無線射頻識別(RFID)技術(shù)基礎(chǔ)(彭力)ppt

1、射頻識別技術(shù)Radio Frequency Identification (RFID)主講人：江南大學(xué) 彭力目錄射頻識別技術(shù)射頻識別技術(shù)RFID的工作原理的工作原理RFID的分類及其與條碼的區(qū)別的分類及其與條碼的區(qū)別RFID技術(shù)的典型應(yīng)用技術(shù)的典型應(yīng)用RFID產(chǎn)品的開發(fā)案例產(chǎn)品的開發(fā)案例n 1、 RFID在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中的地位在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中的地位n 2、RFID是什么是什么n 3、RFID的發(fā)展歷史的發(fā)展歷史n 4、RFID的基本組成原理的基本組成原理n 5、常見的、常見的RFID一、射頻識別技術(shù)1.1 RFID在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中的地位n 物聯(lián)網(wǎng)是新一代信息技術(shù)的重要組成部分，其英文名稱是“The

2、Internet of things”。由此，顧名思義，物聯(lián)網(wǎng)就是物物相連的互聯(lián)網(wǎng)。這有兩層意思：第一，物聯(lián)網(wǎng)的核心和基礎(chǔ)仍是互聯(lián)網(wǎng)，是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的延伸和擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)；第二，其用戶端延伸和擴(kuò)展到了任何物品與物品之間，進(jìn)行信息交換和通信。因此，物聯(lián)網(wǎng)的定義是通過無線射頻識別（RFID）、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)相連，進(jìn)行信息交換和通信，以實(shí)現(xiàn)對物品的只能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。所以，RFID技術(shù)構(gòu)成了物聯(lián)網(wǎng)的核心技術(shù)。1.2 RFID是什么 RFID（Radio Frequency Identification）即無

3、線射頻識別技術(shù)，又簡稱電子標(biāo)簽、無線射頻識別，是20世紀(jì)90年代開始興起的一種自動識別技術(shù)?？赏ㄟ^無線電訊號識別特定目標(biāo)并獲取相關(guān)的數(shù)據(jù)信息，即無需在識別系統(tǒng)與特定目標(biāo)之間建立機(jī)械或光學(xué)接觸，利用射頻信號通過空間耦合實(shí)現(xiàn)無接觸信息傳遞并通過所傳遞的信息達(dá)到識別目的的技術(shù)。RFID的識別工作不需要人工的干預(yù)，可工作于各種惡劣環(huán)境。RFID技術(shù)可識別高速運(yùn)動物體并可同時識別多個標(biāo)簽，操作快捷方便。1.3 RFID的發(fā)展歷史n 在二次大戰(zhàn)之時，RFID已為英國空軍采用，用來偵測并確認(rèn)前往機(jī)場的飛機(jī)是否為己方所有，避免己方戰(zhàn)機(jī)遭到誤襲的可能，直到目前的飛機(jī)航安系統(tǒng)仍使用RFID做識別。進(jìn)入了21世紀(jì)，

4、RFID所具備的遠(yuǎn)距及一對多的讀取、輕薄及小型化、訊號的穿透性及抗污性、可重復(fù)使用、高儲存量等特性，讓這項技術(shù)在自動化管理的應(yīng)用領(lǐng)域日漸受到矚目。1.3 RFID的發(fā)展歷史n 對于物流業(yè)與零售業(yè)者而言，期盼能有此項技術(shù)強(qiáng)化商品的自動化管理流程，提高供應(yīng)鏈運(yùn)作的整體效率。但直到近幾年才真正開始應(yīng)用。尤其是在全球百貨零售業(yè)龍頭沃爾瑪宣布，將要求旗下前一百大供應(yīng)商采用RFID系統(tǒng)。才更讓這個小小的晶片瞬間成為炙手可熱的明日之星。根據(jù)沃爾瑪?shù)墓烙?，倘若所有的供?yīng)商和所有沃爾瑪?shù)姆值耆娌捎?RFID 的標(biāo)簽，每年將可節(jié)省84 億美元，削減 5% 的公司存貨以及降低 7% 管理倉庫的人事成本。uRFID

