RFID技術(shù)RadioFrequencyIdentification教學(xué)講解課件

第三章RFID技術(shù)（Radio

Frequency

Identification)第三章RFID技術(shù)1一、RFID技術(shù)概述（一）RFID技術(shù)的產(chǎn)生與發(fā)展（二）RFID的定義（三）RFID的基本組成部分（四）RFID技術(shù)的工作原理（五）RFID系統(tǒng)的分類（六）RFID技術(shù)特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)（七）RFID應(yīng)用領(lǐng)域二、RFID技術(shù)在物流中的應(yīng)用（一）集裝箱的自動(dòng)識(shí)別（二）RFID卡不停車收費(fèi)（三）鐵路車號(hào)自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)一、RFID技術(shù)概述2一、RFID技術(shù)概述RFID是射頻識(shí)別技術(shù)的英文(Radio

Frequency

Identification)的縮寫，射頻識(shí)別技術(shù)是20世紀(jì)90年代開(kāi)始興起的一種自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，射頻識(shí)別技術(shù)是一項(xiàng)利用射頻信號(hào)通過(guò)空間耦合(交變磁場(chǎng)或電磁場(chǎng))實(shí)現(xiàn)無(wú)接觸信息傳遞并通過(guò)所傳遞的信息達(dá)到識(shí)別目的的技術(shù)。（入庫(kù)操作；RFID和條碼技術(shù)具有哪些共性？相對(duì)于條碼技術(shù)具有哪些優(yōu)點(diǎn)？）一、RFID技術(shù)概述3（一）RFID技術(shù)的產(chǎn)生與發(fā)展

（1）RFID技術(shù)的產(chǎn)生RFID在歷史上的首次應(yīng)用可以追溯到第二次世界大戰(zhàn)期間（約1940年代），其當(dāng)時(shí)的功能是用于分辨出敵方飛機(jī)與我方飛機(jī)。我方的飛機(jī)上裝載有高耗電量的主動(dòng)式標(biāo)簽（ActiveTag），當(dāng)雷達(dá)發(fā)出詢問(wèn)的訊號(hào)，這些標(biāo)簽就會(huì)發(fā)出適當(dāng)?shù)捻憫?yīng)，藉以識(shí)別出自己是友軍或是敵軍。此系統(tǒng)稱為IFF（Identify：FriendorFoe）。（一）RFID技術(shù)的產(chǎn)生與發(fā)展（1）RFID技術(shù)的產(chǎn)4

1948年哈里?斯托克曼發(fā)表的“利用反射功率的通信”奠定了射頻識(shí)別射頻識(shí)別技術(shù)的理論基礎(chǔ)。到了1970年代末期，美國(guó)政府透過(guò)LosAlamos科學(xué)實(shí)驗(yàn)室將RFID技術(shù)轉(zhuǎn)移到民間。RFID技術(shù)最先在商業(yè)上的應(yīng)用是用于畜牧業(yè)。到了1980年代，美國(guó)與歐洲的幾家公司開(kāi)始著手生產(chǎn)RFID標(biāo)簽。目前，RFID技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，從門禁管制、牲畜管理，到物流管理，皆可以見(jiàn)到其蹤跡。1948年哈里?斯托克曼發(fā)表的“利用反射5（2）RFID技術(shù)的發(fā)展歷程時(shí)間RFID技術(shù)發(fā)展1941～1950年雷達(dá)的改進(jìn)和應(yīng)用催生了RFID技術(shù)，1948年奠定了RFID技術(shù)的理論基礎(chǔ)。1951—1960年早期RFID技術(shù)的探索階段，主要處于實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)研究。1961—1970年RFID技術(shù)的理論得到了發(fā)展，開(kāi)始了一些應(yīng)用嘗試。1971—1980年RFID技術(shù)與產(chǎn)品研發(fā)處于一個(gè)大發(fā)展時(shí)期，各種RFID技術(shù)測(cè)試得到加速。出現(xiàn)了一些最早的RFID應(yīng)用。1981～1990年RFID技術(shù)及產(chǎn)品進(jìn)入商業(yè)應(yīng)用階段，各種封閉系統(tǒng)應(yīng)用開(kāi)始出現(xiàn)。1991～2000年RFID技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化問(wèn)題日趨得到重視，RFID產(chǎn)品得到廣泛采用2001—今標(biāo)準(zhǔn)化問(wèn)題日趨為人們所重視，RFID產(chǎn)品種類更加豐富，有源電子標(biāo)簽、無(wú)源電子標(biāo)簽及半無(wú)源電子標(biāo)簽均得到發(fā)展，電子標(biāo)簽成本不斷降低。（2）RFID技術(shù)的發(fā)展歷程時(shí)間RFID技術(shù)發(fā)展1941～16（二）RFID的定義

