无线射频RFID

1、RFID无线射频技术组员：徐升 肖科2013/6/7认识RFIDRFID原理RFID技术特点行情&应用CONTENTS认识RFID射频识别是无线电频率识别（射频识别是无线电频率识别（Radio Frequency IdentificationRadio Frequency Identification，RFIDRFID）的简称，即通过）的简称，即通过无线电波无线电波进行识别。进行识别。u射频射频识别技术是一种非接触式的自动识别技术识别技术是一种非接触式的自动识别技术u通过射频信号自动识别目标对象来获取相关通过射频信号自动识别目标对象来获取相关数据数据u识别识别信息存放在电子数据载体中，

2、电子数据载体称为信息存放在电子数据载体中，电子数据载体称为应答器，应答器中存放的识别信息由阅读器读出。一应答器，应答器中存放的识别信息由阅读器读出。一些应用中阅读器不仅可以读出存放的信息，而且可以些应用中阅读器不仅可以读出存放的信息，而且可以对应答器写入数据。读写过程均由无线通信来实现。对应答器写入数据。读写过程均由无线通信来实现。RFID特点它是通过电磁耦合方式实现的非接触自动识别技术它需要利用无线电频率资源，必须遵守无线电频率使用的众多规范它存放的识别信息是数字化的，因此通过编码技术可以方便地实现多种应用，如身份识别、商品货物识别、动物识别、工业过程监控和收费等。它可以容易地对多应答器、多

3、阅读器进行组合建网，以完成大范围的系统应用，并构成完善的信息系统。它涉及计算机、无线数字通信、集成电路、电磁场等众多学科，是一个新兴的融合多种技术的领域。RFID工作频段1 12 23 34 4低频（低频（LFLF，频率范围为，频率范围为30300kHz30300kHz）：工作频率低于）：工作频率低于135kHz135kHz，最常用的，最常用的是是125kHz125kHz；高频（高频（HFHF，频率范围为，频率范围为330MHz330MHz）：工作频率为）：工作频率为13.56MHz13.56MHz7kHz7kHz；特高频（特高频（UHFUHF，频率范围为，频率范围为300MHz3GHz300

4、MHz3GHz）：工作频率为）：工作频率为433MHz433MHz，866960MHz866960MHz和和2.45GHz2.45GHz；超高频（超高频（SHFSHF，频率范围为，频率范围为330GHz330GHz）：工作频率为）：工作频率为5.8GHz5.8GHz和和24GHz24GHz，但目前，但目前24GHz24GHz基本没有采用。基本没有采用。GSM：上行890-909MHZ；下行935-954MHZ频点：1-95EGSM：上行885-890MHZ；下行930-935MHZ频点：999-1024DCS1800：上行17101720MHz，下行18051815MHz以及17251735M

5、Hz，下行18201830MHz频点：512-561以及587-6361805-18251710-1730TD-SCDMA：1880MHz1920MHz（A频段小灵通占用）2010MHz2025MHz（B频段目前使用）2300MHz2400MHz（C频段补充频段）RFID总体结构RFIDRFID系统的射频标签由系统的射频标签由射频模块射频模块、阅读器阅读器、控制控制模块及模块及天线天线四个主要部分构成。四个主要部分构成。RFID总体结构射频模块（核心）射频模块（核心）应答器（射频卡和标签）应答器（射频卡和标签）RFID总体结构应答器电路由天线、编应答器电路由天线、编/ /解码器、电源、解调器、

6、存储器、解码器、电源、解调器、存储器、控制器和负载调制电路组成。控制器和负载调制电路组成。RFID总体结构阅读器（读写器和基站）阅读器（读写器和基站）RFS-2000T型UHF读写器远距离阅读器RFID总体结构阅读器和应答器都需要安装天线，天线的应用目阅读器和应答器都需要安装天线，天线的应用目标是取得最大的能量传输效果。选择天线时，需标是取得最大的能量传输效果。选择天线时，需要考虑天线类型、天线的阻抗、应答器附着物的要考虑天线类型、天线的阻抗、应答器附着物的射频特性、阅读器与应答器周围的金属物体等因射频特性、阅读器与应答器周围的金属物体等因素。素。类型：类型：l 偶极子天线：辐射能力强，制造工

