無線射頻識別(RFID)技術(shù)第1章RFID概述

第1章射頻識別技術(shù)概論本章重點：掌握射頻識別技術(shù)的概念和基本原理；了解射頻識別技術(shù)的應(yīng)用；了解射頻識別技術(shù)的現(xiàn)狀和前景。1.1射頻識別技術(shù)簡介1.2射頻識別技術(shù)的基本原理1.3射頻識別技術(shù)的應(yīng)用

無線射頻識別（RFID）2/3/2023?willtg.Allrightsreserved.1.1射頻識別技術(shù)簡介

RFID是RadioFrequencyIdentification的縮寫，即射頻識別。

RFID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)。射頻識別系統(tǒng)的組成:電子標(biāo)簽（Tag）閱讀器（Reader）天線(Antenna)2/3/2023?willtg.Allrightsreserved.—電子標(biāo)簽（Tag）：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?！喿x器（Reader）：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。—天線（Antenna）：在標(biāo)簽和讀寫器間傳遞射頻信號。射頻識別系統(tǒng)的組成2/3/2023?willtg.Allrightsreserved.BillofLadingMaterialTracking固定式閱讀器手持式閱讀器RFID閱讀器用來對RFID標(biāo)簽進(jìn)行讀寫操作RFID閱讀器2/3/2023?willtg.Allrightsreserved.RFID閱讀器的功能包括為標(biāo)簽提供能量（無源標(biāo)簽）建立雙向的數(shù)據(jù)連接清點標(biāo)簽，過濾清點結(jié)果與后端業(yè)務(wù)系統(tǒng)交互每秒能夠讀取100-300個標(biāo)簽數(shù)據(jù)RFID閱讀器可被固定安裝于房間或倉庫的出入口城市或高速公路的車道上方及路側(cè)購物場所的收費處等等移動式和手持式的RFID閱讀器也很常見RFID閱讀器2/3/2023?willtg.Allrightsreserved.RFID紙制標(biāo)簽標(biāo)簽芯片標(biāo)簽天線RFID標(biāo)簽作為物體的標(biāo)識，并存儲物體的相關(guān)屬性信息RFID標(biāo)簽2/3/2023?willtg.Allrightsreserved.RFID標(biāo)簽具有唯一標(biāo)識RFID標(biāo)簽的中信息可擦寫，也可只讀標(biāo)簽。RFID標(biāo)簽的信息可實現(xiàn)分區(qū)儲存，其內(nèi)部數(shù)據(jù)可在出廠時設(shè)定，也可在應(yīng)用中被改寫。RFID標(biāo)簽可擦寫次數(shù)超過10萬次。有源無源體積大小壽命短長價格高低識讀距離遠(yuǎn)近安全性高低RFID標(biāo)簽2/3/2023?willtg.Allrightsreserved.RFID標(biāo)簽幾乎可以被安裝到任何物體上，這也是RFID成為物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)的原因之一，如：產(chǎn)品外包裝倉庫托盤機(jī)動車公司資產(chǎn)或人員服裝、箱包等消費品人、畜或?qū)櫸颮FID標(biāo)簽2/3/2023?willtg.Allrightsreserved.RFID系統(tǒng)框圖2/3/2023?willtg.Allrightsreserved.1.條形碼2.磁卡3.IC卡4.RFID卡現(xiàn)有四種識別技術(shù)2/3/2023?willtg.Allrightsreserved.信息載體信息量讀/寫性讀取方式保密性智能化抗干擾能力壽命成本條碼紙、塑料薄膜、金屬表面小只讀CCD或激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、寫入最好有好長較高RFID卡EEPROM大讀/寫無線通信最好有很好最長較高四種識別技術(shù)比較2/3/2023?willtg.Allrightsreserved.RFID技術(shù)優(yōu)勢RFID遠(yuǎn)距離讀取方便快捷數(shù)據(jù)容量大體積小巧，形狀多樣穿透性和無屏障閱讀數(shù)據(jù)可動態(tài)變更安全性高多標(biāo)簽同時識別可重復(fù)使用抗污染能力和惡劣環(huán)境使用壽命長2/3/2023?willtg.Allrightsreserved.1.2射頻識別技術(shù)的基本原理2/3/2023?willtg.Allrightsreserved.RFID技術(shù)的基本工作原理：標(biāo)簽進(jìn)入磁場后，接收閱讀器發(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（PassiveTag，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（ActiveTag，有源標(biāo)簽或主動標(biāo)簽），閱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。RFID的基本原理2/3/2023?willtg.Allrightsreserved.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(jī)系統(tǒng)處理汽車收費站監(jiān)控2/3/2023?willtg.Allrightsreserved.頻率HF13.56MHzUHF433MHzUHF840-845MHz920-925MHzMicrowave2.4GHz5.8GHz識讀距離~60cm50-100m~10m(無源)~100m(有源)~1m(無源)~50m(有源)對應(yīng)標(biāo)簽無源有源無源/有源無源/有源指向性廣中窄更窄物理特性受環(huán)境影響小安全性較高距離遠(yuǎn)可大量讀取距離遠(yuǎn)可大量讀取受金屬影響大可大量讀取與WLAN頻率相同典型應(yīng)用場景交通卡門禁圖書館電子證照醫(yī)院病患監(jiān)護(hù)業(yè)余無線電業(yè)務(wù)物流零售城市交通管理物流道路通行收費RFID不同的工作頻率所對應(yīng)的應(yīng)用場景2/3/2023?willtg.Allrightsreserved.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。RFID的分類2/3/2023?willtg.Allrightsreserved.

