【正文】 .................................................................. 35 參考文獻(xiàn) ..................................................................................................................... 36 致 謝 ........................................................................................................................... 37 畢業(yè)設(shè)計(jì)小結(jié) ............................................................................................................. 38 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 1 第一章 前 言 . 研究背景 無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)（ Radio Frequency Identification， RFID）是一種非接觸式的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)。 RFID 具有標(biāo)簽不易損壞，讀取速度快，范圍大，無(wú)需精確定位便可采集多處數(shù)據(jù)等優(yōu)點(diǎn)。 傳統(tǒng)的倉(cāng)儲(chǔ)管理，一般依賴于一個(gè)非自動(dòng)化的，以紙質(zhì)文 件為基礎(chǔ)的系統(tǒng)來(lái)記錄和跟蹤進(jìn)出的貨物。若在現(xiàn)有的倉(cāng)儲(chǔ)管理中引入 RFID 技術(shù)，對(duì)倉(cāng)庫(kù)到貨檢驗(yàn)、入庫(kù)、出庫(kù)、庫(kù)存盤點(diǎn)等各個(gè)作業(yè)環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù) 就 可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的數(shù)據(jù)采集，保證倉(cāng)庫(kù)管理 各個(gè)環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)輸入的速度和準(zhǔn)確性，確保企業(yè)及時(shí)準(zhǔn)確地掌握庫(kù)存的真實(shí) 數(shù)據(jù)，合理保持和控制企業(yè)庫(kù)存。一些研究機(jī)構(gòu)估測(cè)，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(guó)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(shí)期，最初盟軍利用無(wú)線電數(shù)據(jù)技術(shù)來(lái)識(shí)別敵我雙方的飛機(jī)和軍艦。直到上世紀(jì)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(fèi)等民用領(lǐng)域。 本世紀(jì)初， RFID 已經(jīng)開始在我國(guó)進(jìn)行試探性的應(yīng)用，并很快得到政府的大力支持。到 2022 年底，我國(guó)參與 RFID 的相本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 2 關(guān)企業(yè)達(dá)數(shù)百家，已經(jīng)初步形成了從標(biāo)簽及設(shè)備制造到軟件開發(fā)集成等一個(gè)較為完整的 RFID 產(chǎn)業(yè)鏈。 . 倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng) 倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)是現(xiàn)代倉(cāng)儲(chǔ)企業(yè)進(jìn)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(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)可以與客服中心配合使客戶通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程貨物管理 ，還可以與企業(yè)的 EDI（ Electronic Data Interchange）系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無(wú)縫連接。相對(duì)于以計(jì)算機(jī)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(cāng)儲(chǔ)的工作效率低下和人力資源 的嚴(yán)重浪費(fèi)。 目前，在國(guó)內(nèi)外應(yīng)用比較廣泛的倉(cāng)儲(chǔ)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(yuǎn)程通信技術(shù)也在倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)中得到應(yīng)用，但研究最多的還是射頻識(shí)別技術(shù)在倉(cāng)儲(chǔ)中的應(yīng)用。據(jù)有關(guān)報(bào)道指出，我國(guó)跟發(fā)達(dá)國(guó)家之間存在幾十年的差距，我國(guó)數(shù)萬(wàn)家倉(cāng)儲(chǔ)的信息化總體水平還很低，真正實(shí)現(xiàn)信息化的還不到 10%，大量的倉(cāng)儲(chǔ)還是以人工操作為主。 . 研究的目的、意義和關(guān)鍵問(wèn)題 倉(cāng)儲(chǔ)在整個(gè)產(chǎn)品供應(yīng)鏈中起著至關(guān)重要的作用，對(duì)整個(gè)物流系統(tǒng)都有很大的影響。針對(duì)傳統(tǒng)倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)的不足，我們研究基于 RFID 的倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。 同時(shí)在部署 RFID 的倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)中，每天將會(huì)產(chǎn)生大量的 RFID 數(shù)據(jù) 信息 。 本文中我們用 C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)了上述的 RFIDCuboids 結(jié)構(gòu)。首先介紹了本項(xiàng)目的研究背景，然后介紹了 RFID技術(shù)以及倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)外的研究發(fā)展現(xiàn)狀，最后簡(jiǎn)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(wèn)題。