時間：2023-04-08 11:43:39
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本文作者：仇阿根、熊利榮、趙陽陽 單位：中國測繪科學(xué)研究院、武漢大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院、華中農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院
花生仁的外衣完整性檢測是一種模式識別。根據(jù)影響花生仁外衣完整性的顏色特征參數(shù)，對花生仁外衣完整性進行識別。在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)運用領(lǐng)域里，算法的確定無法用一個完全標準，主要是靠經(jīng)驗來選擇的?；谝陨显颍ㄉ释庖峦暾詸z測神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計算法選擇BP算法［9］，該算法能實現(xiàn)輸入與輸出之間的非線性映射，對于樣本數(shù)量有限的情況也同樣適用。一個典型的BP網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖3所示。BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)通常具有多個隱含層。本文中，隱層神經(jīng)元采用Sigmoid型傳遞函數(shù)，輸出層采用logsig型傳遞函數(shù)。花生仁的外衣完整性檢測是一種模式識別。根據(jù)影響花生仁外衣完整性的顏色特征參數(shù)，對花生仁外衣完整性進行識別。在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)運用領(lǐng)域里算法的確定無法用一個完全標準的算法確定，主要是靠經(jīng)驗來選擇的?；谝陨显?，花生仁外衣完整性檢測神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計算法選擇BP算法。一個典型的BP網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)(如圖3所示)通常具有一個或多個隱層。其中，隱層神經(jīng)元通常采用Sigmoid型傳遞函數(shù)，而輸出層神經(jīng)元則采用logsig型傳遞函數(shù)。
BP識別系統(tǒng)是以BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分類器［10］為核心的系統(tǒng)，系統(tǒng)設(shè)計如圖4所示。BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分類器由一個BP網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練子系統(tǒng)生成得到，圖像由CCD攝像頭獲得后，由圖像采集卡數(shù)字化輸入計算機，提取特征區(qū)域獲得顏色特征參數(shù)，這些參數(shù)輸入BP網(wǎng)絡(luò)即可得到分類結(jié)果。影響花生完整性的顏色特征參數(shù)為H，I和S，因此輸入層節(jié)點數(shù)等于3;網(wǎng)絡(luò)的輸出有兩種情況，即完好與破損，因此輸出層有2個節(jié)點;對應(yīng)于完整和破損這兩種判斷結(jié)果，分別用2位二進制編碼為10和01。隱含層的節(jié)點數(shù)的確定非常重要，數(shù)目過少，網(wǎng)絡(luò)將不能建立正確的判斷界，使網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練不出來或不能識別以前沒有的樣本，且容錯性差;而節(jié)點數(shù)目過多，學(xué)習(xí)時間長，使網(wǎng)絡(luò)的泛化能力降低。本文通過多次反復(fù)訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)，確定隱含層節(jié)點數(shù)目為40。本研究采用Matlab軟件及其神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工具箱來實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)建模。在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工具箱中，對神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的名稱、類型、結(jié)構(gòu)和訓(xùn)練函數(shù)等參數(shù)進行設(shè)置，如表1所示。
建立了BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)并對網(wǎng)絡(luò)進行初始化后，就可對網(wǎng)絡(luò)進行訓(xùn)練了。將訓(xùn)練步數(shù)設(shè)為500步，將訓(xùn)練目標誤差goal參數(shù)設(shè)置為0．01，結(jié)果如圖5所示。圖5中，橫坐標表示本網(wǎng)絡(luò)的預(yù)置訓(xùn)練步數(shù)，縱向坐標表示本網(wǎng)絡(luò)的預(yù)置訓(xùn)練誤差，水平橫線表示期望的目標誤差，誤差變化曲線如圖5所示。由圖5可知，當網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練到170步時，網(wǎng)絡(luò)誤差已經(jīng)達到期望的目標值0．01，訓(xùn)練即可停止。
本文采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與計算機視覺技術(shù)相結(jié)合的手段，建立了一個花生外衣完整性判別系統(tǒng)。實驗證明，判別準確率達到87．1%。此系統(tǒng)很容易推廣在其他農(nóng)產(chǎn)品的檢測中，只需要改變輸入和輸出樣本數(shù)據(jù)，重新訓(xùn)練一下BP網(wǎng)絡(luò)，即可投入使用。因此，將BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)運用到農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)檢測過程中，具有巨大的潛力和廣闊的應(yīng)用前景。但必須指出的是，此方法高效可行，整個訓(xùn)練過程只用了6s，且本研究建立在靜態(tài)實驗環(huán)境下，生產(chǎn)效率依然很低。如果要將此實驗結(jié)果運用生產(chǎn)實際，必須設(shè)計出配套的硬件分級設(shè)備，這將是后續(xù)研究的重點。
關(guān)鍵詞：射頻識別技術(shù)射頻卡分類
引言
射頻識別技術(shù)(RFID，RadioFrequencyIdentification)實際上是自動識別技術(shù)(AEI，AutomaticEquipmentIdentification)在無線電技術(shù)方面的具體應(yīng)用與發(fā)展。該項技術(shù)的基本思想是，通過采用一些先進的技術(shù)手段，實現(xiàn)人們對各類物體或設(shè)備(人員、物品)在不同狀態(tài)(移動、靜止或惡劣環(huán)境)下的自動識別和管理。
目前，應(yīng)用最廣泛的自動識別技術(shù)大致可以分為光學(xué)技術(shù)和無線電技術(shù)兩個方面。本文主要介紹自動識別技術(shù)在無線電技術(shù)方面的應(yīng)用。
1射頻識別技術(shù)簡介
20世紀80年代，由于大規(guī)模集成電路技術(shù)的成熟，射頻識別系統(tǒng)的體積大大縮小，使得射頻識別技術(shù)進入實用化的階段，成為一種成熟的自動識別技術(shù)。
射頻識別技術(shù)是利用射頻方式進行非接觸雙向通信，以達到識別目的并交換數(shù)據(jù)。它與同期或早期的接觸式識別技術(shù)不同。RFID系統(tǒng)的射頻卡和讀寫器之間不用接觸就可完成識別，因此它可在更廣泛的場合中應(yīng)用。
典型的射頻識別系統(tǒng)包括射頻卡和讀寫器兩部分。
