《物联网概论》第3章 自动识别技术
物联网的自动识别技术
（ 2014 / 2015 学年第一学期）物联网的自动识别技术专业财务管理学生姓名朱凌亮班级学号B********摘要：物联网是一次新的信息产业革命浪潮，是一个全新的技术领域。
自动识别技术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。
关键字：物联网、自动识别技术、光符号识别技术、语音识别技术、生物计量识别技术、IC卡技术、条形码技术、射频识别技术（RFID）自动识别技术是在计算机技术和通信技术的上发展出来的综合性科学技术，它是信息数据自动识读、自动输入计算机的重要方法和手段，归根到底，自动识别技术是一种高度自动化的信息或者数据采集技术。
自动识别技术近几十年在全球范围内得到了迅猛发展，中国物联网校企联盟认为自动识别技术可以分为：光符号识别技术、语音识别技术、生物计量识别技术、IC卡技术、条形码技术、射频识别技术（RFID）。
一般来讲，在一个信息系统中，数据的采集（识别）完成了系统的原始数据的采集工作，解决了人工数据输入的速度慢、误码率高、劳动强度大、工作简单重复性高等问题，为计算机信息处理提供了快速、准确地进行数据采集输入的有效手段，因此，自动识别技术作为一种革命性的高新技术，正迅速为人们所接受。
自动识别系统通过中间件或者接口（包括软件的和硬件的）将数据传输给后台处理计算机，由计算机对所采集到的数据进行处理或者加工，最终形成对人们有用的信息。
在有的场合，中间件本身就具有数据处理的功能。
中间件还可以支持单一系统不同的协议的产品的工作。
完整的自动识别计算机管理系统包括自动识别系统（Auto Identification System, 简称 AIDS），应用程序接口(Application Interface, 简称API )或者中间件（Middleware）和应用系统软件（Application Software）。
物联网技术案例教程之自动识别技术
EAN条形码
➢ 分为EAN-13(标准版)和EAN-8(缩短版)两种类型
国 家 标 记
企 业 编 号
商 品 编 号 校 验 码
6 9 0 7992 5 0 7 0 9 5 8 中 国 大 陆产 地 市 及 金 地 积 址 工 ： 业 宁 园 夏 区 吴 忠 全 脂 灭 菌 纯 牛 乳 250m L
➢条形码系统广泛应用于商品和图书管理等领域。
(2) 射频识别技术
➢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自动识别的目的。常 把这种非接触式的识别系统称为射频识别系统。
“接触式”：机械触电的接通是不可靠的，或者是无法使 用的，比如高温、高腐蚀性的环境。
➢最好的颜色搭配是黑“条”、白“空”。红色、金色和浅黄 色不宜作为“条”的颜色，透明色、金色不能作为“空”的 颜色。
条形码的码制
➢ 条形码的编码方法称为码制。 ➢ 常用的码制包括：EAN条形码、UPC(统一产品代码)条形码、
二五条形码、交叉二五条形码(Interleaved 2/5 Bar Code)、 库德巴(Codabar)条形码、三九条形码和128条形码等。 ➢ 最常使用的是EAN商品条形码。
条形码的扫描原理
➢ 一个完整的条形码组成序列依次为：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）。
①静区：顾名思义，这是不携带任何信息的空白区域，起 提示作用，位于条形码起始和终止部分的边缘的外侧。
②起始字符：这是条形码的第一位字符，具有特殊的结构， 当扫描器读取该字符时，便开始正式读取代码了。
➢ 数据采集技术的基本特征是需要被识别对象具有不同于其他 事物的独特标识，如唯一性的标签、光学符号等。
物联网自动识别技术
物联网自动识别技术
自动识别技术应用在企业的管理工作中，使得传统企业管理方式更新换代。
传统管理方式的落后成为企业发展的阻碍，所以说更新换代是企业发展的趋势，管理方式科技化也是管理方式发展的趋势，这样能够对企业有一个符合实际的管理效果。
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无线连接，自动地获取被识别物品的信息，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。
自动识别技术与互联网、移动通信等技术相结合，实现了全球范围内物品的跟踪与信息的共享，从而给物体赋予智能，实现人与物体以及物体与物体之间的沟通和对话，称为“物联网”。
无线射频技术是自动识别技术不可缺少的，通过电波把载体内的信息出地道信息采集器显示到管理软件界面，直接呈现到客户面前。
信息载体有无电源都可以，没有电源的通过数据采集器磁场产生交流电发送出去，一般用在企业资产管理。