RFID是RadioFrequencyIdentification的縮寫，即射頻識(shí)別，俗稱電子標(biāo)簽。RFID其主要核心部件是一個(gè)電子標(biāo)簽，直徑僅為2毫米不到，通過(guò)相距幾厘米到幾十米距離內(nèi)傳感器發(fā)射的無(wú)線電波，可以讀取電子標(biāo)簽內(nèi)儲(chǔ)存的信息，識(shí)別電子標(biāo)簽代表的物品、人和器具的身份。（二）RFID的定義RFID是RadioFreq7（三）RFID的基本組成部分

最基本的RFID系統(tǒng)由三部分組成：

1.標(biāo)簽（Tag）：由耦合元件及芯片組成，每個(gè)標(biāo)簽具有唯一的電子編碼，附著在物體上標(biāo)識(shí)目標(biāo)對(duì)象。標(biāo)簽載有可用于認(rèn)證識(shí)別其所附著的目標(biāo)物的相關(guān)信息數(shù)據(jù)。標(biāo)簽可以是只讀的、讀/寫兼具的形式；可以是“主動(dòng)式”也可以是“被動(dòng)式”的（主動(dòng)式標(biāo)簽自帶電池，被動(dòng)式標(biāo)簽沒(méi)有電池）。（三）RFID的基本組成部分最基本的RFID系統(tǒng)由三8RFID系統(tǒng)的組成RFID系統(tǒng)的組成9（1）射頻標(biāo)簽的功能1）具有一定容量的存儲(chǔ)器，用以存儲(chǔ)被識(shí)別對(duì)象的信息。2）在一定的工作環(huán)境及技術(shù)條件下標(biāo)簽數(shù)據(jù)可讀、寫。3）具有確定的使用期限，使用期限內(nèi)無(wú)需維修。4）維持對(duì)識(shí)別對(duì)象的識(shí)別及相關(guān)信息的完整。5）數(shù)據(jù)信息編碼后，工作時(shí)可傳輸給讀寫器。6）可編程，且一旦編程后，永久性數(shù)據(jù)不能再修改。7）對(duì)于有源標(biāo)簽，通過(guò)讀寫器能顯示出電池的工作情況。（1）射頻標(biāo)簽的功能1）具有一定容量的存儲(chǔ)器，用以存儲(chǔ)被識(shí)別10（2）射頻標(biāo)簽的分類1）按標(biāo)簽獲取電能的方式不同

主動(dòng)式標(biāo)簽

被動(dòng)式標(biāo)簽2）按內(nèi)部使用存儲(chǔ)器類型的不同

只讀標(biāo)簽可讀可寫標(biāo)簽3）按標(biāo)簽中存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力的不同標(biāo)識(shí)標(biāo)簽便攜式數(shù)據(jù)文件標(biāo)識(shí)標(biāo)簽和便攜式數(shù)據(jù)文件就功能來(lái)說(shuō)和一維、二維條碼怎樣對(duì)應(yīng)？（2）射頻標(biāo)簽的分類1）按標(biāo)簽獲取電能的方式不同主動(dòng)式標(biāo)簽11標(biāo)簽例圖標(biāo)簽例圖122.閱讀器（Reader）：RFID閱讀器，讀取（有時(shí)還可以寫入）標(biāo)簽信息的設(shè)備，又稱解讀器、識(shí)讀器，它的任務(wù)是控制射頻收發(fā)器發(fā)射射頻信號(hào)；通過(guò)射頻收發(fā)器接收來(lái)自標(biāo)簽上的已編碼射頻信號(hào)，對(duì)標(biāo)簽的認(rèn)證識(shí)別信息進(jìn)行解碼；將認(rèn)證識(shí)別信息連帶標(biāo)簽上其它相關(guān)信息傳輸?shù)街鳈C(jī)以供處理。2.閱讀器（Reader）：RFID閱讀器，讀?。ㄓ袝r(shí)13閱讀器例圖