射頻卡是將幾個主要模塊集成到一塊芯片中，完成與讀寫器的通信。芯片上有EEPROM用來儲存識別碼或其它數(shù)據(jù)。EEPROM容量從幾比特到幾萬比特。芯片僅需連接天線(和電池)，可以作為人員的身份識別卡或貨物的標識卡?？ǚ庋b可以有不同形式，比如常見的信用卡及小圓片的形式等。與條碼、磁卡、IC卡等同期或早期的識別技術(shù)相比，射頻卡具有非接觸、工作距離長、適于惡劣環(huán)境、可識別運動目標等優(yōu)點。
在多數(shù)RFID系統(tǒng)中，讀寫器在一個區(qū)域內(nèi)發(fā)射電磁波(區(qū)域大小取決于工作頻率和天線尺寸)?？ㄆ瑑?nèi)有一個LC串聯(lián)諧振電路，其頻率與讀寫器發(fā)射的頻率相同。當射頻卡經(jīng)過這個區(qū)域時，在電磁波的激勵下，LC諧振電路產(chǎn)生共振，從而使電容內(nèi)有了電荷。在這個電容的另一端，接有一個單向?qū)ǖ碾娮颖?，將電容?nèi)的電荷送到另一個電容內(nèi)儲存。當所積累的電荷達到2V時，此電容可作為電源為其它電路提供工作電壓，將卡內(nèi)數(shù)據(jù)發(fā)射出去或接取讀寫器的數(shù)據(jù)。讀寫器接收到卡的數(shù)據(jù)后，解碼并進行錯誤校驗來決定數(shù)據(jù)的有效性，然后，通過RS232、RS422、RS485或無線方式將數(shù)據(jù)傳送到計算機網(wǎng)絡(luò)。簡單的RFID產(chǎn)品就是一種非接觸的IC卡，而復(fù)雜的RFID產(chǎn)品能和外部傳感器接口連接來測量、記錄不同的參數(shù)，甚至可與GPS系統(tǒng)連接來跟蹤物體。
工作原理如圖1所示。
2射頻識別技術(shù)的分類
射頻識別技術(shù)主要按以下四種方式分類。
(1)工作頻率
根據(jù)工作頻率的不同可分為低頻和高頻系統(tǒng)。①低頻系統(tǒng)一般指其工作頻率小于30MHz的系統(tǒng)。其基本特點是：射頻卡的成本較低、標簽內(nèi)保存的數(shù)據(jù)量較少、閱讀距離較短(無源情況，典型閱讀距離為10cm)、射頻卡外形多樣(卡狀、環(huán)狀、鈕扣狀、筆狀)、閱讀天線方向性不強等。低頻系統(tǒng)多用于短距離、低成本的應(yīng)用中，如多數(shù)的門禁控制、動物監(jiān)管、貨物跟蹤。②高頻系統(tǒng)一般指其工作頻率大于400MHz的系統(tǒng)。高頻系統(tǒng)的基本特點是射頻卡及讀寫器成本均較高、卡內(nèi)保存的數(shù)據(jù)量較大、閱讀距離較遠(可達幾m~十幾m)、適應(yīng)物體高速運動性能好、外形一般為卡狀、閱讀天線及射頻卡天線均有較強的方向性。高頻系統(tǒng)多應(yīng)用于需要較長的讀寫距離和高的讀寫速度的場合，像火車監(jiān)控、高速公路收費等系統(tǒng)。
(2)射頻卡
根據(jù)射頻卡的不同可分成可讀寫(RW)卡、一次寫入多次讀出(WORM)卡和只讀(RO)卡三種。RW卡一般比WORM卡和RO卡貴得多，如電話卡、信用卡等。一般情況下改寫數(shù)據(jù)所花費的時間遠大于讀取數(shù)據(jù)所花費的時間(常規(guī)為改寫所花費的時間為s級，閱讀花費的時間為ms級)。WORM卡是用戶可以一次性寫入的卡，寫入后數(shù)據(jù)不能改變，且比RW卡要便宜。RO卡存有一個唯一的號碼，不能逐改，保證了安全性。RO卡最便宜。
(3)射頻卡的有源與無源
射頻卡可分為有源及無源兩種。有源射頻卡使用卡內(nèi)電池的能量、識別距離較長，可達十幾m，但是它的壽命有限(3~10年)，且價格較高；無源射頻卡不含電池，利用讀寫器發(fā)射的電磁波提供能量，重量輕、體積小、壽命長、很便宜，但它的發(fā)射距離受限制，一般是幾十cm，且需要讀寫器的發(fā)射功率大。
(4)調(diào)制方式
根據(jù)調(diào)制方式的不同還可分為主動式和被動式。①主動式的射頻卡用自身的射頻能量主動地發(fā)送數(shù)據(jù)給讀寫器。②被動式的射頻卡，使用調(diào)制散射方式發(fā)射數(shù)據(jù)。它必須利用讀寫器的載波調(diào)制自己的信號，適宜在門禁或交通的應(yīng)用中使用。因為讀寫器可以確保只激活一定范圍之內(nèi)的射頻卡。
目前使用的多數(shù)系統(tǒng)中，一次只能讀寫一個射頻卡。射頻卡之間要保持一定距離，確保一次只能有一個卡在讀寫區(qū)域內(nèi)。讀寫距離長，射頻卡之間的距離就要大，應(yīng)用起來很不方便?，F(xiàn)在的射頻卡具有防碰撞的功能，這對于RFID來說十分重要。所謂碰撞是指多個射頻卡進入識別區(qū)域時信號互相干擾的情況。具有防碰撞性能的系統(tǒng)可以同時識別進入識別距離的所有射頻卡，它的并行工作方式大大提高了系統(tǒng)的效率。
3國際射頻識別技術(shù)發(fā)展狀況
射頻識別技術(shù)在國外發(fā)展得很快。RFID產(chǎn)品種類很多，像德州儀器、Motoro1a、Philips、Microchip等世界著名廠家都生產(chǎn)RFID產(chǎn)品。他們的產(chǎn)品各有特點，自成系列。射頻識別技術(shù)被廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動化、商業(yè)自動化、交通運輸控制管理等眾多領(lǐng)域。如澳大利亞將它的RFID產(chǎn)品用于澳機場旅客行李管理中并發(fā)揮了出色的作用；瑞士國家鐵路局在瑞士的全部旅客列車上安裝RFID自動識別系統(tǒng)，調(diào)度員可以實時掌握火車運行情況，不僅利于管理，還大大減小了發(fā)生事故的可能性；德國BMW公司將射頻識別系統(tǒng)應(yīng)用在汽車生產(chǎn)流水線的生產(chǎn)過程控制中等。
據(jù)有關(guān)權(quán)威數(shù)據(jù)顯示，射頻識別產(chǎn)品在全世界的銷量以每年25.3%的比例增長。由此可見，射頻識別技術(shù)具有廣闊的市場前景。
4射頻識別技術(shù)在我國的發(fā)展
我國政府在1993年制定的金卡工程實施計劃，是一個旨在加速推動我國國民經(jīng)濟信息化進程的重大國家級工程，由此各種自動識別技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用十分迅猛?，F(xiàn)在，射頻識別技術(shù)作為一種新興的自動識別技術(shù)，也將在中國很快地普及。
目前，我國的射頻識別技術(shù)在下列幾種應(yīng)用中發(fā)展前景較好。當然，這里僅僅羅列了射頻識別技術(shù)應(yīng)用的一部分。任何一種技術(shù)如果得到普及，都將會孕育一個龐大的市場。射頻識別將是未來一個新的經(jīng)濟增長點。
4.1安全防護領(lǐng)域
(1)門禁保安
將來的門禁保安系統(tǒng)均可應(yīng)用射頻卡。一卡可以多用。比如，可以作工作證、出入證、停車卡、飯店住宿卡甚至旅游護照等，目的都是識別人員身份、安全管理、收費等等。好處是簡化出入手續(xù)、提高工作效率、安全保護。只要人員佩戴了封裝成ID卡大小的射頻卡、進出入口有一臺讀寫器，人員出入時自動識別身份，非法闖入會有報警。安全級別要求高的地方、還可以結(jié)合其它的識別方式，將指紋、掌紋或顏面特征存入射頻卡。
公司還可以用射頻卡保護和跟蹤財產(chǎn)。將射頻卡貼在物品上面，如計算機、傳真機、文件、復(fù)印機或其它實驗室用品上。該射頻卡使得公司可以自動跟蹤管理這些有價值的財產(chǎn)，可以跟蹤一個物品從某一建筑離開，或是用報警的方式限制物品離開某地。結(jié)合GPS系統(tǒng)利用射頻卡，還可以對貨柜車、貨艙等進行有效跟蹤。
(2)汽車防盜
這是RFID較新的應(yīng)用。目前已經(jīng)開發(fā)出了足夠小的、能夠封裝到汽車鑰匙當中含有特定碼字的射頻卡。它需要在汽車上裝有讀寫器，當鑰匙插入到點火器中時，讀寫器能夠辨別鑰匙的身份。如果讀寫器接收不到射頻卡發(fā)送來的特定信號，汽車的引擎將不會發(fā)動。用這種電子驗證的方法，汽車的中央計算機也就能容易防止短路點火。
另一種汽車防盜系統(tǒng)是，司機自己帶有一射頻卡，其發(fā)射范圍是在司機座椅45~55cm以內(nèi)，讀寫器安裝在座椅的背部。當讀寫器讀取到有效的ID號時，系統(tǒng)發(fā)出三聲鳴叫，然后汽車引擎才能啟動。該防盜系統(tǒng)還有另一強大功能：倘若司機離開汽車并且車門敞開引擎也沒有關(guān)閉，這時讀寫器就需要讀取另一有效ID號；假如司機將該射頻卡帶離汽車，這樣讀寫器不能讀到有效ID號，引擎就會自動關(guān)閉，同時觸發(fā)報警裝置。
(3)電子物品監(jiān)視系統(tǒng)
