RFID射頻識別的現(xiàn)狀與應(yīng)用

1、學(xué)術(shù)活動射頻識別技術(shù)射頻識別技術(shù)的現(xiàn)狀及應(yīng)用的現(xiàn)狀及應(yīng)用HOMERFID是什么？是什么？RFID：RFID是是Radio Frequency Identification 的縮的縮寫，即射頻識別，俗稱寫，即射頻識別，俗稱電子標(biāo)簽電子標(biāo)簽, 是利用無線射頻信號是利用無線射頻信號實現(xiàn)非接觸方式下的雙向通信，完成對目標(biāo)對象的自動實現(xiàn)非接觸方式下的雙向通信，完成對目標(biāo)對象的自動識別和數(shù)據(jù)的讀寫操作。識別和數(shù)據(jù)的讀寫操作。區(qū)別于其他的短距離無線通信技術(shù)在于區(qū)別于其他的短距離無線通信技術(shù)在于RFID的被動的被動工作模式，即利用反射能量進行通信。工作模式，即利用反射能量進行通信。HOMERFID是什么？是什

2、么？ RFID技術(shù)具有無接觸、精度高、抗干擾、速度快技術(shù)具有無接觸、精度高、抗干擾、速度快以及適應(yīng)環(huán)境能力強等顯著優(yōu)點，可廣泛應(yīng)用于諸如以及適應(yīng)環(huán)境能力強等顯著優(yōu)點，可廣泛應(yīng)用于諸如物流管理、交通運輸、醫(yī)療衛(wèi)生、商品防偽、資產(chǎn)管物流管理、交通運輸、醫(yī)療衛(wèi)生、商品防偽、資產(chǎn)管理以及國防軍事等領(lǐng)域，理以及國防軍事等領(lǐng)域，被公認(rèn)為二十一世紀(jì)十大重被公認(rèn)為二十一世紀(jì)十大重要技術(shù)之一。要技術(shù)之一。 二十一世紀(jì)十大重要技術(shù)包括：二十一世紀(jì)十大重要技術(shù)包括：iPhone，社交網(wǎng)站，社交網(wǎng)站，網(wǎng)格計算，外包，網(wǎng)格計算，外包，RFID ，虛擬技術(shù)，虛擬技術(shù) ，博客，博客 ，綠色技，綠色技術(shù)術(shù) ，VOIP ，網(wǎng)絡(luò)

3、視頻。，網(wǎng)絡(luò)視頻。 HOME歷史與發(fā)展歷史與發(fā)展 RFID在歷史上的首次應(yīng)用可以追溯到第二次世在歷史上的首次應(yīng)用可以追溯到第二次世界大戰(zhàn)期間界大戰(zhàn)期間 (上世紀(jì)上世紀(jì)40年代年代) 。 在第二次世界大戰(zhàn)期間，英國為了識別返航的在第二次世界大戰(zhàn)期間，英國為了識別返航的飛機，就在盟軍的飛機上裝備有高耗電量的主動式標(biāo)飛機，就在盟軍的飛機上裝備有高耗電量的主動式標(biāo)簽簽(Active Tag)，當(dāng)控制塔上的探詢器向返航的飛機，當(dāng)控制塔上的探詢器向返航的飛機發(fā)射一個詢問信號后，飛機上的標(biāo)簽就會發(fā)出適當(dāng)?shù)陌l(fā)射一個詢問信號后，飛機上的標(biāo)簽就會發(fā)出適當(dāng)?shù)捻憫?yīng)，探詢器根據(jù)接收到的回傳信號來識別敵我。這響應(yīng)，探詢器