7、艺简单，偶极子天线：辐射能力强，制造工艺简单，成本低，具有全向方向性，常用于远距离成本低，具有全向方向性，常用于远距离RFIDRFID系统。系统。l 微带贴片天线：方向图是定向的，但工艺较微带贴片天线：方向图是定向的，但工艺较复杂，成本较高。复杂，成本较高。l 线圈天线：用于电感耦合方式的线圈天线：用于电感耦合方式的RFIDRFID系统中系统中（阅读器和应答器之间的耦合电感线圈在这（阅读器和应答器之间的耦合电感线圈在这里也称为天线），线圈天线适用于近距离里也称为天线），线圈天线适用于近距离（1m1m以下以下）的）的RFIDRFID系统，在系统，在UHFUHF、SHFSHF频段和频段和工作距离、

8、方向不定的场合难以得到广泛运工作距离、方向不定的场合难以得到广泛运用。用。RFIDRFID工作原理工作原理标签标签接收信号标签在电磁场中充电取得足够能量以便反射标识信息天线阅读头计算机系统阅读头通过天线广播信号阅读头向计算机传送信息l RFIDRFID系统的基本模型如图所示。其中电子标签可称系统的基本模型如图所示。其中电子标签可称为射频标签、标签、数据载体；阅读器可称为读出为射频标签、标签、数据载体；阅读器可称为读出装置、扫描器、通信器、读写器（取决于电子标签装置、扫描器、通信器、读写器（取决于电子标签是否可以无线改写数据）。是否可以无线改写数据）。l 电子电子标签与阅读器之间通过耦合元件实现

9、射频信号标签与阅读器之间通过耦合元件实现射频信号的空间（无接触）耦合，在耦合通道内，根据时序的空间（无接触）耦合，在耦合通道内，根据时序关系，实现能量传递和数据交换。关系，实现能量传递和数据交换。标签标签与阅读器之间的数据传输是与阅读器之间的数据传输是通过空气介质以无通过空气介质以无线电波的形式进行的线电波的形式进行的。 读写器将设定数据的无线电载波信号经过发射天线向外发射。读写器将设定数据的无线电载波信号经过发射天线向外发射。 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代码经天线发自身信息代码经天线发 射射出去。出去。

10、 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，经天线的调制器传给读写器。读写器对接到的信号进行解调解码，送后台电制器传给读写器。读写器对接到的信号进行解调解码，送后台电脑控制器。脑控制器。 计算机控制器根据逻辑运算判断该射频标签的合法性，针对不计算机控制器根据逻辑运算判断该射频标签的合法性，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。动作。 执行机构按计算机的指令动作。执行机构按计算机的指令动作。 通过计算机通信网络将各个监控点连接起来，构成总控信息平通过计算机

11、通信网络将各个监控点连接起来，构成总控信息平台，根据不同的项目设计不同的软件来完成要达到的功能。台，根据不同的项目设计不同的软件来完成要达到的功能。RFIDRFID工作过程工作过程识别技术的区别识别技术的区别自动自动识别技术识别技术自动识别自动识别技术是指采用集气进行识别的技术。自动识别的任务和目的技术是指采用集气进行识别的技术。自动识别的任务和目的是提供个人、动物、货物、商品和图文的信息。自动识别技术包括条是提供个人、动物、货物、商品和图文的信息。自动识别技术包括条形码、接触式形码、接触式ICIC卡、生物特征识别、光学字符识别（卡、生物特征识别、光学字符识别（OCROCR）和射频识）和射频识

12、别（别（RFIDRFID）等。）等。识别技术的区别参数参数条形码条形码光学符号识别光学符号识别语音识别语音识别生物识别法生物识别法IC卡卡射频识别系统射频识别系统典型的数据量/字节11001100-1664K1664K数据密度小小高高很好很好机器阅读的可读性好好费时间费时间好好个人阅读的可读性受制约简单容易简单容易困难不可能不可能灰尘/潮湿 的影响很严重很严重-可能（接触）没有影响光遮盖的影响全部失效全部失效-可能-没有影响方向和位置的影响很小很小-一个插入方向没有影响用坏/磨损有条件的有条件的-接触没有影响购置费/电子阅读设备很少一般很高很高很少一般工作费用（例如：打印机）很少很少无无一般（

