无线射频识别(RFID)技术第1章RFID概述

1、 willtg. All rights reserved.第第1章章 射频识别技术概论射频识别技术概论本章重点：掌握射频识别技术的概念和基本原理；本章重点：掌握射频识别技术的概念和基本原理； 了解射频识别技术的应用；了解射频识别技术的应用； 了解射频识别技术的现状和前景。了解射频识别技术的现状和前景。1.1 射频识别技术简介射频识别技术简介1.2 射频识别技术的基本原理射频识别技术的基本原理1.3 射频识别技术的应用射频识别技术的应用 无线射频识别（RFID） willtg. All rights reserved.1.1 射频识别技术简介n RFID是是Radio Frequency Ide

2、ntification的缩写，即射的缩写，即射频识别。频识别。n RFID是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据。自动识别目标对象并获取相关数据。射频识别系统的组成射频识别系统的组成: 电子标签（电子标签（Tag）阅读器阅读器 （Reader）天线天线 (Antenna) willtg. All rights reserved. 电子标签（电子标签（Tag）：由耦合元件及芯片组成，每个：由耦合元件及芯片组成，每个标签具有唯一的电子编码，附着在物体上标识目标对标签具有唯一的电子编码，附着在物体上标识目标对象。象。 阅

3、读器（阅读器（Reader）：读取（有时还可以写入）标：读取（有时还可以写入）标签信息的设备，可设计为手持式签信息的设备，可设计为手持式RFID读写器。读写器。 天线（天线（Antenna）：在标签和读写器间传递射频：在标签和读写器间传递射频信号。信号。射频识别系统的组成 willtg. All rights reserved.Bill of LadingMaterial Tracking固定式阅读器手持式阅读器RFID阅读器 willtg. All rights reserved.RFID阅读器的功能包括阅读器的功能包括 为标签提供能量（无源标签）为标签提供能量（无源标签） 建立双向的数据连

4、接建立双向的数据连接 清点标签，过滤清点结果清点标签，过滤清点结果 与后端业务系统交互与后端业务系统交互 每秒能够读取每秒能够读取100-300个标签数据个标签数据RFID阅读器可被固定安装于阅读器可被固定安装于 房间或仓库的出入口房间或仓库的出入口 城市或高速公路的车道上方及路侧城市或高速公路的车道上方及路侧 购物场所的收费处购物场所的收费处 等等等等移动式和手持式的移动式和手持式的RFID阅读器也很常见阅读器也很常见RFID阅读器 willtg. All rights reserved.RFID标签作为物体的标识，并存储物体的相关属性信息RFID标签 willtg. All rights

5、reserved.RFID标签具有唯一标识RFID标签的中信息可擦写，也可只读标签。RFID标签的信息可实现分区储存，其内部数据可在出厂时设定，也可在应用中被改写。RFID标签可擦写次数超过10万次。有 源无 源体 积大小寿 命短长价 格高低识读距离远近安 全 性高低RFID标签 willtg. All rights reserved.RFID标签几乎可以被安装到任何物体上，这也是RFID成为物联网关键技术的原因之一，如：产品外包装仓库托盘机动车公司资产或人员服装、箱包等消费品人、畜或宠物RFID标签 willtg. All rights reserved.RFID系统框图 willtg. A

6、ll rights reserved.1.条形码条形码2.磁卡磁卡3.IC卡卡4.RFID卡卡现有四种识别技术 willtg. All rights reserved.信息信息载体载体信息信息量量读读/写写性性读取读取方式方式保密保密性性智能智能化化抗干抗干扰能扰能力力寿命寿命成本成本条码条码纸、塑料纸、塑料薄膜、金薄膜、金属表面属表面小小只读只读CCD或或激光束激光束扫描扫描差差无无差差较短较短最低最低磁卡磁卡磁性物质磁性物质一般一般读读/写写电磁转电磁转换换一般一般无无较差较差短短低低IC卡卡EEPROM大大读读/写写电擦除、电擦除、写入写入最好最好有有好好长长较高较高RFID卡卡EEPR