電子物品監(jiān)視系統(tǒng)(ElectronicArticleSurveillance,EAS)的目的是防止商品被盜。整個系統(tǒng)包括貼在物體上的一個內(nèi)存容量僅為1比特(即開或關(guān))的射頻卡，和商店出口處的讀寫器。射頻卡在安裝時被激活。在激活狀態(tài)下，射頻卡接近掃描器時會被探測到，同時會報警。如果貨物被購買，由銷售人員用專用工具拆除射頻卡(典型的是在服裝店里)，或者用磁場來使射頻卡失效，或者直接破壞射頻卡本身的電特性。EAS系統(tǒng)已被廣泛使用。據(jù)估計每年消耗60億套。
4.2商品生產(chǎn)銷售領(lǐng)域
(1)生產(chǎn)線自動化
用RFID技術(shù)在生產(chǎn)流水線上實現(xiàn)自動控制、監(jiān)視，提高生產(chǎn)率，改進生產(chǎn)方式，節(jié)約了成本。舉個例子以說明在生產(chǎn)線上應(yīng)用RFID技術(shù)的情況。
用于汽車裝配流水線。德國寶馬汽車公司在裝配流水線上應(yīng)用射頻卡，以盡可能大量地生產(chǎn)用戶定制的汽車。寶馬汽車的生產(chǎn)是基于用戶提出的要求式樣而生產(chǎn)的。用戶可以從上萬種內(nèi)部和外部選項中，選定自己所需車的顏色、引擎型號和輪胎式樣等。這樣一來，汽車裝配流水線上就得裝配上百種式樣的寶馬汽車，如果沒有一個高度組織的、復(fù)雜的控制系統(tǒng)是很難完成這樣復(fù)雜的任務(wù)的。寶馬公司在其裝配流水線上配有RFID系統(tǒng)，使用可重復(fù)使用的射頻卡。該射頻卡上帶有汽車所需的所有詳細的要求，在每個工作點處都有讀寫器，這樣可以保證汽車在各個流水線位置，能毫不出錯地完成裝配任務(wù)。
(2)倉儲管理
將RFID系統(tǒng)用于智能倉庫貨物管理，能有效地解決與貨物流動有關(guān)的信息管理，不但增加了處理貨物的速度，還可監(jiān)視貨物的一切信息。射頻卡貼在貨物所通過的倉庫大門邊上，讀寫器和天線都放在叉車上，每個貨物都貼有條碼，所有條碼信息都被存儲在倉庫的中央計算機里，與該貨物有關(guān)的信息都能在計算機里查到。當貨物出庫時，由另一讀寫器識別并告知中央計算它被放在哪個拖車上。這樣，管理中心可以實時地了解到已經(jīng)生產(chǎn)了多少產(chǎn)品和發(fā)送了多少產(chǎn)品。
(3)產(chǎn)品防偽
偽造問題在世界各地都是令人頭疼的問題，將射頻識別技術(shù)應(yīng)用在防偽領(lǐng)域有它自身的技術(shù)優(yōu)勢。防偽技術(shù)本身要求成本低，且難于偽造。射頻卡的成本就相對便宜，而芯片的制造需要有昂貴的芯片工廠，使偽造者望而卻步。射頻卡本身有內(nèi)存，可以儲存、修改與產(chǎn)品有關(guān)的數(shù)據(jù)，利于銷售商使用；體積十分小、便于產(chǎn)品封裝。像電腦、激光打印機、電視等產(chǎn)品上都可使用。
(4)RFID卡收費
國外的各種交易大多利用各種卡來完成，而我國普遍采用現(xiàn)金交易?，F(xiàn)金交易不方便也不安全，還容易出現(xiàn)稅收的漏洞。目前的收費卡多用磁卡、IC卡，而射頻卡也開始占據(jù)市場。原因是在一些惡劣的環(huán)境中，磁卡、IC卡容易損壞，而射頻卡則不易磨損，也不怕靜電及其它情況；同時，射頻卡用起來方便、快捷，甚至不用打開包，在讀寫器前搖晃一下，就完成收費。另外，還可同時識別幾張卡．并行收費，如公共汽車上的電子月票。我國大城市的公共汽車異常擁擠、環(huán)境條件差，射頻卡的使用有助于改善這種情況。
4.3管理與數(shù)據(jù)統(tǒng)計領(lǐng)域
(1)畜牧管理
該領(lǐng)域的發(fā)展起步于賽馬的識別，是用小玻璃封裝的射頻卡植于動物皮下。射頻卡大約10mm長，內(nèi)有一個線圈，約1000圈的細線繞在鐵氧體上，讀寫距離是十幾cm。從賽馬識別發(fā)展到了標識牲畜。牲畜的識別提供了現(xiàn)代化管理牧場的方法。
(2)運動計時
在馬拉松比賽中，由于人員太多，有時第一個出發(fā)的人同最后一個出發(fā)的人能相隔40分鐘。如果沒有一個精確的計時裝置，就會出現(xiàn)差錯。射頻卡應(yīng)用于馬拉松比賽中，運動員在自己的鞋帶上很方便地系上射頻卡，在比賽的起跑線和終點線處放置帶有微型天線的小墊片。當運動員越過此墊片時，計時系統(tǒng)便會接收運動員所帶的射頻卡發(fā)出的ID號，并記錄當時的時間。這樣，每個運動員都會有自己的起始時間和結(jié)束時間，不會出現(xiàn)不公平競爭的可能性了。在比賽路線中，如果每隔5km就設(shè)置這樣一個墊片，還可以很方便地記錄運動員在每個階段所用的時間。
RFID還可應(yīng)用于汽車大獎賽上的精確計時。在跑道下面按照一定的距離間隔埋入一系列的天線，這些天線與讀寫器相連，而射頻卡安裝到賽車前方。當賽車每越過一個天線時，賽車的ID號和時間就被記錄下來，并存儲到中央計算機內(nèi)。這樣到比賽結(jié)束時，每個參賽選手將會有一個準確的結(jié)果。
4.4交通運輸領(lǐng)域
(1)高速公路自動收費及交通管理
高速公路自動收費系統(tǒng)是射頻識別技術(shù)最成功的應(yīng)用之一。目前，中國的高速公路發(fā)展非?？欤咚俟肥召M卻存在一些問題：一是在收費站口，許多車輛要停車排隊，成為交通瓶頸問題；二是少數(shù)不法的收費員貪污路費，使國家損失了相當?shù)呢斦杖?。RFID技術(shù)應(yīng)用在高速公路自動收費上，能夠充分體現(xiàn)它非接觸識別的優(yōu)勢——讓車輛高速通過收費站的同時自動完成收費，同時可以解決收費員貪污路費及交通擁堵的問題。利用射頻識別技術(shù)的不停車高速公路自動收費系統(tǒng)是將來的發(fā)展方向；人工收費，包括IC卡的停車收費方式，終將會被淘汰。預(yù)計在未來10年內(nèi)，高速公路自動收費系統(tǒng)將有數(shù)十億元的需求。
在城市交通方面，解決交通日趨擁擠問題不能只依賴于修路。加強交通的指揮、控制、疏導(dǎo)，提高道路的利用率，深挖現(xiàn)有交通潛能也是非常重要的；而基于RFID技術(shù)的交通管理系統(tǒng)可實現(xiàn)自動查處違章車輛，記錄違章情況。另外，公共汽車站實時跟蹤指示公共汽車到站時間及自動顯示乘客信息，會給乘客帶來很大的方便。
(2)火車和貨運集裝箱的識別
在火車運營中，使用RFID系統(tǒng)很大的優(yōu)勢在于：火車是按既定路線運行的，因此肯定要通過設(shè)定的讀寫器的地點。通過讀到的數(shù)據(jù)，能夠得到火車的身份、監(jiān)控火車的完整性，以防止遺漏在鐵軌上的車廂發(fā)生撞車事故，同時能在車站將車廂重新編組。起初的努力是用超音波和雷達測距系統(tǒng)讀出車廂側(cè)的條碼，現(xiàn)在被RFID系統(tǒng)取代。射頻卡一般安在車廂頂邊，讀寫器安在鐵路沿線，就可得到火車的實時信息及車廂內(nèi)裝的物品信息。
目前，射頻自動識別系統(tǒng)的安裝遍布全國14個鐵路局。2001年3月1日，鐵道部正式聯(lián)網(wǎng)啟用車次車號自動識別系統(tǒng)，為自備車企業(yè)、合資鐵路和地方鐵路實現(xiàn)信息化智能運輸管理提供了重要良機。
1.1計算機識別技術(shù)的概念解析。對于計算機識別技術(shù)而言，其技術(shù)的概念相對比較廣泛。要理解計算機識別技術(shù)可以從兩個方向進行分析：第一，計算機通過遠程控制的模式，利用與單片機之間的通信進行人臉識別。單片機在不同的領(lǐng)域會有不同的形式，例如人臉識別技術(shù)中，單片機就屬于攝像頭。而在探測技術(shù)中，其單片機就是探測設(shè)備。因此，在不同的領(lǐng)域中，對于識別技術(shù)的理解就會存在差異。類似于計算機與單片機通信的技術(shù)方式的識別技術(shù)，屬于計算機的外部識別技術(shù)之一。第二，計算機的內(nèi)部數(shù)據(jù)識別技術(shù)，內(nèi)部識別技術(shù)一般情況下應(yīng)用比較少。狹義理解內(nèi)部識別，實際上就是計算機對內(nèi)部數(shù)據(jù)的識別和對比。廣義上對計算機的內(nèi)部識別技術(shù)進行理解，實際上可以將外部識別技術(shù)進行歸納。因為外部識別技術(shù)，實際上也是將信息進行收錄，然后再進行內(nèi)部的對比分析。因此，識別技術(shù)的廣義和狹義分析，都是一種相對實際應(yīng)用而進行的分類解析。真正理解識別技術(shù)，還需要從其應(yīng)用的領(lǐng)域進行實際分析。
