物聯(lián)網(wǎng)的目標(biāo)是物理世界與數(shù)字世界的融合。物聯(lián)網(wǎng)的感知層主要完成信息的采集、轉(zhuǎn)換和收集。感知層的關(guān)鍵技術(shù)主要為傳感器技術(shù)和短距離傳輸網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，例如射頻標(biāo)識(shí)（RFID）標(biāo)簽與用來(lái)識(shí)別RFID信息的掃描儀、視頻采集的攝像頭和各種傳感器中的傳感與控制技術(shù)、短距離無(wú)線通信技術(shù)（包括由短距離傳輸網(wǎng)絡(luò)技術(shù)組成的無(wú)線傳感網(wǎng)技術(shù)）。2.感知技術(shù)2.1傳感器技術(shù)Travelmate內(nèi)置了傳感器，與主人的智能手機(jī)連接2.1.1傳感器的定義定義：能感受規(guī)定的被測(cè)量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件和裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成。膜合式壓力傳感器2.1.1傳感器的定義說(shuō)明：①傳感器是測(cè)量裝置，能完成檢測(cè)任務(wù)。②它的輸出量是某一被測(cè)量，可能是物理量，也可能是化學(xué)量、生物量等。③它的輸出量是某種物理量，這種量要便于傳輸、轉(zhuǎn)換、處理、顯示等等，這種量可以是氣、光、電量，但主要是電量。④輸出輸入有對(duì)應(yīng)關(guān)系，且應(yīng)有一定的精確程度。

膜合式壓力傳感器2.1.2傳感器的組成

傳感器是能感受規(guī)定的被測(cè)量，并按一定的規(guī)律性換成可用輸出信號(hào)的器件或裝置，通常由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件和轉(zhuǎn)換電路組成。敏感元件轉(zhuǎn)換元件輔助電源接口電路非電物理量電信號(hào)敏感元件轉(zhuǎn)換元件敏感元件直接感受被測(cè)量，并輸出與被測(cè)量成確定關(guān)系的物理量。能敏銳地感受某種物理、化學(xué)、生物的信息并將其轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦畔⒌奶胤N電子元件。敏感元件敏感元件---電阻應(yīng)變片敏感元件敏感元件轉(zhuǎn)換元件敏感元件電阻應(yīng)變片在壓力作用下，應(yīng)變片的尺寸性了變化，電阻阻值發(fā)生了變化。換成電阻參量。即：壓力電阻轉(zhuǎn)換元件敏感元件的輸出就是它的輸入，摶換成電路參量。電路參數(shù)接入基本轉(zhuǎn)換電路，便可轉(zhuǎn)換成電量輸出。轉(zhuǎn)換電路電阻應(yīng)變片接成電橋電路壓力電阻電壓（電流）2.1.3常用傳感器1.電容傳感器平行板電容器如圖所示，電容量為通過(guò)被測(cè)量的變化改變其中一個(gè)參數(shù)，就可把被測(cè)量的變化轉(zhuǎn)換為電容量的變化。這就是電容傳感器的基本工作原理。改變面積------------變面積式電容傳感器

改變間距------------變間隙式電容傳感器

改變介電常數(shù)------變介電常數(shù)式電容傳感器變面積式電容傳感器變間隙式電容傳感器變間隙式電容傳感器變介電常數(shù)式電容傳感器2.熱電式傳感器熱電極A右端稱為：自由端（參考端、冷端）

左端稱為：測(cè)量端（工作端、熱端）熱電極B熱電效應(yīng)熱電效應(yīng)產(chǎn)生的熱電勢(shì)是由接觸電勢(shì)和溫差電勢(shì)兩部分組成的。熱電效應(yīng)產(chǎn)生的熱電勢(shì)—接觸電勢(shì)假設(shè)兩種金屬A、B的自由電子密度分別為nA和nB,且nA>nB。當(dāng)兩種金屬相接時(shí)，將產(chǎn)生自由電子的擴(kuò)散現(xiàn)象。達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí)，在A、B之間形成穩(wěn)定的電位差，即接觸電勢(shì)eAB。對(duì)于單一導(dǎo)體，如果兩端溫度分別為T(mén)、TO，且T>TO，如圖所示。導(dǎo)體中的自由電子，在高溫端具有較大的動(dòng)能，因而向低溫端擴(kuò)散，在導(dǎo)體兩端產(chǎn)生了電勢(shì)，這個(gè)電勢(shì)稱為單一導(dǎo)體的溫差電勢(shì)。熱電效應(yīng)產(chǎn)生的熱電勢(shì)—溫差電勢(shì)熱電偶溫度計(jì)浸入式熱電偶測(cè)量熔融金屬溫度熱電偶靈敏感應(yīng)迅速切斷燃?xì)?.霍爾傳感器霍爾效應(yīng)在置于磁場(chǎng)中的導(dǎo)體或半導(dǎo)體內(nèi)通入電流，若電流與磁場(chǎng)垂直，則在與磁場(chǎng)和電流都垂直的方向上會(huì)出現(xiàn)一個(gè)電勢(shì)差，這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)。實(shí)物演示霍爾開(kāi)關(guān)工作霍爾傳感器技術(shù)在汽車上的應(yīng)用4.壓電式傳感器壓電效應(yīng)某些電介質(zhì)（晶體）當(dāng)沿著一定方向施加力變形時(shí)，內(nèi)部產(chǎn)生極化現(xiàn)象，同時(shí)在它表面會(huì)產(chǎn)生符號(hào)相反的電荷。當(dāng)外力去掉后，又重新恢復(fù)不帶電狀態(tài)。當(dāng)作用力方向改變后，電荷的極性也隨之改變;這種現(xiàn)象稱壓電效應(yīng)。可制成壓電傳感器。壓電傳感器應(yīng)用測(cè)量汽車重量2.2無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)2.2.1無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)

無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由體積小、成本低、具有無(wú)線通信和數(shù)據(jù)處理能力的傳感器節(jié)點(diǎn)組成的。功能無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)主要完成信息采集、數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)回傳等。1.傳感器節(jié)點(diǎn)----硬件平臺(tái)組成：傳感器、微處理器（微控制器MCU）、通信系統(tǒng)供電電源。

1.傳感器節(jié)點(diǎn)----硬件平臺(tái)傳感器傳感器模塊是無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中負(fù)責(zé)采集監(jiān)測(cè)環(huán)境或?qū)ο蟮南嚓P(guān)信息的單元，與具體的應(yīng)用需要緊密關(guān)聯(lián)，不同的應(yīng)用所涉及到的監(jiān)測(cè)信息也不相同。有許多傳感器可供節(jié)點(diǎn)平臺(tái)使用，使用哪種傳感器往往由具體的應(yīng)用需求以及傳感器本身的特點(diǎn)決定。需要根據(jù)處理器與傳感器的交互方式：通過(guò)模擬信號(hào)和通過(guò)數(shù)字信號(hào)，選擇是否需要外部模數(shù)轉(zhuǎn)換器和額外的校準(zhǔn)技術(shù)。傳感器常用傳感器及其關(guān)鍵特性微處理器是無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)中負(fù)責(zé)計(jì)算的核心。功能：（1）是接收來(lái)自傳感器的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和計(jì)算并通過(guò)通信模塊發(fā)送出去。（2）是讀取通信模塊接收到的數(shù)據(jù)及控制信息，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理并對(duì)硬件平臺(tái)或控制目標(biāo)進(jìn)行控制。（3）第三是通信協(xié)議處理，完成無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)通信過(guò)程中的MAC、路由協(xié)議處理等。微處理器（微控制器MCU）組成：微處理器芯片同時(shí)也集成了內(nèi)存、閃存、模數(shù)轉(zhuǎn)化器、數(shù)字IO等，這種深度集成的特征使得它們非常適合在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中使用。微處理器（微控制器MCU）關(guān)鍵性能：影響節(jié)點(diǎn)工作整體性能的微處理器關(guān)鍵性能包括功耗特性，喚醒時(shí)間（在睡眠/工作狀態(tài)間快速切換），供電電壓（長(zhǎng)時(shí)間工作），運(yùn)算速度和內(nèi)存大小微處理器（微控制器MCU）常用微處理器及其關(guān)鍵特性通信功能：傳感器節(jié)點(diǎn)組網(wǎng)的必備功能，它使得獨(dú)立的傳感器節(jié)點(diǎn)之間可以相互連接，并能借助多跳將數(shù)據(jù)回傳到匯聚節(jié)點(diǎn)。通信芯片通信芯片是無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)中重要的組成部分，在一個(gè)無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)的能量消耗中，通信芯片通常消耗能量最多，在目前常用的TelosB節(jié)點(diǎn)上，CPU在工作狀態(tài)電流僅500uA，而通信芯片在工作狀態(tài)電流近20mA。

