數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)的課件

1、目錄4.RFID技術(shù)的應(yīng)用案例3.RFID技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和前景2.RFID技術(shù)的工作原理及分類1.RFID技術(shù)的簡單介紹1.RFID技術(shù)的簡單介紹到底什么是RFID技術(shù)呢？RFID的英文全稱是Radio Frequency Identification，射頻識別，又稱電子標(biāo)簽，無線射頻識別，感應(yīng)式電子晶片，近接卡、感應(yīng)卡、非接觸卡、電子條碼。RFID射頻識別是一種非接觸式的自動識別技術(shù)，它通過射頻信號自動識別目標(biāo)對象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，識別工作無須人工干預(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。短距離射頻產(chǎn)品不怕油漬、灰塵污染等惡劣的環(huán)境，可在這

2、樣的環(huán)境中替代條碼，例如用在工廠的流水線上跟蹤物體。長距射頻產(chǎn)品多用于交通上，識別距離可達(dá)幾十米，如自動收費(fèi)或識別車輛身份等。 常用名詞： RFID 射頻識別；一種利用無線射頻進(jìn)行非接觸雙向通信的識別方式Tag 電子標(biāo)簽；Reader 讀寫器；Antenna 天線發(fā)展歷史：二戰(zhàn)時期出現(xiàn) 70年代開始應(yīng)用 90年代大規(guī)模應(yīng)用 90年代末EPC的提出RFID與其他系統(tǒng)的比較類別信息載體信息量讀寫性讀取方式保密性智能化抗干擾壽命成本條碼紙、塑料薄膜、金屬表面小只讀CCD或光束掃描差無差較短最低磁卡磁性物質(zhì)一般讀/寫電磁轉(zhuǎn)換一般無較差短低IC卡EEPROM大讀/寫電擦除、寫入好有好長較高RFID卡EE

3、PROM大讀/寫無線通信好有很好最長較低 RFID與物聯(lián)網(wǎng)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 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)仍然是互聯(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)相連接，進(jìn)行信息交換和通信，以實(shí)現(xiàn)對物品的智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。 在這個網(wǎng)絡(luò)中，物品

4、(商品)能夠彼此進(jìn)行“交流”， 而無需人的干預(yù)。其實(shí)質(zhì)是利用射頻自動識別(RFID) 技術(shù)，通過計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)物品(商品)的自動識別和 信息的互聯(lián)與共享。而RFID正是能夠讓物品“開口說話” 的一種技術(shù)。在“物聯(lián)網(wǎng)”的構(gòu)想中，RFID標(biāo)簽中存儲著 規(guī)范而具有互用性的信息，通過無線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)把它 們自動采集到中央信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)物品(商品)的識別， 進(jìn)而通過開放性的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)信息交換和共享， 實(shí)現(xiàn)對物品的“透明”管理。2.RFID技術(shù)的工作原理及分類 2.1射頻識別的工作原理標(biāo)簽進(jìn)入磁場后接收讀寫器發(fā)出的射頻信號憑借從感應(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

5、，無源標(biāo)簽或被動標(biāo)簽），或者由標(biāo)簽主動發(fā)送某一頻率的信號（Active Tag，有源標(biāo)簽或主動標(biāo)簽）讀寫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。2.RFID技術(shù)的工作原理及分類 2.2RFID標(biāo)簽的分類目前市場上已有多種電子標(biāo)簽可供選擇，按照標(biāo)簽內(nèi)是否有內(nèi)置電池可主要分為以下三大類：1被動式（無源）： 標(biāo)簽內(nèi)不含內(nèi)置電池，所需能量由讀寫器通過空中接口進(jìn)行供給。由于其價格低廉，體積小巧，應(yīng)用最為廣泛，如智能卡，存貨管理等。缺點(diǎn)是讀取距離較短。2半被動式：半被動式電子標(biāo)簽。標(biāo)簽內(nèi)的電池用來驅(qū)動內(nèi)部芯片和感應(yīng)周圍環(huán)境，但與讀寫器交互信息所需的能量由讀寫器供給。讀取距離較被動式標(biāo)簽較長，

6、抗干擾能力更強(qiáng)。主要用于檢測環(huán)境或震蕩情況等。 3主動式：標(biāo)簽上附有電池，會主動偵測讀寫器的信號，并發(fā)送本身的信息到讀寫器。其優(yōu)點(diǎn)是通訊范圍長，記憶容量大，缺點(diǎn)是體積較大、價格昂貴、使用壽命較短。主要應(yīng)用于軍事、醫(yī)療和工業(yè)中。2.RFID技術(shù)的工作原理及分類 2.3射頻識別的工作頻率不同頻段的RFID產(chǎn)品會有不同的原理和特性，無源電子標(biāo)簽與讀寫器之間的溝通方式主要有兩種：感應(yīng)耦合和電磁波。RFID電子標(biāo)簽的工作頻率有低頻(LF 125KHz到135KHz)、高頻(HF 1356 MHz)、超高頻(UHF 860MHz到960MHz之間)2.RFID技術(shù)的工作原理及分類 2.3射頻識別的工作頻率