1.2計算機識別技術(shù)的應(yīng)用分析。在實際的應(yīng)用中，計算機識別技術(shù)的主要應(yīng)用領(lǐng)域有如下：首先，計算機的人臉識別技術(shù)；人臉識別技術(shù)在安全防護領(lǐng)域應(yīng)用的非常廣泛，為了進行安全防護，可以通過人臉識別分析軟件通過攝像頭對人臉信息進行采集，然后再進行信息存儲。當再次進行信息驗證的時候，就可以通過原有的存儲信息進行類比。與之相似的還有計算機的指紋識別技術(shù)，兩者是相同的道理。其次，計算機的探測識別技術(shù)；如果說人臉識別技術(shù)以及指紋識別技術(shù)是一種備份式的技術(shù)，那么探測技術(shù)就屬于實時性的識別技術(shù)。該類識別技術(shù)的實效性非常強，而且需要在一定程度上對探測設(shè)備以及通信方式進行非常嚴格的把控，否則就會在使用的過程中出現(xiàn)問題。最后，空間設(shè)計類的計算機識別技術(shù)；空間設(shè)計一般可以歸納為CAD制圖或者是三維仿真設(shè)計等等。而計算機識別技術(shù)是此項設(shè)計中的最為初始的也是最為重要的一個階段，通過計算機的識別技術(shù)，將設(shè)計元素進行分析與設(shè)計，從而將空間設(shè)計的仿真效果進行仿真呈現(xiàn)。在實際應(yīng)用中，多應(yīng)用在工業(yè)建筑和空間設(shè)計等領(lǐng)域。
2煤礦內(nèi)部的設(shè)計要求與分析
煤礦生產(chǎn)以及煤礦再加工，煤礦行業(yè)是能源工業(yè)中非常重要的組成部分。與其他工業(yè)和能源產(chǎn)業(yè)相對比，其安全生產(chǎn)更為重要。在實際的煤礦生產(chǎn)過程中，對于煤礦的內(nèi)部設(shè)計具體如下：
2.1煤礦內(nèi)部設(shè)計的安全要求。雖然隨著技術(shù)的發(fā)展和機械化的模式，煤礦生產(chǎn)已經(jīng)在很大程度上有了巨大的發(fā)展。但是，煤礦生產(chǎn)還必須采用人工施工和開采的模式。因此，人員生產(chǎn)就會涉及安全問題。在煤礦進行開采和生產(chǎn)之前，就需要對煤礦的空間進行規(guī)劃和設(shè)計。必要的安全通道以及安全防護措施和建筑都必須齊全，才能保證在發(fā)生意外的時候，能夠?qū)⑷藛T傷害降低到最低限度。此外，為了能夠?qū)崿F(xiàn)安全生產(chǎn)，煤礦的開采途徑以及內(nèi)部的建筑設(shè)施，允許的開采力度和機械設(shè)備的規(guī)模等，都需要進行詳細的分析，才能夠保證煤礦生產(chǎn)的具體要求。
2.2煤礦內(nèi)部設(shè)計的生產(chǎn)效率要求。在煤礦生產(chǎn)的過程中，對于效率的要求非常高。高效生產(chǎn)是目前諸多工業(yè)和能源產(chǎn)業(yè)的主要要求，也是煤礦生產(chǎn)企業(yè)的必要要求。煤礦生產(chǎn)過程中，對于其內(nèi)部的設(shè)計而言，需要滿足幾點要求：第一，煤礦的生產(chǎn)空間要合理。應(yīng)該是先保證煤礦生產(chǎn)的安全性，在此基礎(chǔ)上進行效率的提高。當然，煤礦的生產(chǎn)效率和煤礦的礦井空間和建筑的設(shè)計有著很大的關(guān)系。良好的空間設(shè)計可以在很大程度上減少在開采過程中的資源消耗，合理的空間設(shè)計就能夠在很大程度上提高其生產(chǎn)的效率。第二，煤礦內(nèi)的設(shè)計要科學(xué)。其中體現(xiàn)在開采路徑和設(shè)備的開采程度分析等，此外在進行煤礦生產(chǎn)的過程中，需要將開采空間和運輸空間進行合理分配，才能夠在一定程度上提高煤礦生產(chǎn)的效率。
3計算機識別技術(shù)在煤礦內(nèi)部設(shè)計的應(yīng)用
通過對計算機識別技術(shù)和煤礦的內(nèi)部設(shè)計進行詳細分析，可以明確為了能夠加強煤礦生產(chǎn)的安全性以及生產(chǎn)效率，需要進行一定的前期設(shè)計分析。計算機識別技術(shù)就可以在很大程度上提高其分析的效果。一般情況下，通過計算機識別技術(shù)，可以通過探測設(shè)備對煤礦的內(nèi)部空間進行數(shù)據(jù)收集。此外，可以通過對地質(zhì)和地形的合理分析，將煤礦內(nèi)部的空間進行各項數(shù)據(jù)的分析。將所有的信息數(shù)據(jù)進行計算機分析，通過3DMAX或者是CAD等設(shè)計軟件，進行對煤礦空間的仿真設(shè)計。實際煤礦生產(chǎn)中，都需要對煤礦的空間以及生產(chǎn)模式進行詳盡的分析，以此來保證在生產(chǎn)的過程中實現(xiàn)安全與效率的雙重保證。例如，煤礦的開采方向和運輸渠道的設(shè)計。因為在實際的生產(chǎn)過程中，經(jīng)常要考慮到傳輸設(shè)備的安置位置。開采渠道的設(shè)計能夠保證開采的方向正確性，運輸?shù)奈恢迷O(shè)計則可以將運輸履帶以及運輸?shù)脑O(shè)備角度等進行詳細的分析，從而保證在運輸?shù)倪^程中，提高運輸?shù)男?，保證運輸?shù)陌踩??？傊诿旱V生產(chǎn)的過程中，需要對煤礦的內(nèi)部進行規(guī)劃和分析。而計算機識別技術(shù)可以通過計算機通信的方式，將煤礦內(nèi)部的信息進行收錄，從而進行計算機智能分析，通過仿真空間設(shè)計軟件，對煤礦的內(nèi)部進行仿真設(shè)計。不僅僅能夠提高煤礦生產(chǎn)工程的效率，更能夠提高其生產(chǎn)的安全。
4結(jié)束語
關(guān)鍵詞：射頻識別技術(shù)射頻卡分類
引言
射頻識別技術(shù)(RFID，RadioFrequencyIdentification)實際上是自動識別技術(shù)(AEI，AutomaticEquipmentIdentification)在無線電技術(shù)方面的具體應(yīng)用與發(fā)展。該項技術(shù)的基本思想是，通過采用一些先進的技術(shù)手段，實現(xiàn)人們對各類物體或設(shè)備(人員、物品)在不同狀態(tài)(移動、靜止或惡劣環(huán)境)下的自動識別和管理。
目前，應(yīng)用最廣泛的自動識別技術(shù)大致可以分為光學(xué)技術(shù)和無線電技術(shù)兩個方面。本文主要介紹自動識別技術(shù)在無線電技術(shù)方面的應(yīng)用。
1射頻識別技術(shù)簡介
20世紀80年代，由于大規(guī)模集成電路技術(shù)的成熟，射頻識別系統(tǒng)的體積大大縮小，使得射頻識別技術(shù)進入實用化的階段，成為一種成熟的自動識別技術(shù)。
射頻識別技術(shù)是利用射頻方式進行非接觸雙向通信，以達到識別目的并交換數(shù)據(jù)。它與同期或早期的接觸式識別技術(shù)不同。RFID系統(tǒng)的射頻卡和讀寫器之間不用接觸就可完成識別，因此它可在更廣泛的場合中應(yīng)用。
典型的射頻識別系統(tǒng)包括射頻卡和讀寫器兩部分。
射頻卡是將幾個主要模塊集成到一塊芯片中，完成與讀寫器的通信。芯片上有EEPROM用來儲存識別碼或其它數(shù)據(jù)。EEPROM容量從幾比特到幾萬比特。芯片僅需連接天線(和電池)，可以作為人員的身份識別卡或貨物的標識卡?？ǚ庋b可以有不同形式，比如常見的信用卡及小圓片的形式等。與條碼、磁卡、IC卡等同期或早期的識別技術(shù)相比，射頻卡具有非接觸、工作距離長、適于惡劣環(huán)境、可識別運動目標等優(yōu)點。
在多數(shù)RFID系統(tǒng)中，讀寫器在一個區(qū)域內(nèi)發(fā)射電磁波(區(qū)域大小取決于工作頻率和天線尺寸)?？ㄆ瑑?nèi)有一個LC串聯(lián)諧振電路，其頻率與讀寫器發(fā)射的頻率相同。當射頻卡經(jīng)過這個區(qū)域時，在電磁波的激勵下，LC諧振電路產(chǎn)生共振，從而使電容內(nèi)有了電荷。在這個電容的另一端，接有一個單向?qū)ǖ碾娮颖?，將電容?nèi)的電荷送到另一個電容內(nèi)儲存。當所積累的電荷達到2V時，此電容可作為電源為其它電路提供工作電壓，將卡內(nèi)數(shù)據(jù)發(fā)射出去或接取讀寫器的數(shù)據(jù)。讀寫器接收到卡的數(shù)據(jù)后，解碼并進行錯誤校驗來決定數(shù)據(jù)的有效性，然后，通過RS232、RS422、RS485或無線方式將數(shù)據(jù)傳送到計算機網(wǎng)絡(luò)。簡單的RFID產(chǎn)品就是一種非接觸的IC卡，而復(fù)雜的RFID產(chǎn)品能和外部傳感器接口連接來測量、記錄不同的參數(shù)，甚至可與GPS系統(tǒng)連接來跟蹤物體。
