【正文】 (Smart Label)，是由IC芯片和無線通信天線組成的超微型的小標簽，內(nèi)置的射頻天線用來和閱讀器進行通信。電子標簽雖然對電能的消耗很低，但需要供電才能工作，按照獲取電能的方式，分為有源標簽、無源標簽及半有源標簽。有源標簽使用內(nèi)部自帶電池供電，根據(jù)電池的不同壽命對標簽使用的次數(shù)和時間相應(yīng)限制。優(yōu)點是工作可靠性高，信號傳送距離遠；缺點是隨著電池壽命的減少，信號傳輸距離會縮短，標簽使用壽命受限。無源標簽不帶內(nèi)部電池，一般靠天線與線圈供應(yīng)的電能工作。天線接收到電磁波使線圈產(chǎn)生感應(yīng)電流，再經(jīng)過整流電路供電給標簽，無源標簽因此具有永久使用期，支持長時間數(shù)據(jù)傳輸和永久性的數(shù)據(jù)存儲，通常使用在標簽信息9 / 81需要頻繁讀寫的地方。缺點是相比有源標簽數(shù)據(jù)傳輸距離短，對閱讀器的靈敏度要求比較高。半有源標簽介于有源標簽和無源標簽之間，自帶電池，但是電池的能量只激活系統(tǒng)，系統(tǒng)激活后進入無源標簽的工作模式。b）閱讀器(Reader)：讀取 (有時還可以寫入)標簽信息的設(shè)備，可設(shè)計為手持式或固定式。閱讀器(Reader)，也叫讀寫器，是一種負責(zé)讀取或改寫電子標簽信息的設(shè)備，閱讀器可以簡化為控制系統(tǒng)、由接收器和發(fā)送器組成的射頻模塊和天線三部分構(gòu)成?？刂葡到y(tǒng)的主要功能為：進行閱讀器和標簽之間的身份驗證；執(zhí)行防碰撞算法；執(zhí)行從應(yīng)用系統(tǒng)軟件發(fā)來的動作指令。射頻模塊的主要功能為：接收并解調(diào)來自標簽的射頻信號；對發(fā)射信號進行調(diào)制，用于將數(shù)據(jù)傳輸給標簽；產(chǎn)生高頻發(fā)射能量，激活標簽并為其提供能量。RFID 閱讀器的任務(wù)是控制射頻模塊，接收標簽的應(yīng)答，將對象標識信息連帶標簽上其它相關(guān)信息傳輸?shù)街鳈C以供處理。閱讀器的頻率決定了 RFID 系統(tǒng)的工作頻段，其功率決定了射頻識別的有效距離。閱讀器設(shè)計可以分為手持式和固定式。讀寫器主要有兩種工作方式，一種是 RTF(Reader Talks First，讀寫器先發(fā)言)，另一種是 TTF(Tag Talks First，標簽先發(fā)言)。后者比前者的優(yōu)點：識別速度快；在噪聲環(huán)境中更穩(wěn)健。c）天線(Antenna)：在標簽和讀取器間傳遞射頻信號。天線(Antenna) 是一種通過電磁波形式，將把無線電收發(fā)機的射頻信號功率接收或輻射出去的裝置。按工作頻段可分為長波、短波、超短波以及微波天線等。在RFID系統(tǒng)中，天線分為標簽天線和閱讀器天線兩種情況。當前的RFID系統(tǒng)主要集中在LF、HF 、UHF和微波頻段。天線的原理和設(shè)計在LF、HF和UHF頻段有根本上的不同。實質(zhì)上，天線的問題主要集中在UHF和微波頻段。天線進行讀寫操作，在標簽和閱讀器問傳遞射頻信號。3）RFID的工作原理RFID系統(tǒng)的基本工作流程，如圖23所示：a）讀寫器將無線電載波信號經(jīng)過發(fā)射天線向外發(fā)射；b）當電子標簽進入發(fā)射天線的工作區(qū)時，電子標簽被激活，將自身信息的代碼經(jīng)天線發(fā)射出去；c）系統(tǒng)的接收天線接收電子標簽發(fā)出的載波信號，經(jīng)天線的調(diào)節(jié)器傳輸給讀寫器器。讀寫器對接收到的信號進行調(diào)解解碼。送往后臺的電腦控制器；10 / 81d）電腦控制器根據(jù)邏輯運算判斷該標簽的合法性，針對不同的設(shè)定做出相應(yīng)的處理和控制，發(fā)出指令信號控制執(zhí)行機構(gòu)的動作；e）通過計算機通信網(wǎng)絡(luò)將各個控制點連接起來，構(gòu)成總控信息平臺，可以根據(jù)不同的項目設(shè)計不同的軟件來完成相應(yīng)的功能。