园内开建建筑面积75万平方米的无氟变频空调专业化创新基地,全面投入到海尔空调已研发成功的无氟变频、物联网、循环能源等国际领先技术成果的开发生产当中。

31、 56本章小结本章小结v物联网的发展是随着互联网、传感器等发展而发展的。理念是在计算机互联网的基础上，利用射频识别技术、无线数据通信等技术，构造一个实现全球物品信息实时共享的实物互联网。v物联网的显著特点是技术高度集成，学科复杂交叉，综合应用广泛，目前发展应用主要体现在智能电网、智能交通、智能物流、智能家居等领域。 57本章小结本章小结v通过本章的学习，能够掌握物联网的核心问题、本质特色以及最高目标，应对物联网的概念定义、基本组成结构、关键技术和主要问题以及发展应用领域有一个基本了解，建立物联网整体概念，为后续各章节的学习打下良好的基础。 581.简述物联网的定义2.简述物联网应具备的三个特征

32、3.简述信息浪潮15年定律的内容4.请解释以下名词：RFID；EPC5.物联网的三大推动力分别是什么？6.国家提出的战略性新兴产业领域，主要包括哪七个方面？习习 题题 59 60习题解答习题解答v1.简述物联网的定义v物联网是指通过信息传感设备，按照约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。它是在互联网基础上延伸和扩展的网络。 61习题解答习题解答v 2.简述物联网应具备的三个特征v（1）全面感知：利用射频识别、二维码、传感器等感知、捕获、测量技术随时随地对物体进行信息采集和获取；v（2）可靠传送：通过将物体接入信息网络，依

33、托各种通信网络，随时随地进行可靠的信息交互和共享；v（3）智能处理：利用各种智能计算技术，对海量的感知数据和信息进行分析并处理，实现智能化的决策和控制。 62习题解答习题解答v3.简述信息浪潮15年定律的内容v“计算模式每隔15年发生一次变革”被称为“15年周期定律”。v4.请解释以下名词：RFID；EPCvRFID：Radio Frequency Identification射频识别。vEPC：Electronic Product Code产品电子代码。 63习题解答习题解答v5.物联网的三大推动力分别是什么？v政府；企业；教育界与科技界。v6.国家提出的战略性新兴产业领域，主要包括哪七个方

34、面？v节能环保产业；新一代信息技术产业；生物产业；高端装备制造产业；新能源产业；新材料产业；新能源汽车产业。 64内容提要：物联网时代，如何将“现实的世界万物”与“虚拟的互联网”连接起来？ 标签技术是实现无接触的信息传递。本章介绍EPC与RFID这两种关键技术 652.1 EPC编码编码2.1.1 EPC编码协议2.1.2 EPC系统结构2.1.3条形码技术2.1.4条形码、RFID和EPC区别2.2 RFID系统系统2.2.1应答器原理 2.2.2阅读器2.2.3 RFID天线2.2.4 RFID中间件本章内容 66问题探究：问题探究：1. EPC-64,EPC-96,256三种编码的原理与

35、范围？三种编码的原理与范围？2. 二进制编码原理、二进制编码原理、ASCII编码、曼彻斯特编码编码、曼彻斯特编码 GB2312作拓展性探究。作拓展性探究。任务实践：任务实践：1.一维条形码商品的输入输出应用一维条形码商品的输入输出应用2.二维码（手机）扫描应用举例分析二维码（手机）扫描应用举例分析 672.1 EPC编码2.1.1 EPC2.1.1 EPC编码协议编码协议 1999美国麻省理工学院一位教授提出了EPC开放网络构想，在国际条码组织(EAN.UCC)宝洁公司(P&G)、吉利、可口可乐等83家跨国公司的支持下，于2003正式成立了EPC全球组织，沃尔玛2005年1月开始使用EPC电子

36、标签。 EPC统一了世界范围内的商品的标识编码规则，应用于物联网系统中。前编码类弄有三种：64位、96位和256位。 682.1.2 EPC系统结构EPC系统组成系统组成: 三部分六个方面三部分六个方面1.产品电子编码体系：产品电子编码体系： EPCEPC编码标准编码标准2.射频识别系统：射频识别系统：1）ECP标签标签 2)识读器识读器3.高层信息网络系统：高层信息网络系统：1）Savant:神经网络软件神经网络软件2）ONS:对称名称解析服务对称名称解析服务3）PML:实体标记语言实体标记语言 692.1.3 条形码技术条码技术条码技术是集编码、印刷、识别、数据采集和处理为一身的新型自动识

37、别与数据采集技术其核心部分是条形码条形码。包括：一维条形码二维条形码 70条形码技术：一维条形码一维条码一维条码是由一组规则排列的条、空以及对应的字符组成的标记。普通的一维条码在使用过程中仅作为识别信息，它的意义是通过在计算机系统的数据库中提取相应的信息而实现的。一个完整的条码的组成次序依次为：静区（前）、起始符、数据符、（中间分割符，主要用于EAN码）、(校验符)、终止符、静区（后）。 71一维条形码：译码原理激光扫描仪通过一个激光二极管发出一束光线，照射到一个旋转的棱镜或来回摆动的镜子上，反射后的光线穿过阅读窗照射到条码表面，光线经过条或空的反射后返回阅读器，由一个镜子进行采集、聚焦，通过