5、的基本組成部分的基本組成部分標(biāo)簽（TagTag）：由耦合元件及芯片組成，每個標(biāo)簽具有唯一的電子編碼，附著在物體上標(biāo)識目標(biāo)對象。 閱讀器（ReaderReader）：讀?。ㄓ袝r還可以寫入）標(biāo)簽信息的設(shè)備，可設(shè)計為手持式RFID讀寫器（如：C5000W）或固定式讀寫器； 天線（AntennaAntenna）：在標(biāo)簽和讀取器間傳遞射頻信號。 1.4 RFID系統(tǒng)的組成1.4 RFID系統(tǒng)的組成常見 二、 RFID工作原理 RFID技術(shù)的基本工作原理：標(biāo)簽進(jìn)入磁場后，接收解讀器發(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(biāo)簽或被動標(biāo)簽），或者由標(biāo)簽

6、主動發(fā)送某一頻率的信號（Active Tag，有源標(biāo)簽或主動標(biāo)簽），解讀器讀取信息并解碼后，送至中央信息系統(tǒng)進(jìn)行有關(guān)數(shù)據(jù)處理。 電容器電容器Cr與閱讀器的天線線圈并聯(lián)，電容器與天線線圈的電感與閱讀器的天線線圈并聯(lián)，電容器與天線線圈的電感一起，形成諧振頻率與閱讀器發(fā)射頻率相符的并聯(lián)震蕩回路，該回路一起，形成諧振頻率與閱讀器發(fā)射頻率相符的并聯(lián)震蕩回路，該回路的諧振使得閱讀器的天線線圈產(chǎn)生較大的電流。的諧振使得閱讀器的天線線圈產(chǎn)生較大的電流。 電子標(biāo)簽的天線線圈和電容器電子標(biāo)簽的天線線圈和電容器C1構(gòu)成震蕩回路，調(diào)諧到閱讀器構(gòu)成震蕩回路，調(diào)諧到閱讀器的發(fā)射頻率。通過該回路的諧振，電子標(biāo)簽線圈上的電壓

7、的發(fā)射頻率。通過該回路的諧振，電子標(biāo)簽線圈上的電壓U達(dá)到最大達(dá)到最大值。這兩個線圈的結(jié)構(gòu)可以被解釋為變壓器（變壓器的耦合）。值。這兩個線圈的結(jié)構(gòu)可以被解釋為變壓器（變壓器的耦合）。以汽車收費(fèi)站監(jiān)控的例子說明。 RFID 系統(tǒng)由 Tag 芯片、天線、讀卡器所組成，接收信息并傳至計算機(jī)系統(tǒng)處理三、RFID的分類及其與條碼的區(qū)別n 1、根據(jù)根據(jù)頻率的不同劃分頻率的不同劃分n n 2、根據(jù)根據(jù)能源的供給方式不同劃分能源的供給方式不同劃分n 3、根據(jù)根據(jù)RFID系統(tǒng)完成的功能不同系統(tǒng)完成的功能不同n 4、RFID與條碼的區(qū)別與條碼的區(qū)別RFID按應(yīng)用頻率的不同分為低頻(LF)、高頻(HF)、超高頻(UH

8、F)、微波(MW)，相對應(yīng)的代表性頻率分別為：低頻135KHz以下、高頻13.56MHz、超高頻860M960MHz、微波2.4G，5.8G。3.1 按照頻率的不同劃分通信通信距離距離應(yīng)用應(yīng)用領(lǐng)域領(lǐng)域1 cm-1.5 cm 1 cm-0.7 m 1-3 m 1-10 m LF30KHZ-1MHZ HF3MHZ-30MHZ UHF300HZ-1000MHZMicro wave2.4 GHZ5.8 GHZ動物追蹤、門禁動物追蹤、門禁汽車防盜、汽車防盜、POSPOS智慧卡、行李管理智慧卡、行李管理供應(yīng)鏈之物品管理供應(yīng)鏈之物品管理汽車生產(chǎn)管理汽車生產(chǎn)管理LCD/PDPLCD/PDP生產(chǎn)、賣場生產(chǎn)、賣場