工作原理如圖1所示。
2射頻識別技術(shù)的分類
射頻識別技術(shù)主要按以下四種方式分類。
(1)工作頻率
根據(jù)工作頻率的不同可分為低頻和高頻系統(tǒng)。①低頻系統(tǒng)一般指其工作頻率小于30MHz的系統(tǒng)。其基本特點是：射頻卡的成本較低、標簽內(nèi)保存的數(shù)據(jù)量較少、閱讀距離較短(無源情況，典型閱讀距離為10cm)、射頻卡外形多樣(卡狀、環(huán)狀、鈕扣狀、筆狀)、閱讀天線方向性不強等。低頻系統(tǒng)多用于短距離、低成本的應(yīng)用中，如多數(shù)的門禁控制、動物監(jiān)管、貨物跟蹤。②高頻系統(tǒng)一般指其工作頻率大于400MHz的系統(tǒng)。高頻系統(tǒng)的基本特點是射頻卡及讀寫器成本均較高、卡內(nèi)保存的數(shù)據(jù)量較大、閱讀距離較遠(可達幾m~十幾m)、適應(yīng)物體高速運動性能好、外形一般為卡狀、閱讀天線及射頻卡天線均有較強的方向性。高頻系統(tǒng)多應(yīng)用于需要較長的讀寫距離和高的讀寫速度的場合，像火車監(jiān)控、高速公路收費等系統(tǒng)。
(2)射頻卡
根據(jù)射頻卡的不同可分成可讀寫(RW)卡、一次寫入多次讀出(WORM)卡和只讀(RO)卡三種。RW卡一般比WORM卡和RO卡貴得多，如電話卡、信用卡等。一般情況下改寫數(shù)據(jù)所花費的時間遠大于讀取數(shù)據(jù)所花費的時間(常規(guī)為改寫所花費的時間為s級，閱讀花費的時間為ms級)。WORM卡是用戶可以一次性寫入的卡，寫入后數(shù)據(jù)不能改變，且比RW卡要便宜。RO卡存有一個唯一的號碼，不能逐改，保證了安全性。RO卡最便宜。
(3)射頻卡的有源與無源
射頻卡可分為有源及無源兩種。有源射頻卡使用卡內(nèi)電池的能量、識別距離較長，可達十幾m，但是它的壽命有限(3~10年)，且價格較高；無源射頻卡不含電池，利用讀寫器發(fā)射的電磁波提供能量，重量輕、體積小、壽命長、很便宜，但它的發(fā)射距離受限制，一般是幾十cm，且需要讀寫器的發(fā)射功率大。
(4)調(diào)制方式
根據(jù)調(diào)制方式的不同還可分為主動式和被動式。①主動式的射頻卡用自身的射頻能量主動地發(fā)送數(shù)據(jù)給讀寫器。②被動式的射頻卡，使用調(diào)制散射方式發(fā)射數(shù)據(jù)。它必須利用讀寫器的載波調(diào)制自己的信號，適宜在門禁或交通的應(yīng)用中使用。因為讀寫器可以確保只激活一定范圍之內(nèi)的射頻卡。
目前使用的多數(shù)系統(tǒng)中，一次只能讀寫一個射頻卡。射頻卡之間要保持一定距離，確保一次只能有一個卡在讀寫區(qū)域內(nèi)。讀寫距離長，射頻卡之間的距離就要大，應(yīng)用起來很不方便?，F(xiàn)在的射頻卡具有防碰撞的功能，這對于RFID來說十分重要。所謂碰撞是指多個射頻卡進入識別區(qū)域時信號互相干擾的情況。具有防碰撞性能的系統(tǒng)可以同時識別進入識別距離的所有射頻卡，它的并行工作方式大大提高了系統(tǒng)的效率。
3國際射頻識別技術(shù)發(fā)展狀況
射頻識別技術(shù)在國外發(fā)展得很快。RFID產(chǎn)品種類很多，像德州儀器、Motoro1a、Philips、Microchip等世界著名廠家都生產(chǎn)RFID產(chǎn)品。他們的產(chǎn)品各有特點，自成系列。射頻識別技術(shù)被廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動化、商業(yè)自動化、交通運輸控制管理等眾多領(lǐng)域。如澳大利亞將它的RFID產(chǎn)品用于澳機場旅客行李管理中并發(fā)揮了出色的作用；瑞士國家鐵路局在瑞士的全部旅客列車上安裝RFID自動識別系統(tǒng)，調(diào)度員可以實時掌握火車運行情況，不僅利于管理，還大大減小了發(fā)生事故的可能性；德國BMW公司將射頻識別系統(tǒng)應(yīng)用在汽車生產(chǎn)流水線的生產(chǎn)過程控制中等。
據(jù)有關(guān)權(quán)威數(shù)據(jù)顯示，射頻識別產(chǎn)品在全世界的銷量以每年25.3%的比例增長。由此可見，射頻識別技術(shù)具有廣闊的市場前景。
4射頻識別技術(shù)在我國的發(fā)展
我國政府在1993年制定的金卡工程實施計劃，是一個旨在加速推動我國國民經(jīng)濟信息化進程的重大國家級工程，由此各種自動識別技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用十分迅猛。現(xiàn)在，射頻識別技術(shù)作為一種新興的自動識別技術(shù)，也將在中國很快地普及。
目前，我國的射頻識別技術(shù)在下列幾種應(yīng)用中發(fā)展前景較好。當然，這里僅僅羅列了射頻識別技術(shù)應(yīng)用的一部分。任何一種技術(shù)如果得到普及，都將會孕育一個龐大的市場。射頻識別將是未來一個新的經(jīng)濟增長點。
4.1安全防護領(lǐng)域
(1)門禁保安
將來的門禁保安系統(tǒng)均可應(yīng)用射頻卡。一卡可以多用。比如，可以作工作證、出入證、停車卡、飯店住宿卡甚至旅游護照等，目的都是識別人員身份、安全管理、收費等等。好處是簡化出入手續(xù)、提高工作效率、安全保護。只要人員佩戴了封裝成ID卡大小的射頻卡、進出入口有一臺讀寫器，人員出入時自動識別身份，非法闖入會有報警。安全級別要求高的地方、還可以結(jié)合其它的識別方式，將指紋、掌紋或顏面特征存入射頻卡。
公司還可以用射頻卡保護和跟蹤財產(chǎn)。將射頻卡貼在物品上面，如計算機、傳真機、文件、復(fù)印機或其它實驗室用品上。該射頻卡使得公司可以自動跟蹤管理這些有價值的財產(chǎn)，可以跟蹤一個物品從某一建筑離開，或是用報警的方式限制物品離開某地。結(jié)合GPS系統(tǒng)利用射頻卡，還可以對貨柜車、貨艙等進行有效跟蹤。
(2)汽車防盜
這是RFID較新的應(yīng)用。目前已經(jīng)開發(fā)出了足夠小的、能夠封裝到汽車鑰匙當中含有特定碼字的射頻卡。它需要在汽車上裝有讀寫器，當鑰匙插入到點火器中時，讀寫器能夠辨別鑰匙的身份。如果讀寫器接收不到射頻卡發(fā)送來的特定信號，汽車的引擎將不會發(fā)動。用這種電子驗證的方法，汽車的中央計算機也就能容易防止短路點火。
另一種汽車防盜系統(tǒng)是，司機自己帶有一射頻卡，其發(fā)射范圍是在司機座椅45~55cm以內(nèi)，讀寫器安裝在座椅的背部。當讀寫器讀取到有效的ID號時，系統(tǒng)發(fā)出三聲鳴叫，然后汽車引擎才能啟動。該防盜系統(tǒng)還有另一強大功能：倘若司機離開汽車并且車門敞開引擎也沒有關(guān)閉，這時讀寫器就需要讀取另一有效ID號；假如司機將該射頻卡帶離汽車，這樣讀寫器不能讀到有效ID號，引擎就會自動關(guān)閉，同時觸發(fā)報警裝置。
(3)電子物品監(jiān)視系統(tǒng)
電子物品監(jiān)視系統(tǒng)(ElectronicArticleSurveillance,EAS)的目的是防止商品被盜。整個系統(tǒng)包括貼在物體上的一個內(nèi)存容量僅為1比特(即開或關(guān))的射頻卡，和商店出口處的讀寫器。射頻卡在安裝時被激活。在激活狀態(tài)下，射頻卡接近掃描器時會被探測到，同時會報警。如果貨物被購買，由銷售人員用專用工具拆除射頻卡(典型的是在服裝店里)，或者用磁場來使射頻卡失效，或者直接破壞射頻卡本身的電特性。EAS系統(tǒng)已被廣泛使用。據(jù)估計每年消耗60億套。
4.2商品生產(chǎn)銷售領(lǐng)域
(1)生產(chǎn)線自動化
用RFID技術(shù)在生產(chǎn)流水線上實現(xiàn)自動控制、監(jiān)視，提高生產(chǎn)率，改進生產(chǎn)方式，節(jié)約了成本。舉個例子以說明在生產(chǎn)線上應(yīng)用RFID技術(shù)的情況。
用于汽車裝配流水線。德國寶馬汽車公司在裝配流水線上應(yīng)用射頻卡，以盡可能大量地生產(chǎn)用戶定制的汽車。寶馬汽車的生產(chǎn)是基于用戶提出的要求式樣而生產(chǎn)的。用戶可以從上萬種內(nèi)部和外部選項中，選定自己所需車的顏色、引擎型號和輪胎式樣等。這樣一來，汽車裝配流水線上就得裝配上百種式樣的寶馬汽車，如果沒有一個高度組織的、復(fù)雜的控制系統(tǒng)是很難完成這樣復(fù)雜的任務(wù)的。寶馬公司在其裝配流水線上配有RFID系統(tǒng)，使用可重復(fù)使用的射頻卡。該射頻卡上帶有汽車所需的所有詳細的要求，在每個工作點處都有讀寫器，這樣可以保證汽車在各個流水線位置，能毫不出錯地完成裝配任務(wù)。
