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文档简介
1、第四章第四章无线射频识别技术无线射频识别技术RFID主要内容主要内容第一节 RFID技术概述第二节 EPC射频识别技术一、射频识别技术n 射频识别技术是一种非接触式的自动识别技术。n 通过射频信号自动识别目标对象来获取相关数据。n 利用无线电波进行双向通信的一种自动识别技术,完成识别工作时无需人工干预,适于实现自动化且不易损坏,可识别高速运动物体并可识别多个射频卡,操作快捷方便。n 射频卡不怕油渍、灰尘等,短距离的射频卡可以在这样的环境中替代条码,长距离的产品多用于交通中,距离可达几十米。一、一、RFIDRFID技术概念技术概念RFID技术(RadioFrequencyIdentificati
2、on)无线射频识别技术 是一种非接触式的识别技术 基本原理是电磁理论。 是利用电磁能量实现自动识别 与数据采集技术。二、二、RFIDRFID系统组成系统组成 信号发射机(射频标签)发射接收天线信号接收机(阅读器)编程器1 1信号发射机信号发射机( (射频标签射频标签) ) 标签:带有线圈、天线、存储器与控制系统的低电集成电路。能够自动或在外力的作用下,把存储的信息主动发射出去。概念特点1 1信号发射机信号发射机( (射频标签射频标签) ) 种类标识标签便携式数据文件按调制方式分主动式标签被动式标签按存储器的类型分只读标签读写标签按有无电源分无源标签有源标签其它种类低频标签中频标签高频标签F主动
3、式标签、被动式标签主动式标签、被动式标签主动式主动式被动式被动式标签电源内置于标签内读卡器通过无线电频率传输能量标签电池有无所需信号强度低高范围可达100m3到5m读取多标签1000个3米内几百个数据存储128 Kb可读可写128字节可读可写优点:工作可靠性高,信号传送距离远。缺点:标签的使用寿命受到限制,贵优点:具有永久的使用期,便宜缺点:数据传输的距离短被动式标签被动式标签主动式标签主动式标签应用:零售行业的传统标签 应用:军事;交通控制F只读标签与读写标签只读标签与读写标签只读标签读写标签只读标签一次性编程只读标签可重复编程只读标签内容在标签出厂时已被写入只可在应用前一次性编程写入经擦除
4、后可重新编程写入,识别过程中标签内容不改写标签应用过程中数据双向传输F无源标签和有源标签无源标签和有源标签无源标签:标签中不含有电池的标签。特点:工作时距识读器的天线比较近使用寿命长。有源标签标签中含有电池的标签。特点:距识读器天线的距离较无源标签要远有源标签需定期更换电池。F按标签含信息量大小分按标签含信息量大小分标识标签特点:存储标识号码,用于对特定的标识项目,如人、物、地点进行标识。被标识项目的详细的特定的信息,需与系统相连接的数据库中进行查找。便携式数据文件标签中存储的数据非常大,足可以看作是一个数据文件。特点:用户可编程标签中除了存储标识码外,还存储有大量的被标识项目其他的相关信息,
5、如包装说明、工艺过程说明等。l低频(Low Frequency): 使用的频段范围为10KHz-1MHz,常见的主要规格有125KHz、135KHz。一般这个频段的电子卷标都是被动式l优点:其标签靠近金属或液体的物品上时能够有效发射讯号,l缺点:读取距离短、无法同时进行多卷标读取以及信息量较低,l应用:门禁系统、动物芯片、汽车防盗器和玩具等。l高频(High Frequency): 使用的频段范围为1MHz-400MHz,常见的主要规格为13.56MHz。这个频段的标签主要还是以被动式为主,l优点:和低频相较,传输速度较快且可进行多标签辨识l应用:最大的应用就是Smart Card,一般应用于
6、图书馆管理、产品管理等。F按频率分按频率分l超高频(Ultra High Frequency): 使用的频段范围为400MHz-1GHz,常见的主要规格有433 MHz、868-950MHz。主动式和被动式的应用在这个频段都很常见,被动式标签读取距离约3-4公尺左右,传输速率较快,而且因为天线可采用蚀刻或印刷的方式制造,因此成本较低,虽然在金属与液体的物品上的应用较不理想,但由于读取距离较远、信息传输速率较快,而且可以同时进行大数量标签的读取与辨识,因此目前已成为市场的主流,未来将广泛应用于航空旅客与行李管理系统、货架及栈板管理、出货管理、物流管理等。l微波(Microwave): 使用的频段
