【正文】 ....................................................... 35 參考文獻 ...................................................................................................................... 36 致 謝 ............................................................................................................................ 37 畢業(yè)設(shè)計小結(jié) .............................................................................................................. 38 本科畢業(yè)設(shè)計論文 1 第一章 前 言 . 研究背景 無線射頻識別技術(shù)（ Radio Frequency Identification， RFID）是一種非接觸式的自動識別技術(shù)。 RFID 具有標簽不易損壞，讀取速度快，范圍大，無需精確定位便可采集多處數(shù)據(jù)等優(yōu)點。 傳統(tǒng)的倉儲管理，一般依賴于一個非自動化的，以紙質(zhì)文件為基礎(chǔ)的系統(tǒng)來記錄和跟蹤進出的貨物。若在現(xiàn)有的倉儲管理中引入 RFID 技術(shù)，對倉庫到貨檢驗、入庫、出庫、庫存盤點等各個作業(yè)環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù) 就 可以實現(xiàn)自動化的數(shù)據(jù)采集，保證倉庫管理 各個環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)輸入的速度和準確性，確保企業(yè)及時準確地掌握庫存的真實 數(shù)據(jù)，合理保持和控制企業(yè)庫存。一些研究機構(gòu)估測，沃爾瑪?shù)?RFID 系統(tǒng)每天產(chǎn)生大約 7 兆兆字節(jié)的數(shù)據(jù)。 . 國內(nèi)外研究發(fā)展現(xiàn)狀 . RFID技術(shù) RFID 的基本技術(shù)原理起 源于二戰(zhàn)時期，最初盟軍利用無線電數(shù)據(jù)技術(shù)來識別敵我雙方的飛機和軍艦。直到上世紀八九十年代，隨著芯片和電子技術(shù)的提高和普及，歐洲開始率先將 RFID技術(shù)應(yīng)用到公路收費等民用領(lǐng)域。 本 世紀初， RFID 已經(jīng)開始在我國進行試探性的應(yīng)用，并很快得到政府的大力支持。到 2021 年底，我國參與 RFID 的相本科畢業(yè)設(shè)計論文 2 關(guān)企業(yè)達數(shù)百家，已經(jīng)初步形成了從標簽及設(shè)備制造到軟件開發(fā)集成等一個較為完整的 RFID 產(chǎn)業(yè)鏈。 . 倉儲管理系統(tǒng) 倉儲管理系統(tǒng)是現(xiàn)代倉儲企業(yè)進行貨物管理和處理的業(yè)務(wù)操作系統(tǒng)。在與第三方軟件的接口上，倉儲管理系統(tǒng)可以與客服中心配合使客戶通過互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)遠程貨物管理 ，還可以與企業(yè)的 EDI（ Electronic Data Interchange）系統(tǒng)實現(xiàn)無縫連接。相 對于以計算機為核心的信息管理系統(tǒng)而 言，人為因素的不確定性，必然導(dǎo)致企業(yè)倉儲的工作效率低下和人力資源 的嚴重浪費。 目前，在國內(nèi)外應(yīng)用比較廣泛的倉儲管理系統(tǒng)都采用了條形碼或 RFID，還使用了便攜式終端。 Web 技術(shù)、遠程通信技術(shù)也在倉儲管理系統(tǒng)中得到應(yīng)用，但研究最多的還是射頻識別技術(shù)在倉儲中的應(yīng)用。據(jù)有關(guān)報道指出，我國跟發(fā)達國家之間存在幾十年的差距，我國數(shù)萬家倉儲的信息化總體水平還很低，真正實現(xiàn)信息化的還不到 10%，大量的倉儲還是以人工操作為主。 . 研究的目的、意義和關(guān)鍵問題 倉儲在整個產(chǎn)品供應(yīng)鏈中起著至關(guān)重要的作用，對整個物流系統(tǒng)都有很大的影響。針對傳統(tǒng)倉儲管理系統(tǒng)的不足，我們研究基于 RFID 的倉儲管理系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)。 同時在部署 RFID 的倉儲管理系統(tǒng)中，每天將會產(chǎn)生大量的 RFID 數(shù)據(jù) 信息 。 本文中我們用 C語言實現(xiàn)了上述的 RFIDCuboids 結(jié)構(gòu)。首先介紹了本項目的研究背景，然后介紹了 RFID技術(shù)以及倉儲管理系統(tǒng)在國內(nèi)外的研究發(fā)展現(xiàn)狀，最后簡單介紹了本文的研究目的、意義以及一些相關(guān)的關(guān)鍵問題。首先是 RFID 的技術(shù)簡介以及RFID 的分類，然后對 RFID 的系統(tǒng)組成和工作原理進行了詳細地描述。 第三章主要介紹基于 RFID 的倉儲管理系統(tǒng)實現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)，主要包括 Alien RFID Reader 的概述， Alien RFID Reader 組成及工作原理，多線程技術(shù)等。 第五 章是總結(jié)部分。 本科畢業(yè)設(shè)計論文 4 第二章 RFID技術(shù)概述 RFID(Radio Frequency Identification)即無線射頻識別技術(shù)，是一種非接觸式自動識別技術(shù)，射頻識別技術(shù)是一項利用射頻信號通過空間耦合（交變磁場或電磁場）實現(xiàn)無接觸信息傳遞并通過所傳遞的信息達到識別目的的技術(shù)。其原理是在英方飛機上裝有識別標簽（類似于今天的主動標簽），當雷 達發(fā)出微波查詢信號時，裝在英方飛機上的識別標簽就會做出相應(yīng)的回執(zhí)，使得發(fā)出微波查詢信號的系統(tǒng)能夠辨別出飛機的身份，此系統(tǒng) IFF（ Identify Friend or Foe，敵我識別），目前世界上的飛行管制系統(tǒng)仍是在此基礎(chǔ)上建立的。而 RFID 則使用專用的 RFID 閱讀器及專門的可附著于目標物的射頻標簽，利用射頻信號將物品相關(guān)信息由射頻標簽傳送至 RFID 閱讀 器。 RFID 與傳統(tǒng)條形碼技術(shù)相比，具有快速掃描、體積小，易封裝、抗污染能力強和使用壽命長、識別高速運動物體、可重復(fù)使用、穿透性好并且可以無屏障閱讀、數(shù)據(jù)的記憶容量大以及安全性好的技術(shù)優(yōu)勢。 RFID 技術(shù)應(yīng)用于物流、制造、公共信息服務(wù)等行業(yè)，可大幅提高管理與運作效率，降低成本。 根據(jù)射頻系統(tǒng)的特征，可以將 RFID 系統(tǒng)進行多種分類。 全雙工系統(tǒng)中數(shù)據(jù)在閱讀器和電子標簽之間的雙向傳輸是同時進行的，并且從讀寫器到電子標簽的能量傳輸是連續(xù)的，與傳輸?shù)姆较驘o關(guān)； 半雙工系統(tǒng)中數(shù)據(jù)傳輸是交替進行的，并且能量傳輸是連續(xù)的； 本科畢業(yè)設(shè)計論文 5 時序系統(tǒng)中從電子標簽到閱讀器的數(shù)據(jù)傳輸是電子標簽的能量供應(yīng)間歇時進行的，而從閱讀器到電子標簽的能量傳輸總是在限定的時間間隔 內(nèi)完成。 只讀系統(tǒng)中閱讀器只能讀取電子標簽內(nèi)的數(shù)據(jù)，不能將數(shù)據(jù)寫入電子標簽內(nèi)。 （ 3）按照能量供應(yīng)可劃分為無源系統(tǒng)和有源系統(tǒng)。工作能量從閱讀器發(fā)出的射頻波束中獲取，讀寫器更要發(fā)射更大的射頻功率，識別距離比較近。 （ 4）按照工作頻率可以劃分為低頻系統(tǒng)、中高頻系統(tǒng)、超高頻和微波系統(tǒng)。典型的工作頻率為 125KHz、133KHz，特點是標簽的成本較低、標簽內(nèi)保存的數(shù)據(jù)量較少、閱讀距離較短、閱讀天線方向性不強等。 中高頻系統(tǒng)的工作頻率一般為 3～ 30KHz。