有电源的一般使用在小区门禁、安防、以及人员管理（身份识别、部队、NFC等）有不错的安防效果。
自动识别的使用领域非常广泛，在科技化道路上又前进了一点。
这项技术近年来应用在各领域取得的效果非常好，大大提高了人们生活质量、企业生产效率。
《物联网技术基础》(第三章)物联网感知与识别技术
货运集装箱、可回收运输单元和运输单元使用的电子标签一定是重复使用的，产品包装则要根据 实际情况而定，而对产品标签来说通常是一次性的。另外还要考虑数据的完整性、可视识读标识等。 可回收运输单元在数据容量、安全性、通信距离方面要求较高。
小提示
第一节 射频识别技术
第 32 页
需要注意的是，ISO 10374、ISO 18185和ISO 17363三个标准之间的关系， 它们都针对集装箱，但是ISO 10374是针对集装箱本身的管理，ISO 18185是海 关为了监视集装箱，而ISO 17363是针对供应链管理目的而在货运集装箱上使 用可读写的RFID标识标签和货运标签。
按工作机理分类 按被测量类别分类 按敏感材料分类 按能量关系分类 其他分类
第二节 传感器技术
第 40 页
01
按工作机理分类
按工作机理分类的方法是以工作原理划分，将物理、化学和生物等学科的原理、规 律、效应等作为分类的依据，如应变式、压电式、热电式传感器等。这种分类方法的优 点在于对传感器工作原理的分析较为直接，类别少，有利于传感器工作者从原理和设计 上进行掌握。这也是大多数教材的通用分类方法。
物联网技术基础
目录
第3 页
01
射频识别技术
02
传感器技术
03
无线传感器网络
04
其他典型感知与识别技术
第4 页
01 了解物联网主流感知与识别技术的 分类
02 了解物联网不同类型感知技术的工 作过程和技术特点
03 了解各种物联网感知技术的应用 情况。
能够说出射频识别技 01
术的基本工作原理与 应用方法
第 25 页
1 2 3 4 射频识别技术（RFID）
RFID系统构成
《物联网概论》第3章-自动识别技术
*
NFC的技术指标
通信频带 为13.56MHz 通信距离 最大10cm左右 数据传输速率 为106kbit/s、212kbit/s和424kbit/s
*
3.6.2 NFC系统工作原理
1.NFC系统的组成 2.NFC的使用模式 3.NFC的工作模式
《物联网概论》
第3章 自动识别技术 机械工业出版社
第3章 自动识别技术
3.1 自动识别技术概述 3.2 条码识别 3.3 RFID技术及其分类 3.4 RFID系统的构成
第3章 自动识别技术
3.5 RFID系统的能量传输和防碰撞机制 3.6 NFC 3.7 其他自动识别技术 3.8 自动识别技术比较
*
2. 按工作频率划分
低频系统 高频系统 超高频系统 微波系统
*
3. 按距离划分
密耦合 遥耦合 远距离
*
3.4 RFID系统的构成
3.4.1 电子标签 3.4.2 RFID读写器 3.4.3 应用系统 3.4.4 RFID系统中间件
*
RFID系统组成
电子标签 读写器 中间件 应用系统
*
RFID系统构成框图
*
3.7.3 光学字符识别
OCR系统工作原理 OCR的发展和应用
*
OCR概念
OCR 光学字符识别 Optical Character Recognition 将图像信息转换为计算机文字
*
OCR系统的识别过程
图像输入 图像预处理 特征提取 比对识别 人工校正 结果输出
*
OCR应用
零售价格识读 单数据输入 单证识读 支票识读 车牌号码识别
*
频分多址法
《物联网技术》课程教学大纲
《物联网技术》课程教学大纲一、课程名称1、中文名称:物联网技术2^英文名称:Introduction of IoT二、学时总学时44学时，其中讲授32学时，实验12学时三、开课学期第1学期四、课程考核要求（考查），课程中期报告（两份，每份20分）：两份有关物联网的应用报告。
每份报告字数不少于3000字。
1、中期报告1有关物联网感知层技术的专题论文或综述，内容可以从RFID技术、传感器技术、定位技术中任选其一。
2、中期报告2有关物联网网络层和数据管理技术的专题论文或综述，内容可以从物联网采用的网络技术、海量信息存储、搜索引擎、物联网中的信息安全等技术中任选其一。
,课程结业论文--份有关物联网的综合应用论文，论述物联网在智能电网、智能交通、智能物流、智能绿色建筑和环境监测等领域的具体应用。
内容自选，字数不少于5000 字。
,论文组织形式论文写作时，以单人为单位完成。
论文首页请标明姓名、班级和学号，上交纸质版。
课程中期报告可随堂上交，课程结业论文在课程结束时上交。
五、课程概述《物联网导论》是计算机科学与技术专业（物联网方向）的一门重要的专业必修课。
廿的是使学生澄清物联网的基本概念，掌握物联网的体系结构和各环节的关键技术，明确物联网的知识结构，并为学习后续物联网专业课程打下坚实的基础。