7、范围为1GHz以上,常见的主要规格有2.45GHz、5.8GHz。微波频段的特性与应用和超高频段相似,读取距离约为2公尺,但是对于环境的敏感性较高,一般应用于行李追踪、物品管理、供应链管理等。F按频率分按频率分F按适度距离分按适度距离分远程标签(100cm以上)近程标签(10100cm)超近程标签(0.210cm)2.2.信号接收机信号接收机( (阅读器)阅读器) 组成天线、射频模块、读写模块基本功能1.利用射频技术读取标签信息,或将信息写入标签,然后通过计算机及网络系统进行管理和信息传输。2.信号状态控制、奇偶错误校验与更正等1. 给产品加射频识别标签 2. 给包装箱加识别标签 3. 解读器
8、对标签识读 中央信息系统中央信息系统4. 传递信息给应用软件 Internet三、三、RFIDRFID工作流程工作流程天线天线读写器数据货物Internet中央信息系统中央信息系统四、四、RFIDRFID工作原理工作原理RFID的基本工作原理:标签进入磁场后,接收解读器发出的射频信号,凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息(Passive Tag,无源标签或被动标签),或者主动发送某一频率的信号(Active Tag,有源标签或主动标签);解读器读取信息并解码后,送至中央信息系统进行有关数据处理。以汽车收费站监控的例子说明。RFID系统由Tag芯片、天线、读卡器所组成,接收信息并
9、传至计算机系统处理四、四、RFIDRFID工作原理工作原理具体流程:(1)编程器预先将数据信息写入标签中。(2)阅读器经过发射天线向外发射无线电载波信号。(3)当射频标签进入发射天线的工作区时,射频标签被激活后即将自身信息经标签天线发射出去。(4)系统的接收天线接收到射频标签发出的载波信号,经天线的调节器传给阅读器,阅读器对接到的信号进行解调解码,送后台计算机。(5)计算机控制器根据逻辑运算判断射频标签的合法性,针对不同的设定做出相应的处理和控制,发出指令信号控制执行机构的动作。(6)执行机构按计算机的指令动作。(7)通过计算机通信网络将各个监控点连接起来,构成总控信息平台。六、六、RFIDR
10、FID技术的特点技术的特点 不局限于视线,读取数据方便快速:识别距离比光学系统远; 可重复使用:使用寿命长;数据储存容量大;可同时读取数个数据;体积小; 不容易损坏;难以伪造和有智能。优点七、射频技术的应用七、射频技术的应用交通运输仓储生产流通高速公路的自动收费系统铁路货运编组调度系统RFID库存跟踪系统集装箱识别系统拣选系统自动拣选系统生产物流的自动化及过程控制智能助手系统在德国莱因伯格的未来商店中,RFID货架能识别货架上的物品缺货时间或被摆放错位置。只需按键便显示价格的电子货架标签可以保证价格的准确可信。具有特殊功能的货架只要顾客移动了一件商品,显示屏会立刻显示该商品的信息包括号码、颜色
11、和价格等聪明的购物助理未来的智能购物车能自动识别所购商品,使购物变得更加便利更加快捷地称重只需将水果或蔬菜在智能电子秤上,自动识别所放物品是苹果、橘子、或萝卜等。电子时装顾问智能试衣间为顾客所选服装提供全面的信息互动的客户咨询师信息终端为顾客提供全面的帮助,包括商品信息、生活小窍门、如何快速的在店中找到所需商品完美的妆容智能镜子帮助顾客选择最合适的化妆品,顾客可以在互动屏幕上选择不同的模特来测试不同风格的效果四、RFID与条码的区别项目项目RFID标签标签传统条码传统条码媒介媒介电磁波电磁波光光资料特性资料特性可固定可变动可固定可变动固定固定重新编制重新编制不需接触不需接触重新做重新做肉眼可见
12、肉眼可见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项目项目RFIDRFID标签标签传统条码传统条码形式形式各种尺寸与形式各种尺寸与形式直接印制于商品直接印制于商品表面损毁表面损毁不影响资料读取不影响资料读取资料损毁资料损毁环境耐久性环境耐久性可抗化学侵蚀可抗化学侵蚀不抗污损不抗污损读取距离读取距离0100公尺公尺最多最多12公尺公尺编写距离编写距离0100公尺公尺不可重新编写不可重新编写三、三、EPCEPC物联网物联网1.EPC1.EPC概念概念 物联网概念一经提出,立即受到各国政府、企业和学术界的重视,在需求和研发的相互推动下,迅速热遍全球。目前国际上对物联网的
