第2章RFID技術(shù)概述

第2章RFID技術(shù)概述第一頁(yè)，共33頁(yè)。提綱2.1自動(dòng)識(shí)別技術(shù)2.2RFID技術(shù)發(fā)展階段2.3RFID系統(tǒng)概述 2.4RFID的應(yīng)用前景小結(jié) 第二頁(yè)，共33頁(yè)。2.1自動(dòng)識(shí)別技術(shù)早期的信息系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)的處理基本上都是通過(guò)手工錄入，不僅錄入數(shù)據(jù)的勞動(dòng)強(qiáng)度大，而且數(shù)據(jù)誤碼率較高。為了解決這些問(wèn)題，人們研究和發(fā)展了各種各樣的自動(dòng)識(shí)別與數(shù)據(jù)采集（AutoIdentificationandDataCapture,AIDC）技術(shù)。自動(dòng)識(shí)別技術(shù)可以對(duì)每個(gè)物品進(jìn)行自動(dòng)標(biāo)識(shí)和識(shí)別，并可以實(shí)時(shí)更新數(shù)據(jù)，提高了信息獲取和處理的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性。自動(dòng)識(shí)別技術(shù)是構(gòu)造全球物品信息實(shí)時(shí)共享的重要組成部分，是物聯(lián)網(wǎng)的基石。第三頁(yè)，共33頁(yè)。2.1.1自動(dòng)識(shí)別技術(shù)的概念自動(dòng)識(shí)別技術(shù)是應(yīng)用特定的識(shí)別裝置，通過(guò)被識(shí)別物品和識(shí)別裝置之間的接近活動(dòng)，自動(dòng)地獲取被識(shí)別物品的相關(guān)信息，并提供給后臺(tái)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)來(lái)完成相關(guān)后續(xù)處理的一種技術(shù)。完整的自動(dòng)識(shí)別管理系統(tǒng)包括自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)（AutoIdentificationSystem,AIDS），應(yīng)用程序編程接口（ApplicationProgrammingInterface,API）或者中間件（Middleware）和應(yīng)用系統(tǒng)軟件（ApplicationSoftware）。第四頁(yè)，共33頁(yè)。1、條碼識(shí)別技術(shù)條碼是由一組規(guī)則排列的條、空以及相應(yīng)的數(shù)字組成，這種用條、空組成的數(shù)據(jù)編碼可以供條碼閱讀器識(shí)讀，而且很容易譯成二進(jìn)制數(shù)和十進(jìn)制數(shù)。條碼成本最低、適用于需求量大且數(shù)據(jù)不必更改的場(chǎng)合。例如商品包裝上就很適宜，但是較易磨損、數(shù)據(jù)量很小。而且條碼只對(duì)一種或者一類商品有效，也就是說(shuō)，同樣的商品具有相同的條碼。第五頁(yè)，共33頁(yè)。第六頁(yè)，共33頁(yè)。第七頁(yè)，共33頁(yè)。2、磁卡識(shí)別技術(shù)磁卡技術(shù)應(yīng)用了物理學(xué)和磁力學(xué)的基本原理，最早出現(xiàn)在20世紀(jì)60年代，可以用來(lái)記載字母、字符及數(shù)字信息，通過(guò)粘合或熱合與塑料或紙牢固地整合在一起，形成磁卡。磁條技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是數(shù)據(jù)可讀寫，即具有現(xiàn)場(chǎng)改寫數(shù)據(jù)的能力；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量能滿足大多數(shù)需求；便于使用；成本低廉；還具有一定的數(shù)據(jù)安全性；它能粘附于許多不同規(guī)格和形式的基材上。第八頁(yè)，共33頁(yè)。第九頁(yè)，共33頁(yè)。3、IC卡識(shí)別技術(shù)IC（IntegratedCard）卡是1970年由法國(guó)人RolandMoreno發(fā)明。IC卡是一種電子式數(shù)據(jù)自動(dòng)識(shí)別卡，IC卡分接觸式IC卡和非接觸式IC卡兩種，通常說(shuō)的IC卡多數(shù)是指接觸式IC卡。第十頁(yè)，共33頁(yè)。接觸式IC卡和磁卡比較有以下特點(diǎn)：安全性高存儲(chǔ)容量大可靠性高綜合成本低第十一頁(yè)，共33頁(yè)。