閱讀器例圖143.天線（Antenna）：在標(biāo)簽和讀取器間傳遞射頻信號(hào)。任一RFID系統(tǒng)至少應(yīng)包含一根天線（不管是內(nèi)置還是外置）以發(fā)射和接收射頻信號(hào)。有些RFID系統(tǒng)是由一根天線來(lái)同時(shí)完成發(fā)射和接收；而另一些RFID系統(tǒng)則是由一根天線來(lái)完成發(fā)射而另一根天線來(lái)承擔(dān)接收，所采用天線的形式及數(shù)量應(yīng)視具體應(yīng)用而定。3.天線（Antenna）：在標(biāo)簽和讀取器間傳遞射頻信15天線例圖

天線例圖16

標(biāo)簽與閱讀器之間的數(shù)據(jù)傳輸是通過(guò)空氣介質(zhì)以無(wú)線電波的形式進(jìn)行的。

1）讀寫器將設(shè)定數(shù)據(jù)的無(wú)線電載波信號(hào)經(jīng)過(guò)發(fā)射天線向外發(fā)射。

2）當(dāng)射頻標(biāo)簽進(jìn)入發(fā)射天線的工作區(qū)時(shí)，射頻標(biāo)簽被激活后即將自身信息代碼經(jīng)天線發(fā)射出去。

3）系統(tǒng)的接收天線接收到射頻標(biāo)簽發(fā)出的載波信號(hào)，經(jīng)天線的調(diào)制器傳給讀寫器。讀寫器對(duì)接到的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)解碼，送后臺(tái)電腦控制器。（四）RFID技術(shù)的基本工作原理標(biāo)簽與閱讀器之間的數(shù)據(jù)傳輸是通過(guò)空氣介質(zhì)以無(wú)線17

4）電腦控制器根據(jù)邏輯運(yùn)算判斷該射頻標(biāo)簽的合法性，針對(duì)不同的設(shè)定作出相應(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。

5）執(zhí)行機(jī)構(gòu)按電腦的指令動(dòng)作。

6）通過(guò)計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)將各個(gè)監(jiān)控點(diǎn)聯(lián)接起來(lái)，構(gòu)成總控信息平臺(tái)，根據(jù)不同的項(xiàng)目設(shè)計(jì)不同的軟件來(lái)完成要達(dá)到的功能。4）電腦控制器根據(jù)邏輯運(yùn)算判斷該射頻標(biāo)簽的合法18RFID技術(shù)的基本工作原理圖

RFID技術(shù)的基本工作原理圖19（五）RFID系統(tǒng)的分類

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)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、定位系統(tǒng)。1.EAS技術(shù)：ELECTRONICARTICLESURVEILLANCE（EAS）是一種設(shè)置在需要控制物品出入的門口的RFID技術(shù)。這種技術(shù)的典型應(yīng)用場(chǎng)合是商店、圖書館、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(shí)，EAS系統(tǒng)會(huì)發(fā)出警告。（五）RFID系統(tǒng)的分類根據(jù)RFID系統(tǒng)完成的功能不20EAS系統(tǒng)組成

a）附著在商品上的電子標(biāo)簽，電子傳感器；b）電子標(biāo)簽滅活裝置，以便授權(quán)商品能正常出入；c）監(jiān)視器，在出口造成一定區(qū)域的監(jiān)視空間EAS系統(tǒng)組成a）附著在商品上的電子標(biāo)簽，電子傳感器；21EAS系統(tǒng)的工作原理