六、适用专业计算机科学与技术专业（物联网方向）七、课程教学要求和学时分配一1 -第1章计算机基础（一）课程内容1、计算机的运算基础2、计算机的基本结构与工作原理3、计算机硬件的组成4、常用的输入设备和输出设备及其功能5、系统软件和应用软件6、程序设计基础和数据结构基础（二）基本要求熟练掌握数制间的转换和数的定点、浮点表示;掌握计算机硬件的基本结构，理解计算机的工作原理;掌握程序设计的基础知识，培养良好的程序设计风格；了解算法概念及其性质，了解典型的数据结构。
掌握计算机系统的基本结构和工作原理，了解多种输入/输出设备及其功能;理解程序设计语言翻译系统的功能和基本概念;理解操作系统的基本概念和功能;对介绍的儿种工具软件的功能有所了解。
物联网概论第三章 物联网技术基础
3.1.2 传感器的分类
根据传感 器的工具 原理划分
物理传感器：应用的是物理效应，诸如 压电效应，磁致伸缩现象，离化、极化、 热电、光电、磁电等效应。被测信号量 的微小变化都将转换成电信号。
化学传感器：包括那些以化学吸附、电 化学反应等现象为因果关系的传感器， 被测信号量的微小变化也将转换成电信 号。
25
3.2.5 MEMS的加工材料
MEMS技术采用的材料一般可分为衬底材 料和附加材料两类。 目前微机械加工采用的衬底材料以硅为 主。 衬底材料则可以是其他非半导体材料， 包括金属、玻璃、石英、其他晶态绝缘 体、陶瓷、塑料、高聚物以及其他有机 和无机材料。
26
3.2.6 MEMS器件的分类与应用
18
3.1.4 传感器的应用
在航天领域的应用
在航空航天领域，空中管制、导航、飞机的飞行管理 和自动驾驶着陆系统等，都需要大量的传感器。人造卫星 的遥感遥测等都与传感器紧密相关。
“阿波罗10”的运载火箭部分，检测加速度、声学、 温度、压力、振动、流量、应变等参数的传感器共有 2077个，宇宙飞船部分共有各种传感器1218个。
尽管21世纪的人们并没有实现科幻小说中的某些预言。然而更为 奇妙的场景很快便会成为现实：只需一台电脑，一切尽在掌控之中。 你可以一边从个人pc中调控欣赏在平面电视上播放的影片，一边控制 烤箱的温度，等待享受美味的下午茶，同时密切地监控与了解一切需 要关注的信息：工作室里机器的运行，实验室里研究的进度，家中饮 用水的成分和空气中或许可能出现有毒物质的示警，酒窖里不同位置 的温度与湿度，私家公路的灯光调控，各类仪表的数据变更……不会 再有过火而败味的美食，更不会有《小鬼当家》中入室的匪徒，火灾 和毒气泄漏都将最大程度地被防止，博物馆的馆长则不再担惊受怕地 忧虑古董名画的命运。
《自动识别技术》课件
语音识别技术
语音识别技术可以将人类语音 转换为数字信号，进而识别语 音内容和语音情感。 通过应用于智能客服、语音助 手等领域，可以实现人机交互 的智能化与自然化。
文字识别技术
文字识别技术可以将印刷体或 手写体文字转换为机器可识别 的数字或字符形式。 通过应用于自动化办公、智能 化图书馆等领域，可以实现人 们对信息的快速查询与检索。
自然语言处理技术的发展，使 得计算机能够理解和处理人类 的自然语言，实现人机交互的 自然化和智能化。例如，智能 客服中的问答系统，就是自然 语言处理技术的一个重要应用。
大数据技术
大数据技术的出现，为自动识 别技术的应用提供了宝贵的数 据支撑。例如，通过大规模图 像数据的训练，可以提高人脸 识别、物体检测等算法的准确 度。
图像识别技术
基本原理
图像识别技术通过图像特征提取、特征匹配和分类 器等算法实现。 其中，人脸识别、车牌识别、物体检测等是图像识 别技术的重要应用。
应用案例
通过图像识别技术与智能交通系统的融合，实现了 对交通违法行为的实时监测和处理，提高了城市交 通运行效率。
语音识别技术
1
基本原理
语音识别技术通过音频信号的处理和分析，识别出音节、音素、语音单元等要素， 再利用语音模型对语音进行识别。
总结
1 自动识别技术的作用与意义
自动识别技术为人类提供了更智能更高效的解决方案，推动了人工智能的不断发展。
2 未来展望
未来，自动识别技术将在更广泛的领域展现出其无限潜力，为人类生产生活带来更多的 便利和创新。
将文字识别技术应用于大规模文献数字化处理、自动化财务管理等领域，可以大幅提高工作 效率和数据准确性。
自动识别技术的发展趋势
深度学习技术
自动识别技术
手持式CCD 条形码扫描 器
固定激光CCD 条形码扫描器
手持式激光 条形码扫描 器
固定式激光 条形码扫描 器
基于安卓平台的手 机条形码扫描器
第3章 自动识别技术
3.2 条形码技术
1.二维码
二维码（Bar-code）是用某种特定的几何图形按一定规律在平面 （二维方向）分布的黑白相间的图形记录数据符号信息的，具有一定 的校验功能，同时还具有对不同行的信息自动识别功能、及处理图形 旋转变化等特点。
• 一个完整的条形码的组成次序为： 静区（前，左侧空白区）、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， 右侧空白区）。同时，下侧附有供 人识别的字符。