13、研究逐渐明朗起来,最典型的解决方案有欧美的EPC系统和日本的UID系统。 EPC(Electronic Product Code)即产品电子代码是基于RFID与Internet的一项物流信息管理新技术,通过给每一个实体对象(包括零售商品、物流单元、集装箱、货运包装等)分配一个全球惟一的代码来构建一个全球物品信息实时共享的实物互联网(An Internet of Things,简称“物联网”)。 三、三、EPCEPC物联网物联网2. 2. EPCEPC系统结构系统结构 EPC系统是一个先进的、综合性的和复杂的系统。它由EPC编码体系、RFID系统及信息网络系统三个部分组成,主要包括六个方面:EP
14、C编码、EPC标签、读写器、EPC中间件、对象名称解析服务(ONS)和EPC信息服务(EPCIS)。PML:实体标记语言(PhysicalMarkupLanguage)三、三、EPCEPC物联网物联网2. 2. EPCEPC系统结构系统结构系统构成名 称注 释EPC编码体系EPC代码用来标识目标的特定代码射频识别系统EPC 标签贴在物品之上或者内嵌在物品之中读写器识读EPC标签信息网络系统EPC中间件EPC系统的软件支持系统对象名称解析服务(Object Naming Service:ONS) EPC信息服务(EPC IS) 三、三、EPCEPC物联网物联网3.EPC3.EPC系统的工作流程系
15、统的工作流程EPCEPC编码体系编码体系EPCEPC编码体系编码体系 EPC编码体系是EANUCC系统的拓展和延伸; EPC编码仅对生产厂商和产品进行编码; EPC编码给批次内的每一单件产品分配惟一的 EPC代码,该批次也可视为一个单一的实体对象分配一个批次的EPC代码。特点EPCEPC编码体系编码体系惟一性、科学性、兼容性、全面性、合理性、国际性、无歧视性特性:EPCEPC信息服务信息服务(EPCIS)(EPCIS)三、三、EPCEPC物联网物联网4.EPC4.EPC系统特点系统特点 lEPC系统的特点 lEPC与射频识别技术的关系 lEPC与EAN/UCC之间的关系EPCEPC与射频识别技
16、术的关系与射频识别技术的关系 RFID技术只是EPC系统的一部分;EPC系统应用只是RFID技术的应用领域之一EPCEPC与与EAN/UCCEAN/UCC之间的关系之间的关系 EPC与EANUCC全球统一标识系统是兼容的EPC是EANUCC系统的延续和拓展。RFID案例被上海世博会门票采用近年来,在上海举行的会展数量以每年20%的速度递增。上海市政府一直在积极探索如何应用新技术提升组会能力,更好地展示上海城市形象。RFID 在大型会展中应用已经得到验证,2005年爱知世博会的门票系统就采用了RFID 技术,做到了大批参观者的快速入场。2006 年世界杯主办方也采用了嵌入RFID芯片的门票,起到
17、了防伪的作用。这引起了大型会展的主办方的关注。在2008年的北京奥运会上,RFID 技术已得到了广泛应用。2010 年世博会在上海举办,对主办者、参展者、参观者、志愿者等各类人群有大量的信息服务需求,包括人流疏导、交通管理、信息查询等,RFID 系统正是满足这些需求的有效手段之一。世博会的主办者关心门票的防伪。参展者比较关心究竟有哪些参观者参观过自己的展台,关心内容和产品是什么以及参观者的个人信息。参观者想迅速获得自己所要的信息,找到所关心的展示内容。 而志愿者需要了解全局,去帮助需要帮助的人。这些需求通过RFID 技术能够轻而易举的实现。参观者凭借嵌入RFID 标签的门票入场,并且随身携带。每个展台附近都部署有RFID 读取器,这样对参展者来说,参观者在展会中走过哪些地方,在哪里驻足时间较长,参观者的基本信息是什么等就了然于胸了,当参观者走近时,可以更精确地提供服务。同时,主办者可以在会展上部署带有RFID 读取器的多媒体查询终端,参观者可以通过终端知道自己当前的位置及所在展区的信息, 还能通过查询终端追踪到走失的同伴信息。沃尔玛减少物品脱销,提高货架的利
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