半有源RFID，結(jié)合有源RFID和無源RFID的優(yōu)勢，在低頻125KHZ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)。RFID的分類2/3/2023?willtg.Allrightsreserved.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)。

RFID的分類2/3/2023?willtg.Allrightsreserved.

EAS(ElectronicArticleSurveillance)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)的人從這些地方非法取走物品時，EAS系統(tǒng)會發(fā)出警告。典型的EAS系統(tǒng)一般由三部分組成：

①附著在商品上的電子標(biāo)簽，電子傳感器。

②電子標(biāo)簽滅活裝置，以便授權(quán)商品能正常出入。

③監(jiān)視器，在出口形成一定區(qū)域的監(jiān)視空間。

EAS系統(tǒng)2/3/2023?willtg.Allrightsreserved.

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)。便攜式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)2/3/2023?willtg.Allrightsreserved.

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。物流控制系統(tǒng)2/3/2023?willtg.Allrightsreserved.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)。定位系統(tǒng)2/3/2023?willtg.Allrightsreserved.1.3射頻識別技術(shù)的應(yīng)用1.2004年開始，全球最大零售商沃爾瑪開始采用RFID技術(shù)，每年可節(jié)省83.5億美元。2.2005年底美國國防部開始大規(guī)模應(yīng)用RFID技術(shù)。3.飛利浦公司為2006年世界杯提供320萬張RFID門票。4.SAP、英特爾共同開發(fā)RFID技術(shù)并大力推廣應(yīng)用。2/3/2023?willtg.Allrightsreserved.在行業(yè)應(yīng)用方面，國外主要是零售業(yè)、制造業(yè)、政府、醫(yī)藥、物流等行業(yè)廣泛應(yīng)用RFID技術(shù)行業(yè)應(yīng)用2/3/2023?willtg.Allrightsreserved.行李包裹自動識別非接觸電子鑰匙集裝箱自動分類管理廢品分類管理倉庫物品管理和分類生產(chǎn)線自動化及在線檢測非接觸度表輪胎實時檢測現(xiàn)代化機(jī)場管理現(xiàn)代化醫(yī)院管理與監(jiān)測物流實時管理資產(chǎn)管理登記商場貨物圖書館書籍管理停車場不停車收費和管理POS機(jī)未來的廣闊應(yīng)用領(lǐng)域2/3/2023?willtg.Allrightsreserved.RFID應(yīng)用案例一：電子門票2/3/2023?willtg.Allrightsreserved.2/3/2023?willtg.Allrightsreserved.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。2/3/2023?willtg.Allrightsreserved.新加坡國立圖書館是目前世界上唯一一個完全采用RFID管理的大型圖書館。