4、根據(jù)接收到的回傳信號來識別敵我。這是有記錄的第一個是有記錄的第一個RFID敵我識別系統(tǒng)敵我識別系統(tǒng)IFF(Identify: Friend or Foe) ，也是第一個，也是第一個RFID的第一次實際應(yīng)用。的第一次實際應(yīng)用。HOME1948年，年，Harry Stockman發(fā)表了題為發(fā)表了題為“利用反射利用反射功率進行通信功率進行通信”一文，一文， 奠定了奠定了RFID系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)。系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)。歷史與發(fā)展歷史與發(fā)展HOME利用三極管作為開關(guān)的已調(diào)反向散射電路利用三極管作為開關(guān)的已調(diào)反向散射電路歷史與發(fā)展歷史與發(fā)展HOME上世紀(jì)上世紀(jì)70年代末期，美國開始將年代末期，美國開始將RFID技

5、術(shù)轉(zhuǎn)向技術(shù)轉(zhuǎn)向民用。民用。 RFID技術(shù)最先在商業(yè)上的應(yīng)用是在牲畜身技術(shù)最先在商業(yè)上的應(yīng)用是在牲畜身上。到了上。到了80年代，美國與歐洲的幾家公司開始著手年代，美國與歐洲的幾家公司開始著手生產(chǎn)生產(chǎn)RFID標(biāo)簽。標(biāo)簽。 今天，今天，RFID技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域，技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域，從門禁管制、牲畜管理，到物流管理，都可以見到從門禁管制、牲畜管理，到物流管理，都可以見到RFID的蹤跡。的蹤跡。歷史與發(fā)展歷史與發(fā)展HOMERFID的組成的組成最簡單的最簡單的RFID系統(tǒng)：由標(biāo)簽（系統(tǒng)：由標(biāo)簽（Tag）、閱讀器）、閱讀器（Reader）及天線（）及天線（Antenna）組成，實際應(yīng)用

6、時需與）組成，實際應(yīng)用時需與計算機及應(yīng)用系統(tǒng)（數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)）相結(jié)合。計算機及應(yīng)用系統(tǒng)（數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)）相結(jié)合。HOMERFID的工作流程的工作流程閱讀器通過天線發(fā)送一定頻率的射頻信號閱讀器通過天線發(fā)送一定頻率的射頻信號, 當(dāng)標(biāo)簽進當(dāng)標(biāo)簽進入發(fā)射天線工作區(qū)域時產(chǎn)生感應(yīng)電流入發(fā)射天線工作區(qū)域時產(chǎn)生感應(yīng)電流, 標(biāo)簽被標(biāo)簽被“催醒催醒”; 同同時，時，標(biāo)簽獲得能量將自身編碼等信息通過內(nèi)置發(fā)送天線發(fā)標(biāo)簽獲得能量將自身編碼等信息通過內(nèi)置發(fā)送天線發(fā)送出去送出去; HOME無源標(biāo)簽獲取能量的方法無源標(biāo)簽獲取能量的方法RFID的工作流程的工作流程HOME利用三極管作為開關(guān)的已調(diào)反向散射電路利用三極管作為開關(guān)的已調(diào)

7、反向散射電路RFID的工作流程的工作流程HOMERFID的工作流程的工作流程閱閱讀器天線接收到從標(biāo)簽發(fā)送來的信號讀器天線接收到從標(biāo)簽發(fā)送來的信號, 經(jīng)天線調(diào)節(jié)經(jīng)天線調(diào)節(jié)器傳送到閱讀器器傳送到閱讀器, 閱讀器對接收的信號進行解調(diào)和解碼閱讀器對接收的信號進行解調(diào)和解碼然后送到后臺主系統(tǒng)進行相關(guān)處理然后送到后臺主系統(tǒng)進行相關(guān)處理 。后臺軟件系統(tǒng)根據(jù)邏輯運算判斷該卡的合法性，針后臺軟件系統(tǒng)根據(jù)邏輯運算判斷該卡的合法性，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)行相應(yīng)的動作。制執(zhí)行相應(yīng)的動作。HOMERFID的工作頻率的工作頻率(1)電子物電子