低功耗的通信芯片在發(fā)送狀態(tài)和接收狀態(tài)時(shí)消耗的能量差別不大，這意味著只要通信芯片開(kāi)著，都在消耗差不多的能量通信芯片通信芯片的傳輸距離是選擇傳感節(jié)點(diǎn)的重要指標(biāo)。發(fā)射功率越大，接受靈敏度越高，信號(hào)傳輸距離越遠(yuǎn)。常用通信芯片：CC1000：可工作在433MHz，868MHz和915MHz；采用串口通信模式時(shí)速率只能達(dá)到19.2KbpsCC2420：工作頻率2.4GHz，是一款完全符合IEEE802.15.4協(xié)議規(guī)范的芯片；傳輸率250Kbps通信芯片常用通信芯片及其關(guān)鍵特性供電單元是無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的能量來(lái)源，供電技術(shù)的好壞決定了網(wǎng)絡(luò)工作時(shí)間的長(zhǎng)短和系統(tǒng)運(yùn)行成本。在供電單元的選擇上主要有高能量電池、燃料電池和能量轉(zhuǎn)換電池等幾種。供能裝置采用電池供電，使得節(jié)點(diǎn)容易部署。但由于電壓、環(huán)境等變化，電池容量并不能被完全利用。可再生能量，如太陽(yáng)能。可再生能源存儲(chǔ)能量有兩種方式：充電電池，自放電較少，電能利用會(huì)比較高，但充電的效率較低，且充電次數(shù)有限；超電容，充電效率高，充電次數(shù)可達(dá)100萬(wàn)次，且不易受溫度，振動(dòng)等因素的影響。供能裝置2.傳感器節(jié)點(diǎn)----操作系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)操作系統(tǒng)是微型化的。節(jié)點(diǎn)操作系統(tǒng)區(qū)別于傳統(tǒng)操作系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是：硬件平臺(tái)資源極其有限節(jié)點(diǎn)操作系統(tǒng)發(fā)展史TinyOSTinyOS由加州伯克萊分校開(kāi)發(fā),是目前無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)研究領(lǐng)域使用最為廣泛的OS()TinyOS開(kāi)發(fā)語(yǔ)言：nesCnesC語(yǔ)言是專門(mén)為資源極其受限、硬件平臺(tái)多樣化的傳感節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)的開(kāi)發(fā)語(yǔ)言使用nesC編寫(xiě)的應(yīng)用程序是基于組件的組件之間的交互必須通過(guò)使用接口用nesC編寫(xiě)的應(yīng)用程序一般有一個(gè)最頂層的配置文件TinyOSTinyOS的結(jié)構(gòu)圖TimyOS開(kāi)發(fā)環(huán)境結(jié)構(gòu)

TinyOS代碼舉例//BlinkC.ncmoduleBlinkC{usesinterfaceTimer<TMilli>asTimer;usesinterfaceLeds;usesinterfaceBoot;}implementation{eventvoidBoot.booted(){callTimer.startPeriodic(250);}eventvoidTimer.fired(){callLeds.led0On();}}左側(cè)代碼中：BlinkC就表示一個(gè)組件，它使用了三個(gè)接口：Timer，Leds，Boot。在其實(shí)現(xiàn)部分，它可以調(diào)用這些接口提供的服務(wù)，如Timer.startPeriodic啟動(dòng)一個(gè)以250ms周期觸發(fā)的時(shí)鐘，而Leds.led0Toggle使節(jié)點(diǎn)上第一個(gè)燈亮起。在上面的代碼中，注意的是，event關(guān)鍵字表示BlinkC組件處理的系統(tǒng)事件。TinyOS代碼舉例//BlinkCApp.ncconfigurationBlinkAppC{}implementation{componentsMainC,BlinkC,LedsC;componentsnewTimerMilliC()asTimerC;BlinkC->MainC.Boot;BlinkC.Timer->TimerC;BlinkC.Leds->LedsC;}左側(cè)代碼顯示了一個(gè)典型的nesC配置文件。它必須指定當(dāng)前程序使用了哪些組件。例如該程序使用了MainC，BlinkC（即代碼1顯示的組件），LedsC和TimerC組件。BlinkC組件中使用的接口到底是由哪個(gè)組件提供的，例如，BlinkC組件使用的Boot接口由MainC組件提供；BlinkC組件使用的Timer接口由TimerC組件提供；BlinkC組件使用的Leds接口由LedsC組件提供。TinyOSTinyOS任務(wù)調(diào)度TinyOS核心使用了事件驅(qū)動(dòng)的單線程任務(wù)調(diào)度機(jī)制，這和傳統(tǒng)OS的多線程調(diào)度機(jī)制截然不同任何一個(gè)時(shí)刻，處理器只能執(zhí)行一個(gè)任務(wù)。因此，如果當(dāng)前正在執(zhí)行一個(gè)任務(wù)，處理器必須等這個(gè)任務(wù)處理完畢，才能開(kāi)始處理另一個(gè)任務(wù)在單個(gè)TinyOS任務(wù)中不能有IO等阻塞的調(diào)用其他常用微型OS對(duì)比2.2.2組網(wǎng)技術(shù)—選路指標(biāo)傳輸成功每個(gè)包需要的總傳輸次數(shù)（ETX,ExpectedTransmissionCount)Linkthroughput1/LinkETXDeliveryRatio100%50%33%Throughput100%50%33%LinkETX123假設(shè)鏈路有ACKs和重傳:P(TXsuccess)=P(Datasuccess)P(ACKsuccess)LinkETX=1/P(TXsuccess)

=1/[P(Datasuccess)P(ACKsuccess)]實(shí)際計(jì)算ETX:P(Datasuccess)measuredfwddeliveryratiorfwdP(ACKsuccess)measuredrevdeliveryratiorrevLinkETX1/(rfwd

rrev)選路指標(biāo)的計(jì)算選路指標(biāo)的計(jì)算RouteETX12235Throughput100%50%50%33%20%擴(kuò)展到路徑的情形RouteETX=SumoflinkETXs數(shù)據(jù)收集協(xié)議（CTP）CollectionTreeProtocol初始化階段:網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)廣播自己到匯聚節(jié)點(diǎn)的路徑的ETX。每個(gè)節(jié)點(diǎn)收到廣播包之后，依據(jù)鄰居節(jié)點(diǎn)廣播的路徑ETX，動(dòng)態(tài)選擇父節(jié)點(diǎn)，使得自己到匯聚節(jié)點(diǎn)的路徑ETX盡量小。經(jīng)過(guò)不斷更新，網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都能夠選擇到一條到匯聚節(jié)點(diǎn)ETX之和最小的路徑。數(shù)據(jù)收集協(xié)議（CTP）CTP在TinyOS中實(shí)現(xiàn)的考慮鏈路質(zhì)量：綜合了來(lái)自多方面的信息。CTP不僅通過(guò)主動(dòng)交換控制包來(lái)估計(jì)鏈路質(zhì)量，而且通過(guò)被動(dòng)偵聽(tīng)數(shù)據(jù)包來(lái)動(dòng)態(tài)更新鏈路質(zhì)量；同時(shí)CTP協(xié)議不僅考慮了鏈路層信息，而且考慮了網(wǎng)絡(luò)層隊(duì)列是否溢出的信息，以此來(lái)避免擁塞的節(jié)點(diǎn)。在控制包發(fā)送方面，使用了Trickle算法來(lái)自適應(yīng)的控制發(fā)包的頻率。數(shù)據(jù)收集協(xié)議數(shù)據(jù)分發(fā)協(xié)議數(shù)據(jù)收集協(xié)議（CTP）數(shù)據(jù)收集協(xié)議的信息傳播方式TrickleTimer在網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定的時(shí)候，Trickle算法二進(jìn)制增長(zhǎng)發(fā)包間隔，以減少發(fā)送包的數(shù)量。在發(fā)生環(huán)路或其他異常情況時(shí)，Trickle算法縮短發(fā)包間隔至最小，使網(wǎng)絡(luò)能及時(shí)恢復(fù)到正常狀態(tài)。優(yōu)點(diǎn)：網(wǎng)絡(luò)不變化，發(fā)送包數(shù)量很少網(wǎng)絡(luò)一旦變化，迅速更新整個(gè)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)分發(fā)協(xié)議DripDrip為每一個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)分配一個(gè)版本號(hào)，版本號(hào)越高的數(shù)據(jù)為越新的數(shù)據(jù)。網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)周期性的廣播關(guān)于一個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)的版本信息。當(dāng)一個(gè)Drip節(jié)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)自己的數(shù)據(jù)需要更新時(shí)，則向鄰居借點(diǎn)發(fā)送請(qǐng)求包。Drip節(jié)點(diǎn)在收到請(qǐng)求包后即廣播關(guān)于被請(qǐng)求數(shù)據(jù)項(xiàng)的包。數(shù)據(jù)分發(fā)協(xié)議與洪泛協(xié)議的本質(zhì)區(qū)別數(shù)據(jù)分發(fā)協(xié)議維護(hù)了每一個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)的版本信息，保證該數(shù)據(jù)的最新版本能夠可靠地?cái)U(kuò)散到整個(gè)網(wǎng)絡(luò)。VigilNet是由美國(guó)弗吉尼亞大學(xué)研制的用于軍事監(jiān)測(cè)的無(wú)線傳感系統(tǒng)，該系統(tǒng)由XSM，Mica2和Mica2Dot節(jié)點(diǎn)構(gòu)成，其規(guī)模最大達(dá)200個(gè)節(jié)點(diǎn)；節(jié)點(diǎn)通過(guò)電池供電，鋪設(shè)在道路旁邊，用于檢測(cè)與收集移動(dòng)目標(biāo)的情況。應(yīng)用特點(diǎn)節(jié)點(diǎn)自主成網(wǎng)、多跳傳輸節(jié)點(diǎn)通過(guò)電池供電，通過(guò)軟件節(jié)能機(jī)制延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)的生命周期節(jié)點(diǎn)智能感知、協(xié)同工作，向上提供預(yù)警的功能2.2.3無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用--軍事監(jiān)測(cè)應(yīng)用煤礦監(jiān)測(cè)系統(tǒng)2004~2007年，香港科技大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)以煤礦安全生產(chǎn)和緊急救援為應(yīng)用目標(biāo)，提出無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)煤礦監(jiān)控系統(tǒng)。應(yīng)用特點(diǎn)事故預(yù)警緊急救援與導(dǎo)航客觀的安全評(píng)估與建議傳感器網(wǎng)絡(luò)本身具有魯棒性克服地下信號(hào)傳播困難，采取多跳傳輸網(wǎng)絡(luò)自愈，克服煤礦事故對(duì)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洚a(chǎn)生的影響WSNPrototypeEnergyEfficiencyReliableRoutingMulti-SinkDeploymentGeocastingDataAggregationCompressionEventDetectionLocationSensingIDAssignment醫(yī)療監(jiān)控中的傳感器：Mercury

