無線射頻識別(RFID)技術基礎(彭力)ppt

1、射頻識別技術Radio Frequency Identification (RFID)主講人：江南大學 彭力目錄射頻識別技術射頻識別技術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技術的典型應用技術的典型應用RFID產品的開發(fā)案例產品的開發(fā)案例n 1、 RFID在物聯(lián)網技術中的地位在物聯(lián)網技術中的地位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1.1 RFID在物聯(lián)網技術中的地位n 物聯(lián)網是新一代信息技術的重要組成部分，其英文名稱是“The

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

3、線射頻識別技術，又簡稱電子標簽、無線射頻識別，是20世紀90年代開始興起的一種自動識別技術?？赏ㄟ^無線電訊號識別特定目標并獲取相關的數據信息，即無需在識別系統(tǒng)與特定目標之間建立機械或光學接觸，利用射頻信號通過空間耦合實現(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。RFID的識別工作不需要人工的干預，可工作于各種惡劣環(huán)境。RFID技術可識別高速運動物體并可同時識別多個標簽，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，用來偵測并確認前往機場的飛機是否為己方所有，避免己方戰(zhàn)機遭到誤襲的可能，直到目前的飛機航安系統(tǒng)仍使用RFID做識別。進入了21世紀，

4、RFID所具備的遠距及一對多的讀取、輕薄及小型化、訊號的穿透性及抗污性、可重復使用、高儲存量等特性，讓這項技術在自動化管理的應用領域日漸受到矚目。1.3 RFID的發(fā)展歷史n 對于物流業(yè)與零售業(yè)者而言，期盼能有此項技術強化商品的自動化管理流程，提高供應鏈運作的整體效率。但直到近幾年才真正開始應用。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。根據沃爾瑪的估計，倘若所有的供應商和所有沃爾瑪的分店全面采用 RFID 的標簽，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簽（TagTag）：由耦合元件及芯片組成，每個標簽具有唯一的電子編碼，附著在物體上標識目標對象。 閱讀器（ReaderReader）：讀?。ㄓ袝r還可以寫入）標簽信息的設備，可設計為手持式RFID讀寫器（如：C5000W）或固定式讀寫器； 天線（AntennaAntenna）：在標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技術的基本工作原理：標簽進入磁場后，接收解讀器發(fā)出的射頻信號，憑借感應電流所獲得的能量發(fā)送出存儲在芯片中的產品信息（Passive Tag，無源標簽或被動標簽），或者由標簽

6、主動發(fā)送某一頻率的信號（Active Tag，有源標簽或主動標簽），解讀器讀取信息并解碼后，送至中央信息系統(tǒng)進行有關數據處理。 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生較大的電流。的諧振使得閱讀器的天線線圈產生較大的電流。 電子標簽的天線線圈和電容器電子標簽的天線線圈和電容器C1構成震蕩回路，調諧到閱讀器構成震蕩回路，調諧到閱讀器的發(fā)射頻率。通過該回路的諧振，電子標簽線圈上的電壓

7、的發(fā)射頻率。通過該回路的諧振，電子標簽線圈上的電壓U達到最大達到最大值。這兩個線圈的結構可以被解釋為變壓器（變壓器的耦合）。值。這兩個線圈的結構可以被解釋為變壓器（變壓器的耦合）。以汽車收費站監(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系統(tǒng)處理三、RFID的分類及其與條碼的區(qū)別n 1、根據根據頻率的不同劃分頻率的不同劃分n n 2、根據根據能源的供給方式不同劃分能源的供給方式不同劃分n 3、根據根據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用應用領域領域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、行李管理供應鏈之物品管理供應鏈之物品管理汽車生產管理汽車生產管理LCD/PDPLCD/PDP生產、賣場生產、賣場

9、供應鏈之棧板供應鏈之棧板/ /紙紙箱管理箱管理電子收費及行李管理電子收費及行李管理供應鏈之棧板供應鏈之棧板/ /紙紙箱管理箱管理電子收費及行李管理電子收費及行李管理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可以提供更遠的讀寫距離，但是需要電池供電，成本要更高一些，適用于遠距離讀寫的應用場合，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，也可以叫做低頻激活觸發(fā)技術，利用低頻近距離精確定位，微波遠距離識別和上傳數據，來解決單純的有源RFID和無源RFID沒有辦法實現(xiàn)的功能。簡單的說，就是近距離激活定位，遠距離識別及上傳數據。 根據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)、便攜式數據采集系統(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)是一種設置在需要控制物品出入門口的RFID技術。這種技術的典型應用場合是商店、圖書館和數據中心等地方，當未被授權的人從這些地方