(2)倉儲管理
將RFID系統(tǒng)用于智能倉庫貨物管理，能有效地解決與貨物流動有關(guān)的信息管理，不但增加了處理貨物的速度，還可監(jiān)視貨物的一切信息。射頻卡貼在貨物所通過的倉庫大門邊上，讀寫器和天線都放在叉車上，每個貨物都貼有條碼，所有條碼信息都被存儲在倉庫的中央計算機里，與該貨物有關(guān)的信息都能在計算機里查到。當貨物出庫時，由另一讀寫器識別并告知中央計算它被放在哪個拖車上。這樣，管理中心可以實時地了解到已經(jīng)生產(chǎn)了多少產(chǎn)品和發(fā)送了多少產(chǎn)品。
(3)產(chǎn)品防偽
偽造問題在世界各地都是令人頭疼的問題，將射頻識別技術(shù)應(yīng)用在防偽領(lǐng)域有它自身的技術(shù)優(yōu)勢。防偽技術(shù)本身要求成本低，且難于偽造。射頻卡的成本就相對便宜，而芯片的制造需要有昂貴的芯片工廠，使偽造者望而卻步。射頻卡本身有內(nèi)存，可以儲存、修改與產(chǎn)品有關(guān)的數(shù)據(jù)，利于銷售商使用；體積十分小、便于產(chǎn)品封裝。像電腦、激光打印機、電視等產(chǎn)品上都可使用。
(4)RFID卡收費
國外的各種交易大多利用各種卡來完成，而我國普遍采用現(xiàn)金交易。現(xiàn)金交易不方便也不安全，還容易出現(xiàn)稅收的漏洞。目前的收費卡多用磁卡、IC卡，而射頻卡也開始占據(jù)市場。原因是在一些惡劣的環(huán)境中，磁卡、IC卡容易損壞，而射頻卡則不易磨損，也不怕靜電及其它情況；同時，射頻卡用起來方便、快捷，甚至不用打開包，在讀寫器前搖晃一下，就完成收費。另外，還可同時識別幾張卡．并行收費，如公共汽車上的電子月票。我國大城市的公共汽車異常擁擠、環(huán)境條件差，射頻卡的使用有助于改善這種情況。
4.3管理與數(shù)據(jù)統(tǒng)計領(lǐng)域
(1)畜牧管理
該領(lǐng)域的發(fā)展起步于賽馬的識別，是用小玻璃封裝的射頻卡植于動物皮下。射頻卡大約10mm長，內(nèi)有一個線圈，約1000圈的細線繞在鐵氧體上，讀寫距離是十幾cm。從賽馬識別發(fā)展到了標識牲畜。牲畜的識別提供了現(xiàn)代化管理牧場的方法。
(2)運動計時
在馬拉松比賽中，由于人員太多，有時第一個出發(fā)的人同最后一個出發(fā)的人能相隔40分鐘。如果沒有一個精確的計時裝置，就會出現(xiàn)差錯。射頻卡應(yīng)用于馬拉松比賽中，運動員在自己的鞋帶上很方便地系上射頻卡，在比賽的起跑線和終點線處放置帶有微型天線的小墊片。當運動員越過此墊片時，計時系統(tǒng)便會接收運動員所帶的射頻卡發(fā)出的ID號，并記錄當時的時間。這樣，每個運動員都會有自己的起始時間和結(jié)束時間，不會出現(xiàn)不公平競爭的可能性了。在比賽路線中，如果每隔5km就設(shè)置這樣一個墊片，還可以很方便地記錄運動員在每個階段所用的時間。
RFID還可應(yīng)用于汽車大獎賽上的精確計時。在跑道下面按照一定的距離間隔埋入一系列的天線，這些天線與讀寫器相連，而射頻卡安裝到賽車前方。當賽車每越過一個天線時，賽車的ID號和時間就被記錄下來，并存儲到中央計算機內(nèi)。這樣到比賽結(jié)束時，每個參賽選手將會有一個準確的結(jié)果。
4.4交通運輸領(lǐng)域
(1)高速公路自動收費及交通管理
高速公路自動收費系統(tǒng)是射頻識別技術(shù)最成功的應(yīng)用之一。目前，中國的高速公路發(fā)展非?？欤咚俟肥召M卻存在一些問題：一是在收費站口，許多車輛要停車排隊，成為交通瓶頸問題；二是少數(shù)不法的收費員貪污路費，使國家損失了相當?shù)呢斦杖?。RFID技術(shù)應(yīng)用在高速公路自動收費上，能夠充分體現(xiàn)它非接觸識別的優(yōu)勢——讓車輛高速通過收費站的同時自動完成收費，同時可以解決收費員貪污路費及交通擁堵的問題。利用射頻識別技術(shù)的不停車高速公路自動收費系統(tǒng)是將來的發(fā)展方向；人工收費，包括IC卡的停車收費方式，終將會被淘汰。預(yù)計在未來10年內(nèi)，高速公路自動收費系統(tǒng)將有數(shù)十億元的需求。
在城市交通方面，解決交通日趨擁擠問題不能只依賴于修路。加強交通的指揮、控制、疏導(dǎo)，提高道路的利用率，深挖現(xiàn)有交通潛能也是非常重要的；而基于RFID技術(shù)的交通管理系統(tǒng)可實現(xiàn)自動查處違章車輛，記錄違章情況。另外，公共汽車站實時跟蹤指示公共汽車到站時間及自動顯示乘客信息，會給乘客帶來很大的方便。
(2)火車和貨運集裝箱的識別
在火車運營中，使用RFID系統(tǒng)很大的優(yōu)勢在于：火車是按既定路線運行的，因此肯定要通過設(shè)定的讀寫器的地點。通過讀到的數(shù)據(jù)，能夠得到火車的身份、監(jiān)控火車的完整性，以防止遺漏在鐵軌上的車廂發(fā)生撞車事故，同時能在車站將車廂重新編組。起初的努力是用超音波和雷達測距系統(tǒng)讀出車廂側(cè)的條碼，現(xiàn)在被RFID系統(tǒng)取代。射頻卡一般安在車廂頂邊，讀寫器安在鐵路沿線，就可得到火車的實時信息及車廂內(nèi)裝的物品信息。
目前，射頻自動識別系統(tǒng)的安裝遍布全國14個鐵路局。2001年3月1日，鐵道部正式聯(lián)網(wǎng)啟用車次車號自動識別系統(tǒng)，為自備車企業(yè)、合資鐵路和地方鐵路實現(xiàn)信息化智能運輸管理提供了重要良機。
人手長度、寬度、厚度以及外形輪廓等方面都存在差異，并且可以在較長的時間段內(nèi)保持不變，也是手部識別技術(shù)常用的生物特征之一。常見的手形識別方式為二維與三維手形識別，二維識別只包括手指與手掌二維平面幾何特征，而三維識別則是包含整個手部三維立體特征。此種識別技術(shù)對圖像品質(zhì)要求比較低，可以有效降低識別設(shè)備成本；算法簡單，匹配速度更快；注冊成功率比較高，基本上很少出現(xiàn)無法錄入數(shù)據(jù)庫的情況。但是手形特征數(shù)據(jù)并不豐富，在區(qū)分的效果上成功率比較低，尤其是一對多的情況下效率更低；識別時要求手掌與檢測設(shè)備進行大面積接觸，存在較為嚴重的衛(wèi)生問題；假肢偽造容易。
2掌紋識別
掌紋即手掌面上深淺褶皺與紋路的總稱，不同個體差異比較明顯。選擇此種生物特征進行識別，特征信息比較豐富，可以提取研究多種特征，并且主線特征明顯，具有較高的辨識度與抗干擾特點。另外，此項特征對采集設(shè)備的精度要求比較低，可以有效降低開發(fā)成本。但是選擇利用此種生物特征進行識別，因為掌紋在一段時間內(nèi)會發(fā)生變化，影響識別效果，并且掌紋特征更易被復(fù)制與偽造，在實際應(yīng)用上安全級別比較低。
3多模態(tài)手部生物特征識別技術(shù)實現(xiàn)措施分析
3.1手部生物特征識別流程
以指紋、指靜脈等識別流程為例，首先要對同一手指手指紋圖像、手指靜脈圖像進行采集，并分別提取可以代表手指紋圖像與手指靜脈圖像生物特征的特征向量，對此向量進行存儲，完成存儲樣本數(shù)據(jù)的注冊。然后，對當前生物特征進行采集，并將其轉(zhuǎn)化為特征向量與樣本庫中的特征向量進行全面比較，并計算得出最終識別結(jié)果。在識別過程中要對同一手指手指紋圖像、手指靜脈圖像進項預(yù)處理，并提取同一個體的相應(yīng)特征向量，兩者進行獨立的特征匹配，并得到各自的多模態(tài)融合，最終采取將做小距離分類器完成身份的識別與判決。
3.2圖像采集設(shè)備
圖像采集設(shè)備是整個生物特征識別過程中的重要組成部分，其工作原理主要就是根據(jù)血管吸收近紅外光特性，搭建出一個可行性高的采集裝置。其中硬件采集裝置所得圖像質(zhì)量高低會直接影響到后期生物特征識別的效果，因此在進行多模態(tài)手部生物特征識別技術(shù)的研究時，必須要做好此方面的工作。以靜脈成像為例，應(yīng)做好光源的選擇，如紅外LED成本低廉，其光譜分布為半峰帶寬約40nm左右窄帶分布，中心波長為830nm~950nm之間，利用黑白CCD相機即可獲得相應(yīng)信息。對于光源的確定，應(yīng)以滿足實際識別設(shè)計要求為基礎(chǔ)，保證光譜波長的合理性。
3.3多模態(tài)融合算法