7、低頻段：lRFID技術(shù)首先在低頻得到廣泛的應(yīng)用和推廣。該頻率主要是通過電感耦合的方式進(jìn)行工作，RFID讀寫器的線圈通過的交流電會在附近區(qū)域產(chǎn)生感應(yīng)磁場，一旦有電子標(biāo)簽通過這個區(qū)域，就可以在自己的線圈上產(chǎn)生感應(yīng)電流，同時經(jīng)由電容器聚集足夠的電力來啟動標(biāo)簽上的晶片電路。特點(diǎn)：磁感應(yīng)的有效范圍是r= / 2 =c / 2 f ，其中c是光速， 為工作波長，f為工作頻率。由公式可知，磁感應(yīng)方式下的讀寫距離將隨頻率增高而減小，因此近場耦合不適合于高頻段的通訊。磁場區(qū)域能夠很好的被定義，但是場強(qiáng)下降較快。2.RFID技術(shù)的工作原理及分類高頻段：感應(yīng)器一般通過負(fù)載調(diào)制的方式進(jìn)行工作。也就是通過感應(yīng)器上的負(fù)載

8、電阻的接通和斷開，促使讀寫器天線上的電壓發(fā)生變化，對天線電壓進(jìn)行振幅調(diào)制。人們通過用數(shù)據(jù)控制負(fù)載電壓的接通和斷開，將這些數(shù)據(jù)從感應(yīng)器傳輸?shù)阶x寫器。 2.3射頻識別的工作頻率特點(diǎn)：在該頻率的感應(yīng)器不再需要線圈進(jìn)行繞制，可以通過腐蝕或者印刷的方式制作天線。數(shù)據(jù)傳輸速率比低頻要快，價格不是很貴，讀寫距離長。2.RFID技術(shù)的工作原理及分類 2.3射頻識別的工作頻率頻段低頻135KHZ高頻13.5MHZ超高頻860960MHZ讀寫距離1m以下3m以下10m以下技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)ISO1800-2ISO11784/11785ISO1800-3ISO15693ISO14443ISO18000-6ISO18000-7

9、通訊方式電感耦合電感耦合電磁傳播應(yīng)用場合1動物識別與監(jiān)控2貨物、防盜管理1門禁系統(tǒng)2廢棄物管理3智能卡系統(tǒng)1全球供應(yīng)鏈管理2集裝箱追蹤 微波2.45或5.8GHZ大于10m電磁傳播1車輛識別2區(qū)域定位ISO1800-43.RFID技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀與前景 3.1射頻識別的發(fā)展歷史RFID技術(shù)誕生于二戰(zhàn)期間，最早被英國皇家空軍用于識別自家和盟軍的戰(zhàn)機(jī)。英國為了識別返航的飛機(jī)，就在盟軍的飛機(jī)上裝備了一個無線電收發(fā)器，進(jìn)而當(dāng)控制塔上的探詢器向返航的飛機(jī)發(fā)射一個詢問信號后，飛機(jī)上的收發(fā)器接收到這個信號后，回傳一個信號給探詢器，探詢器根據(jù)接收到的回傳信號來識別敵我。這是有記錄的第一個RFID敵我識別系統(tǒng)，也

10、是第一個RFID的第一次實(shí)際應(yīng)用。之后，RFID技術(shù)也被陸續(xù)應(yīng)用于野生動物跟蹤，公路收費(fèi)系統(tǒng)等領(lǐng)域。20世紀(jì)90年代以后，隨著集成電路制造和信息技術(shù)的飛速發(fā)展，RFID技術(shù)日趨成熟，其成本也越來越低，開始逐漸引起人們的關(guān)注。3.RFID技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和前景 3.2射頻識別的優(yōu)勢只要通過RFID Reader即可，不需接觸，直接讀取信息至數(shù)據(jù)庫內(nèi)，且可一次處理多個標(biāo)簽，并可以將物流處的狀態(tài)寫入標(biāo)簽，供下一階段物流處理使用。紙張收到臟污就會看不到，但RFID對水、油和藥品等物質(zhì)卻有強(qiáng)力的抗污性。RFID在黑暗或臟污的環(huán)境中也可以讀取數(shù)據(jù)。形狀小型化和多樣化RFID為電子數(shù)據(jù)，可以反復(fù)被覆寫，因此可