4、射頻識(shí)別技術(shù)RFID技術(shù)是一種非接觸式的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，常稱為感應(yīng)式電子晶片或近接卡、感應(yīng)卡、非接觸卡、電子標(biāo)簽、電子條碼等，它通過(guò)射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，即可完成信息的輸入和處理，能快速、實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確地采集和處理信息，識(shí)別工作無(wú)須人工干預(yù)，可工作于各種惡劣環(huán)境。RFID技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)之一。第十二頁(yè)，共33頁(yè)。2.1.2自動(dòng)識(shí)別技術(shù)的分類與比較數(shù)據(jù)采集技術(shù)包括：光識(shí)別技術(shù)：條碼（一維、二維）、矩陣碼、光標(biāo)閱讀器、光學(xué)字符識(shí)別（OpticalCharacterRecognition,OCR）。磁識(shí)別技術(shù)：磁條、非接觸磁卡、磁光存儲(chǔ)、微波。電識(shí)別技術(shù)：觸摸式存儲(chǔ)、射頻識(shí)別（無(wú)芯片、有芯片）、存儲(chǔ)卡（智能卡、非接觸式智能卡）、視覺(jué)識(shí)別、能量擾動(dòng)識(shí)別。特征提取技術(shù)包括：動(dòng)態(tài)特征：聲音（語(yǔ)音）、鍵盤敲擊、其它感覺(jué)特征。屬性特征：化學(xué)感覺(jué)特征、物理感覺(jué)特征、生物抗體病毒特征、聯(lián)合感覺(jué)系統(tǒng)。第十三頁(yè)，共33頁(yè)。5、自動(dòng)識(shí)別技術(shù)的比較

類別特征條碼磁卡IC卡射頻識(shí)別信息載體紙、塑料薄膜、金屬表面磁性物質(zhì)（磁條）EEPROMEEPROM信息量小較小大大讀寫能力讀讀/寫讀/寫讀/寫人工識(shí)讀性受約束不可不可不可保密性無(wú)一般好好智能化無(wú)一般有有環(huán)境適應(yīng)性不好一般一般很好識(shí)別速度低低低很快通信速度低低低很快讀取距離近接觸接觸遠(yuǎn)使用壽命一次性短長(zhǎng)很長(zhǎng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)有有有超高頻沒(méi)有多標(biāo)簽同時(shí)識(shí)別不能不能不能能第十四頁(yè)，共33頁(yè)。2.2RFID技術(shù)發(fā)展階段RFID技術(shù)的產(chǎn)生階段20世紀(jì)40年代，由于雷達(dá)技術(shù)的改進(jìn)和應(yīng)用，產(chǎn)生了RFID技術(shù)，也奠定了RFID技術(shù)的基礎(chǔ)。RFID技術(shù)的探索階段1948年，HarryStockman發(fā)表的論文“用能量反射的方法進(jìn)行通信”是RFID理論發(fā)展的里程碑。20世紀(jì)50年代是RFID技術(shù)和應(yīng)用的探索階段。RFID技術(shù)的應(yīng)用階段1961年至1980年，RFID變成了現(xiàn)實(shí)。無(wú)線電理論以及其它電子技術(shù)（如集成電路和微處理器）的發(fā)展，為RFID技術(shù)的商業(yè)應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。RFID技術(shù)的推廣階段20世紀(jì)90年代是RFID技術(shù)推廣期，西方發(fā)達(dá)國(guó)家在不同的應(yīng)用領(lǐng)域安裝和使用了RFID系統(tǒng)。第十五頁(yè)，共33頁(yè)。2.3RFID系統(tǒng)概述 RFID系統(tǒng)是一種非接觸式的自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)，通過(guò)射頻無(wú)線信號(hào)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象，并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)。RFID系統(tǒng)以電子標(biāo)簽來(lái)標(biāo)識(shí)某個(gè)對(duì)象，電子標(biāo)簽通過(guò)無(wú)線電波與讀寫器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，讀寫器可將主機(jī)命令傳達(dá)到電子標(biāo)簽，再把電子標(biāo)簽返回的數(shù)據(jù)傳達(dá)到主機(jī)，主機(jī)的數(shù)據(jù)交換與管理系統(tǒng)負(fù)責(zé)完成電子標(biāo)簽數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、管理和控制。