首先是 RFID 的技術(shù)簡(jiǎn)介以及RFID 的分類，然后對(duì) RFID 的系統(tǒng)組成和工作原理進(jìn)行了詳細(xì)地描述。 第三章主要介紹基于 RFID 的倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)實(shí)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(jì)論文 4 第二章 RFID技術(shù)概述 RFID(Radio Frequency Identification)即無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)，是一種非接觸式自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，射頻識(shí)別技術(shù)是一項(xiàng)利用射頻信號(hào)通過(guò)空間耦合（交變磁場(chǎng)或電磁場(chǎng)）實(shí)現(xiàn)無(wú)接觸信息傳遞并通過(guò)所傳遞的信息達(dá)到識(shí)別目的的技術(shù)。其原理是在英方飛機(jī)上裝有識(shí)別標(biāo)簽（類似于今天的主動(dòng)標(biāo)簽），當(dāng)雷達(dá)發(fā)出微波查詢信號(hào)時(shí)，裝在英方飛機(jī)上的識(shí)別標(biāo)簽就會(huì)做出相應(yīng)的回執(zhí)，使得發(fā)出微波查詢信號(hào)的系統(tǒng)能夠辨別出飛機(jī)的身份，此系統(tǒng) IFF（ Identify Friend or Foe，敵我識(shí)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(biāo)物的射頻標(biāo)簽，利用射頻信號(hào)將物品相關(guān)信息由射頻標(biāo)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(qiáng)和使用壽命長(zhǎng)、識(shí)別高速運(yùn)動(dòng)物體、可重復(fù)使用、穿透性好并且可以無(wú)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(shì)。 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(yùn)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(jìn)行多種分類。 全雙工系統(tǒng)中數(shù)據(jù)在閱讀器和電子標(biāo)簽之間的雙向傳輸是同時(shí)進(jìn)行的，并且從讀寫器到電子標(biāo)簽的能量傳輸是連續(xù)的，與傳輸?shù)姆较驘o(wú)關(guān)； 半雙工系統(tǒng)中數(shù)據(jù)傳輸是交替進(jìn)行的，并且能量傳輸 是連續(xù)的； 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 5 時(shí)序系統(tǒng)中從電子標(biāo)簽到閱讀器的數(shù)據(jù)傳輸是電子標(biāo)簽的能量供應(yīng)間歇時(shí)進(jìn)行的，而從閱讀器到電子標(biāo)簽的能量傳輸總是在限定的時(shí)間間隔內(nèi)完成。 只讀系統(tǒng)中閱讀器只能讀取電子標(biāo)簽內(nèi)的數(shù)據(jù)，不能將數(shù)據(jù)寫入電子標(biāo)簽內(nèi)。 （ 3）按照能量供應(yīng)可劃分為無(wú)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(shí)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(diǎn)是標(biāo)簽的成本較低、標(biāo)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(qiáng)等。 中高頻系統(tǒng)的工作頻率一般為 3～ 30KHz?；咎攸c(diǎn)是電子標(biāo)簽及閱讀器成本較高，標(biāo)簽內(nèi)保存的數(shù)據(jù)量較大，閱讀距離較遠(yuǎn)， 適應(yīng)物體高速 運(yùn)動(dòng)，性能好。 超高頻和微波系統(tǒng)簡(jiǎn)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(zhǎng)的讀寫距離和高速讀寫場(chǎng)合，如火車監(jiān)控、高速公路收費(fèi)等。 在電感耦合系統(tǒng)中，閱讀器和電子標(biāo)簽之間的射頻信號(hào)的實(shí)現(xiàn)為變壓器模型，通過(guò)空間高頻交變磁場(chǎng)實(shí)現(xiàn)耦合，其依據(jù)是電磁感應(yīng)定律。 （ 1） RFID 標(biāo)簽 RFID 標(biāo)簽俗稱電子標(biāo)簽，也稱應(yīng)答器，根據(jù)工作方式可分為主動(dòng)式（有源）和被動(dòng)式（無(wú)源）兩大類。被動(dòng)式 RFID本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 6 標(biāo)簽由標(biāo)簽芯片 和標(biāo)簽天線圈組成，利用電感耦合或電磁反向散射耦合原理實(shí)現(xiàn)與讀寫器之間的通訊。當(dāng) RFID 標(biāo)簽進(jìn)入讀寫器的作用域，就可以根據(jù)電感耦合原理（近場(chǎng)作用范圍力）或電磁反向散射耦合原理（遠(yuǎn)場(chǎng)作用范圍力）在天線兩端產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)差，并在標(biāo)簽芯片通路中形成微弱電流，如果這個(gè)電流強(qiáng)度超過(guò)一個(gè)閥值，就可以激活 RFID 標(biāo)簽芯片電路工作，從而對(duì)標(biāo)簽芯片中的存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫操作，微控制器還可以進(jìn)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(wèn)器，是對(duì) RFID 標(biāo)簽進(jìn)行讀寫操作的設(shè)備，主要包括射頻模塊和數(shù)字信號(hào)處理單元兩部分。在上傳數(shù)據(jù)時(shí)，讀寫器會(huì)對(duì) RFID 標(biāo)簽原子事件進(jìn)行去重過(guò)濾或簡(jiǎn)單的條件過(guò)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(lái)的讀寫器呈現(xiàn)出智能化、小型化和集成化趨勢(shì)，還將具備更加強(qiáng)大的前段控制功能，例如直接與工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的其他設(shè)備進(jìn)行交互甚至是作為控制器進(jìn)行在線調(diào)度。 （ 3）天線 天線是 RFID標(biāo)簽和讀寫器之間實(shí)現(xiàn)射頻信號(hào)空間傳播和建立無(wú)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(lái)實(shí)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(diǎn)對(duì)方向特性、極化特性和頻率特性等進(jìn)行專門設(shè)計(jì)。中間件在 RFID 應(yīng)用中除了可以屏蔽底層硬件帶來(lái)的多種業(yè)務(wù)場(chǎng)景、硬件接口、適用標(biāo)準(zhǔn)造成的可靠性和穩(wěn)定性的問(wèn)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(jī)交互界面，協(xié)助使用者完成對(duì)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(jìn)行展示。從應(yīng)用評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)說(shuō)，使用者在應(yīng)用軟件端的用戶體驗(yàn)是判斷一個(gè) RFID 應(yīng)用案例成功與否的決定性因素之一。對(duì)于無(wú)源標(biāo)簽，當(dāng)標(biāo)簽離開射頻識(shí)別場(chǎng)時(shí)，標(biāo)簽由于沒(méi)有能量的激活而處于休眠狀態(tài)，當(dāng)標(biāo)簽進(jìn)入射頻識(shí)別場(chǎng)時(shí)，閱讀器發(fā)射出來(lái)的射頻波激活標(biāo)簽電路，標(biāo)簽通過(guò)整流的方法將射頻波轉(zhuǎn)換為電能存儲(chǔ)在標(biāo)簽中的電容里，從而為標(biāo)簽的工作提供能量，完成數(shù)據(jù)的 交換。有源標(biāo)簽始終處于激活狀態(tài)，處于主動(dòng)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(yuǎn)的識(shí)讀距離。即閱讀器主動(dòng)喚醒標(biāo)簽，這時(shí)標(biāo)簽首先自報(bào)家門。 閱讀器和標(biāo)簽之間的數(shù)據(jù)通信包括閱讀器向標(biāo)簽的數(shù)據(jù)通信和標(biāo)簽向閱讀器的數(shù)據(jù)通信。對(duì)于標(biāo)簽向閱讀器的數(shù)據(jù)通信過(guò)程， 其工作方式包括以下兩種標(biāo)簽收到閱讀器的射頻能量時(shí)，即被激活并向閱讀器發(fā)射標(biāo)簽存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)信息標(biāo)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(shí)別系統(tǒng)的工作過(guò)程中，始終以能量為基礎(chǔ)，通過(guò)一定的時(shí)序方式來(lái)實(shí)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(jì)與制造：例如標(biāo)簽天線匹配技術(shù)，針對(duì)不同應(yīng)用對(duì)象的 RFID 標(biāo)簽 天線結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)，多標(biāo)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(biāo)簽天線設(shè)計(jì)仿真軟件等。 RFID 標(biāo)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(biāo)簽加工過(guò)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(jì)論文 9 RFID 公共服務(wù)體系：提供支持 RFID 社會(huì)性應(yīng)用的基礎(chǔ)服務(wù)體系的認(rèn)證、注冊(cè)、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(biāo)準(zhǔn)體系分為技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和應(yīng)用標(biāo)難。應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)主要分為動(dòng)物識(shí)別、身份識(shí)別、商業(yè)、交通、軍事等。目前國(guó)際上制定 RFID 標(biāo)準(zhǔn)的組織比較著名的有三個(gè)： ISO 國(guó)際組織、以美國(guó) 為首的 EPC global 以及日本的 Ubiquitous ID Center，而這三個(gè)組織對(duì) RFID 技術(shù)應(yīng)用規(guī)范都有各自的目標(biāo)與發(fā)展規(guī)劃。 EPC(Electronic Product Code) 標(biāo) 準(zhǔn) 使 用 的 頻 率 有 以及902928MHz，由 EPC global Inc 所推動(dòng)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(biāo)簽的貨品可以流通全球。標(biāo)簽在出廠時(shí)即寫入一組不可更改的號(hào)碼，提供簡(jiǎn)單的服務(wù)辨識(shí)； （ 2） Class1: 只寫一次，簡(jiǎn)單被動(dòng)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(dòng)式標(biāo)簽； （ 4） Class3: 內(nèi)設(shè)感應(yīng)器的半被動(dòng)標(biāo)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(dòng)向變化等并記錄在標(biāo)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(dòng)標(biāo)簽，可主動(dòng)與其他標(biāo)簽溝通，還在研發(fā)過(guò)程中。隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的進(jìn)步以及生產(chǎn)規(guī)模的本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 10 不斷擴(kuò)大， RFID 產(chǎn)品的成本將不斷的降低，其應(yīng)用將越來(lái)越廣泛?？蓱?yīng)用過(guò)程包括：物流過(guò)程中的貨物跟蹤，信息自動(dòng)采集，倉(cāng)儲(chǔ)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(dòng)的 RFID 應(yīng)用，可以為零售業(yè)帶來(lái)包括降低勞動(dòng)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(dòng)化生產(chǎn)，倉(cāng)儲(chǔ)管理，品牌管理 ，單品管理，渠道管理等過(guò)程，隨著標(biāo)簽價(jià)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(shí)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(shí)， RFID