9、供應(yīng)鏈之棧板供應(yīng)鏈之棧板/ /紙紙箱管理箱管理電子收費(fèi)及行李管理電子收費(fèi)及行李管理供應(yīng)鏈之棧板供應(yīng)鏈之棧板/ /紙紙箱管理箱管理電子收費(fèi)及行李管理電子收費(fèi)及行李管理RFID按照能源的供給方式分為無源RFID（被動式），有源RFID（主動式），以及半有源RFID。無源RFID讀寫距離近，價格低，幾乎無使用壽命限制，但需要大功率讀寫裝置；有源RFID可以提供更遠(yuǎn)的讀寫距離，但是需要電池供電，成本要更高一些，適用于遠(yuǎn)距離讀寫的應(yīng)用場合，有限使用壽命，對讀寫裝置依賴小。3.2 按照能源供給方式的不同劃分3.2 按照能源供給方式的不同劃分半有源RFID，結(jié)合有源RFID和無源RFID的優(yōu)勢，在低頻125

10、KHZ頻率的觸發(fā)下，讓微波2.45G發(fā)揮優(yōu)勢。半有源RFID技術(shù)，也可以叫做低頻激活觸發(fā)技術(shù)，利用低頻近距離精確定位，微波遠(yuǎn)距離識別和上傳數(shù)據(jù)，來解決單純的有源RFID和無源RFID沒有辦法實(shí)現(xiàn)的功能。簡單的說，就是近距離激活定位，遠(yuǎn)距離識別及上傳數(shù)據(jù)。 根據(jù)RFID系統(tǒng)完成的功能不同，可以把RFID系統(tǒng)分成四種類型：EAS系統(tǒng)、便攜式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、物流控制系統(tǒng)和定位系統(tǒng)。1 1EASEAS系統(tǒng)系統(tǒng)EAS(Electronic Article Surveillance)是一種設(shè)置在需要控制物品出入門口的RFID技術(shù)。這種技術(shù)的典型應(yīng)用場合是商店、圖書館和數(shù)據(jù)中心等地方，當(dāng)未被授權(quán)的人從這些地方

11、非法取走物品時，EAS系統(tǒng)會發(fā)出警告。3.3 按照系統(tǒng)完成的功能的不同劃分典型的EAS系統(tǒng)一般由三部分組成： 附著在商品上的電子標(biāo)簽，電子傳感器。 電子標(biāo)簽滅活裝置，以便授權(quán)商品能正常出入。 監(jiān)視器，在出口形成一定區(qū)域的監(jiān)視空間。2 2便攜式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)便攜式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)便攜式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是使用帶有RFID閱讀器的手持式數(shù)據(jù)采集器采集RFID標(biāo)簽上的數(shù)據(jù)。這種系統(tǒng)具有比較大的靈活性，適用于不宜安裝固定式RFID系統(tǒng)的應(yīng)用環(huán)境。手持式閱讀器(數(shù)據(jù)輸入終端)可以在讀取數(shù)據(jù)的同時，通過無線電波數(shù)據(jù)傳輸方式實(shí)時地向主計算機(jī)系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)，也可以暫時將數(shù)據(jù)存儲在閱讀器中，成批地向主計算機(jī)系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)。3