11、以回收標(biāo)簽重復(fù)使用。如被動RFID，不需要電池就可以使用，沒有維護(hù)保養(yǎng)的需要。數(shù)據(jù)容量會隨著記憶規(guī)格的發(fā)展而擴(kuò)大，未來物品所需攜帶的資料將越來越大，對卷標(biāo)所能擴(kuò)充的容量的需求也增加，RFID則不會受到此類限制。數(shù)據(jù)記憶量大數(shù)據(jù)的讀寫機(jī)能耐環(huán)境性可重復(fù)使用RFID在讀取上尺寸不受大小與形狀限制，不需要為了讀取精確度而配合紙張的固定尺寸和印刷品質(zhì)。因此，RFID電子標(biāo)簽便可往小型化與應(yīng)用在不同產(chǎn)品。因此，可以更加靈活的控制產(chǎn)品的生產(chǎn)。3.RFID技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和前景 3.3射頻識別的發(fā)展前景目前，RFID已逐漸應(yīng)用于智能交通、產(chǎn)品防偽、身份識別等領(lǐng)域，并逐漸走進(jìn)了我們的日常生活，如在北京2008年

12、奧運(yùn)會的門票管理以及上海等城市的交通一卡通系統(tǒng)等。RFID射頻識別技術(shù)已經(jīng)逐步發(fā)展成為獨(dú)立跨學(xué)科的專業(yè)領(lǐng)域。RFID射頻識別技術(shù)將大量的來自完全不同的專業(yè)領(lǐng)域的技術(shù)（例如，高頻技術(shù)、電磁兼容技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)、數(shù)據(jù)保護(hù)和密碼學(xué)技術(shù)、電信技術(shù)、制造技術(shù)等）綜合起來。近十多年來，RFID射頻識別技術(shù)得到了快速發(fā)展，逐步被廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動化、商業(yè)自動化、交通運(yùn)輸控制管理等眾多的溯源和防偽應(yīng)用領(lǐng)域。而隨著技術(shù)進(jìn)步，基于RFID射頻識別技術(shù)產(chǎn)品的種類將越來越豐富，應(yīng)用也將越來越廣泛，可預(yù)計(jì)，在今后的幾年中，RFID射頻識別技術(shù)將持續(xù)保持高速發(fā)展的勢頭。總體而言，RFID射頻識別技術(shù)當(dāng)前發(fā)展趨于標(biāo)準(zhǔn)化、低

13、成本、低差錯率、高安全性、低功耗。3.RFID技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和前景 3.3射頻識別的發(fā)展的前景標(biāo)準(zhǔn)化低成本低差錯率高安全性行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)以及相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)還不統(tǒng)一，電子標(biāo)簽迄今為止全球也還沒有正式形成一個統(tǒng)一的(包括各個頻段)國際標(biāo)準(zhǔn)。目前美國一個電子標(biāo)簽最低的價格是20美分左右，這樣的價格是無法應(yīng)用于某些價值較低的單件商品，只有電子標(biāo)簽的單價下降到10美分以下，才可能大規(guī)模應(yīng)用于整箱整包的商品。雖然在RFID電子標(biāo)簽的單項(xiàng)技術(shù)上已經(jīng)趨于成熟，但總體上產(chǎn)品技術(shù)還不夠成熟，還存在較高的差錯率(RFID被誤讀的比率有時高達(dá)20)，在集成應(yīng)用中也還需要攻克大量的技術(shù)難題。當(dāng)前廣泛使用的無源RFID系統(tǒng)還沒有

14、非常可靠的安全機(jī)制，無法對數(shù)據(jù)進(jìn)行很好的保密，RFID數(shù)據(jù)還容易受到攻擊，主要是因?yàn)镽FID芯片本身，以及芯片在讀或者寫數(shù)據(jù)的過程中都很容易被黑客所利用。3.RFID技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和前景 3.4射頻識別在我國的發(fā)展我國RFID技術(shù)起步較晚，標(biāo)準(zhǔn)也尚未統(tǒng)一，應(yīng)用領(lǐng)域較國外也相對局限，并且對于RFID在企業(yè)信息化等領(lǐng)域中的應(yīng)用，尚處在探索階段。我國RFID的頻段劃分工作難度較大，主要是在UHF 800900 MHz這個頻段。因?yàn)槲覈?00900 MHz的頻段都有了頻率規(guī)劃，包括公共通訊、立體聲廣播傳輸?shù)葮I(yè)務(wù)，已經(jīng)基本上沒有空閑的頻率留給RFID業(yè)務(wù)。在2007年出臺的800900 MHz頻段射頻