天線射頻模塊天線射頻模塊電源時鐘讀寫模塊計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)電池控制模塊C P U存儲器R O M/ R AM讀 寫 器 標 簽數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)輸出能量時鐘數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)輸出能量時鐘數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)輸出圖23 射頻識別技術(shù)工作流程圖簡單的說就是：標簽進入磁場后，接收讀寫器發(fā)出的射頻信號，憑借感應(yīng)電流所獲得的能量發(fā)送出存儲在芯片中的產(chǎn)品信息（Passive Tag，無源標簽或被動標簽） ，或者主動發(fā)送某一頻率的信號（Active Tag，有源標簽或主動標簽） ；讀寫器讀取信息并解碼后，送至中央信息系統(tǒng)進行有關(guān)數(shù)據(jù)處理。例如，在電子商務(wù)系統(tǒng)的生產(chǎn)和流通（供應(yīng)鏈）領(lǐng)域，可以采用RFID 技術(shù)給每一個物品一個全球唯一的標識，以實現(xiàn)對物品的跟蹤、防偽等功能。尤其是電子商務(wù)物流管理環(huán)節(jié)，RFID 可以精確定位具體的商品并監(jiān)控其狀態(tài)，可以高效地完成商品入庫、出庫、配送的各個環(huán)節(jié)。相對傳統(tǒng)的紅外、激光條碼技術(shù)，RFID 技術(shù)單位時間內(nèi)可管理的商品數(shù)量更多，并且可以實時的、持續(xù)的跟蹤商品狀態(tài)，這是傳統(tǒng)標簽技術(shù)無法完的 [2]。 IP 及 IPv6 技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是基于互聯(lián)網(wǎng)的延伸和拓展，IP 技術(shù)仍然是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的基石，物聯(lián)網(wǎng)通信相關(guān)的主要協(xié)議也是基于 IP 的。目前的 IPv4 技術(shù)最大問題是網(wǎng)絡(luò)地址資源相對有限，而 IPv6 所擁有的地址容量達到 2^128 個。這不但解決了11 / 81網(wǎng)絡(luò)地址資源數(shù)量有限的問題，同時也為物聯(lián)網(wǎng)概念中的海量物品終端連入互聯(lián)網(wǎng)提供了可能。據(jù)估計，IPV6 實際可分配的地址，整個地球每平方米面積上可分配 1000 多個。這完全可以滿足物聯(lián)網(wǎng)中海量物品進行互聯(lián)定位的需求。因此，作為下一代網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，IPv6 憑借著豐富的地址資源、支持動態(tài)路由機制、大大改善的服務(wù)質(zhì)量（QoS）等優(yōu)勢，能夠滿足物聯(lián)網(wǎng)對通信網(wǎng)絡(luò)在地址、網(wǎng)絡(luò)自組織以及擴展性等諸多方面的要求，為物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。IPv6 可以使的電子商務(wù)所轄的任何一個系統(tǒng)、設(shè)備、終端、物品等都具備一個全球唯一編碼 IP 地址，作為系統(tǒng)的基礎(chǔ)，使得所有的物品的數(shù)據(jù)都可進行對接，便于實施智能化控制。 傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)傳感器是物聯(lián)網(wǎng)的“神經(jīng)感覺末梢”之一，它可以通過聲、光、電、熱、力、濕度等物理或化學(xué)信號來感知和獲取物體最基本的信息。傳感器較之RFID技術(shù)而言，它最大的特點是能夠主動地、實時地監(jiān)測和感應(yīng)物品信息，但它沒有RFID技術(shù)強大的標示功能。傳感器網(wǎng)絡(luò)是由大量部署在作用區(qū)域內(nèi)的、具有無線通信與計算能力的微小傳感器節(jié)點通過自組織方式構(gòu)成的，并且能根據(jù)環(huán)境自主完成指定任務(wù)的分布式智能化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。傳感器網(wǎng)絡(luò)綜合了傳感器技術(shù)、嵌入式計算技術(shù)、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)及無線通信技術(shù)、分布式信息處理技術(shù)等。它能夠通過各類集成化的微型傳感器協(xié)作地實時監(jiān)測、感知和采集各種環(huán)境或監(jiān)測對象的信息，然后通過嵌入式系統(tǒng)對信息進行處理，并通過隨機自組織無線通信網(wǎng)絡(luò)以多跳中繼方式將所感知信息傳送到用戶終端，也可以通過網(wǎng)關(guān)連接到 Inter 以便用戶遠程訪問。傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點通常包括：傳感單元（由傳感器和模數(shù)轉(zhuǎn)換功能模塊組成）、處理單元（包括 CPU、存儲器、嵌入式操作系統(tǒng)等）、通信單元（由無線通信模塊組成）以及電源部分。此外，可以選擇的其它功能單元包括：定位系統(tǒng)、運動系統(tǒng)以及發(fā)電裝置等。傳感節(jié)點之間可以相互通信，自己組織成網(wǎng)并通過多跳的方式連接至基站節(jié)點，基站節(jié)點收到數(shù)據(jù)后，通過網(wǎng)關(guān)完成和 Inter 的連接。整個系統(tǒng)通過任務(wù)管理器來管理和控制。傳感器網(wǎng)絡(luò)“無處不在”的特性使得其有著非常廣泛的應(yīng)用前景，但是傳感器網(wǎng)絡(luò)自身的檢測與控制問題一直作為技術(shù)難點需要進一步攻關(guān)，因為它的傳感器節(jié)點很容易被攻擊者物理操縱。一般意義上來講，RFID 主要用來處理靜態(tài)的物理信息，而傳感器則會處理動態(tài)的物理信息，并將信息轉(zhuǎn)換為適合網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)格式。如使用噪音探頭監(jiān)測噪聲污染、通過溫度傳感器感知倉庫或運輸載體的溫度等。傳感器在電12 / 81子商務(wù)系統(tǒng)領(lǐng)域的應(yīng)用比較廣泛，包括：a) 通過紅外、門磁、監(jiān)控保障電子商務(wù)系統(tǒng)的辦公、倉儲的安全；b) 在物流過程中實時監(jiān)控車輛等運行軌跡、位置；c) 實時監(jiān)控倉儲設(shè)備、運輸載體的溫度濕度等環(huán)境信息，確保系統(tǒng)狀態(tài)正常；例如，在電子商務(wù)中生產(chǎn)、存儲并運輸一些特殊的商品時可能需要冷鏈物流、危險品物流等特殊物流，此時對倉庫、運輸工具/ 容器的溫度等會產(chǎn)生特殊要求。