傳感器的另一個(gè)重要應(yīng)用是醫(yī)療監(jiān)控，哈佛大學(xué)研究組改進(jìn)了傳統(tǒng)傳感器，使得其外形更小，適合穿戴在身上應(yīng)用特點(diǎn)傳感器的設(shè)計(jì)十分人性化傳感器具有高精度的感知能力，醫(yī)用的數(shù)據(jù)需要較高的采樣精度供醫(yī)生分析診斷傳感器能連續(xù)長(zhǎng)期地采集數(shù)據(jù)傳感器使用無(wú)線通信方式，其數(shù)據(jù)傳輸是機(jī)會(huì)性的2.3RFID系統(tǒng)

2.3.1RFID系統(tǒng)組成2.4.1RFID系統(tǒng)組成最基本的RFID系統(tǒng)由三部分組成：電子標(biāo)簽(Tag)、閱讀器、天線。傳送器、接收器和微處理器通常都被封裝在一起，又統(tǒng)稱為閱讀器(Reader)2.3.1RFID系統(tǒng)組成1.電子標(biāo)簽組合：由耦合元件、芯片及微型天線組成，每個(gè)標(biāo)簽內(nèi)部存有唯一的電子編碼，附著在物體上，用來(lái)標(biāo)識(shí)目標(biāo)對(duì)象。1.電子標(biāo)簽功能：標(biāo)簽進(jìn)入RFID閱讀器掃描場(chǎng)以后，接收到閱讀器發(fā)出的射頻信號(hào)，憑借感應(yīng)電流獲得的能量發(fā)送出存儲(chǔ)在芯片中的電子編碼（被動(dòng)式標(biāo)簽），或者主動(dòng)發(fā)送某一頻率的信號(hào)（主動(dòng)式標(biāo)簽）。

用來(lái)接收由閱讀器送來(lái)的信號(hào)，并把所要求的數(shù)據(jù)送回閱讀器。①天線天線把由閱讀器送來(lái)的射頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成直流電壓，并經(jīng)大電容儲(chǔ)存能量，再經(jīng)穩(wěn)壓電路以提供穩(wěn)定的電源。②電壓調(diào)節(jié)器天線射頻模塊包括調(diào)制器和解調(diào)器。調(diào)制器:邏輯控制模塊送出的數(shù)據(jù)經(jīng)調(diào)制電路調(diào)制后，加載到天線送給閱讀器。解調(diào)器:把載波去除以取出真正的調(diào)制信號(hào)。③射頻收發(fā)模塊用來(lái)譯碼閱讀器送來(lái)的信號(hào)，并依其要求送回?cái)?shù)據(jù)給閱讀器。④邏輯控制模塊包括E2PROM和ROM，作為系統(tǒng)運(yùn)行及存放識(shí)別數(shù)據(jù)的空間。⑤存儲(chǔ)器存儲(chǔ)方式電可擦可編程只讀存儲(chǔ)器（EEPROM）：

一般射頻識(shí)別系統(tǒng)主要采用EEPROM方式。

缺點(diǎn)是寫(xiě)入過(guò)程中的功耗消耗很大，使用壽命一般為100,000次。存儲(chǔ)方式鐵電隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（FRAM）:

與EEPROM相比，F(xiàn)RAM的寫(xiě)入功耗消耗減小100倍，F(xiàn)RAM的寫(xiě)入時(shí)間甚至縮短1000倍。FRAM屬于非易失類存儲(chǔ)器。FRAM由于生產(chǎn)方面的問(wèn)題至今未獲得廣泛應(yīng)用。存儲(chǔ)方式靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（SRAM）:SRAM能快速寫(xiě)入數(shù)據(jù)，適用于微波系統(tǒng)。SRAM需要輔助電池不間斷供電，才能保存數(shù)據(jù)。標(biāo)簽分類被動(dòng)式標(biāo)簽（PassiveTag）：

因內(nèi)部沒(méi)有電源設(shè)備又被稱為無(wú)源標(biāo)簽。

被動(dòng)式標(biāo)簽內(nèi)部的集成電路通過(guò)接收由閱讀器發(fā)出的電磁波進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，向閱讀器發(fā)送數(shù)據(jù)。標(biāo)簽分類主動(dòng)標(biāo)簽（ActiveTag）：

因標(biāo)簽內(nèi)部攜帶電源又被稱為有源標(biāo)簽。

電源設(shè)備和與其相關(guān)的電路決定了主動(dòng)式標(biāo)簽要比被動(dòng)式標(biāo)簽體積大、價(jià)格昂貴。但主動(dòng)標(biāo)簽通信距離更遠(yuǎn)，可達(dá)上百米。標(biāo)簽分類半主動(dòng)標(biāo)簽（Semi-activeTag）：

兼有被動(dòng)標(biāo)簽和主動(dòng)標(biāo)簽的所有優(yōu)點(diǎn)。

內(nèi)部攜帶電池，能夠?yàn)闃?biāo)簽內(nèi)部計(jì)算提供電源。

半主動(dòng)標(biāo)簽可以攜帶傳感器，可用于檢測(cè)環(huán)境參數(shù)，如溫度、濕度、是否移動(dòng)等。

與主動(dòng)式標(biāo)簽不同的是它們的通信并不需要電池提供能量，而是像被動(dòng)式標(biāo)簽一樣通過(guò)閱讀器發(fā)射的電磁波獲取通信能量。①空閑狀態(tài)：②準(zhǔn)備狀態(tài)：③防碰撞狀態(tài)④選中狀態(tài)⑤停止?fàn)顟B(tài)電子標(biāo)簽五種狀態(tài)

電子標(biāo)簽在進(jìn)入射頻區(qū)前處于空閑狀態(tài)；空閑狀態(tài)時(shí)內(nèi)部的信息不會(huì)泄漏或遺失。

對(duì)于無(wú)源的電子標(biāo)簽來(lái)說(shuō)，空閑狀態(tài)也就意味著電路處于無(wú)電源的狀態(tài)。①空閑狀態(tài)進(jìn)入射頻區(qū)后，電子標(biāo)簽進(jìn)入準(zhǔn)備狀態(tài)。準(zhǔn)備接收閱讀器發(fā)過(guò)來(lái)的指令。②準(zhǔn)備狀態(tài)