新加坡的每個公民都可以用其身份證或駕駛證來國立圖書館借閱圖書。在每本圖書的后面都貼有一個RFID標(biāo)簽，借閱者只需將圖書帶到自助借閱機(jī)前，插入身份證或駕駛證，把圖書正放到藍(lán)色面板上即可完成借閱過程。RFID應(yīng)用案例二：新加坡國立圖書館2/3/2023?willtg.Allrightsreserved.中國RFID的現(xiàn)狀—地區(qū)間發(fā)展不平衡上海由于政府的推動在很多項目上得到日益廣 泛的應(yīng)用北京系統(tǒng)集成商很多，在全國范圍內(nèi)積極活動，進(jìn)行著很多項目廣州智能卡的技術(shù)基礎(chǔ)較強(qiáng)，產(chǎn)業(yè)密集，對卡技術(shù)以外的RFID技術(shù)非常關(guān)注，大有后來者居上的態(tài)勢2/3/2023?willtg.Allrightsreserved.—行業(yè)間發(fā)展不平衡封閉環(huán)境身份證、門禁、交通一卡通較為成功開放環(huán)境托盤、集裝箱、供應(yīng)鏈相對落后中國RFID的現(xiàn)狀2/3/2023?willtg.Allrightsreserved.中國的“一卡通”和日本的SUICA中國RFID的現(xiàn)狀2/3/2023?willtg.Allrightsreserved.芯片設(shè)計芯片生產(chǎn)芯片測試、劃片、觸點加工天線設(shè)計天線生產(chǎn)芯片封裝：倒裝芯片(flipchip)或線綁定(wirebond)印刷、成卡、標(biāo)簽生產(chǎn)識讀設(shè)備研發(fā)與生產(chǎn)中間件、應(yīng)用軟件、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用單位標(biāo)準(zhǔn)組織、國家RFID管理部門RFID產(chǎn)業(yè)鏈2/3/2023?willtg.Allrightsreserved.德州儀器日立NEC飛利浦Intel主要的RFID芯片廠商2/3/2023?willtg.Allrightsreserved.1.Symbol2.Alien3.Intermec4.Zebra主要的RFID標(biāo)簽廠商2/3/2023?willtg.Allrightsreserved.BEAIBMORACLESUNSAPMicrosoftHP主要的軟件解決方案廠商2/3/2023?willtg.Allrightsreserved.RFID在中國2/3/2023?willtg.Allrightsreserved.NFC技術(shù)主要用于手持設(shè)備的短距離數(shù)據(jù)通信，是起源于無線設(shè)備間的一種“非接觸式射頻別”(RFID)及互聯(lián)技術(shù)。

NFC在單一芯片上結(jié)合了感應(yīng)式讀卡器、感應(yīng)式卡片和點對點的功能，能在短距離內(nèi)與兼容設(shè)備進(jìn)行識別和數(shù)據(jù)交換。RFID互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)NFCNFC2/3/2023?willtg.Allrightsreserved.頻段： 13.56MHZ通訊距離：約10厘米標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格：符合國際標(biāo)準(zhǔn)化組織的ISO18092、ISO21481標(biāo)準(zhǔn)，兼容現(xiàn)有非接觸智能卡ISO14443標(biāo)準(zhǔn)傳輸速度：◎106kbps、212kbps、424kbps等三種(被動)◎846kbps、1695kbps…(主動)NFC2/3/2023?willtg.Allrightsreserved.NFC采用了雙向識別和連接，通信各方不存在固定的主從關(guān)系，通信可以由任意一個NFC設(shè)備發(fā)起。RFID閱讀器通過天線與RFID電子標(biāo)簽進(jìn)行無線通信，可以實現(xiàn)對標(biāo)簽識別碼和內(nèi)存數(shù)據(jù)的讀出或?qū)懭氩僮鱊FC2/3/2023?willtg.Allrightsreserved.紅外要求設(shè)備在30°錐角內(nèi)，且不能移動，NFC比紅外建立連接更快操作更便捷與藍(lán)牙相比。藍(lán)牙適用于較長距離，比較大量的數(shù)據(jù)通信，

NFC適用于交換財務(wù)信息或敏感的個人信息等重要數(shù)據(jù)。

NFC和藍(lán)牙可以互為補(bǔ)充，共同存在。事實上，快捷輕型的NFC協(xié)議可以用于引導(dǎo)兩臺設(shè)備之間的藍(lán)牙配對過程。NFC2/3/2023?willtg.Allrightsreserved.與現(xiàn)有非接觸智能卡技術(shù)兼容，目前已經(jīng)成為越來越多主要廠商支持的正式標(biāo)準(zhǔn)；與其他無線連接方式相比，NFC是一種近距離的私密通信方式，提供各種設(shè)備間輕松、安全、迅速而自動的通信；

相對于RFID來說具有距離近、帶寬高、能耗低等特點；比紅外更快、更可靠而且簡單得多；與藍(lán)牙相比，NFC面向近距離交易，適用于交換財務(wù)信

息或敏感的個人信息等重要數(shù)據(jù)。NFC2/3/2023?willtg.Allrightsreserved.被動模式主動模式通訊過程中指最先發(fā)起溝通的一方為發(fā)起設(shè)備，而回應(yīng)的一方為目標(biāo)設(shè)備NFC2/3/2023?willtg.Allrightsreserved.移動設(shè)備主要以被動模式操作，可以大幅降低功耗，并延長電池壽命。NFC2/3/2023?will