這時就可以應(yīng)用傳感器技術(shù)，將傳感器采集的信息與倉庫、運輸設(shè)備、運輸容器等的 RFID 信息整合，比如可以在廂式冷藏貨車內(nèi)安裝溫度傳感器，將溫度信息通過遠程無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)如 3G 等發(fā)送到企業(yè)電子商務(wù)系統(tǒng)監(jiān)控中心，便于智能化控制 [9]。 全球定位系統(tǒng)（GPS）空間部分： GPS的空間部分是由24 顆工作衛(wèi)星組成，它位于距地表20 200km 的上空，均勻分布在6 個軌道面上(每個軌道面4 顆) ，軌道傾角為55176。此外，還有4 顆有源備份衛(wèi)星在軌運行。衛(wèi)星的分布使得在全球任何地方、任何時間都可觀測到4 顆以上的衛(wèi)星，并能在衛(wèi)星中預(yù)存的導(dǎo)航信息還可用一段時間，但導(dǎo)航精度會逐漸降低。 用戶設(shè)備部分： 用戶設(shè)備部分即GPS 信號接收機。其主要功能是能夠捕獲到按一定衛(wèi)星截止角所選擇的待測衛(wèi)星，并跟蹤這些衛(wèi)星的運行。當接收機捕獲到跟蹤的衛(wèi)星信號后，就可測量出接收天線至衛(wèi)星的偽距離和距離的變化率，解調(diào)出衛(wèi)星軌道參數(shù)等數(shù)據(jù)。根據(jù)這些數(shù)據(jù)，接收機中的微處理計算機就可按定位解算方法進行定位計算，計算出用戶所在地理位置的經(jīng)緯度、高度、速度、時間等信息。接收機硬件和機內(nèi)軟件以及GPS 數(shù)據(jù)的后處理軟件包構(gòu)成完整的GPS 用戶設(shè)備。GPS 接收機的結(jié)構(gòu)分為天線單元和接收單元兩部分。接收機一般采用機內(nèi)和機外兩種直流電源。設(shè)置機內(nèi)電源的目的在于更換外電源時不中斷連續(xù)觀測。在用機外電源時機內(nèi)電池自動充電。關(guān)機后，機內(nèi)電池為RAM存儲器供電，以防止數(shù)據(jù)丟失。目前各種類型的接受機體積越來越小，重量越來越輕，便于野外觀測使用。 地面控制系統(tǒng)由監(jiān)測站(Monitor Station)、主控制站(Master Monitor Station)、地面天線(Ground Antenna)所組成，主控制站位于美國科羅拉多州春田市(Colorado Spring)。地面控制站負責(zé)收集由衛(wèi)星傳回之訊息，并計算衛(wèi)星星歷、相對距離，大氣校正等數(shù)據(jù)。其次則為使用者接收器，現(xiàn)有單頻與雙頻兩種，但由于價格因素，一般使用者所購買的多為單頻接收器。13 / 81 激光掃描器激光掃描器是一種遠距離條碼閱讀設(shè)備，其性能優(yōu)越，因而被廣泛應(yīng)用。激光掃描器的掃描方式有單線掃描、光柵式掃描和全角度掃描三種方式。激光手持式掃描器屬單線掃描，其景深較大，掃描首讀率和精度較高，掃描寬度不受設(shè)備開口寬度限制；臥式激光掃描器為全角掃描器，其操作方便，操作者可雙手對物品進行操作，只要條碼符號面向掃描器，不管其方向如何，均能實現(xiàn)自動掃描，超級市場大都采用這種設(shè)備相關(guān)的技術(shù)和平臺的具體介紹有待完善和發(fā)展。 信息安全技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)本質(zhì)上是通信技術(shù)的應(yīng)用，是物品的信息化，其目標是方便人與物或物與物的信息交換，同時這里也離不開信息安全技術(shù)的應(yīng)用。