38、光电转换器转换成电信号，该信号将通过扫描期或终端上的译码软件进行译码。 72条形码技术：二维条形码二维码二维码在水平和垂直方向的二维空间存储信息的条码。二维码具有条码技术的一些共性：可直接显示英文、中文 、数据、符号、图形；存储数据1K字符。保密性高（可加密）。信息量大、修正错误能力强、可靠性高、成本低。在代码编制上利用0”、“1”比特流的概念，使用若干个与二进制相对应的几何形体来表示文字数值信息，通过图象输入设备或光电扫描设备自动识读以实现信息自动处理。 73条形码技术：二维条形码目前，世界上应用最多的二维条码符号有Aztec Code、PDF147、DataMatrix、QR Code、C

39、ode16K等。Code 16KDataMatrixPDF147Aztec CodeQR Code 74一维条形码与二维条形码的比较一维条形码特点：一维条形码特点：1. 可直接显示内容为英文、数字、简单符号；2. 贮存数据不多，主要依靠计算机中的关联数据库：3. 保密性能不高；4. 损污后可读性差。二维条形码特点：二维条形码特点：1. 可直接显示英文、中文、数字、符号、图型；2. 贮存数据量大，可存放1K字符，可用扫描仪直接读取内容，无需另接数据库；3. 保密性高（可加密），4. 安全级别最高时，损污50%仍可读取完整信息。 752.2 RFID系统 RFID是射频识别技术（Radio Fre

40、quency Identification）的英文缩写,利用射频信号通过空间耦合（交变磁场或电磁场）实现无接触信息传递并通过所传递的信息达到识别目的。它是20世纪无线电技术理论应用的最重要成就之一。 RFID系统主要由： 应答器、阅读器、高层（信息管理决策系统）组成。应答器、阅读器、高层（信息管理决策系统）组成。 76补充： RFID技术参考教材RFID系统系统由五个组件构成，包括：传送器、接收器、微处理器、天线、标签。传送器、接收器和微处理器通常都被封装在一起，又统称为阅读器(Reader)，所以工业界经常将RFID系统分为为阅读器、天线和标签三大组件，这三大组件一般都可由不同的生厂商生产。

41、 77表2-4 RFID的技术发展 782.3.1 应答器（标签）应答器：应答器：RFID系统中数据信息存储的的电子信息载系统中数据信息存储的的电子信息载体。体。如：银行卡、饭卡、会员卡，如：银行卡、饭卡、会员卡，Ic卡等卡等标签（标签（Tag）是由耦合元件、芯片及微型天线组成，每个标签内部存有唯一的电子编码，附着在物体上，用来标识目标对象。标签进入RFID阅读器扫描场以后，接收到阅读器发出的射频信号，凭借感应电流获得的能量发送出存储在芯片中的电子编码（被动式标签），或者主动发送某一频率的信号（主动式标签）。 79电可擦可编程只读存储器（电可擦可编程只读存储器（EEPROM）：一般射频识别系统

42、主要采用EEPROM方式。这种方式的缺点是写入过程中的功耗消耗很大，使用寿命一般为100,000次铁电随机存取存储器（铁电随机存取存储器（FRAM）: 与EEPROM相比，FRAM的写入功耗消耗减小100倍，写入时间甚至缩短1000倍。FRAM属于非易失类存储器。然而，FRAM由于生产方面的问题至今未获得广泛应用。静态随机存取存储器（静态随机存取存储器（SRAM）: SRAM能快速写入数据，适用于微波系统，但SRAM需要辅助电池不间断供电，才能保存数据。应答器（标签）：存储方式 80被动式标签（被动式标签（Passive Tag）：因内部没有电源设备又被称为无源标签。被动式标签内部的集成电路通

43、过接收由阅读器发出的电磁波进行驱动，向阅读器发送数据。主动标签（主动标签（Active Tag）:因标签内部携带电源又被称为有源标签。电源设备和与其相关的电路决定了主动式标签要比被动式标签体积大、价格昂贵。但主动标签通信距离更远，可达上百米远。半主动标签半主动标签（Semi-active Tag）:这种标签兼有被动标签和主动标签的所有优点，内部携带电池，能够为标签内部计算提供电源。这种标签可以携带传感器，可用于检测环境参数，如温度、湿度、是否移动等。然而和主动式标签不同是它们的通信并不需要电池提供能量，而是像被动式标签一样通过阅读器发射的电磁波获取通信能量。应答器（标签）分类 81体积小且形状