3.2 条形码技术 条形码符号的应用
条形码具有可靠准确、数据输入速度快、经济便宜、 灵活实用、自由度大、设备简单等优越性。
3.2 条形码技术 EAN-13条码的构成
条形码图案实例分成5个部分，从左至右分别为：起始部分、第一数据 部分、中间部分、第二数据部分和结束部分。
① 起始部分：由 11 条线组成，从左至右分别是 8 条 白线、一条黑线、一条白线和一条黑线。 ② 第一数据部分：由42条线组成，是按照一定的算 法形成的，包含了左侧数据符（ d1 ～ d6 ）数字的信 息。 ③ 中间部分：由 5 条线组成，从左到右依次是白线、 黑线、白线、黑线、白线。 ④ 第二数据部分：由42条线组成，是按照一定的算 法形成的，包含了右侧数据符（ d7～d12）数字的信 息。 ⑤ 结尾部分：由11条线组成，从左至右分别是一条 黑线、一条白线和一条黑线、8 条白线。
3.2 条形码技术
PDF 417 符号结构
417 条形码符号是一个多行结构，符号的顶部和底部为空白 区，上下空白区之间为多行结构，每行数据符号字符数相同，行 与行左右对齐直接衔接。其最小行数为3，最大行数为90。
物联网概论L3自动识别技术与RFID
第2章 感知与定位技术
5. 按照保存信息方式分类 电子标签保存信息的方式有只读式和读写式两种，具
体分为只读电子标签、一次写入只读电子标签、现场有线可 改写式、现场无线可改写式。
6. 按照系统档次分类 按照存储能力、读取速度、读取距离、供电方式和密
码功能等的不同，射频识别系统分为低档系统、中档系统和 高档系统。
18
物联网概论 2. 电子标签的选择
第2章 感知与定位技术
19
物联网概论
第2章 感知与定位技术
20
物联网概论 2. 读写器的选择
第2章 感知与定位技术
21
物联网概论
第2章 感知与定位技术
射频识别发展历史
22
物联网概论
第2章 感知与定位技术
射频识别系统分类
RFID系统的分类方法很多，常用的分类方法有按照 频率分类、按照供电方式分类、按照耦合方式分类、按 照技术方式分类、按照信息存储方式分类、按照系统档 次分类和按照工作方式分类等。
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物联网概论
第2章 感知与定位技术
3. 按照耦合方式分类 根据耦合方式、工作频率和作用距离的不同，无
线信号传输分电感耦合方式和电磁反向散射方式两种。 4. 按照技术方式分类 按照读写器读取电子标签数据的技术实现方式，
射频识别系统可以分为主动广播式、被动倍频式和被动 反射调制式三种方式。
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物联网概论
物联网概论
第2章 感知与定位技术
物联网概论
The Introduction of the Internet of Things
1
物联网概论
第2章 感知与定位技术
第2章 感知与识别技术
2.2 RFID 2.3 其他识别技术
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《物联网概论》-韩毅刚 《物联网概论》-韩毅刚
6
自动识别技术标准组织
国际自动识别制造商协会
Association for Automatic Identification and Mobility AIM Global
中国自动识别技术协会
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2.电子标签原理
集成电路电子标签 物理效应电子标签
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集成电路电子标签
天线
高 频 接 口
地址和安 全逻辑 EEPROM 或FRAM ROM
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集成电路电子标签组成
天线 高频接口 地址和安全逻辑 存储单元
AIM China
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7
3.1.2 自动识别技术的分类
数据采集技术 特征提取技术
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8
数据采集技术
光存储
条码、OCR
磁存储
磁条
电存储
IC卡
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计算 机处 理
输出 条码 信息
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3.2.1 条码的编制和印刷
编制 印刷