基于多模態(tài)識別數(shù)據(jù)獲取方式以及處理順序，多模態(tài)算法主要包括并行與連續(xù)兩種結(jié)構(gòu)，其中連續(xù)結(jié)構(gòu)又稱為層疊結(jié)構(gòu)，在進行數(shù)據(jù)處理時，可以按照順尋依次來進行，并且前一個數(shù)據(jù)處理結(jié)果會對后一個數(shù)據(jù)的處理結(jié)果產(chǎn)生影響。而并行結(jié)構(gòu)在進行數(shù)據(jù)處理時，都是采取的單獨進行方式，各項數(shù)據(jù)之間不存在影響，只需要在運算最后將各結(jié)果進行融合。如果選擇用連續(xù)結(jié)構(gòu)進行運算，整個過程效率更高。在運算時如果上一個數(shù)據(jù)處理效果可以滿足系統(tǒng)要求，則后面的數(shù)據(jù)就可以不必在繼續(xù)進行處理，避免了不必要運算造成的時間浪費。并且選擇用此種運算方式，可以提高多模態(tài)生物識別系統(tǒng)的可靠性，并行考慮每一處數(shù)據(jù)處理模塊，可以有效降低誤識率。
4結(jié)束語
關(guān)鍵詞:RFID現(xiàn)代物流管理智能化物流管理
射頻識別技術(shù)是無線通信IC和天線所構(gòu)成的組件的通稱。它的成品有著各式各樣的形狀和大小,不過其基本的卡片型、硬幣型及有印刷天線的紙張等,不過其基本的功能卻是一樣的,只要配搭專用的讀寫器(READER/WRITER),就可以從外部讀取或?qū)懭胄畔ⅰ?/p>
但這種僅能提供單一功能的RFID,卻扮演了實現(xiàn)ubiquitoous(網(wǎng)路無所不在)社會的牽線者,正牽起一股狂大的旋風(fēng)。服飾業(yè)、食品業(yè)、物流業(yè)等許多業(yè)界已開始認真思考以此項技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的條形碼系統(tǒng)。在歐美各國,包括了美國的WalMart、英國的特易購Tesco、德國的Metro等大型的連鎖式零售企業(yè),都以提升公司內(nèi)部物流系統(tǒng)的效率為目標,相繼宣布未來將在2005-2006年間,正式采用RFID系統(tǒng)。
由此可見,無線射頻識別技術(shù)已經(jīng)在全球的零售業(yè)界掀起了一股旋風(fēng),而與其休戚與共的現(xiàn)代物流業(yè),當然也不可避免地卷入了這一旋渦。
現(xiàn)代智能化物流管理
現(xiàn)代的物流,是以物流企業(yè)為主體、以第三方物流配送服務(wù)為主要形式、由物流和信息流相結(jié)合的、涉及供應(yīng)鏈全過程的現(xiàn)代物流系統(tǒng)。在信息化時代里面,隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、電子商務(wù)、交通運輸和管理的現(xiàn)代化,現(xiàn)代物流配送也將在運輸網(wǎng)絡(luò)合理化和銷售網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)化的基礎(chǔ)上,實現(xiàn)整個物流系統(tǒng)管理的電子化及信息化,配送各環(huán)節(jié)作業(yè)的自動化和智能化,從而進入以網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和電子商務(wù)為代表的物流配送的新時期。
此外,現(xiàn)代物流表現(xiàn)為企業(yè)生產(chǎn)與運輸一體化的供應(yīng)鏈管理與服務(wù)。其中貨物運輸所需的成本、時間及貨物在途的狀態(tài)控制是整個供應(yīng)鏈管理過程中的重要環(huán)節(jié)。而將射頻識別技術(shù)RFID與現(xiàn)代的物流管理相結(jié)合,將會極大地提升物流管理各個環(huán)節(jié)的智能化水平和服務(wù)水平,其勢必成為21世紀現(xiàn)代物流發(fā)展的不可逆轉(zhuǎn)的趨勢。
射頻識別技術(shù)的技術(shù)優(yōu)勢分析
傳統(tǒng)的自動識別技術(shù)的主要功能是提供關(guān)于個人、動物、貨物和商品的區(qū)別于他物的相關(guān)信息。在當今的服務(wù)領(lǐng)域、在商品銷售與后勤分配領(lǐng)域、以及在商業(yè)部門、在生產(chǎn)企業(yè)和材料流通等領(lǐng)域自動識別技術(shù)己得到了快速的普及和應(yīng)用。
條形碼技術(shù),曾在識別系統(tǒng)領(lǐng)域引起了一場革命并得到了廣泛的應(yīng)用。但是現(xiàn)在這種技術(shù)在許多場合已經(jīng)不能滿足人們的需要了。條形碼雖然很便宜,但它的存儲能力小、不能改寫等的缺點均限制了它在自動識別領(lǐng)域的應(yīng)用。
在這樣特殊的歷史背景底下,在我們對大存儲量信息載體和無線信息交換方式的需求下面,RFID技術(shù)應(yīng)運而生。而要把自動識別技術(shù)與現(xiàn)代的物流管理相結(jié)合,在技術(shù)的實際應(yīng)用當中提高物流管理的效率和效益,RFID技術(shù)較之以傳統(tǒng)的識別技術(shù),具有其自身獨特的技術(shù)優(yōu)勢(見表1):
射頻識別技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢分析
無論是傳統(tǒng)的管理方式,還是現(xiàn)代更強調(diào)智能化的管理方式,物流管理的最終目標都是要通過向商品流通過程當中不同的對象提品或服務(wù)以換取利潤。因此,商品從生產(chǎn)、儲存、運輸?shù)搅魍?這一完整的物流管理的流程里面,RFID智能射頻識別技術(shù)的應(yīng)用,能幫助我們在其中不同的范圍或領(lǐng)域內(nèi)改進業(yè)務(wù)
的效率和效益,這具體表現(xiàn)在以下幾個方面:
零售領(lǐng)域
無論是一包糖果,還是一臺冰箱或者電視機,在外包裝上加印規(guī)范的條形碼,已經(jīng)是絕大多數(shù)企業(yè)生產(chǎn)過程中一個常規(guī)的步驟。在商品流通企業(yè),例如大型超市,店員通過掃描條形碼來結(jié)賬和統(tǒng)計庫存也是司空見慣的一個場景。
然而,這一場景可能很快要成為歷史,產(chǎn)品包裝上的條形碼可能將要消失,而由加貼或者隱藏在包裝內(nèi)的智能識別標簽(RFID)取而代之。RFID的應(yīng)用,將使企業(yè)的產(chǎn)品和商品信息統(tǒng)計在無形中自動完成,大大提高運營效率。
物流運輸領(lǐng)域
在商品出貨運輸?shù)倪^程中,RFID系統(tǒng)可以指導(dǎo)和跟蹤貨物運輸?shù)椒诸惖牡攸c,通過實時收集的貨物信息,調(diào)度和分配運輸工具的有效工作時間。此外,它還能幫助我們完成諸如:集裝箱檢視、集裝箱分艙、內(nèi)裝貨物的核對和確認,以及發(fā)貨單打印等工作。
在該領(lǐng)域內(nèi)RFID的廣泛應(yīng)用,能夠使得貨物運輸過程中人為參與因素大量地減少,籍此獲取更準確的貨物信息,實現(xiàn)貨物有效的在途控制。同時,進一步降低物流成本,提高生產(chǎn)效率。對管理者而言,就是可以隨時地監(jiān)控全局,更好地調(diào)整資源和勞動力的配置。
商品庫存領(lǐng)域
智能化的庫存管理,能夠幫助我們精確地監(jiān)控產(chǎn)品的流動情況,實現(xiàn)庫存狀況的實時控制,從而提高生產(chǎn)透明度和生產(chǎn)效率。
RFID技術(shù)的運用,能使我們通過無線射頻信息的收集而直接完成商品的入庫工作。貨物的實時位置和運動信息,都直接由RFID系統(tǒng)進行實時跟蹤,倉庫工作人員只需借助RFID的收發(fā)天線和讀寫器的幫助,即可把貨物的信息記錄入庫。同時,RFID系統(tǒng)還可以根據(jù)貨物標簽中所記錄的有關(guān)數(shù)量和體積等的信息,指示出最合適的倉儲位置,以達到倉儲空間的最優(yōu)化利用。而在貨物清點的過程當中,也可以通過自動跟蹤RFID標簽,極大地提高清點工作的透明度和效率。
生產(chǎn)領(lǐng)域
1、概述生物識別技術(shù)，又稱為生物特征識別技術(shù)，是通過計算機與生物傳感器、生物統(tǒng)計學(xué)等高科技手段緊密結(jié)合，利用人體固有的生理特征和行為特征識別身份的技術(shù)。該技術(shù)被稱為數(shù)字時代的安全衛(wèi)士。在實際應(yīng)用中，生物特征識別通過特定的設(shè)備進行特征取樣測量，轉(zhuǎn)化成數(shù)字代碼；對代碼取樣后形成特征模板；用特征模板與實際個體取樣進行比對；根據(jù)比對結(jié)果是否匹配來決定接受或拒絕該用戶。常用于識別的生物特征有指紋、人臉、掌紋、血管紋路、DNA等；行為特征有簽名、語音、步態(tài)等。