8、物品監(jiān)控品監(jiān)控民用波民用波段電臺段電臺GSM:90GSM:900/18000/1800/1900M/1900MHZHZ頻段頻段802.11802.11b,11g:b,11g:2.4GHz2.4GHzHOME射頻信號對物體的穿透能力射頻信號對物體的穿透能力HOMERFID的工作頻率的工作頻率(2)HOME各國超高頻系統(tǒng)各國超高頻系統(tǒng)UHF的頻率的頻率各國超高頻系統(tǒng)各國超高頻系統(tǒng)UHF的頻率的頻率HOME 在我國，在我國，851960MHz的頻段都已經(jīng)被現(xiàn)有的應(yīng)用所占用，涉及的頻段都已經(jīng)被現(xiàn)有的應(yīng)用所占用，涉及的范圍包括集群通信、的范圍包括集群通信、GSM、CDMA等，這決定了我國很難像美等，這決

9、定了我國很難像美國（第二區(qū)）那樣開放出國（第二區(qū)）那樣開放出26M的頻寬給的頻寬給RFID使用。使用。920 925MHz的頻段在我國屬于立體聲廣播傳輸?shù)念l段，的頻段在我國屬于立體聲廣播傳輸?shù)念l段，因此新的應(yīng)用應(yīng)該不因此新的應(yīng)用應(yīng)該不對原有的應(yīng)用造成太大影響。對原有的應(yīng)用造成太大影響。我國我國UHF 頻段的頻率使用狀況頻段的頻率使用狀況 HOME標(biāo)簽與閱讀器的耦合方式標(biāo)簽與閱讀器的耦合方式電感耦合方式電感耦合方式依據(jù)的依據(jù)的是電磁感應(yīng)定律，通過空是電磁感應(yīng)定律，通過空間高頻交變磁場實現(xiàn)耦合。間高頻交變磁場實現(xiàn)耦合。一般適合于中、低頻工作一般適合于中、低頻工作的近距離射頻識別系統(tǒng)。的近距離射頻識

10、別系統(tǒng)。典型的工作頻率有典型的工作頻率有:125KHz, 225KHz, 13.56MHz。識別作用距離小于識別作用距離小于lm，典，典型作用距離為型作用距離為10-20cm。例如第二代身份證就工作例如第二代身份證就工作在此模式下。在此模式下。HOME電磁耦合方式電磁耦合方式利用所利用所謂的雷達(dá)原理模型，發(fā)射謂的雷達(dá)原理模型，發(fā)射出去的電磁波碰到目標(biāo)電出去的電磁波碰到目標(biāo)電子標(biāo)簽后反射，同時攜帶子標(biāo)簽后反射，同時攜帶回目標(biāo)信息，依據(jù)的是電回目標(biāo)信息，依據(jù)的是電磁波的空間傳播規(guī)律。一磁波的空間傳播規(guī)律。一般適合于高頻、微波工作般適合于高頻、微波工作的遠(yuǎn)距離系統(tǒng)。作用距離的遠(yuǎn)距離系統(tǒng)。作用距離大于

11、大于lm，典型的作用距離，典型的作用距離為為3-l0m。典型的工作頻率。典型的工作頻率有有:433MHz,915MHz, 2.45GHz, 5.8GHz。標(biāo)簽與閱讀器的耦合方式標(biāo)簽與閱讀器的耦合方式HOMERFID與其他系統(tǒng)的比較與其他系統(tǒng)的比較HOME各種卡片各種卡片條碼卡條碼卡磁卡磁卡接觸式接觸式IC卡卡RFID卡卡HOME RFID不僅僅是改進的條碼不僅僅是改進的條碼 (1)非接觸式，中遠(yuǎn)距離工作非接觸式，中遠(yuǎn)距離工作 (2)大批量、由讀寫器快速自動讀取大批量、由讀寫器快速自動讀取 (3)信息量大、可以細(xì)分單品信息量大、可以細(xì)分單品 (4)芯片存儲，可多次讀取芯片存儲，可多次讀取 (5)