當(dāng)射頻區(qū)電子標(biāo)簽不止一個(gè)時(shí)，電子標(biāo)簽就將進(jìn)入防碰撞狀態(tài)。

防碰撞的完成可能需要多次循環(huán)，每次循環(huán)識(shí)別出一個(gè)電子標(biāo)簽，沒(méi)有被識(shí)別出來(lái)的電子標(biāo)簽將在下一次防碰撞中繼續(xù)進(jìn)行循環(huán)。③防碰撞狀態(tài)

被識(shí)別出來(lái)的電子標(biāo)簽進(jìn)入選中狀態(tài)。

閱讀器只能對(duì)處于選中狀態(tài)的電子標(biāo)簽進(jìn)行讀寫(xiě)數(shù)據(jù)。④選中狀態(tài)

閱讀器對(duì)處于選中狀態(tài)的電子標(biāo)簽讀寫(xiě)完數(shù)據(jù)后，會(huì)發(fā)出停止命令控制電子標(biāo)簽進(jìn)入停止?fàn)顟B(tài)。

進(jìn)入停止?fàn)顟B(tài)的電子標(biāo)簽停止響應(yīng)，暫時(shí)處于封閉的狀態(tài)，直到接到閱讀器發(fā)送過(guò)來(lái)的喚醒指令。

有些無(wú)源RFID系統(tǒng)是通過(guò)電子標(biāo)簽進(jìn)入射頻區(qū)時(shí)的上電復(fù)位來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)進(jìn)入停止?fàn)顟B(tài)的電子標(biāo)簽的喚起，這樣的策略確保了每個(gè)處于射頻區(qū)的電子標(biāo)簽只能被選中一次，如果要想被第二次選中，電子標(biāo)簽就必須退出射頻區(qū)后再進(jìn)入。⑤停止?fàn)顟B(tài)RFID系統(tǒng)中，電子標(biāo)簽的圖如圖所示工作流程2.閱讀器(Reader)閱讀器是RFID系統(tǒng)最重要也是最復(fù)雜的一個(gè)組件。因其工作模式一般是主動(dòng)向標(biāo)簽詢問(wèn)標(biāo)識(shí)信息，有時(shí)又被稱為詢問(wèn)器（Interrogator）。功能：主要負(fù)責(zé)與電子標(biāo)簽的雙向通信，同時(shí)接受來(lái)自主機(jī)系統(tǒng)的控制命令。2.閱讀器(Reader)組成：邏輯控制模塊、射頻模塊閱讀器可以通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)口、RS232串口或USB接口同主機(jī)相連，通過(guò)天線同RFID標(biāo)簽通信。有時(shí)為了方便，閱讀器和天線以及智能終端設(shè)備會(huì)集成在一起形成可移動(dòng)的手持式閱讀器。（1）邏輯控制模塊組成：微控制器

應(yīng)用接口驅(qū)動(dòng)

邏輯單元（1）邏輯控制模塊功能：與應(yīng)用系統(tǒng)軟件進(jìn)行通信，并執(zhí)行應(yīng)用系統(tǒng)軟件發(fā)來(lái)的命令。控制與電子標(biāo)簽的通信過(guò)程（主-從原則），將發(fā)送的并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成串行的方式發(fā)出，而將收到的串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成并行的方式讀入。（2）射頻模塊組成：調(diào)制器

輸出級(jí)

放大器

濾波器

解調(diào)器（2）射頻模塊功能：產(chǎn)生高頻發(fā)射功率以啟動(dòng)電子標(biāo)簽，并提供能量。對(duì)發(fā)射信號(hào)進(jìn)行調(diào)制（裝載），經(jīng)由發(fā)射天線發(fā)送出去，發(fā)送出去的射頻信號(hào)（可能包含有傳向標(biāo)簽的命令信息）經(jīng)過(guò)空間傳送（照射）到電子標(biāo)簽上，接收并解調(diào)（卸載）來(lái)自電子標(biāo)簽的高頻信號(hào)，將電子標(biāo)簽回送到讀寫(xiě)器的回波信號(hào)進(jìn)行必要的加工處理，并從中解調(diào)，提取出電子標(biāo)簽回送的數(shù)據(jù)。（3）閱讀器的工作流程2.3.2RFID系統(tǒng)中的頻率分析頻率是RFID系統(tǒng)的一個(gè)很重要的參數(shù)，它決定了系統(tǒng)工作原理、通信距離、成本、天線形狀和應(yīng)用領(lǐng)域等因素。RFID典型的工作頻率有125KHz、133KHz、13.56MHz、27.12MHz、433MHz、860-960MHz、2.45GHz、5.8GHz等。按照工作頻率的不同，RFID系統(tǒng)集中在低頻、高頻和超高頻三個(gè)區(qū)域。低頻（LF）范圍為30kHz-300kHz，RFID典型低頻工作頻率有125kHz和133kHz兩個(gè)，該頻段的波長(zhǎng)大約為2500m。低頻標(biāo)簽一般都為無(wú)源標(biāo)簽，其工作能量通過(guò)電感耦合的方式從閱讀器耦合線圈的輻射場(chǎng)中獲得，通信范圍一般小于1米。除金屬材料影響外，低頻信號(hào)一般能夠穿過(guò)任意材料的物品而不降低它的讀取距離。1、低頻（LF）高頻（HF）范圍為3MHz-30MHz，RFID典型工作頻率為13.56MHz,該頻率的波長(zhǎng)大概為22米，通信距離一般也小于1米。該頻率的標(biāo)簽不再需要線圈繞制，可以通過(guò)腐蝕活字印刷的方式制作標(biāo)簽內(nèi)的天線，采用電感耦合的方式從閱讀器輻射場(chǎng)獲取能量。2、高頻（HF）超高頻（UHF）范圍為300MHz-3GHz，3GHz以上為微波范圍。采用超高頻和微波的RFID系統(tǒng)一般統(tǒng)稱為超高頻RFID系統(tǒng)，典型的工作頻率為：433MHz，860-960MHz，2.45GHz，5.8GHz，頻率波長(zhǎng)大概在30厘米左右。嚴(yán)格意義上，2.45GHz和5.8GHz屬于微波范圍。超高頻標(biāo)簽可以是有源標(biāo)簽與無(wú)源標(biāo)簽兩種，通過(guò)電磁耦合方式同閱讀器通信。通信距離一般大于1米，典型情況為4-6米，最大可超過(guò)10米。3、超高頻（UHF）2.3.3RFID工作原理閱讀器將要發(fā)送的信息，經(jīng)編碼后加載在某一頻率的載波信號(hào)上經(jīng)天線向外發(fā)送，進(jìn)入閱讀器工作區(qū)域的電子標(biāo)簽接收此脈沖信號(hào)，卡內(nèi)芯片中的有關(guān)電路對(duì)此信號(hào)進(jìn)行調(diào)制、解碼、解密，然后對(duì)命令請(qǐng)求、密碼、權(quán)限等進(jìn)行判斷。2.3.3RFID工作原理若為讀命令，邏輯控制模塊則從存儲(chǔ)器中讀取有關(guān)信息，經(jīng)加密、編碼、調(diào)制后通過(guò)卡內(nèi)天線再發(fā)送給閱讀器，閱讀器對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)、解碼、解密后送至中央信息系統(tǒng)進(jìn)行有關(guān)數(shù)據(jù)處理。2.3.3RFID工作原理若為修改信息的寫(xiě)命令，有關(guān)邏輯控制引起的內(nèi)部電荷泵提升工作電壓，

提供擦寫(xiě)EEPROM中的內(nèi)容進(jìn)行改寫(xiě)，

若經(jīng)判斷其對(duì)應(yīng)的密碼和權(quán)限不符，則返回出錯(cuò)信息。1.電感耦合系統(tǒng)工作原理電感耦合RFID系統(tǒng)屬于近距離識(shí)別系統(tǒng)，識(shí)別距離一般在1m以下。電感耦合電子標(biāo)簽是由一個(gè)電子數(shù)據(jù)作載體，通常是由單個(gè)微芯片及用做天線的線圈等組成。