在監(jiān)視區(qū)，發(fā)射器以一定的頻率向接收器發(fā)射信號(hào)。發(fā)射器與接受器一般安裝在零售店、圖書館的出入口，形成一定的監(jiān)視空間。當(dāng)具有特殊特征的標(biāo)簽進(jìn)入該區(qū)域時(shí)，會(huì)對(duì)發(fā)射器發(fā)出的信號(hào)產(chǎn)生干擾，這種干擾信號(hào)也會(huì)被接收器接收，再經(jīng)過(guò)微處理器的分析判斷，就會(huì)控制警報(bào)器的鳴響。根據(jù)發(fā)射器所發(fā)出的信號(hào)不同以及標(biāo)簽對(duì)信號(hào)干擾原理不同。EAS系統(tǒng)的工作原理在監(jiān)視區(qū)，發(fā)射器以一定的頻率向接222.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。（這個(gè)設(shè)備包括識(shí)讀器、天線、電子標(biāo)簽中的哪幾個(gè)？你設(shè)想這個(gè)系統(tǒng)可以應(yīng)用在哪些環(huán)境下？）3.物流控制系統(tǒng)在物流控制系統(tǒng)中，固定布置的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(hào)發(fā)射機(jī)是移動(dòng)的，一般安裝在移動(dòng)的物體、人上面。當(dāng)物體、人流經(jīng)閱讀器時(shí)，閱讀器會(huì)自動(dòng)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)存儲(chǔ)、分析、處理，達(dá)到控制物流的目的。（入庫(kù)、出庫(kù)）2.便攜式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)234.定位系統(tǒng)：定位系統(tǒng)用于自動(dòng)化加工系統(tǒng)中的定位以及對(duì)車輛、輪船等進(jìn)行運(yùn)行定位支持。閱讀器放置在移動(dòng)的車輛、輪船上或者自動(dòng)化流水線中移動(dòng)的物料、半成品、成品上，信號(hào)發(fā)射機(jī)嵌入到操作環(huán)境的地表下面。信號(hào)發(fā)射機(jī)上存儲(chǔ)有位置識(shí)別信息，閱讀器一般通過(guò)無(wú)線的方式或者有線的方式連接到主信息管理系統(tǒng)。（運(yùn)動(dòng)定位）4.定位系統(tǒng)：定位系統(tǒng)用于自動(dòng)化加工系統(tǒng)中的定位以及對(duì)24（六）RFID技術(shù)特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)

（1）讀取方便快捷：數(shù)據(jù)的讀取無(wú)需光源，甚至可以透過(guò)外包裝來(lái)進(jìn)行。有效識(shí)別距離更長(zhǎng)，采用自帶電池的主動(dòng)標(biāo)簽時(shí)，有效識(shí)別距離可達(dá)到30米以上；（條形碼掃描器可以在黑暗中識(shí)度條碼嗎？）

（2）識(shí)別速度快：標(biāo)簽一進(jìn)入磁場(chǎng)，閱讀器就可以即時(shí)讀取其中的信息，而且能夠同時(shí)處理多個(gè)標(biāo)簽，實(shí)現(xiàn)批量識(shí)別；（條形碼掃描器在識(shí)度條碼時(shí)可以做到批量識(shí)別嗎？）