7、OM大大读读/写写无线通无线通信信最好最好有有很好很好最长最长较高较高四种识别技术比较 willtg. All rights reserved.RFID技术优势 RFID远距离读取方便快捷数据容量大体积小巧，形状多样穿透性和无屏障阅读数据可动态变更安全性高多标签同时识别可重复使用抗污染能力和恶劣环境使用寿命长 willtg. All rights reserved.1.2 射频识别技术的基本原理 willtg. All rights reserved.RFID技术的基本工作原理：技术的基本工作原理： 标签进入磁场后，接收阅读器发出的射频信号，标签进入磁场后，接收阅读器发出的射频信号，凭借感应电

8、流所获得的能量发送出存储在芯片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（中的产品信息（Passive Tag，无源标签或被，无源标签或被动标签），或者由标签主动发送某一频率的信动标签），或者由标签主动发送某一频率的信号（号（ActiveTag，有源标签或主动标签），阅，有源标签或主动标签），阅读器读取信息并解码后，送至中央信息系统进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。行有关数据处理。RFID的基本原理 willtg. All rights reserved.以汽车收费站监控的例子说明。以汽车收费站监控的例子说明。 RFID 系统由系统由 Tag 芯片、芯片、天线

9、、读卡器所组成，接收信息并传至计算机系统处理天线、读卡器所组成，接收信息并传至计算机系统处理汽车收费站监控 willtg. All rights reserved.频 率HF13.56 MHzUHF433 MHzUHF840-845 MHz920-925 MHzMicrowave2.4 GHz5.8 GHz识读距离60 cm50-100 m10 m (无源)100 m (有源)1 m (无源)50 m (有源)对应标签无源有源无源/有源无源/有源指 向 性广中窄更窄物理特性受环境影响小安全性较高距离远可大量读取距离远可大量读取受金属影响大可大量读取与WLAN频率相同典型应用场景交通卡门禁图书馆

10、电子证照医院病患监护业余无线电业务物流零售城市交通管理物流道路通行收费RFID不同的工作频率所对应的应用场景 willtg. All rights reserved. RFID按照能源的供给方式分为按照能源的供给方式分为无源无源RFID（被动（被动式），式），有源有源RFID（主动式），以及（主动式），以及半有源半有源RFID。无源无源RFID读写距离近，价格低，几乎无使用寿命读写距离近，价格低，几乎无使用寿命限制，但需要大功率读写装置；有源限制，但需要大功率读写装置；有源RFID可以提可以提供更远的读写距离，但是需要电池供电，成本要更供更远的读写距离，但是需要电池供电，成本要更高一些，适用于

11、远距离读写的应用场合，有限使用高一些，适用于远距离读写的应用场合，有限使用寿命，对读写装置依赖小。寿命，对读写装置依赖小。RFID的分类 willtg. All rights reserved. 半有源半有源RFID，结合有源，结合有源RFID和无源和无源RFID的优势，的优势，在低频在低频125KHZ频率的触发下，让微波频率的触发下，让微波2.45G发挥优发挥优势。半有源势。半有源RFID技术，也可以叫做低频激活触发技技术，也可以叫做低频激活触发技术，利用低频近距离精确定位，微波远距离识别和上术，利用低频近距离精确定位，微波远距离识别和上传数据，来解决单纯的有源传数据，来解决单纯的有源RFI

12、D和无源和无源RFID没有办没有办法实现的功能。简单的说，就是近距离激活定位，远法实现的功能。简单的说，就是近距离激活定位，远距离识别及上传数据。距离识别及上传数据。RFID的分类 willtg. All rights reserved.根据根据RFID系统完成的功能不同，可以把系统完成的功能不同，可以把RFID系统分系统分成四种类型：成四种类型：EAS系统、便携式数据采集系统、物流系统、便携式数据采集系统、物流控制系统和定位系统。控制系统和定位系统。RFID的分类 willtg. All rights reserved. EAS(Electronic Article Surveillance