第十六頁(yè)，共33頁(yè)。2.3.1RFID系統(tǒng)的構(gòu)成 圖2.6RFID系統(tǒng)的構(gòu)成第十七頁(yè)，共33頁(yè)。1、電子標(biāo)簽電子標(biāo)簽（ElectronicTag）也稱之為智能標(biāo)簽（SmartTag），是指由IC芯片和無(wú)線通信天線組成的超微型的小標(biāo)簽，其內(nèi)置的射頻天線用于和閱讀器進(jìn)行通信。圖2.7電子標(biāo)簽第十八頁(yè)，共33頁(yè)。天線：用來(lái)接收讀寫器發(fā)送來(lái)的信號(hào)，并把數(shù)據(jù)送回給讀寫器。電壓調(diào)節(jié)器：把標(biāo)簽讀寫器發(fā)送來(lái)的射頻信號(hào)轉(zhuǎn)為直流電源，并經(jīng)大電容存儲(chǔ)能量，再經(jīng)穩(wěn)壓電路以提供穩(wěn)定的電源。調(diào)制器：將邏輯控制電路送出的數(shù)據(jù)經(jīng)調(diào)制電路調(diào)制后加載到天線送給讀寫器。解調(diào)器：把載波去除以取出正確的調(diào)制信號(hào)。邏輯控制單元：用來(lái)譯碼讀寫器發(fā)送來(lái)的信號(hào)，并依據(jù)其要求回送數(shù)據(jù)給讀寫器。存儲(chǔ)單元：包括電可擦可編程只讀存儲(chǔ)器（ElectricallyErasableProgrammableRead-OnlyMemory,EEPROM）和只讀存儲(chǔ)器（Read-OnlyMemory,ROM），作為系統(tǒng)運(yùn)行及存放識(shí)別數(shù)據(jù)的位置。第十九頁(yè)，共33頁(yè)。2、讀寫器圖2.8讀取器組成讀寫器（Reader）又稱閱讀器，是利用射頻技術(shù)讀寫電子標(biāo)簽信息的設(shè)備，在RFID系統(tǒng)中扮演著重要的角色，通常由天線、射頻接口和邏輯控制單元三部分組成。第二十頁(yè)，共33頁(yè)。3、RFID中間件RFID中間件扮演RFID標(biāo)簽和應(yīng)用程序之間的中介角色，從應(yīng)用程序端使用中間件所提供的應(yīng)用程序接口，即能連到RFID讀寫器，讀取RFID標(biāo)簽數(shù)據(jù)。圖2.9RFID中間件第二十一頁(yè)，共33頁(yè)。RFID中間件主要包括以下4個(gè)功能讀寫器協(xié)調(diào)控制終端用戶可以通過(guò)RFID中間件接口直接配置、監(jiān)控以及發(fā)送指令給閱讀器。

數(shù)據(jù)過(guò)濾與處理RFID中間件可以避免不同的閱讀器讀取同一電子標(biāo)簽的碰撞，確保了高于閱讀器水平的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。數(shù)據(jù)路由與集成RFID中間件可以與企業(yè)現(xiàn)有的ERP（企業(yè)資源計(jì)劃）、CRM（客戶關(guān)系管理）、WMS（倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)）等軟件集成在一起，提供數(shù)據(jù)的路由與集成，同時(shí)中間件還可以保存數(shù)據(jù)，分批給各個(gè)應(yīng)用提交數(shù)據(jù)。進(jìn)程管理在進(jìn)程管理中，RFID中間件可根據(jù)客戶定制的任務(wù)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的監(jiān)控與事件的觸發(fā)。RFID應(yīng)用系統(tǒng)RFID應(yīng)用系統(tǒng)可以集成到現(xiàn)有的物流系統(tǒng)、電子商務(wù)和電子政務(wù)平臺(tái)中，與ERP、CRM和SCM等應(yīng)用系統(tǒng)結(jié)合以提高各行業(yè)的生產(chǎn)效率。第二十二頁(yè)，共33頁(yè)。