無論物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用背景本身是否是安全敏感的如機場防入侵系統(tǒng)或某地的環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，在構(gòu)建這個物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)時一定要有信息安全的設(shè)計， “沒有安全就沒有應(yīng)用，沒有應(yīng)用就沒有發(fā)展” ，這是信息系統(tǒng)的宿命，對于應(yīng)用無線通信的系統(tǒng)尤其如此否則，所構(gòu)建的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)一旦遭到信息安全攻擊，不僅所獲得的數(shù)據(jù)或信息沒有意義，而且可能有害，甚至導(dǎo)致系統(tǒng)的崩潰或癱瘓。物聯(lián)網(wǎng)的信息安全技術(shù)主要涉及到人侵檢測、信息加密、惡意節(jié)點識別與剔除等 [10]。14 / 81第三章 現(xiàn)代物流 現(xiàn)代物流的概念現(xiàn)代物流（modern times Logistics）指的是將信息、運輸、倉儲、庫存、裝卸搬運以及包裝等物流活動綜合起來的一種新型的集成式管理，其任務(wù)是盡可能降低物流的總成本，為顧客提供最好的服務(wù)。我國許多專家學(xué)者則認為：“現(xiàn)代”物流是根據(jù)客戶的需求，以最經(jīng)濟的費用，將物流從供給地向需求地轉(zhuǎn)移的過程。它主要包括運輸、儲存、加工、包裝、裝卸、配送和信息處理等活動。 現(xiàn)代物流的主要特征根據(jù)國內(nèi)外物流發(fā)展情況，將現(xiàn)代物流的主要特征歸納為以下幾個方面∶1）物流反應(yīng)快速化物流服務(wù)提供者對上游、下游的物流、配送需求的反應(yīng)速度越來越快，前置時間越來越短，配送間隔越來越短，物流配送速度越來越快，商品周轉(zhuǎn)次數(shù)越來越多。2）物流功能集成化現(xiàn)代物流著重于將物流與供應(yīng)鏈的其他環(huán)節(jié)進行集成，包括∶物流渠道與商流渠道的集成、物流渠道之間的集成、物流功能的集成、物流環(huán)節(jié)與制造環(huán)節(jié)的集成等。3）物流服務(wù)系列化現(xiàn)代物流強調(diào)物流服務(wù)功能的恰當定位與完 巨大的現(xiàn)代物流站場善化、系列化。除了傳統(tǒng)的儲存、運輸、包裝、流通加工等服務(wù)外，現(xiàn)代物流服務(wù)在外延上向上擴展至市場調(diào)查與預(yù)測、采購及訂單處理，向下延伸至配送、物流咨詢、物流方案的選擇與規(guī)劃、庫存控制策略建議、貨款回收與結(jié)算、教育培訓(xùn)等增值服務(wù)；在內(nèi)涵上則提高了以上服務(wù)對決策的支持作用。4）物流作業(yè)規(guī)范化現(xiàn)代物流強調(diào)功能、作業(yè)流程、作業(yè)、動作的標準化與程式化，使復(fù)雜的作業(yè)變成簡單的易于推廣與考核的動作。物流自動化課方便物流信息的實時采集與追蹤，提高整個物流系統(tǒng)的管理和監(jiān)控水平。5）物流目標系統(tǒng)化現(xiàn)代物流從系統(tǒng)的角度統(tǒng)籌規(guī)劃一個公司整體的各種物流活動，處理好物流活動與商流活動及公司目標之間、物流活動與物流活動之間的關(guān)系，不求單個活動的最優(yōu)化，但求整體活動的最優(yōu)化。6）物流手段現(xiàn)代化現(xiàn)代物流使用先進的技術(shù)、設(shè)備與管理為銷售提供服務(wù)，生產(chǎn)、流通、銷15 / 81售規(guī)模越 標準的現(xiàn)代物流企業(yè)和第三方物流大、范圍越廣，物流技術(shù)、設(shè)備及管理越現(xiàn)代化。計算機技術(shù)、通訊技術(shù)、機電一體化技術(shù)、語音識別技術(shù)等得到普遍應(yīng)用。世界上最先進的物流系統(tǒng)運用了GPS(全球衛(wèi)星定位系統(tǒng))、衛(wèi)星通訊、射頻識別裝置(RFID)、機器人，實現(xiàn)了自動化、機械化、無紙化和智