1.電感耦合系統(tǒng)工作原理電感耦合方式的電子標(biāo)簽幾乎都是無(wú)源標(biāo)簽。標(biāo)簽中的微芯片工作時(shí)所需的全部能量由閱讀器發(fā)送的感應(yīng)電磁能提供，高頻的強(qiáng)電磁場(chǎng)由閱讀器的天線線圈產(chǎn)生，并穿越線圈橫截面和線圈的周圍空間，以使附近的電子標(biāo)簽產(chǎn)生電磁感應(yīng)。1.電感耦合系統(tǒng)工作原理頻率范圍（f<135kHz時(shí)，λ>400m；f=13.5MHz時(shí)，λ=22.2m）內(nèi)的波長(zhǎng)比閱讀器天線和標(biāo)簽天線之間的距離大好多倍（對(duì)于電感耦合工作方式的RFID系統(tǒng)的閱讀器天線和標(biāo)簽天線之間的距離不超過(guò)10cm），可以把標(biāo)簽到天線間的電磁場(chǎng)當(dāng)做簡(jiǎn)單的交變磁場(chǎng)考慮。1.電感耦合系統(tǒng)工作原理發(fā)射磁場(chǎng)的一小部分磁力線穿過(guò)距離閱讀器天線線圈一定距離的電子標(biāo)簽天線線圈，通過(guò)感應(yīng)，在電子標(biāo)簽的天線線圈上產(chǎn)生一個(gè)電壓U，將其整流后作為微芯片的工作電源。1.電感耦合系統(tǒng)工作原理將一個(gè)電容器CT與閱讀器的天線線圈并聯(lián)，其中電容器與天線線圈的電感一起，形成諧振頻率與閱讀器發(fā)射頻率相符的并聯(lián)諧振回路。

并聯(lián)諧振回路的諧振使得閱讀器的天線線圈產(chǎn)生較大的電流，這種方法也適用于產(chǎn)生供遠(yuǎn)距離電子標(biāo)簽工作所需要的場(chǎng)強(qiáng)。1.電感耦合系統(tǒng)工作原理標(biāo)簽的天線線圈和電容器C4構(gòu)成并聯(lián)諧振回路。

調(diào)諧到閱讀器的發(fā)射頻率。

通過(guò)諧振回路的諧振，標(biāo)簽線圈上的電壓U達(dá)到最大值。1.電感耦合系統(tǒng)工作原理

兩個(gè)線圈的結(jié)構(gòu)也可以解釋為變壓器（電感耦合是一種變壓器耦合，即作為初級(jí)線圈的閱讀器和作為次級(jí)線圈的電子標(biāo)簽之間的耦合，只要線圈之間的距離不超過(guò)0.16λ，并且電子標(biāo)簽處于發(fā)送天線的近場(chǎng)范圍內(nèi)，變壓器耦合就有效），變壓器的兩個(gè)線圈之間只存在很弱的耦合。1.電感耦合系統(tǒng)工作原理閱讀器的天線線圈與標(biāo)簽之間的功率傳輸效率與工作頻率f、標(biāo)簽線圈的匝數(shù)n、被標(biāo)簽線圈包圍的面積S、兩個(gè)線圈的相對(duì)角度以及它們之間的距離是成比例的。1.電感耦合系統(tǒng)工作原理隨著頻率的增加，所需標(biāo)簽線圈的電感表現(xiàn)為線圈匝數(shù)n的減少（135kHz：100～10

000匝，13.5MHz：3～10匝），因?yàn)闃?biāo)簽中的感應(yīng)電壓是與頻率成比例的，在較高頻率的情況下，線圈匝數(shù)較小對(duì)功率傳輸效率幾乎沒(méi)有什么影響。1.電感耦合系統(tǒng)工作原理

由于電感耦合系統(tǒng)的效率不高，所以只適用于低電流電路，

只有功耗極低的只讀電子標(biāo)簽（小于135kHz），可用于1m以上的距離，而具有寫(xiě)入功率和復(fù)雜安全算法的電子標(biāo)簽的功率消耗較大，一般作用距離為15cm。2．電磁反向散射RFID系統(tǒng)工作原理

電磁反向散射RFID系統(tǒng)屬于遠(yuǎn)距離識(shí)別系統(tǒng)，識(shí)別距離一般在1m以上。在反向散射RFID系統(tǒng)中閱讀器和標(biāo)簽之間的能量和數(shù)據(jù)傳送依靠閱讀器天線和電子標(biāo)簽天線來(lái)完成。2．電磁反向散射RFID系統(tǒng)工作原理

閱讀器首先通過(guò)天線發(fā)射電磁波，

處于有效范圍內(nèi)的電子標(biāo)簽天線一方面接收電磁能量為射頻標(biāo)簽提供能量，

一方面反向散射電磁波，并將有用信息調(diào)制

在反射波上，完成反向散射調(diào)制。2．電磁反向散射RFID系統(tǒng)工作原理

閱讀器天線接收到來(lái)自標(biāo)簽的反向散射調(diào)制波，

經(jīng)過(guò)放大、解調(diào)和解碼，得到電子標(biāo)簽中的信息，完成識(shí)別過(guò)程。在射頻識(shí)別系統(tǒng)的工作過(guò)程中，空間傳輸通道中發(fā)生的過(guò)程可歸結(jié)為3種：1）數(shù)據(jù)交換是目的；2）時(shí)序是數(shù)據(jù)交換的實(shí)現(xiàn)方式；3）能量是時(shí)序得以實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)。事件模型3.數(shù)據(jù)傳輸

射頻識(shí)別系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)傳輸包含兩個(gè)方面的含義：一是從閱讀器向電子標(biāo)簽方向的數(shù)據(jù)傳輸；二是從電子標(biāo)簽到閱讀器方向的數(shù)據(jù)傳輸。（1）從閱讀器向電子標(biāo)簽方向的數(shù)據(jù)傳輸信號(hào)發(fā)射：在發(fā)射端，閱讀器將所要傳輸?shù)拿詈蛿?shù)據(jù)組合起來(lái)，加上糾錯(cuò)校驗(yàn)位，形成需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)部分，對(duì)這部分?jǐn)?shù)據(jù)按照適合RFID系統(tǒng)的格式進(jìn)行基帶編碼，并加上幀頭，形成RFID數(shù)據(jù)幀，數(shù)據(jù)幀的長(zhǎng)度有幾到十幾個(gè)字節(jié)，然后將這一幀數(shù)據(jù)經(jīng)調(diào)制后發(fā)送出去。發(fā)送后的數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線信道傳輸。發(fā)射端（1）從閱讀器向電子標(biāo)簽方向的數(shù)據(jù)傳輸信號(hào)接收：在接收端，電子標(biāo)簽將接收到的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)并整形后形成二進(jìn)制信號(hào)，再將該信號(hào)經(jīng)過(guò)基帶解碼，糾錯(cuò)校驗(yàn)，判斷是否有誤碼產(chǎn)生，最后去掉隨數(shù)據(jù)一起傳輸來(lái)的附加校驗(yàn)位，形成最后的數(shù)據(jù)。接收端