44、多样体积小且形状多样：RFID标签在读取上并不受尺寸大小与形状限制，不需要为了读取精度而配合纸张的固定尺寸和印刷品质。耐环境性耐环境性：纸张容易被污染而影响识别。但RFID对水、油等物质却有极强的抗污性。另外，即使在黑暗的环境中，RFID标签也能够被读取。可重复使用可重复使用：标签具有读写功能，电子数据可被反复覆盖，因此可以被回收而重复使用。穿透性强穿透性强：标签在被纸张、木材和塑料等非金属或非透明的材质包裹的情况下也可以进行穿透性通讯。数据安全性数据安全性：标签内的数据通过循环冗余校验的方法来保证标签发送的数据准确性。RFID标签与条形码相比的优点？ 822.2.2 RFID-阅读器阅读器阅

45、读器是RFID系统最重要也是最复杂的一个组件。阅读器可以通过标准网口、RS232串口或USB接口同主机相连，通过天线天线同RFID标签（应答器应答器）通信。为了方便，阅读器和天线以及智能终端设备会集成在一起形成可移动的手持式阅读器。 832. RFID阅读器参数1) 工作频率2) 作用距离3) 数据传输速率4) 安全要求:加密和身份认证5) 存储容量6) 系统连通性7) 多电子标签同时识读性 84低频低频（LF）范围为30kHz-300kHz，RFID典型低频工作频率有125kHz和133kHz两个，该频段的波长大约为2500m。低频标签一般都为无源标签，其工作能量通过电感耦合的方式从阅读器耦

46、合线圈的辐射场中获得，通信范围一般小于1米。除金属材料影响外，低频信号一般能够穿过任意材料的物品而不降低它的读取距离。高频高频（HF）范围为3 MHz -30 MHz，RFID典型工作频率为13.56MHz,该频率的波长大概为22米，通信距离一般也小于1米。该频率的标签不再需要线圈绕制，可以通过腐蚀活着印刷的方式制作标签内的天线，采用电感耦合的方式从阅读器辐射场获取能量。工作频率与作用距离工作频率与作用距离 85超高频超高频（UHF）范围为300MHz-3GHz，3GHz以上为微波范围。采用超高频和微波的RFID系统一般统称为超高频RFID系统，典型的工作频率为：433MHz，860-960M

47、Hz，2.45GHz，5.8GHz，频率波长大概在30厘米左右。严格意义上，2.45GHz和5.8GHz属于微波范围。 超高频标签可以是有源标签与无源标签两种，通过电磁耦合方式同阅读器通信。通信距离一般大于1米，典型情况为4-6米，最大可超过10米。工作频率与作用距离工作频率与作用距离( (续续) ) 863. RFID阅读器的组成图2-14 阅读器基本组成模块 874. 阅读器与应答器的耦合方式图2-15 电感耦合电路感应电动势的大小与穿过这一电路的磁通量的变化率正成比：E=n(/t) 88例2-1对于一个RFID标签，内部有50匝线圈绕制而成的天线线圈，读写器周围磁通的变化率为0.004W

48、b/s,试计算在电子标签的天线两端能产生多大的感应电动势？解：解： 根据公式：E=n(/t)得： E=n(/t)=50*0.004Wb/s=0.2V5. 数据信息的编码与调制（讨论讲座） 892.2.3 RFID技术：天线部分天线天线同阅读器相连，用于在标签和阅读器之间传递射频信号。阅读器可以连接一个或多个天线，但每次使用时只能激活一个天线。RFID系统的工作频率从低频到微波，这使得天线与标签芯片之间的匹配问题变得很复杂。 90例2-2并联谐振回路如图,已L=180H,C=140pF,r=10试求：1)该回路的谐振频率f0,品质因数Q及谐振电阻Rp2) f= 10kHz, 50kHz时并联回路

49、的等效阻抗及相移。解：解： 根据公式2-17,2-19,2-20, 2-23,2-24代入可求。(5)RFID电感耦合射频天线计算1）串联谐振回路p372）并联谐振回路p39 91本章小结EPC编码条形码的分类，一维条形码的组成，二维条形码与一维条形码的比较RFID的概念与现状。RFID系统的组成，RFID标签的优点和特点，RFID标签的存储方式及分类，RFID系统的常见频率及其优缺点。RFID标签冲突及防冲突算法的概念，防冲突算法分类，详细描述基于帧的分时隙的ALOHA协议，Q协议、随机二进制树协议和查询二叉树协议。以上各种协议的优缺点。 92光学字符识别光学字符识别（Optical Cha

50、racter Recognition，OCR），是模式识别（Pattern Recognition，PR）的一种技术，目的是要使计算机知道它到底看到了什么，尤其是文字资料。OCR技术能使设备通过光学机制识别字符。语音识别语音识别研究如何采用数字信号处理技术自动提取及决定语言信号中最基本有意义的信息，同时也包括利用音律特征等个人特征识别说话人。光符号识别语音识别虹膜识别指纹识别IC卡条形码补充阅读：自动识别技术举例 93语音识别框架：典型的模式识别系统构词规则同音字判决语法语义背景知识预处理声学参数分析测度估计失真测度语音库判决专家知识库训练识别结果反混叠失真滤波器预加重器端点检测噪声滤波器欧氏