15、識別(RFID)技術(shù)應(yīng)用規(guī)定(試行)中對我國RFID使用頻率劃分了雙頻段，除了和點(diǎn)對點(diǎn)立體聲廣播共用920925 MHz頻段外，還從800 MHz頻段中劃出了840845MHz供使用。在標(biāo)準(zhǔn)的制定過程中，我國要么自主制定自己的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，要么承認(rèn)歐美或日本的標(biāo)準(zhǔn)，但這些都不是最好的國際化發(fā)展策略。因?yàn)樽约褐贫?biāo)準(zhǔn)固然可以使企業(yè)節(jié)省不少標(biāo)準(zhǔn)使用費(fèi)，但中國正在成國世界的“制造中心”很多產(chǎn)品要出口到國際市場， 我們不能期望國際市場都來支持中國的標(biāo)準(zhǔn)， 所以中國政府應(yīng)根據(jù)中國國情制定一套既能與國際兼容，又具有中國特色的標(biāo)準(zhǔn)， 有利于縮小在RFID 領(lǐng)域與國際技術(shù)差距，為中國的企業(yè)在RFID領(lǐng)域爭取更多的

16、主動權(quán)。3.RFID技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和前景在不久的將來，隨著RFID設(shè)備成本的不斷降低，標(biāo)準(zhǔn)的逐步統(tǒng)一，數(shù)字信息技術(shù)在各行業(yè)的深入廣泛應(yīng)用，規(guī)模應(yīng)用行業(yè)的擴(kuò)大，RFID技術(shù)將會有更廣闊的發(fā)展前景，其潛在的價值將會發(fā)揮出來，RFID 技術(shù)產(chǎn)業(yè)將逐步壯大與成熟。4.RFID技術(shù)的應(yīng)用案例門禁管制： 人員出入門禁監(jiān)控管理動物監(jiān)控： 畜牧動物管理、寵物識別、野生動物生態(tài)的追蹤交通運(yùn)輸： 高速公路的收費(fèi)系統(tǒng)物流管理： 航空運(yùn)輸?shù)男欣钭R別，存貨、物流運(yùn)輸管理自動控制： 汽車、家電、電子業(yè)之分類、組裝生產(chǎn)線管理醫(yī)療應(yīng)用： 醫(yī)院的病歷系統(tǒng)、儀器儀表設(shè)備管理物料管控： 工廠物料的自動化盤點(diǎn)及控制系統(tǒng)質(zhì)量追蹤： 成

17、品質(zhì)量追蹤、回饋資源回收： 棧板、可回收容器等管理防盜應(yīng)用： 超市、圖書館或書店的防盜管理防仿假冒： 名牌煙酒及貴重物品的打假防偽廢物處理： 垃圾回收處理、廢棄物管控系統(tǒng)聯(lián)合票證： 多種用途的智能型儲值卡、一卡通等危險物品： 軍械槍支、雷管炸藥管制加州技術(shù)創(chuàng)新博物館使用RFID技術(shù)來拓展和增強(qiáng)參觀者的參觀體驗(yàn)。他們給前來參觀的訪問者每人一個RFID標(biāo)簽，使其能夠在今后其個人網(wǎng)頁上瀏覽此項(xiàng)展會的相關(guān)信息；這種標(biāo)簽還可用來確定博物館的參觀者所訪問的目錄列表中的語言類別。案例1.美國技術(shù)創(chuàng)新博物館利用RFID技術(shù)拓展參觀者體驗(yàn) 由于其他參觀者的影響以及時間限制等問題，參觀者并不能夠像其所期望的能夠很

18、好的了解和學(xué)習(xí)較多的與展示相關(guān)的知識。事實(shí)上，美國明尼蘇達(dá)州的科技博物館曾對此進(jìn)行調(diào)查并指出平均每個參觀者參觀科技博物館中的每個陳列展品所用的時間約為30秒鐘。通過使用RFID標(biāo)簽來自動的創(chuàng)造出個人化的信息網(wǎng)頁，參觀者便可以選擇在其方便的時候在網(wǎng)頁上查詢某個展示議題的相關(guān)資料，或者找尋博物館中的相關(guān)資料文獻(xiàn)。在參觀結(jié)束之后，參觀者還可以在學(xué)?；蚣抑型ㄟ^網(wǎng)絡(luò)訪問網(wǎng)站并鍵入其標(biāo)簽上一個16位長的ID號碼并登陸。這樣他們就可以訪問其獨(dú)有的個人網(wǎng)頁了。 這種RFID腕圈很像一個帶有飾物的手鏈。它是由一個三英寸長一英寸寬的黑色橡皮圈將該博物館的標(biāo)簽固定住的。每一個RFID標(biāo)簽都有一個特有的16位長的數(shù)字密碼粘貼在飾物上面。 對于用戶來說，他們根本不需要提供任何的郵箱地址或其它類似的信息，他們只需要提供一個16位長的數(shù)字密碼就可以直接登陸到他們的個人網(wǎng)頁。 五糧液在酒瓶蓋上集成小型超高頻電子標(biāo)簽，實(shí)現(xiàn)酒類防偽功能。案例2.商品防偽標(biāo)簽天線單瓶級驗(yàn)證 在現(xiàn)