（3）數(shù)據(jù)容量大：數(shù)據(jù)容量最大的二維條形碼（PDF417），最多也只能存儲(chǔ)2725個(gè)數(shù)字；若包含字母，存儲(chǔ)量則會(huì)更少；RFID標(biāo)簽則可以根據(jù)用戶的需要擴(kuò)充到數(shù)十千字節(jié)；（六）RFID技術(shù)特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)（1）讀取方便快捷：數(shù)據(jù)的讀取25（4）使用壽命長(zhǎng)，應(yīng)用范圍廣：其無(wú)線電通信方式，使其可以應(yīng)用于粉塵、油污等高污染環(huán)境和放射性環(huán)境，而且其封閉式包裝使得其壽命大大超過(guò)印刷的條形碼；（海上石油開(kāi)采）（5）標(biāo)簽數(shù)據(jù)可動(dòng)態(tài)更改：利用編程器可以向電子標(biāo)簽里寫入數(shù)據(jù)，從而賦予RFID標(biāo)簽交互式便攜數(shù)據(jù)文件的功能，而且寫入時(shí)間比打印條形碼更短；（6）更好的安全性：RFID電子標(biāo)簽不僅可以嵌入或附著在不同形狀、類型的產(chǎn)品上，而且可以為標(biāo)簽數(shù)據(jù)的讀寫設(shè)置密碼保護(hù)，從而具有更高的安全性；（4）使用壽命長(zhǎng)，應(yīng)用范圍廣：其無(wú)線電通信方式，使其可以應(yīng)用26（7）動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)通信：標(biāo)簽以每秒50～100次的頻率與閱讀器進(jìn)行通信，所以只要RFID標(biāo)簽所附著的物體出現(xiàn)在解讀器的有效識(shí)別范圍內(nèi)，就可以對(duì)其位置進(jìn)行動(dòng)態(tài)的追蹤和監(jiān)控。（根據(jù)以上的優(yōu)點(diǎn)，你能設(shè)想RFID的用途嗎？）（7）動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)通信：標(biāo)簽以每秒50～100次的頻率與閱讀器進(jìn)27（七）RFID應(yīng)用領(lǐng)域區(qū)分領(lǐng)域主要內(nèi)容適用技術(shù)物流/流通制造業(yè)附著在部件，TQM及部件傳送（JIT）915MHz物質(zhì)流管理附著在palette、貨物、集裝箱等。降低費(fèi)用及提供配送信息，收集CRM數(shù)據(jù)433MHz支付需要注油、過(guò)路費(fèi)等非現(xiàn)金支付時(shí)自動(dòng)計(jì)算費(fèi)用13.56MHz零售業(yè)商品檢索及陳列場(chǎng)所的檢索，庫(kù)存管理，防盜，特性化廣告等915MHz裝船/受領(lǐng)附著palette或集裝箱、商品，縮短裝船過(guò)程及包裝時(shí)間433MHz倉(cāng)儲(chǔ)業(yè)個(gè)別貨物的調(diào)查及減少發(fā)生錯(cuò)誤，節(jié)省勞動(dòng)力915MHz健康管理/食品制藥為了視覺(jué)障礙者，在藥品容器附著存儲(chǔ)處方、用藥方法、警告等信息的RFID標(biāo)簽，并通過(guò)識(shí)別器把信息轉(zhuǎn)換成語(yǔ)音，并進(jìn)行傳送915MHz健康管理防止制藥的偽造和仿造，提供利用設(shè)施的識(shí)別手段，附著在老年性癡呆患者的收容設(shè)施及醫(yī)藥品/醫(yī)學(xué)消耗品915MHz畜牧業(yè)流通管理家畜出生時(shí)附著RFID標(biāo)簽，把飼養(yǎng)過(guò)程及宰殺過(guò)程信息存儲(chǔ)在中央數(shù)據(jù)庫(kù)里125KHz、134KHz確認(rèn)身份/保安/支付游樂(lè)公園/活動(dòng)給訪客附著內(nèi)置RFID芯片的手鐲子或ID標(biāo)簽，進(jìn)行位置跟蹤及防止迷兒，群體間位置確認(rèn)服務(wù)433MHz圖書館、錄像帶租賃店在書和錄像帶附著RFID芯片，進(jìn)行借出和退還管理，防止盜竊13.56MHz、915MHz保安用作個(gè)人ID標(biāo)簽，防止偽造，確認(rèn)身份及控制出入，跟蹤對(duì)象及防止盜竊2.45GHz接待業(yè)自動(dòng)支付及出入控制13.56MHz運(yùn)輸交通在車輛附著RFID標(biāo)簽，進(jìn)行車輛管理（注冊(cè)與否、保險(xiǎn)等）及交通控制實(shí)時(shí)監(jiān)控管理大眾交通情況433MHz、915MHz、2.45GHz（七）RFID應(yīng)用領(lǐng)域區(qū)分領(lǐng)域主要內(nèi)容適用技術(shù)物流/流制造28牲畜管理運(yùn)動(dòng)定位探針追蹤牲畜管理29二、RFID技術(shù)在物流中的應(yīng)用（一）集裝箱的自動(dòng)識(shí)別將記錄有集裝箱號(hào)、箱型、裝載的貨物種類、數(shù)量等數(shù)據(jù)的標(biāo)簽按照在集裝箱上，在經(jīng)過(guò)安裝有識(shí)別設(shè)備的公路、鐵路的出入口，碼頭的檢查口時(shí)，讀寫器發(fā)出無(wú)線電波，RFID標(biāo)簽自動(dòng)感應(yīng)后將相應(yīng)的數(shù)據(jù)返回到讀寫器，從而將RFID標(biāo)簽上保存的信息傳輸?shù)接?jì)算機(jī)，實(shí)現(xiàn)集裝箱的動(dòng)態(tài)跟蹤與管理，提高集裝箱運(yùn)輸?shù)男屎托畔⒌墓蚕?。（這種系統(tǒng)可以帶來(lái)哪些好處？）二、RFID技術(shù)在物流中的應(yīng)用30（二）RFID卡收