13、)是一种设是一种设置在需要控制物品出入门口的置在需要控制物品出入门口的RFID技术。这种技技术。这种技术的典型应用场合是商店、图书馆和数据中心等术的典型应用场合是商店、图书馆和数据中心等地方，当未被授权的人从这些地方非法取走物品地方，当未被授权的人从这些地方非法取走物品时，时，EAS系统会发出警告。系统会发出警告。 典型的典型的EAS系统一般由三部分组成：系统一般由三部分组成： 附着在商品上的电子标签，电子传感器。附着在商品上的电子标签，电子传感器。 电子标签灭活装置，以便授权商品能正常出入。电子标签灭活装置，以便授权商品能正常出入。 监视器，在出口形成一定区域的监视空间。监视器，在出口形成一

14、定区域的监视空间。 EAS系统 willtg. All rights reserved. 便携式数据采集系统便携式数据采集系统是使用带有是使用带有RFIDRFID阅读器的手阅读器的手持式数据采集器采集持式数据采集器采集RFIDRFID标签上的数据。这种系标签上的数据。这种系统具有比较大的灵活性，适用于不宜安装固定式统具有比较大的灵活性，适用于不宜安装固定式RFIDRFID系统的应用环境。系统的应用环境。手持式阅读器手持式阅读器( (数据输入终端数据输入终端) )可以在读取数据的可以在读取数据的同时，通过无线电波数据传输方式实时地向主计同时，通过无线电波数据传输方式实时地向主计算机系统传输数据，

15、也可以暂时将数据存储在阅算机系统传输数据，也可以暂时将数据存储在阅读器中，成批地向主计算机系统传输数据读器中，成批地向主计算机系统传输数据。便携式数据采集系统 willtg. All rights reserved.在物流控制系统中，在物流控制系统中，RFIDRFID阅读器分散布置在给定阅读器分散布置在给定的区域，并且阅读器直接与数据管理信息系统相的区域，并且阅读器直接与数据管理信息系统相连，信号发射机是移动的，一般安装在移动的物连，信号发射机是移动的，一般安装在移动的物体、人上面。当物体、人流经阅读器时，阅读器体、人上面。当物体、人流经阅读器时，阅读器会自动扫描标签上的信息并把数据信息输入数

16、据会自动扫描标签上的信息并把数据信息输入数据管理信息系统进行存储、分析和处理，以达到控管理信息系统进行存储、分析和处理，以达到控制物流的目的。制物流的目的。物流控制系统 willtg. All rights reserved. 定位系统用于自动化加工系统中的定位，以及对定位系统用于自动化加工系统中的定位，以及对车辆、轮船等进行运行定位支持。车辆、轮船等进行运行定位支持。阅读器放置在移动的车辆、轮船或者自动化流水阅读器放置在移动的车辆、轮船或者自动化流水线中移动的物料、半成品和成品上，信号发射机线中移动的物料、半成品和成品上，信号发射机嵌入到操作环境的地表下面。嵌入到操作环境的地表下面。信号发射

17、机上存储有位置识别信息，阅读器一般信号发射机上存储有位置识别信息，阅读器一般通过无线的方式通过无线的方式( (有的采用有线的方式有的采用有线的方式) )连接到主连接到主信息管理系统。信息管理系统。定位系统 willtg. All rights reserved.1.3 射频识别技术的应用1.2004年开始，全球最大零售商沃尔玛开始采年开始，全球最大零售商沃尔玛开始采用用RFID技术，每年可节省技术，每年可节省83.5亿美元。亿美元。2.2005年底美国国防部开始大规模应用年底美国国防部开始大规模应用RFID技术。技术。3.飞利浦公司为飞利浦公司为2006年世界杯提供年世界杯提供320万张万张R