2.3.2RFID系統(tǒng)工作流程 讀寫器通過(guò)發(fā)射天線發(fā)送一定頻率的射頻信號(hào)；當(dāng)電子標(biāo)簽進(jìn)入讀寫器天線工作區(qū)域時(shí)，電子標(biāo)簽天線產(chǎn)生感應(yīng)電流，電子標(biāo)簽獲得能量被激活；電子標(biāo)簽將自身編碼等信息通過(guò)內(nèi)置天線發(fā)送出去；讀寫器天線接收到從電子標(biāo)簽發(fā)送來(lái)的載波信號(hào)，并將其傳送到讀寫器；讀寫器對(duì)接收的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)和解碼然后送到后臺(tái)應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)處理；應(yīng)用系統(tǒng)根據(jù)邏輯運(yùn)算判斷該卡的合法性，針對(duì)不同的設(shè)定做出相應(yīng)的處理和控制，發(fā)出指令信號(hào)控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作。第二十三頁(yè)，共33頁(yè)。2.3.3RFID系統(tǒng)的特點(diǎn)讀取方便快捷識(shí)別速度快數(shù)據(jù)容量大使用壽命長(zhǎng)，應(yīng)用范圍廣標(biāo)簽數(shù)據(jù)可動(dòng)態(tài)更改更好的安全性動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)通信第二十四頁(yè)，共33頁(yè)。2.3.4RFID系統(tǒng)的分類 RFID系統(tǒng)的分類方法有很多，常用的分類方法有按照供電方式、耦合方式、電磁波頻率、技術(shù)方式、信息存儲(chǔ)方式等。第二十五頁(yè)，共33頁(yè)。1、按照標(biāo)簽的供電方式分類能量供應(yīng)工作環(huán)境壽命讀寫距離讀寫速度尺寸成本主動(dòng)標(biāo)簽內(nèi)置電池高低溫下電池?zé)o法工作電池?zé)o法更換，壽命受限遠(yuǎn)快大、厚、重高被動(dòng)標(biāo)簽無(wú)源、利用電磁場(chǎng)獲取能量高低溫下電池?zé)o法工作壽命更長(zhǎng)，免維護(hù)低慢小、薄、輕低第二十六頁(yè)，共33頁(yè)。2、按照耦合方式分類電感耦合系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)為變壓器模型工作頻率為125kHz、225kHz和13.56MHz識(shí)別距離小于1m，典型作用距離為10～20cm。電磁反向散射耦合系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)為雷達(dá)原理模型工作頻率為433MHz、915MHz、2.45GHz和5．86Hz識(shí)別距離大于lm，典型作用距離為3～10m第二十七頁(yè)，共33頁(yè)。3、按電磁波的頻率分類低頻系統(tǒng)低頻系統(tǒng)的工作頻率范圍為30KHz~300KHz，常見(jiàn)工作頻率有125KHz和133KHz。典型應(yīng)用有：動(dòng)物識(shí)別、容器識(shí)別、工具識(shí)別、電子閉鎖防盜（帶有內(nèi)置應(yīng)答器的汽車鑰匙）等。高頻系統(tǒng)高頻系統(tǒng)的工作頻率一般為3MHz~30MHz，典型工作頻率有6.75MHz、13.56MHz和27.125MHz。典型應(yīng)用包括：電子車票、電子身份證、電子閉鎖防盜（電子遙控門鎖控制器）等。微波系統(tǒng)微波系統(tǒng)的工作頻率大于300MHz，典型工作頻率有433.92MHz、862（902）~928MHz，2.45GHz和5.8GHz。典型應(yīng)用包括：移動(dòng)車輛識(shí)別、電子身份證、倉(cāng)儲(chǔ)物流應(yīng)用、電子閉鎖防盜（電子遙控門鎖控制器）等。第二十八頁(yè)，共33頁(yè)。4、按照閱讀器與電子標(biāo)簽之間的通信載波頻率分類廣播發(fā)射式倍頻式反射調(diào)制式第二十九頁(yè)，共33頁(yè)。5、按照標(biāo)簽內(nèi)信息存儲(chǔ)方式分類集成電路固化式集成電路固化式電子標(biāo)簽內(nèi)的信息一般在集成電路生產(chǎn)時(shí)即將信息以ROM工藝模式注入，其保存的信息是一成不變的。現(xiàn)場(chǎng)有線改寫式現(xiàn)場(chǎng)有線改寫式電子標(biāo)簽一般將電子標(biāo)簽保存的信息寫入其內(nèi)部的存儲(chǔ)區(qū)中，改寫時(shí)需要專用的編程器或?qū)懭肫鳎膶戇^(guò)程中必須為其供電?，F(xiàn)場(chǎng)無(wú)線改寫式現(xiàn)場(chǎng)無(wú)線改寫式電子標(biāo)簽一般適用于有源類電子標(biāo)簽，具有特定的改寫指令，電子標(biāo)簽內(nèi)保存的信息也位于其中的存儲(chǔ)區(qū)。第三十頁(yè)，共33頁(yè)。2.4RFID的應(yīng)用前景物流領(lǐng)域零售領(lǐng)域制造業(yè)領(lǐng)域身份識(shí)