12、3物流控制系統(tǒng)物流控制系統(tǒng)在物流控制系統(tǒng)中，RFID閱讀器分散布置在給定的區(qū)域，并且閱讀器直接與數(shù)據(jù)管理信息系統(tǒng)相連，信號發(fā)射機(jī)是移動的，一般安裝在移動的物體、人上面。當(dāng)物體、人流經(jīng)閱讀器時，閱讀器會自動掃描標(biāo)簽上的信息并把數(shù)據(jù)信息輸入數(shù)據(jù)管理信息系統(tǒng)進(jìn)行存儲、分析和處理，以達(dá)到控制物流的目的。4定位系統(tǒng)定位系統(tǒng)用于自動化加工系統(tǒng)中的定位，以及對車輛、輪船等進(jìn)行運(yùn)行定位支持。閱讀器放置在移動的車輛、輪船或者自動化流水線中移動的物料、半成品和成品上，信號發(fā)射機(jī)嵌入到操作環(huán)境的地表下面。信號發(fā)射機(jī)上存儲有位置識別信息，閱讀器一般通過無線的方式(有的采用有線的方式)連接到主信息管理系統(tǒng)。 3.4 R

13、FID與條碼的區(qū)別項目項目RFID標(biāo)簽標(biāo)簽傳統(tǒng)條碼傳統(tǒng)條碼媒介媒介電磁波電磁波光光資料特性資料特性可固定可變動可固定可變動固定固定重新編制重新編制不需接觸不需接觸重新做重新做肉眼可見肉眼可見通常不需要通常不需要必要必要最小尺寸最小尺寸0.4x0.4mmlx3cm項目項目RFIDRFID標(biāo)簽標(biāo)簽傳統(tǒng)條碼傳統(tǒng)條碼形式形式各種尺寸與形式各種尺寸與形式直接印制于商品直接印制于商品表面損毀表面損毀不影響資料讀取不影響資料讀取資料損毀資料損毀環(huán)境耐久性環(huán)境耐久性可抗化學(xué)侵蝕可抗化學(xué)侵蝕不抗污損不抗污損讀取距離讀取距離0100公尺公尺最多最多12公尺公尺編寫距離編寫距離0100公尺公尺不可重新編寫不可重新編

14、寫 3.4 RFID與條碼的區(qū)別四、RFID技術(shù)的典型應(yīng)用n物流和供應(yīng)管理 n生產(chǎn)制造和裝配 n航空行李處理 n動物身份標(biāo)識 n門禁控制/電子門票 n城市一卡通的應(yīng)用 n高校手機(jī)一卡通的應(yīng)用 n倉儲中塑料托盤、周轉(zhuǎn)筐中的應(yīng)用近年來，在上海舉行的會展數(shù)量以每年20%的速度遞增。上海市政府一直在積極探索如何應(yīng)用新技術(shù)提升組委會能力，更好地展示上海城市形象。RFID 在大型會展中應(yīng)用已經(jīng)得到驗(yàn)證，2005年愛知世博會的門票系統(tǒng)就采用了RFID 技術(shù)，做到了大批參觀者的快速入場。2006 年世界杯主辦方也采用了嵌入RFID芯片的門票，起到了防偽的作用。這引起了大型會展的主辦方的關(guān)注。在2008年的北京

15、奧運(yùn)會上，RFID 技術(shù)已得到了廣泛應(yīng)用。 4.1 RFID案例一：電子門票 2010 年世博會在上海舉辦，對主辦者、參展者、參觀者、志愿者等各類人群有大量的信息服務(wù)需求，包括人流疏導(dǎo)、交通管理、信息查詢等，RFID 系統(tǒng)正是滿足這些需求的有效手段之一。世博會的主辦者關(guān)心門票的防偽。參展者比較關(guān)心究竟有哪些參觀者參觀過自己的展臺，關(guān)心內(nèi)容和產(chǎn)品是什么以及參觀者的個人信息。參觀者想迅速獲得自己所要的信息，找到所關(guān)心的展示內(nèi)容。 而志愿者需要了解全局，去幫助需要幫助的人。這些需求通過RFID 技術(shù)能夠輕而易舉的實(shí)現(xiàn)。參觀者憑借嵌入RFID 標(biāo)簽的門票入場，并且隨身攜帶。4.1 RFID案例一：電子