18、FID门票。门票。4. SAP、英特尔共同开发、英特尔共同开发RFID技术并大力推技术并大力推广应用。广应用。 willtg. All rights reserved.在行业应用方面，国外主要是零售业、制造业、政在行业应用方面，国外主要是零售业、制造业、政府、医药、物流等行业广泛应用府、医药、物流等行业广泛应用RFID技术技术行业应用 willtg. All rights reserved.行李包裹自动识别行李包裹自动识别非接触电子钥匙非接触电子钥匙集装箱自动分类管理集装箱自动分类管理废品分类管理废品分类管理仓库物品管理和分类仓库物品管理和分类 生产线自动化及在线检测生产线自动化及在线检测非接

19、触度表非接触度表轮胎实时检测轮胎实时检测现代化机场管理现代化机场管理现代化医院管理与监测现代化医院管理与监测物流实时管理物流实时管理资产管理登记资产管理登记商场货物商场货物图书馆书籍管理图书馆书籍管理停车场不停车收费和管理停车场不停车收费和管理POS机机未来的广阔应用领域 willtg. All rights reserved.RFID应用案例一：电子门票 willtg. All rights reserved. willtg. All rights reserved.每个展台附近都部署有每个展台附近都部署有RFID 读取器，这样对参展者读取器，这样对参展者来说，参观者在展会中走过哪些地方，在

20、哪里驻足来说，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时，主办者可以在会展上部署带有RFID 读取器的多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。到走失的同伴信息。 willtg. All rights reserved. 新加坡国立

21、图书馆是目前世界上唯一一个完全采用新加坡国立图书馆是目前世界上唯一一个完全采用RFIDRFID管管理的大型图书馆。理的大型图书馆。 新加坡的每个公民都可以用其身份证新加坡的每个公民都可以用其身份证或驾驶证来国立图书馆借阅图书。在每本图书的后面都贴或驾驶证来国立图书馆借阅图书。在每本图书的后面都贴有一个有一个RFIDRFID标签，借阅者只需将图书带到自助借阅机前，标签，借阅者只需将图书带到自助借阅机前，插入身份证或驾驶证，把图书正放到蓝色面板上即可完成插入身份证或驾驶证，把图书正放到蓝色面板上即可完成借阅过程。借阅过程。RFID应用案例二：新加坡国立图书馆 willtg. All rights

22、reserved.中国RFID的现状地区间发展不平衡地区间发展不平衡上海上海 由于政府的推动由于政府的推动 在很多项目上得到日益广在很多项目上得到日益广 泛的应用泛的应用北京北京 系统集成商很多，在全国范围内积极活动，系统集成商很多，在全国范围内积极活动， 进行着很多项目进行着很多项目广州广州 智能卡的技术基础较强，产业密集，对卡技智能卡的技术基础较强，产业密集，对卡技 术以外的术以外的RFID技术非常关注，大有后来者居技术非常关注，大有后来者居 上的态势上的态势 willtg. All rights reserved.行业间发展不平衡行业间发展不平衡封闭环境封闭环境 身份证、门禁、交通一卡通

23、较为成功身份证、门禁、交通一卡通较为成功开放环境开放环境 托盘、集装箱、供应链相对落后托盘、集装箱、供应链相对落后中国RFID的现状 willtg. All rights reserved.中国的中国的“一卡通一卡通”和日本的和日本的SUICA中国RFID的现状 willtg. All rights reserved. 芯片设计芯片设计 芯片生产芯片生产 芯片测试、划片、触点加工芯片测试、划片、触点加工 天线设计天线设计 天线生产天线生产 芯片封装：倒装芯片芯片封装：倒装芯片(flip chip)或线绑定或线绑定(wire bond) 印刷、成卡、标签生产印刷、成卡、标签生产 识读设备研发与生

24、产识读设备研发与生产 中间件、应用软件、物联网中间件、应用软件、物联网 应用单位应用单位 标准组织、国家标准组织、国家RFID管理部门管理部门RFID产业链 willtg. All rights reserved.德州仪器德州仪器日立日立NEC飞利浦飞利浦 Intel主要的RFID芯片厂商 willtg. All rights reserved.1.Symbol2.Alien3.Intermec4.Zebra主要的RFID标签厂商 willtg. All rights reserved.BEAIBMORACLESUNSAPMicrosoftHP主要的软件解决方案厂商 willtg. All r