基本特點是電子標簽及閱讀器成本較高，標簽內(nèi)保存的數(shù)據(jù)量較大，閱讀距離較遠， 適應(yīng)物體高速 運動，性能好。 超高頻和微波系統(tǒng)簡稱微波系統(tǒng)，微波系統(tǒng)的工作頻率一般為 300MHz～3GHz或大于 3GHz。應(yīng)用于較長的讀寫距離和高速讀寫場合，如火車監(jiān)控、高速公路收費等。 在電感耦合系統(tǒng)中，閱讀器和電子標簽之間的射頻信號的實現(xiàn)為變壓器模型，通過空間高頻交變磁場實現(xiàn)耦合，其依據(jù)是電磁感應(yīng)定律。 （ 1） RFID 標簽 RFID 標簽俗稱電子標簽，也稱應(yīng)答器，根據(jù)工作方式可分為主動式（有源）和被動式（無源）兩大類。被動式 RFID本科畢業(yè)設(shè)計論文 6 標簽由標簽芯片和標簽天線圈組成，利用電感耦合或電磁反向散射耦合原理實現(xiàn)與讀寫器之間的通訊。當 RFID 標簽進入讀寫器的作用域，就可以根據(jù)電感耦合原理（近場作用范圍力）或電磁反向散射耦合原理（遠場作用范圍力）在天線兩端產(chǎn)生感應(yīng)電勢差，并在標簽芯片通路中形成微弱電流，如果這個電流強度超過一個閥值，就可以激活 RFID 標簽芯片電路工作，從而對標簽芯片中的存儲器進行讀寫操作，微控制器還可以進一步加入諸如密碼或防碰撞算法等復(fù)雜功能。 （ 2）讀寫器 讀寫器也稱閱讀器、詢問器，是對 RFID 標簽進行讀寫操作的設(shè)備，主要包括射頻模塊和數(shù)字信號處理單元兩部分。在上傳數(shù)據(jù)時，讀寫器會對 RFID 標簽原子事件進行去重過濾或簡單的條件過濾，將其加工為讀寫器事件后在上傳，以減少與中間件及應(yīng)用軟件之間數(shù)據(jù)交換的流量。未來的讀寫器呈現(xiàn)出智能化、小型化和集成化趨勢，還將具備更加強大的前段控制功能，例如直接與工業(yè)現(xiàn)場的其他設(shè)備進行交互甚至是作為控制器進行在線調(diào)度。 （ 3）天線 天線是 RFID標簽和讀寫器之間實現(xiàn)射頻信號空間傳播和建立無線通訊連接的設(shè)備。目前的天線產(chǎn)品多采用收發(fā)分離技術(shù)來實現(xiàn)發(fā)射和接受功能的集成。高性能的天線不僅要求具有良好的的阻抗匹配特性，還需要根據(jù)應(yīng)用環(huán)境的特點對方向特性、極化特性和頻率特性等進行專門設(shè)計。中間件在 RFID 應(yīng)用中除了可以屏蔽底層硬件帶來的多種業(yè)務(wù)場景、硬件接口、適用標準造成的可靠性和穩(wěn)定性的問題，還可以為上層應(yīng)用軟件提供多層、分布式、異構(gòu)的信息環(huán)境下業(yè)務(wù)信息和管理信息的協(xié)同。 （ 5）應(yīng)用軟件 應(yīng)用軟件是直接面向 RFID 應(yīng)用最終用戶的 人機交互界面，協(xié)助使用者完成對讀寫器的指令操作以及中間件的邏輯設(shè)置，逐漸將 RFID 原子事件轉(zhuǎn)化為使用者可以理解的業(yè)務(wù)事件，并使用可視化界面進行展示。從應(yīng)用評價標準來說，使用者在應(yīng)用軟件端的用戶體驗是判斷一個 RFID 應(yīng)用案例成功與否的決定性因素之一。對于無源標簽，當標簽離開射頻識別場時，標簽由于沒有能量的激活而處于休眠狀態(tài)，當標簽進入射頻識別場時，閱讀器發(fā)射出來的射頻波激活標簽電路，標簽通過整流的方法將射頻波轉(zhuǎn)換為電能存儲在標簽中的電容里，從而為標簽的工作提供能量，完成數(shù)據(jù)的交換。有源標簽始終處于激活狀態(tài)，處于主動工作狀態(tài)，和閱讀器發(fā)射出的射頻波相互作用，具有 較遠的識讀距離。即閱讀器主動喚醒標簽，這時標簽首先自報家門。 閱讀器和標簽之間的數(shù)據(jù)通信包括閱讀器向標簽的數(shù)據(jù)通信和標簽向閱讀器的數(shù)據(jù)通信。對于標簽向閱讀器的數(shù)據(jù)通信過程，其工作方式包括以下兩種標簽收到閱讀器的射頻能量時，即被激活并向閱讀器發(fā)射標簽存儲的數(shù)據(jù)信息標簽被激活后，根據(jù)閱讀器指令轉(zhuǎn)入數(shù)據(jù)發(fā)送狀 態(tài)或休眠狀態(tài)。圖 22 可以看出，在射頻識別系統(tǒng)的工作過程中，始終以能量為基礎(chǔ)，通過一定的時序方式來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的交換。 