16、門票 每個展臺附近都部署有RFID 讀取器，這樣對參展者來說，參觀者在展會中走過哪些地方，在哪里駐足時間較長，參觀者的基本信息是什么等就了然于胸了，當(dāng)參觀者走近時，可以更精確地提供服務(wù)。同時，主辦者可以在會展上部署帶有RFID 讀取器的多媒體查詢終端，參觀者可以通過終端知道自己當(dāng)前的位置及所在展區(qū)的信息， 還能通過查詢終端追蹤到走失的同伴信息。4.1 RFID案例一：電子門票作用：減少物品脫銷，提高貨架的利用率； 零售中有很重要的環(huán)節(jié)就是“補(bǔ)貨”：補(bǔ)充什么貨物，什么時候補(bǔ)充，補(bǔ)充的具體數(shù)量等。而一定比例的缺貨現(xiàn)象是由于貨架管理不善造成的。這個看似不大的比例往往會造成企業(yè)數(shù)百萬美元的損失，甚至是

17、影響企業(yè)生存的重要大因素。 4.2 RFID案例二：物流和供應(yīng)管理 智能標(biāo)簽?zāi)軐δ承r效性強(qiáng)的商品的有效期限進(jìn)行監(jiān)控，這樣利用RFID技術(shù)，制造商、物流商和零售商等能夠掌握商品的實(shí)時庫存，及時補(bǔ)貨，縮短庫存周轉(zhuǎn)期。 加強(qiáng)產(chǎn)品安全管理根據(jù)電子標(biāo)簽提供的即時信息，超市管理員可以了解商品的相關(guān)信息，應(yīng)用RFID電子標(biāo)簽對新鮮食品實(shí)行供應(yīng)鏈的管理，大大節(jié)約了資源，提高了效率，并能對食品開展全程控制，保證食品安全。4.2 RFID案例二：物流和供應(yīng)管理 五、RFID產(chǎn)品的開發(fā)案例 針對當(dāng)前RFID技術(shù)的高速發(fā)展需要，面對RFID技術(shù)的研究及其現(xiàn)有的RFID的實(shí)驗(yàn)設(shè)備的需求，RFID射頻識別教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺也

18、像雨后春筍般研制出來，它對于理解射頻識別技術(shù)的原理，掌握物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)應(yīng)用技術(shù)有很好的提高。 （AEI-510）RFID射頻識別教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺RFID射頻識別教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺n 本實(shí)驗(yàn)平臺將幫助您學(xué)習(xí)和評估各個頻段：低頻（本實(shí)驗(yàn)平臺將幫助您學(xué)習(xí)和評估各個頻段：低頻（LF）、高頻）、高頻（HF）、超高頻（）、超高頻（UHF）和微波（）和微波（2.4GHz）RFID的性能，幫助您對的性能，幫助您對RFID開發(fā)有深一步的了解，使您迅速進(jìn)入開發(fā)有深一步的了解，使您迅速進(jìn)入RFID開發(fā)領(lǐng)域。開發(fā)領(lǐng)域。n 本系統(tǒng)包含以下特征：本系統(tǒng)包含以下特征：n 1、支持多頻段（、支持多頻段（125KHz、13.56MHz、900MHz、2.4GHz）、多協(xié)）、多協(xié)議（議（ID、ISO 15693、ISO 14443A、ISO 14443B、Tag-it、ISO/IEC18000-6C）的）的RFID讀卡器擴(kuò)展板；讀卡器擴(kuò)展板；n 2、串口轉(zhuǎn)、串口轉(zhuǎn)USB，通過標(biāo)準(zhǔn)，通過標(biāo)準(zhǔn)USB電纜與計算機(jī)主機(jī)軟件電纜與計算機(jī)主機(jī)軟件GUI通信；通信；n 3、協(xié)議、協(xié)議LED指示燈及指示燈及LCD液晶模塊顯示標(biāo)簽卡片協(xié)議及編碼內(nèi)容；液晶模塊顯示標(biāo)簽卡片協(xié)議及編碼內(nèi)容；n 4、通過撥碼開關(guān)選擇、通過撥碼開關(guān)選擇RFID