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簽，電子傳感器。 電子標簽滅活裝置，以便授權商品能正常出入。 監(jiān)視器，在出口形成一定區(qū)域的監(jiān)視空間。2 2便攜式數據采集系統(tǒng)便攜式數據采集系統(tǒng)便攜式數據采集系統(tǒng)是使用帶有RFID閱讀器的手持式數據采集器采集RFID標簽上的數據。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)的應用環(huán)境。手持式閱讀器(數據輸入終端)可以在讀取數據的同時，通過無線電波數據傳輸方式實時地向主計算機系統(tǒng)傳輸數據，也可以暫時將數據存儲在閱讀器中，成批地向主計算機系統(tǒng)傳輸數據。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據管理信息系統(tǒng)相連，信號發(fā)射機是移動的，一般安裝在移動的物體、人上面。當物體、人流經閱讀器時，閱讀器會自動掃描標簽上的信息并把數據信息輸入數據管理信息系統(tǒng)進行存儲、分析和處理，以達到控制物流的目的。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、輪船等進行運行定位支持。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)射機嵌入到操作環(huán)境的地表下面。信號發(fā)射機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標簽標簽傳統(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標簽標簽傳統(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)境耐久性可抗化學侵蝕可抗化學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技術的典型應用n物流和供應管理 n生產制造和裝配 n航空行李處理 n動物身份標識 n門禁控制/電子門票 n城市一卡通的應用 n高校手機一卡通的應用 n倉儲中塑料托盤、周轉筐中的應用近年來，在上海舉行的會展數量以每年20%的速度遞增。上海市政府一直在積極探索如何應用新技術提升組委會能力，更好地展示上海城市形象。RFID 在大型會展中應用已經得到驗證，2005年愛知世博會的門票系統(tǒng)就采用了RFID 技術，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注。在2008年的北京

15、奧運會上，RFID 技術已得到了廣泛應用。 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需求，包括人流疏導、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。世博會的主辦者關心門票的防偽。參展者比較關心究竟有哪些參觀者參觀過自己的展臺，關心內容和產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，找到所關心的展示內容。 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 技術能夠輕而易舉的實現(xiàn)。參觀者憑借嵌入RFID 標簽的門票入場，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，當參觀者走近時，可以更精確地提供服務。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“補貨”：補充什么貨物，什么時候補充，補充的具體數量等。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：物流和供應管理 智能標簽能對某些時效性強的商品的有效期限進行監(jiān)控，這樣利用RFID技術，制造商、物流商和零售商等能夠掌握商品的實時庫存，及時補貨，縮短庫存周轉期。 加強產品安全管理根據電子標簽提供的即時信息，超市管理員可以了解商品的相關信息，應用RFID電子標簽對新鮮食品實行供應鏈的管理，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：物流和供應管理 五、RFID產品的開發(fā)案例 針對當前RFID技術的高速發(fā)展需要，面對RFID技術的研究及其現(xiàn)有的RFID的實驗設備的需求，RFID射頻識別教學實驗平臺也

18、像雨后春筍般研制出來，它對于理解射頻識別技術的原理，掌握物聯(lián)網相關應用技術有很好的提高。 （AEI-510）RFID射頻識別教學實驗平臺RFID射頻識別教學實驗平臺n 本實驗平臺將幫助您學習和評估各個頻段：低頻（本實驗平臺將幫助您學習和評估各個頻段：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，使您迅速進入開發(fā)有深一步的了解，使您迅速進入RFID開發(fā)領域。開發(fā)領域。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讀卡器擴展板；讀卡器擴展板；n 2、串口轉、串口轉USB，通過標準，通過標準USB電纜與計算機主機軟件電纜與計算機主機軟件GUI通信；通信；n 3、協(xié)議、協(xié)議LED指示燈及指示燈及LCD液晶模塊顯示標簽卡片協(xié)議及編碼內容；液晶模塊顯示標簽卡片協(xié)議及編碼內容；n 4、通過撥碼開關選擇、通過撥碼開關選擇RFID