在RFID系統(tǒng)中，當(dāng)從電子標(biāo)簽向閱讀器方向傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，電子標(biāo)簽以同樣的方式形成數(shù)據(jù)幀，并采用合適的調(diào)制方法將數(shù)據(jù)返回閱讀器，閱讀器將接收到的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)、解碼及校驗(yàn)后形成收到的數(shù)據(jù)。（2）從電子標(biāo)簽向閱讀器方向的數(shù)據(jù)傳輸2.3.4RFID系統(tǒng)的應(yīng)用系統(tǒng)通過(guò)對(duì)密布于高速公路沿線的視頻檢測(cè)專用視頻、高清監(jiān)控視頻、違法監(jiān)測(cè)視頻、卡口監(jiān)測(cè)視頻等視頻流的智能分析，將道路參與主體（人、車、非機(jī)動(dòng)車）的狀態(tài)、速度、方向、位置等信息進(jìn)行檢測(cè)，并采用軌跡跟蹤、行為分析、事件觸發(fā)、違規(guī)檢測(cè)等技術(shù)，可對(duì)異常停車、逆行或倒車、低速車流、排隊(duì)超限、拋灑物、行人穿越、能見(jiàn)度低等異常事件實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和預(yù)警；可對(duì)違法停車、逆行或倒車、壓線行車、違法行駛專用車道等交通違法行為實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和取證；可對(duì)斷面流量、車道流量、平均速度、時(shí)間占有率、空間占有率、密度、服務(wù)等級(jí)等十余種交通參數(shù)實(shí)時(shí)檢測(cè)和統(tǒng)計(jì)分析，實(shí)現(xiàn)直觀、實(shí)時(shí)、有效的視頻監(jiān)測(cè)和過(guò)程記錄。卓視智通車路協(xié)同道路全息感知系統(tǒng)通過(guò)RFID讀寫(xiě)閘機(jī)，入庫(kù)產(chǎn)品可進(jìn)行一次性檢查產(chǎn)品定位管理入庫(kù)流程三步驟：入庫(kù)——檢查產(chǎn)品——上貨架利用RFID實(shí)現(xiàn)自由位置庫(kù)存管理混凝土站車輛排隊(duì)叫號(hào)系統(tǒng)適合新零售RFID智能管理系統(tǒng)（1）倉(cāng)庫(kù)管理對(duì)象1.對(duì)象和任務(wù)（2）倉(cāng)庫(kù)管理的作業(yè)任務(wù)1.對(duì)象和任務(wù)2.總體設(shè)計(jì)基本思路系統(tǒng)架構(gòu)倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用三層結(jié)構(gòu)：第一層是采集：主要是通過(guò)射頻識(shí)別設(shè)備以及其它自動(dòng)識(shí)別設(shè)備采集數(shù)據(jù)，包括庫(kù)位標(biāo)簽、貨物標(biāo)簽、無(wú)線數(shù)據(jù)終端、AGV車等。第二層是移動(dòng)：即通過(guò)無(wú)線通信技術(shù)，把采集的數(shù)據(jù)傳遞到中央數(shù)據(jù)庫(kù)，包括無(wú)線接入和相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。第三層是管理：對(duì)采集的數(shù)據(jù)管理，包括數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器和倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)軟件。。系統(tǒng)構(gòu)成倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)三部分組成：第一部分：倉(cāng)庫(kù)管理中心子系統(tǒng)負(fù)責(zé)倉(cāng)庫(kù)管理數(shù)據(jù)庫(kù)的集中管理與維護(hù)，負(fù)責(zé)進(jìn)貨計(jì)劃、出庫(kù)計(jì)劃的制定和指令下達(dá)；打印生成各種管理報(bào)表。第二部分：倉(cāng)庫(kù)管理現(xiàn)場(chǎng)子系統(tǒng)發(fā)行入庫(kù)標(biāo)簽、進(jìn)行實(shí)時(shí)庫(kù)存管理（庫(kù)位管理）、通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)發(fā)布倉(cāng)庫(kù)管理作業(yè)指令。第三部分：倉(cāng)庫(kù)管理執(zhí)行子系統(tǒng)完成入庫(kù)、出庫(kù)、移庫(kù)、盤(pán)庫(kù)等作業(yè)具體操作，并返回執(zhí)行實(shí)況。系統(tǒng)信息流作業(yè)流程（1）庫(kù)位標(biāo)簽的制作與安裝作業(yè)流程（2）入庫(kù)作業(yè)流程作業(yè)流程（2）入庫(kù)作業(yè)流程①收貨檢驗(yàn)重點(diǎn)檢查：送貨單與訂貨單是否一致；

實(shí)到貨物與送貨單是否一致；

如果不符拒絕接收。作業(yè)流程（2）入庫(kù)作業(yè)流程②制作和粘貼標(biāo)簽：具體方法：采用選定的物品編碼方案對(duì)入庫(kù)物品進(jìn)行編碼；制作貨物標(biāo)簽：把編碼信息寫(xiě)入電子標(biāo)簽，同時(shí)打印紙質(zhì)標(biāo)簽（方便要工校核），再把紙質(zhì)標(biāo)簽和電子粘合在一起成為貨物標(biāo)簽。在庫(kù)存品上固定標(biāo)簽：考慮到目前標(biāo)簽成本較高，為了方便電子標(biāo)簽的回收，一般采用懸掛的方式把標(biāo)簽固定到物品上。如果不回收則可以采用粘貼的方式固定。作業(yè)流程③現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)計(jì)算機(jī)自動(dòng)分配庫(kù)位，并逐步把每次操作的庫(kù)位號(hào)和對(duì)應(yīng)物品編號(hào)下載到無(wú)線數(shù)據(jù)終端（手機(jī)終端或叉車終端）上。（2）入庫(kù)作業(yè)流程④作業(yè)人員運(yùn)送貨物到指定庫(kù)位，核對(duì)位置無(wú)誤后把貨物送入庫(kù)位（如有必要，修改庫(kù)位標(biāo)簽中的記錄的貨物編號(hào)和數(shù)量信息）。⑤無(wú)線數(shù)據(jù)終端把入庫(kù)實(shí)況發(fā)送給現(xiàn)場(chǎng)計(jì)算機(jī)，及時(shí)更新庫(kù)存數(shù)據(jù)庫(kù)。作業(yè)流程（3）出庫(kù)作業(yè)流程作業(yè)流程（4）移庫(kù)作業(yè)流程作業(yè)流程（5）盤(pán)庫(kù)作業(yè)流程2.5定位系統(tǒng)中國(guó)北斗2.5.1位置信息基于位置的服務(wù)自動(dòng)導(dǎo)航搜索周邊服務(wù)信息基于位置的社交網(wǎng)絡(luò)：Foursquare位置信息和我們的生活息息相關(guān)位置信息不是單純的“位置”地理位置（空間坐標(biāo)）處在該位置的時(shí)刻（時(shí)間坐標(biāo)）處在該位置的對(duì)象（身份信息）2.5.2定位系統(tǒng)現(xiàn)存主流定位系統(tǒng)衛(wèi)星定位：GPS蜂窩基站定位無(wú)線室內(nèi)環(huán)境定位新興定位系統(tǒng)：A-GPS，網(wǎng)絡(luò)定位無(wú)線電定位1.衛(wèi)星定位各國(guó)的衛(wèi)星定位系統(tǒng)美國(guó)：GPS俄羅斯：GLONASS歐盟：伽利略中國(guó)：北斗北斗系統(tǒng)2020年7月31日上午，北斗三號(hào)全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)正式開(kāi)通北斗系統(tǒng)組成：

空間段

地面段

用戶段。

空間部分主要由若干衛(wèi)星組成用戶部分接收并觀測(cè)衛(wèi)星信號(hào)記錄和處理數(shù)據(jù)提供導(dǎo)航定位信息地面控制部分中心控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)時(shí)間同步跟蹤衛(wèi)星進(jìn)行定軌北斗二號(hào)系統(tǒng)15顆衛(wèi)星連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行；北斗三號(hào)系統(tǒng)正式組網(wǎng)前，發(fā)射了5顆北斗三號(hào)試驗(yàn)衛(wèi)星，開(kāi)展在軌試驗(yàn)驗(yàn)證，研制了更高性能的星載銣原子鐘（天穩(wěn)定度達(dá)到10-14量級(jí)）和氫原子鐘（天穩(wěn)定度達(dá)到10-15量級(jí)），進(jìn)一步提高了衛(wèi)星性能與壽命；成功發(fā)射了19顆組網(wǎng)衛(wèi)星（其中，18顆中圓地球軌道衛(wèi)星已提供服務(wù)，1顆地球靜止軌道衛(wèi)星處于在軌測(cè)試狀態(tài)），構(gòu)建了穩(wěn)定可靠的星間鏈路，基本系統(tǒng)星座部署圓滿完成。（1）空間段----實(shí)現(xiàn)全球組網(wǎng)北斗三號(hào)系統(tǒng)建立了高精度時(shí)間和空間基準(zhǔn)，增加了星間鏈路運(yùn)行管理設(shè)施，實(shí)現(xiàn)了基于星地和星間鏈路聯(lián)合觀測(cè)的衛(wèi)星軌道和鐘差測(cè)定業(yè)務(wù)處理，具備定位、測(cè)速、授時(shí)等全球基本導(dǎo)航服務(wù)能力；同時(shí)，開(kāi)展了短報(bào)文通信、星基增強(qiáng)、國(guó)際搜救、精密單點(diǎn)定位等服務(wù)的地面設(shè)施建設(shè)。主控中心專用地面天線專用監(jiān)視站（2）地面段----實(shí)施了升級(jí)改造北斗系統(tǒng)用戶段包括北斗兼容其他衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的芯片、模塊、天線等基礎(chǔ)產(chǎn)品，以及終端產(chǎn)品、應(yīng)用系統(tǒng)與應(yīng)用服務(wù)等。

（3）用戶段定位原理2.蜂窩基站定位GSM蜂窩網(wǎng)絡(luò)通訊區(qū)域被分割成蜂窩小區(qū)每個(gè)小區(qū)對(duì)應(yīng)一個(gè)通訊基站通訊設(shè)備連接小區(qū)對(duì)應(yīng)基站進(jìn)行通訊利用基站位置已知的條件