12、可以與其他各種傳感器共同使用可以與其他各種傳感器共同使用RFID的技術(shù)特點的技術(shù)特點HOME閱讀器閱讀器HOME閱讀器閱讀器閱讀器是閱讀器是RFID系統(tǒng)中最重要的基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)中最重要的基礎(chǔ)設(shè)施 ：UHF頻頻段的段的RFID閱讀器可分為閱讀器可分為射頻電路射頻電路和和基帶電路基帶電路兩部分。兩部分。射頻電路部分用于完成高頻調(diào)制信號的調(diào)制解射頻電路部分用于完成高頻調(diào)制信號的調(diào)制解調(diào)、發(fā)射接收。調(diào)、發(fā)射接收?；鶐щ娐凡糠种饕獙崿F(xiàn)編解碼、幀成形等功能，基帶電路部分主要實現(xiàn)編解碼、幀成形等功能，同時完成同時完成UHF RFID讀寫器與外部設(shè)備或者讀寫器與外部設(shè)備或者Host主機主機之間的通信接口的任務(wù)。

13、之間的通信接口的任務(wù)。HOME閱讀器天線閱讀器天線HOME電子標(biāo)簽是電子標(biāo)簽是RFID主要核心部件，也稱射頻卡，主要核心部件，也稱射頻卡，用于存儲物體的識別信息。內(nèi)部包含一個電子芯片用于存儲物體的識別信息。內(nèi)部包含一個電子芯片和一個微型天線。每個芯片都含有唯一的識別碼，和一個微型天線。每個芯片都含有唯一的識別碼，在實際的應(yīng)用中，射頻標(biāo)簽粘貼在待識別物體的表在實際的應(yīng)用中，射頻標(biāo)簽粘貼在待識別物體的表面。面。電子標(biāo)簽電子標(biāo)簽HOME電子標(biāo)簽原理圖電子標(biāo)簽原理圖HOME按按供電方式供電方式分分 :有源有源 (Active) 標(biāo)簽和無源標(biāo)簽和無源 (Passive)標(biāo)簽標(biāo)簽按按工作頻率工作頻率分分:

14、低頻低頻(LF)標(biāo)簽、高頻標(biāo)簽、高頻(HF)標(biāo)簽、超高頻標(biāo)簽、超高頻(UHF)標(biāo)簽和微波標(biāo)簽和微波(MW)標(biāo)簽標(biāo)簽按按通信方式通信方式分分:主動式標(biāo)簽主動式標(biāo)簽(TTF)和被動式標(biāo)簽和被動式標(biāo)簽(RTF)。按按標(biāo)簽讀寫標(biāo)簽讀寫分分:只讀只讀(R/O)標(biāo)簽、讀寫標(biāo)簽、讀寫(R/W)標(biāo)簽和標(biāo)簽和CPU標(biāo)簽。標(biāo)簽。RFID標(biāo)簽的分類標(biāo)簽的分類HOMERFID的行業(yè)應(yīng)用的行業(yè)應(yīng)用HOME 應(yīng)用與案例研究應(yīng)用與案例研究 交通管理交通管理HOME現(xiàn)狀：現(xiàn)狀：n套牌：交通違章，侵害合法車主權(quán)益；套牌：交通違章，侵害合法車主權(quán)益；n車輛盜搶：每年近車輛盜搶：每年近10萬輛汽車被盜；萬輛汽車被盜；n交通的通行限

15、行管理；交通的通行限行管理；n高速公路的收費；高速公路的收費；n公交優(yōu)先；公交優(yōu)先；n車輛通行信息的精準(zhǔn)記錄。車輛通行信息的精準(zhǔn)記錄。交通管理交通管理HOMEn車輛擋風(fēng)玻璃上安裝車載通行支付車輛擋風(fēng)玻璃上安裝車載通行支付RFID電子標(biāo)簽。電子標(biāo)簽。n電子標(biāo)簽與收費站電子標(biāo)簽與收費站ETC車道上的微波天線之間的通過車道上的微波天線之間的通過微波短程通信。微波短程通信。n利用計算機聯(lián)網(wǎng)與銀行系統(tǒng)進行后臺結(jié)算處理利用計算機聯(lián)網(wǎng)與銀行系統(tǒng)進行后臺結(jié)算處理高速公路高速公路ETC 系統(tǒng)系統(tǒng)HOMEETC不停車收費系統(tǒng)不停車收費系統(tǒng)HOMEn高速公路高速公路全國聯(lián)網(wǎng)全國聯(lián)網(wǎng)電子不停車收費電子不停車收費n高速