RFID 的關(guān)鍵技術(shù)包括產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)和應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)。 天線設(shè)計與制造：例如標簽天線匹配技術(shù)，針對不同應(yīng)用對象的 RFID 標簽 天線結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)，多標簽天線優(yōu)化分布技術(shù)，片上天線技術(shù)，讀寫器智能波束掃描天線陣技術(shù)，以及 RFID 標簽天線設(shè)計仿真軟件等。 RFID 標簽集成：例如芯片與天線及所附著的特殊材料介質(zhì)三者之間的匹 配技術(shù)，標簽加工過程中的一致性技術(shù)等。 （ 2） RFID 應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)主要包括： RFID 應(yīng)用體系架構(gòu)：例如 RFID 應(yīng)用系統(tǒng)中各種軟硬件和數(shù)據(jù)的接口技術(shù)及 服務(wù)技術(shù)等。 本科畢業(yè)設(shè)計論文 9 RFID 公共服務(wù)體系：提供支持 RFID 社會性應(yīng) 用的基礎(chǔ)服務(wù)體系的認證、注冊、編碼管理、多編碼體系映射、編碼解析、檢索與跟蹤等技術(shù)與服務(wù)。 RFID 標準體系分為技術(shù)標準和應(yīng)用標難。應(yīng)用標準主要分為動物識別、身份識別、商業(yè)、交通 、軍事等。目前國際上制定 RFID 標準的組織比較著名的有三個： ISO 國際組織、以美國為首的 EPC global 以及日本的 Ubiquitous ID Center，而這三個組織對 RFID 技術(shù)應(yīng)用規(guī)范都有各自的目標與發(fā)展 規(guī)劃。 EPC(Electronic Product Code) 標準使用的頻率有 以及902928MHz，由 EPC global Inc 所推動提出。使用者可以利用物聯(lián)網(wǎng)的 EPC 編碼名稱解析服務(wù) ONS(Object Name Service)，讓使用 EPC RFID 標簽的貨品可以流通全球。標簽在出廠時即寫入一組不可更改的號碼，提供簡單的服務(wù)辨識； （ 2） Class1: 只寫一次，簡單被動式，可供一次寫入； （ 3） Class2: 重復(fù)讀寫，具有可重復(fù)讀寫功能，被動式標簽； （ 4） Class3: 內(nèi)設(shè)感應(yīng)器的半被動標簽，有重復(fù)讀寫功能，更包含額外的感應(yīng)器，可偵查溫度 !濕度 !動向變化等并記錄在標簽中，內(nèi)建電 池增加讀取距離； （ 5） Class4: 屬于天線，是一種半被動標簽，可主動與其他標簽溝通，還在研發(fā)過程中。隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的進步以及生產(chǎn)規(guī)模的本科畢業(yè)設(shè)計論文 10 不斷擴大， RFID 產(chǎn)品的成本將不斷的降低，其應(yīng)用將越來越廣泛?？蓱?yīng)用過程包括：物流過程中的貨物跟蹤，信息自動采集，倉儲管理應(yīng)用，港口應(yīng)用，郵政包裹，快遞等；在零售領(lǐng)域，有沃爾瑪、麥德龍等 大超市一手推動的 RFID 應(yīng)用，可以為零售業(yè)帶來包括降低勞動成本、商品的可適度提高，降低因商品斷貨造成的損失，減少商品偷竊現(xiàn)象等好處。在貴重及精密的貨物生產(chǎn)領(lǐng)域應(yīng)用更為迫切；在服務(wù)業(yè)領(lǐng)域，可以應(yīng)用于服裝的自動化生產(chǎn)，倉儲管理，品牌管理，單品管理，渠道管理等過程，隨著標簽價格的降低，這一領(lǐng)域?qū)⒂泻艽蟮膽?yīng)用潛力；在醫(yī)藥領(lǐng)域，可以應(yīng)用于醫(yī)院的醫(yī)療器械管理，病人身份識別， 嬰兒防盜等領(lǐng)域。 本章主要介紹了 RFID 的相關(guān)概念以及 RFID 的應(yīng)用 前景。同時， RFID 技術(shù)可識別高速運動物