25、ights reserved.RFID在中国 willtg. All rights reserved.NFC技术主要用于手持设备的短距离数据通信，是起源于无线技术主要用于手持设备的短距离数据通信，是起源于无线设备间的一种设备间的一种“非接触式射频别非接触式射频别”(RFID)及互联技术。及互联技术。 NFC在单一芯片上结合了感应式读卡器、感应式卡片和点对在单一芯片上结合了感应式读卡器、感应式卡片和点对点的功能，能在短距离内与兼容设备进行识别和数据交换。点的功能，能在短距离内与兼容设备进行识别和数据交换。RFID互联互联网络网络NFC willtg. All rights reserved. 频

26、段：频段： 13.56MHZ通讯距离：通讯距离： 约约10厘米厘米 标准规格：标准规格： 符合国际标准化组织的符合国际标准化组织的ISO18092、 ISO21481 标准，标准， 兼容现有非接触智能卡兼容现有非接触智能卡ISO14443标准标准传输速度：传输速度： 106kbps、212kbps、424kbps等三种等三种(被被动动) 846kbps、1695kbps (主动主动)NFC willtg. All rights reserved.NFCNFC采用了双向识别和连接，通信各方不存在固定的主从关采用了双向识别和连接，通信各方不存在固定的主从关系，通信可以由任意一个系，通信可以由任意一

27、个NFCNFC设备发起。设备发起。RFIDRFID阅读器通过天线与阅读器通过天线与RFIDRFID电子标签进行无线通信，可电子标签进行无线通信，可以实现对标签识别码和内存数据的读出或写入操作以实现对标签识别码和内存数据的读出或写入操作NFC willtg. All rights reserved.p红外要求设备在红外要求设备在3030锥角内，且不能移动，锥角内，且不能移动，NFCNFC比红外建比红外建立连接更快操作更便捷立连接更快操作更便捷p与蓝牙相比。蓝牙适用于较长距离，比较大量的数据通信，与蓝牙相比。蓝牙适用于较长距离，比较大量的数据通信， NFCNFC适用于交换财务信息或敏感的个人信息等

28、重要数据。适用于交换财务信息或敏感的个人信息等重要数据。 NFCNFC和蓝牙可以互为补充，共同存在。和蓝牙可以互为补充，共同存在。事实上，快捷轻型的事实上，快捷轻型的NFC协议可以用于引导两台设备之间的蓝牙配协议可以用于引导两台设备之间的蓝牙配对过程。对过程。NFC willtg. All rights reserved.p 与现有非接触智能卡技术兼容，目前已经成为越来越多主与现有非接触智能卡技术兼容，目前已经成为越来越多主要厂商支持的正式标准；要厂商支持的正式标准；p 与其他无线连接方式相比，与其他无线连接方式相比，NFCNFC是一种近距离的私密通信是一种近距离的私密通信 方式，提供各种设备

29、间轻松、安全、迅速而自动的通信；方式，提供各种设备间轻松、安全、迅速而自动的通信； p 相对于相对于RFIDRFID来说具有距离近、带宽高、能耗低等特点；来说具有距离近、带宽高、能耗低等特点；p 比红外更快、更可靠而且简单得多；比红外更快、更可靠而且简单得多；p 与蓝牙相比，与蓝牙相比，NFCNFC面向近距离交易，适用于交换财务信面向近距离交易，适用于交换财务信 息或敏感的个人信息等重要数据。息或敏感的个人信息等重要数据。NFC willtg. All rights reserved.被动模式被动模式主动模式主动模式通讯过程中指最先发起沟通的一方为发起设备，而回应的一方为目标设备通讯过程中指最先发起沟通的一方为发起设备，而回应