2、生物識別技術(shù)的特點與應(yīng)用優(yōu)勢生物特征是與生俱來的，與傳統(tǒng)身份識別方式相比，生物識別技術(shù)具有以下優(yōu)勢[4]：（1）能夠進行身份識別。傳統(tǒng)身份認證識別采用用戶名+口令驗證的方式來驗證用戶身份。生物特征同樣可以完成身份識別的功能。（2）生物特征具有唯一性，防偽性好，難以被偽造或盜用。傳統(tǒng)身份識別技術(shù)中的用戶名和密碼會因為信息泄露而帶來身份認證漏洞。生物特征則是個人特有的，極難被仿造或盜用。（3）攜帶方便，不會遺忘或丟失。傳統(tǒng)身份識別技術(shù)采用口令驗證或?qū)嵨矧炞C，兩者都有遺忘和丟失的風(fēng)險。而生物特征是人類的體貌和行為特征，攜帶方便，也不存在丟失和遺忘的風(fēng)險。（4）用戶使用體驗好，不容易被損壞。傳統(tǒng)身份識別技術(shù)依賴數(shù)據(jù)庫記錄用戶名和密碼，常因為字符輸入錯誤而被拒識；IC卡一類的實物驗證技術(shù)則有因損壞而被拒識的風(fēng)險。生物特征大大降低了此類風(fēng)險。即使是容易受到手指表層皮膚破損而影響驗證的指紋識別也可以通過存儲多個手指的指紋來達到順利驗證身份的目的。此外因為生物識別技術(shù)使用友好度高，用戶體驗好。
3、常用生物識別技術(shù)的特性分析在眾多的生物特征中,最常使用的用戶接受度較高的是指紋識別、人臉識別和簽名識別。指紋識別是應(yīng)用最早、應(yīng)用面最廣的生物特征識別技術(shù)。早在幾千年前人們就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了指紋的特點，開始使用指紋進行身份的識別。指紋識別主要是利用指紋記錄儀和計算機等電子設(shè)備，通過人類手指表層皮膚上交替出現(xiàn)的脊和谷進行指紋圖像的讀取、提取指紋特征、制成特征模板，再通過模式匹配，最終實現(xiàn)身份的自動識別。每一個人都有自己獨特的而且終身不會變化的指紋。指紋識別技術(shù)可靠性高，識別簡便，是一項成熟的生物特征識別技術(shù)。在應(yīng)用面上也體現(xiàn)出無與倫比的優(yōu)勢，目前國內(nèi)外指紋識別應(yīng)用已經(jīng)覆蓋了公安刑偵領(lǐng)域、公共安全領(lǐng)域等。由于指紋識別技術(shù)是將輸入的指紋和數(shù)據(jù)庫中預(yù)存的指紋模板進行比對從而驗證身份，因此要求指紋信息數(shù)據(jù)庫的容量足夠大，并且要不斷更新。人臉識別技術(shù)是近年來迅速發(fā)展的一種生物識別技術(shù)。人臉識別技術(shù)涉及了計算機視覺、人工智能、感知學(xué)習(xí)和模式識別技術(shù)等科學(xué)領(lǐng)域。人臉識別是通過攝像機讀取人類臉部特征信息，分析現(xiàn)實人臉的空間圖像映射到機器空間的過程，分析人類臉部共有特征和個體人臉特征之間的關(guān)系，形成人臉圖像模板，最終實現(xiàn)人臉自動識別。人臉識別技術(shù)具有方便、直接、友好等特點，在使用者接受度方面表現(xiàn)極好。但是人臉圖像信息的數(shù)據(jù)量巨大，為了提高人臉識別的運算速度，必須對原始圖像數(shù)據(jù)進行壓縮，這就有可能降低識別率，造成一定的誤識率和拒識率。簽名識別是通過分析使用者簽署自己名字的方式來進行身份鑒別。簽名識別與指紋識別、人臉識別不同，它屬于人類行為識別技術(shù)。簽名識別分成在線驗證和離線驗證兩種形式。離線驗證是使用紙張上的字跡通過掃描儀等電子設(shè)備轉(zhuǎn)化成數(shù)字圖像再與數(shù)據(jù)庫中模板信息比對；在線驗證則通過手寫板或壓敏筆等傳感器設(shè)備記錄簽名過程中的各項動態(tài)特征數(shù)值（寫字速度、力度、角度、加速度等）。簽名的動態(tài)特征是難以模仿的，因此簽名的在線驗證方式比離線驗證方式要更加可靠。此外簽名識別與人們平時的簽字行為極為相似，因此具有很高的用戶接受度。
二、生物識別技術(shù)在電子商務(wù)中的應(yīng)用
伴隨電子商務(wù)的發(fā)展，解決電子商務(wù)中的安全問題和尋找更加可靠方便的身份認證方式成為進一步發(fā)展電子商務(wù)的新需求。另一方面，隨著全球信息化的發(fā)展，生物識別技術(shù)在技術(shù)發(fā)展和市場培育上都日趨完善，人們對生物識別技術(shù)的認知度和認可度也不斷提高。全球生物識別技術(shù)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展程度在不斷擴大。2002年11月，中國科學(xué)院計算機技術(shù)研究所承擔(dān)的“面像檢測與識別核心技術(shù)”項目獲得突破性成果，該系統(tǒng)能夠在1/10~1/20秒之內(nèi)自動檢測到人臉，并且在1秒內(nèi)完成身份識別。2003年阿拉伯聯(lián)合酋長國宣布啟用基于虹膜認證技術(shù)的針對被驅(qū)逐外國人的國界控制系統(tǒng)。2006年北京農(nóng)村商業(yè)銀行在國內(nèi)試點使用指紋識別認證，用戶可以通過指紋識別認證進入銀行系統(tǒng)，自助完成各項操作。2007年中國建設(shè)銀行和中國郵政儲蓄銀行分別在全國營業(yè)網(wǎng)點內(nèi)推廣應(yīng)用柜員指紋身份認證系統(tǒng)。2008年北京奧運會，奧運村使用了基于人臉識別的酒店門禁管理系統(tǒng)。2010年波蘭BPSSA銀行宣布引入采用生物識別技術(shù)的自動取款機。國際民航組織確定從2010年起，其所有的成員國和地區(qū)必須使用基于人臉識別的機讀護照，此項規(guī)定已經(jīng)成為國際標準。此外日本三菱銀行開發(fā)了基于手指靜脈的認證系統(tǒng)用于金庫管理。歐美國家將生物認證技術(shù)廣泛用于醫(yī)院病人資料庫管理、政府信息中心出入境管理、小學(xué)生信息管理等多個領(lǐng)域。由此可以期待，在不遠的將來，基于生物特征識別技術(shù)的更加平民化的電子商務(wù)應(yīng)用走入我們的生活，帶來更加安全更加便利的使用體驗。
三、生物識別技術(shù)對電子商務(wù)的影響趨勢
現(xiàn)代社會生活各方面都需要可靠方便的身份認證識別技術(shù)，尤其是在電子商務(wù)領(lǐng)域內(nèi)，目前電子商務(wù)的運營過程中不乏因為過程監(jiān)控不夠周密而出現(xiàn)的貨物丟失、冒領(lǐng)，并由此引發(fā)糾紛事件。未來，基于生物識別技術(shù)的身份認證識別能夠覆蓋電子商務(wù)的全領(lǐng)域，徹底解決電子商務(wù)運營過程中的身份認證問題。
1、在電子商務(wù)領(lǐng)域內(nèi)的全領(lǐng)域覆蓋電子商務(wù)在運行過程中涉及了買賣雙方的身份認證、訂單信息認證、支付安全認證、物流運輸安全認證等多項認證。其流程之繁瑣，認證技術(shù)運用頻率之高是其他行業(yè)所無法比擬的。可靠便利的生物特征識別認證技術(shù)能夠確保電子商務(wù)系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)。未來，電子商務(wù)的買賣雙方可以通過生物特征認證技術(shù)證明自己的身份；通過生物特征認證和數(shù)字簽名的雙因子認證確定訂單的真實有效，并完成相應(yīng)的支付；物流公司的物流派送人員通過指紋驗證確認接收到需要派發(fā)的貨物；最終收貨人通過提供帶有生物特征信息的簽收信息表明身份，確保貨物安全送達。由此，生物特征技術(shù)確保了電子商務(wù)安全領(lǐng)域內(nèi)的安全性、可用性、可控性、保密性和不可否認性，保障電子商務(wù)系統(tǒng)正常有序運行。
2、多項生物特征融合應(yīng)用從目前的應(yīng)用看來生物識別技術(shù)雖然前景良好，但仍存在有漏洞。例如，利用塑膠可塑性的特點采集指紋應(yīng)對指紋驗證系統(tǒng)；利用3D打印技術(shù)欺騙靜態(tài)人臉識別驗證系統(tǒng)。多項生物特征的融合使用就是生物特征識別技術(shù)的多因子驗證。這種對多項生物特征的采集、融合、聯(lián)合驗證的新型理論和技術(shù)就是生物特征識別的未來發(fā)展趨勢。該項技術(shù)能夠?qū)λ杉纳锾卣餍畔⑦M行多方面、多級別的處理，得到更加完備的數(shù)據(jù)特征信息，從而完成精準度更高的身份認證，為安全可靠的身份認證技術(shù)的實施奠定了基礎(chǔ)。
四、結(jié)論