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条码编制程序
BarTender CodeSof
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印刷
非现场印刷 现场印刷
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阅读器组成示意图
组成结构
电源
高频接口 天 线
发射机 接收机
控制单元
控 制 器
发 收
编解 码器
存储器
通信接口
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串口 网络通 信连接
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2.编程器
向电子标签写入数据的设备 写入方式两种类型。
采用有线接触方式写入 用户通过专用设备以无接触方式写入
条码反 射光
《物联网概论》-韩毅刚 《物联网概论》-韩毅刚
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条码阅读器系统组成
光源 接收装置 光电转换部件 解码器 计算机接口
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条码阅读器分类
线性CCD 线性图像式阅读器 带光栅的激光阅读器 图像式阅读器
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《物联网概论》-韩毅刚 《物联网概论》-韩毅刚
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条码打印机
热敏式条码打印机 热转印式条码打印机
《物联网概论》-韩毅刚 《物联网概论》-韩毅刚
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3.2.2 条码阅读器
扫描 译码
《物联网概论》-韩毅刚
《物联网概论》-韩毅刚
21
条码阅读器系统工作原理
扫描 译码
条码阅读器 光源射 出光 光学 设备 光电 转换 部件 解码 电路 至计算机
ALOHA算法
读写器控制法
轮询算法 二分搜索算法
《物联网概论》-韩毅刚 《物联网概论》-韩毅刚
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3.6 NFC
3.6.1 NFC的技术特点 3.6.2 NFC系统工作原理
《物联网概论》-韩毅刚
《物联网概论》-韩毅刚
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NFC
近场通信
Near Field Communication
《物联网概论》-韩毅刚
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RFID中间件的组成
3个组件组成
读写器适配器 事件管理器 应用程序接口
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RFID中间件的发展
3个发展阶段。
第一阶段是应用程序中间件发展阶段 第二阶段是架构中间件发展阶段 第三阶段是解决方案中间件发展阶段
《物联网概论》-韩毅刚
3.1 自动识别技术概述
3.1.1 自动识别技术的概念 3.1.2 自动识别技术的分类 3.1.3 自动识别系统的构成
《物联网概论》-韩毅刚
3.1.1 自动识别技术的概念
定义 标准组织
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《物联网概论》-韩毅刚
5
自动识别技术的定义
一种机器自动数据采集技术
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3.2 条码识别
3.2.1 条码的编制和印刷 3.2.2 条码阅读器 3.2.3 条码数据处理
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条码系统处理流程
条码和二维码
条码编制 软件生成 条码
条码 印刷
条码阅 读器扫 描条码
解码 信息
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1.阅读器
单纯实现无接触读取电子标签信息的设备 功能
一是发送和接收功能 二是与标签和分离的单个物品进行通信 三是连接主机网络
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阅读器组成
高频模块 控制单元 存储器 通信接口 天线 电源
按存储器分类
只读标签 可读写标签