，可對(duì)通訊設(shè)備進(jìn)行定位蜂窩基站定位主要優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)不需要GPS接收機(jī)，可通訊即可定位啟動(dòng)速度快信號(hào)穿透能力強(qiáng)，室內(nèi)亦可接收到缺點(diǎn)定位精度相對(duì)較低基站需要有專門(mén)硬件，造價(jià)昂貴3.單基站定位法COO定位（CellofOrigin）將移動(dòng)設(shè)備所屬基站的位置視為移動(dòng)設(shè)備的位置精度直接取決于基站覆蓋的范圍基站分布疏松地區(qū)，一個(gè)基站覆蓋范圍半徑可達(dá)數(shù)公里，誤差巨大優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單、快速，適用緊急情況4.多基站定位法ToA/TDoA定位法測(cè)量無(wú)線信號(hào)傳播時(shí)間需要三個(gè)基站才能定位稀疏地區(qū)可能只能收到兩個(gè)基站的信號(hào)，不適用AoA定位法測(cè)量無(wú)線信號(hào)傳播方向需要兩個(gè)基站2.5.3定位技術(shù)定位技術(shù)的關(guān)鍵：有一個(gè)或多個(gè)已知坐標(biāo)的參考點(diǎn)得到待定物體與已知參考點(diǎn)的空間關(guān)系定位技術(shù)的兩個(gè)步驟：測(cè)量物理量→根據(jù)物理量確定目標(biāo)位置2.5.3定位技術(shù)常見(jiàn)定位技術(shù)：基于距離的定位（ToA）基于距離差的定位（TDoA）基于信號(hào)特征的定位（RSS）1.基于距離的定位（ToA）距離測(cè)量方法距離d=波速v*傳播時(shí)間Δt傳播時(shí)間Δt=收到時(shí)刻t–發(fā)出時(shí)刻t0問(wèn)題：接受端如何得知t0=？1.基于距離的定位（ToA）方法1：利用波速差發(fā)送端同時(shí)發(fā)送一道電磁波和聲波接收端記錄：電磁波到達(dá)時(shí)刻聲波到達(dá)時(shí)刻距離由于遠(yuǎn)大于，上式可簡(jiǎn)化為1.基于距離的定位（ToA）方法2：測(cè)量波的往返時(shí)間發(fā)送端于時(shí)刻發(fā)送波接收端收到波后，等待時(shí)間后返回同樣的波發(fā)送端記錄收到回復(fù)的時(shí)間距離1.基于距離的定位（ToA）位置計(jì)算方法多邊測(cè)量（也稱多點(diǎn)測(cè)量）平面上定位，取三個(gè)參考點(diǎn)以每個(gè)參考點(diǎn)為圓心，到該參考點(diǎn)的距離為半徑畫(huà)圓，目標(biāo)必在圓上平面上三個(gè)圓交于一點(diǎn)實(shí)際中取用超過(guò)三個(gè)參考點(diǎn)，用最小二乘法減少誤差2.基于距離差的定位（TDoA）ToA的局限需要參考點(diǎn)和測(cè)量目標(biāo)時(shí)鐘同步TDoA不需要參考點(diǎn)和測(cè)量目標(biāo)時(shí)鐘同步參考點(diǎn)之間仍然需要時(shí)鐘同步2.基于距離差的定位（TDoA）距離差測(cè)距方法測(cè)量目標(biāo)廣播信號(hào)參考點(diǎn)i，j分別記錄信號(hào)接收到的時(shí)刻ti，tj測(cè)量目標(biāo)到i，j的距離差2.基于距離差的定位（TDoA）位置計(jì)算方法至少兩組數(shù)據(jù)聯(lián)立方程求解實(shí)際采用多組數(shù)據(jù)最小二乘法求解每次測(cè)量結(jié)果參考點(diǎn)坐標(biāo)到參考點(diǎn)的距離構(gòu)建方程：3.基于信號(hào)特征的定位ToA和TDoA都需要接收端特殊裝置基于信號(hào)特征的定位直接利用無(wú)線通信的射頻信號(hào)定位，不需要額外設(shè)備原理：信號(hào)強(qiáng)度隨傳播距離衰減問(wèn)題：理想公式實(shí)際難以應(yīng)用3.基于信號(hào)特征的定位解決方法：將信號(hào)強(qiáng)度看做“特征”預(yù)先布置N個(gè)參考節(jié)點(diǎn)測(cè)出N個(gè)參考節(jié)點(diǎn)信號(hào)的強(qiáng)度，得到一個(gè)N維向量事先測(cè)出區(qū)域中每個(gè)位置的特征向量將目標(biāo)測(cè)出的特征向量和事先測(cè)量值比對(duì)，找出位置缺點(diǎn)：不能應(yīng)對(duì)動(dòng)態(tài)變化3.基于信號(hào)特征的定位LANDMARC：基于信號(hào)特征的動(dòng)態(tài)定位方法除了信號(hào)發(fā)送源，再布置一系列RFID標(biāo)簽作為參考標(biāo)志每個(gè)標(biāo)志隨時(shí)記錄自己收到的RSS信號(hào)強(qiáng)度特征向量將目標(biāo)測(cè)得的信號(hào)特征向量與參考標(biāo)志此時(shí)的特征向量進(jìn)行比對(duì)，確定位置，誤差在1m范圍以內(nèi)3.基于信號(hào)特征的定位LiFS：基于群智感知的非現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)定位通過(guò)集成在智能手機(jī)上的運(yùn)動(dòng)傳感器捕捉用戶的運(yùn)動(dòng)信息，將原本互相獨(dú)立的RSS指紋關(guān)聯(lián)到一起，進(jìn)而形成高維的指紋空間將原始的樓層平面圖變換為高維空間中的無(wú)應(yīng)力平面圖通過(guò)匹配指紋空間和無(wú)應(yīng)力平面圖，得到指紋的位置信息無(wú)需用戶主動(dòng)參與，成功取消人工勘測(cè)環(huán)節(jié)2.5條形碼技術(shù)條形碼技術(shù)是在計(jì)算機(jī)應(yīng)用發(fā)展過(guò)程中，為消除數(shù)據(jù)錄入的“瓶頸”問(wèn)題而產(chǎn)生的，可以說(shuō)是最“古老”的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)。條形碼是由一組規(guī)則排列的條、空以及對(duì)應(yīng)的字符組成的標(biāo)記。當(dāng)使用專門(mén)的條形碼識(shí)別設(shè)備如手持式條碼掃描器掃描這些條碼時(shí)，條碼中包含的信息就轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)可識(shí)別的數(shù)據(jù)。目前市場(chǎng)上常見(jiàn)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(duì)復(fù)雜，但信息量可達(dá)幾千字符。2.5.1一維條形碼一維條形碼是由一組規(guī)則排列的條、空以及對(duì)應(yīng)的字符組成的標(biāo)記。普通的一維條碼在使用過(guò)程中僅作為識(shí)別信息，它的意義是通過(guò)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)中提取相應(yīng)的信息而實(shí)現(xiàn)的。1.一維條形碼一個(gè)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(yàn)符)、終止符、靜區(qū)（后）。模塊：構(gòu)成條碼的基本單位是模塊，模塊是指條碼中最窄的條或空，模塊的寬度通常以mm或mil（千分之一英寸）為單位。構(gòu)成條碼的一個(gè)條或空稱為一個(gè)單元，一個(gè)單元包含的模塊數(shù)是由編碼方式?jīng)Q定的，有些碼制中，如EAN碼，所有單元由一個(gè)或多個(gè)模塊組成；而另一些碼制，如39碼中，所有單元只有兩種寬度，即寬單元和窄單元，其中的窄單元即為一個(gè)模塊。一維條形碼的基本概念密度：條碼的密度指單位長(zhǎng)度的條碼所表示的字符個(gè)數(shù)。模塊尺寸越小，密度越大，所以密度值通常以模塊尺寸的值來(lái)表示（如5mil）。通常7.5mil以下的條碼稱為高密度條碼，15mil以上的條碼稱為低密度條碼。一維條形碼的基本概念寬窄比：對(duì)于只有兩種寬度單元的碼制，寬單元與窄單元的比值稱為寬窄比，一般為2-3左右（常用的有2：1，3：1）。寬窄比較大時(shí)，閱讀設(shè)備更容易分辨寬單元和窄單元，因此比較容易閱讀。一維條形碼的基本概念對(duì)比度（PCS）：條碼符號(hào)的光學(xué)指標(biāo)，PCS值越大則條碼的光學(xué)特性越好。PCS＝(RL-RD)/RL×100%（RL:條形碼反射率，RD:空氣反射率）條碼長(zhǎng)度：從條碼起始符前緣到終止符后緣的長(zhǎng)度。條碼密度：?jiǎn)挝婚L(zhǎng)度的條碼所表示的字符個(gè)數(shù)。雙向條碼：條碼的兩段都可以作為掃描起點(diǎn)的。