16、公路高速公路路徑識別路徑識別隨著高速公路路網(wǎng)建設(shè)的逐步完成，主要出現(xiàn)下面兩個隨著高速公路路網(wǎng)建設(shè)的逐步完成，主要出現(xiàn)下面兩個問題急需解決：問題急需解決：l路徑識別及通行費精確拆分問題路徑識別及通行費精確拆分問題l通行效率問題通行效率問題未來重點解決的問題未來重點解決的問題HOME路徑識別及通行費拆分問題路徑識別及通行費拆分問題HOME路徑識別及通行費拆分問題路徑識別及通行費拆分問題HOME路徑識別應(yīng)用框架路徑識別應(yīng)用框架HOMERF-SIM的應(yīng)用案例的應(yīng)用案例HOMERF-SIM的應(yīng)用案例的應(yīng)用案例HOMERF-SIM的應(yīng)用案例的應(yīng)用案例HOMERF-SIM的應(yīng)用案例的應(yīng)用案例HOMERF-S

17、IM的國內(nèi)應(yīng)用案例的國內(nèi)應(yīng)用案例HOMEGoogle錢包錢包功能：不僅取代銀行卡的無線支付功能，還能收到商場功能：不僅取代銀行卡的無線支付功能，還能收到商場廣告，收到推銷郵件，存儲優(yōu)惠券，通過廣告，收到推銷郵件，存儲優(yōu)惠券，通過 Google Checkout 等方式完成交易。對商家而言，等方式完成交易。對商家而言，Goolge NFC 支付系統(tǒng)提供了無縫營銷廣告的機會：通過特殊產(chǎn)品吸支付系統(tǒng)提供了無縫營銷廣告的機會：通過特殊產(chǎn)品吸引顧客，然后提供一個從促銷到電子優(yōu)惠券的流暢交易引顧客，然后提供一個從促銷到電子優(yōu)惠券的流暢交易過程，然后完成購買和支付。過程，然后完成購買和支付。 HOME地鐵電

18、子車票地鐵電子車票手機付費直接將芯片手機付費直接將芯片裝在手機內(nèi)的方式，裝在手機內(nèi)的方式，手機可以和儲值票一手機可以和儲值票一樣使用，用手機即可樣使用，用手機即可直接過直接過AGMAGM，可以購單，可以購單程票，可以通過移動程票，可以通過移動支付帳戶充值；支付帳戶充值；HOME目前，日本目前，日本NTTNTT的的DoCoMoDoCoMo已推出已推出這種手機，手機付費在軌道交通這種手機，手機付費在軌道交通的應(yīng)用即將進入實施階段；韓國的應(yīng)用即將進入實施階段；韓國的移動通信運營商也打算將的移動通信運營商也打算將“漢漢城通城通”T-MoneyT-Money應(yīng)用放到手機上應(yīng)用放到手機上，一方面作為用戶身份識別，另，一方面作為用戶身份識別，另一方面是要用于無線移動支付。一方面是要用于無線移動支付。國內(nèi)廣州和重慶已經(jīng)開始試點。國內(nèi)廣州和重慶已經(jīng)開始試點。地鐵電子車票地鐵電子車票HOMERFID的發(fā)展瓶頸的發(fā)展瓶頸隱私權(quán)問題隱私權(quán)問題 : 道高一尺，魔高一丈道高一尺，魔高一丈失業(yè)問題失業(yè)問題 : 流程自流程自動動化，人力化，人力縮減縮減技術(shù)技術(shù)的突破的突破 : 讀取無法讀取無法百分百百分百成本的降低成本的降低 : 尚未大量使用，尚未大量使用，制造制造成本高成本高。目前，。目前，僅一個僅一個RFID電子標(biāo)