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3.4.2 RFID读写器
1.阅读器 2.编程器
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常见的几种读写器
产品
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读写器内部实物图
ML-M300 RFID 读写器内部包含的全向读写器模 块。
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复杂模型
图形图像类信息的自动识别系统模型
被识别 信息
数据采集
信息预处理
特征提取
分类决策
识别信息
已识别 信息
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图形图像类自动识别系统
数据采集单元 信息处理单元 特征提取单元 分类决策单元
卡模式 读写模式 点对点模式
P2P 模式
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3.NFC的工作模式
主动工作模式 被动工作模式
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主动通信模式
主设备
NFC 发起者
初始命令 开始通信
NFC 目标设备
主设备
供电产生射频场 主设备 为数字处理供电 NFC 发起者
感应场
近场
辐射场
远场
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3.6.1 NFC的技术特点
一块芯片 NFC传输范围比RFID小 应用方向不同。
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NFC的技术指标
通信频带
为13.56MHz
通信距离
最大10cm左右
NFC模拟前端 安全单元
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基于SWP的NFC方案
单线协议
Single Wire Protocol SWP
安全单元
GND
手机
VCC RST
NFC控制器
SIM
CLK
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SWP
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I/O
2.NFC的使用模式
2. 按工作频率划分
低频系统 高频系统 超高频系统 微波系统
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3. 按距离划分
密耦合 遥耦合 远距离
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3.4 RFID系统的构成
3.4.1 3.4.2 3.4.3 3.4.4 电子标签 RFID读写器 应用系统 RFID系统中间件
数据传输速率
为106kbit/s、212kbit/s和424kbit/s
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3.6.2 NFC系统工作原理
1.NFC系统的组成 2.NFC的使用模式 3.NFC的工作模式
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1.NFC系统的组成
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声表面波电子标签结构
声表面波
Surface Acoustic Wave SAW
叉指换能器 反射器
偶极子天线 压电晶体基片
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41
3.电子标签分类
按供电方式 工作方式 存储器不同
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42
按供电方式
无源标签 有源标签
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无源电子标签电路图
电感耦合
~
芯片
读写器
电子标签
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44
工作方式分类
主动式 被动式 半被动式电子标签
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45
1.电子标签信息 2.电子标签原理 3.电子标签分类