中間分隔符：在條碼符號(hào)中，位于兩個(gè)相鄰的條碼符號(hào)之間且不代表任何信息的空。連續(xù)性條碼：在條碼字符中，兩個(gè)相鄰的條碼字符之間沒(méi)有中間分隔符的條碼。非連續(xù)性條碼：在條碼字符中，兩個(gè)相鄰的條碼字符之間存在中間分隔符的條碼。一維條形碼的基本概念一維條形碼的譯碼原理激光掃描儀通過(guò)一個(gè)激光二極管發(fā)出一束光線，照射到一個(gè)旋轉(zhuǎn)的棱鏡或來(lái)回?cái)[動(dòng)的鏡子上，反射后的光線穿過(guò)閱讀窗照射到條碼表面，光線經(jīng)過(guò)條或空的反射后返回閱讀器，由一個(gè)鏡子進(jìn)行采集、聚焦，通過(guò)光電轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，該信號(hào)將通過(guò)掃描期或終端上的譯碼軟件進(jìn)行譯碼。典型一維條形碼制比較2.5.2二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(hào)信息的；在代碼編制上巧妙地利用構(gòu)成計(jì)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(gè)與二進(jìn)制相對(duì)應(yīng)的幾何形體來(lái)表示文字?jǐn)?shù)值信息，通過(guò)圖象輸入設(shè)備或光電掃描設(shè)備自動(dòng)識(shí)讀以實(shí)現(xiàn)信息自動(dòng)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(gè)字符占有一定的寬度；具有一定的校驗(yàn)功能等。同時(shí)還具有對(duì)不同行的信息自動(dòng)識(shí)別功能、以及處理圖形旋轉(zhuǎn)變化等特點(diǎn)。1.二維條形碼目前，世界上應(yīng)用最多的二維條碼符號(hào)有AztecCode、PDF147、DataMatrix、QRCode、Code16K等。Code16KDataMatrixPDF147AztecCodeQRCode1.二維條形碼1.二維條形碼2.一維條形碼與二維條形碼的比較一維條形碼特點(diǎn)：可直接顯示內(nèi)容為英文、數(shù)字、簡(jiǎn)單符號(hào)；貯存數(shù)據(jù)不多，主要依靠計(jì)算機(jī)中的關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)庫(kù)；保密性能不高；損污后可讀性差。二維條形碼特點(diǎn)：可直接顯示英文、中文、數(shù)字、符號(hào)、圖形；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(wú)需另接數(shù)據(jù)庫(kù)；保密性高（可加密）；安全級(jí)別最高時(shí)，損污50%仍可讀取完整信息。2.6生物識(shí)別技術(shù)2.6.1虹膜識(shí)別虹膜識(shí)別是當(dāng)前應(yīng)用最方便精確的生物識(shí)別技術(shù)，虹膜的高度獨(dú)特性和穩(wěn)定性是其用于身份鑒別的基礎(chǔ)。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(wú)需用戶接觸設(shè)備，對(duì)人身沒(méi)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(huì)對(duì)虹膜組織造成損傷。防偽性:不可能在對(duì)視覺(jué)無(wú)嚴(yán)重影響的情況下用外科手術(shù)改變虹膜特征。虹膜識(shí)別的特點(diǎn)實(shí)用角度看，指紋識(shí)別是優(yōu)于其他生物識(shí)別技術(shù)的身份鑒別方法。因?yàn)橹讣y具有各不相同、終生基本不變的特點(diǎn)，且目前的指紋識(shí)別系統(tǒng)已達(dá)到操作方便、準(zhǔn)確可靠、價(jià)格適中的階段，正逐步應(yīng)用于民用市場(chǎng)。2.6.2指紋識(shí)別指紋識(shí)別指紋識(shí)別的處理流程：通過(guò)特殊的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備和計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)，對(duì)活體指紋進(jìn)行采集、分析和比對(duì)，可以迅速、準(zhǔn)確地鑒別出個(gè)人身份。系統(tǒng)一般主要包括對(duì)指紋圖像采集、指紋圖像處理、特征提取、特征值的比對(duì)與匹配等過(guò)程。指紋的總體特征紋型：三種基本紋型包括：環(huán)型、弓型和螺旋型紋數(shù)：模式區(qū)內(nèi)指紋紋路的數(shù)量。模式區(qū)：指紋上包含總體特征的區(qū)域，即從模式區(qū)就能夠分辨出指紋是屬于那一種類型的三角點(diǎn)：位于從核心點(diǎn)開(kāi)始的第一個(gè)分叉點(diǎn)或斷點(diǎn)、或者兩條紋路會(huì)聚處、孤立點(diǎn)、轉(zhuǎn)折點(diǎn)、或者指向這些奇異點(diǎn)。指紋的局部特征終結(jié)點(diǎn)（Ending）一條紋路在此終結(jié)。分叉點(diǎn)（Bifurcation）一條紋路在此分開(kāi)成為兩條或更多的紋路。分歧點(diǎn)（RidgeDivergence）兩條平行紋路在此分開(kāi)。孤立點(diǎn)（DotorIsland）一條特別短的紋路，以至成為一點(diǎn)。環(huán)點(diǎn)（Enclosure）一條紋路分開(kāi)成兩條后，立即又合并稱為一條。短紋（ShortRidge）一端較短但不至于成為一點(diǎn)的紋路。2.6.3人臉識(shí)別人臉識(shí)別，是基于人的臉部特征信息進(jìn)行身份識(shí)別的一種生物識(shí)別技術(shù)。人臉識(shí)別用攝像機(jī)或攝像頭采集含有人臉的圖像或視頻流，并自動(dòng)在圖像中檢測(cè)和跟蹤人臉，進(jìn)而對(duì)檢測(cè)到的人臉進(jìn)行臉部識(shí)別的一系列相關(guān)技術(shù)。人臉識(shí)別系統(tǒng)主要包括四個(gè)組成部分，分別為：人臉圖像采集及檢測(cè)、人臉圖像預(yù)處理、人臉圖像特征提取匹配與識(shí)別。1.人臉識(shí)別系統(tǒng)（1）人臉圖像采集及檢測(cè)人臉圖像采集不同的人臉圖像都能通過(guò)攝像鏡頭采集下來(lái)，比如靜態(tài)圖像、動(dòng)態(tài)圖像、不同的位置、不同表情等方面都可以得到很好的采集。當(dāng)用戶在采集設(shè)備的拍攝范圍內(nèi)時(shí)，采集設(shè)備會(huì)自動(dòng)搜索并拍攝用戶的人臉圖像。（1）人臉圖像采集及檢測(cè)人臉檢測(cè)人臉檢測(cè)在實(shí)際中主要用于人臉識(shí)別的預(yù)處理，即在圖像中準(zhǔn)確標(biāo)定出人臉的位置和大小。人臉圖像中包含的模式特征：如直方圖特征、顏色特征、模板特征、結(jié)構(gòu)特征及Haar特征等。人臉檢測(cè)就是把這其中有用的信息挑出來(lái)，并利用這些特征實(shí)現(xiàn)人臉檢測(cè)。（1）人臉圖像采集及檢測(cè)主流的人臉檢測(cè)方法基于以上特征采用Adaboost學(xué)習(xí)算法，Adaboost算法是一種用來(lái)分類的方法，它把一些比較弱的分類方法合在一起，組合出新的很強(qiáng)的分類方法。人臉檢測(cè)過(guò)程中使用Adaboost算法挑選出一些最能代表人臉的矩形特征(弱分類器)，按照加權(quán)投票的方式將弱分類器構(gòu)造為一個(gè)強(qiáng)分類器，再將訓(xùn)練得到的若干強(qiáng)分類器串聯(lián)組成一個(gè)級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)的層疊分類器，有效地提高分類器的檢測(cè)速度。（2）人臉圖像預(yù)處理人臉圖像預(yù)處理：對(duì)于人臉的圖像預(yù)處理是基于人臉檢測(cè)結(jié)果，對(duì)圖像進(jìn)行處理并最終服務(wù)于特征提取的過(guò)程。系統(tǒng)獲取的原始圖像由于受到各種條件的限制和隨機(jī)干擾，往往不能直接使用，必須在圖像處理的早期階段對(duì)它進(jìn)行灰度校正、噪聲過(guò)濾等圖像預(yù)處理。對(duì)于人臉圖像而言，其預(yù)處理過(guò)程主要包括人臉圖像的光線補(bǔ)償、灰度變換、直方圖均衡化、歸一化、幾何校正、濾波以及銳化等。（3）人臉圖像特征提取人臉圖像特征提取人臉識(shí)別系統(tǒng)可使用的特征通常分為視覺(jué)特征、像素統(tǒng)計(jì)特征、人臉圖像變換系數(shù)