13、接触）无未经允许的复制/修改容易容易可能（录像带）不可能不可能不可能阅读速度（包括数据载体的使用）低4s低3s很低5s很低510s低4s很快0.5s数据载体与阅读器之间的最大距离050cm1cm扫描器）050cm直接接触直接接触05m微波识别技术的区别识别技术的区别比 较 因比 较 因素素四 种 技四 种 技术术信息载体信息载体信息量信息量读读/ /写性写性读取方式读取方式安全安全性性智能化智能化抗干扰抗干扰性性寿命寿命成本成本条码技术条码技术纸、塑料、纸、塑料、金属表面金属表面小小只读只读激光束扫激光束扫描描差差无智能无智能差差较短较短最低最低磁卡技术磁卡技术磁性介质磁性介质一般一般读读/

14、/写写电磁转换电磁转换一般一般无智能无智能较差较差短短低低ICIC卡技术卡技术EEPROMEEPROM大大读读/ /写写电擦除、电擦除、写入写入好好智能智能好好长长较高较高RFIDRFID技术技术EEPROMEEPROM大大读读/ /写写无线通信无线通信好好智能智能很好很好最长最长较高较高四种识别技术的优缺点比较四种识别技术的优缺点比较识别技术的区别条形码技术（条形码技术（Bar Code）自动识别技术的行程过程与条形码的发明、使用和发展密不可分，条形码在自动识别技术中占有重要的地位。条形码技术最早产生在20世纪20年代。一维条形码：使用较多的码制是EAN，UPC和EAN128码。二维条形码：

15、分两类，一类由矩阵代码和点代码组成，其数据以二维空间的形态编码，比较小，适用于小物件。另一类二维条形码是包含重叠的或者多行的条形码符号。识别技术的区别条形码的特点： 条形码易于制作，对印刷设备和材料无特殊要求，条形码成本低廉，价格便宜。 条形码用激光读取信息，数据输入速度快，识别可靠准确。 识别设备结构简单，操作容易，无需专门训练。RFID的优点： RFID可以识别单个非常具体的物体，而条形码仅能够识别物体的分类。例如，条形码可以识别这是某品牌的瓶装酱油，但是不能分出是哪一瓶。 RFID采用无线电射频，可以透过外部材料读取数据，而条形码是靠激光来读取外部数据。 RFID可以同时对多个物体进行识

16、读（即具有防碰撞能力），而条形码只能一个一个地顺序读取。 RFID的应答器（标签）可存储的信息量大，并可以进行多次改写。 易于构成网络应用环境，对于商品货物而言，可构建所谓“物流网”。识别技术的区别RFID与接触式IC卡接触式IC卡简介接触式IC卡也称为IC卡（IntegratedCircuitCard），即集成电路卡，它将集成电路芯片镶嵌于塑料基片中，封装成卡的形式。在使用接触式IC卡时，应将IC卡插入阅读设备，阅读设备通过接触点给IC卡提供电源和定时脉冲，而它们之间的通信由双向串行借口通过另一接触点连接实现。应用可以分为金融卡和非金融卡。金融卡又可以分为信用卡和借记卡。信用卡主要由银行发行

17、和管理持卡人可以用它作为消费时的工具，可以使用预先设定的透支限额资金。非金融卡往往出现在各种事务管理，安全管理场所，如移动通信手机中的智能卡（SIM卡）、数字电视接收装置机顶盒（STB）中的智能卡。识别技术的区别接触式IC卡的缺点是：触点由于频繁的机械接触引起的磨损可能会导致接触不良，对腐蚀和污染缺乏抵抗能力，来自触点的静电可能会破坏数据，开房外置的阅读器（如IC卡电话机）无法防止被破坏。RFID的射频读取方式从根本上消除了这些弊端。此外，接触式IC卡在使用时需要插拔，不便于人多场合的应用，如公交票卡，而采用RFID就非常方便，因此RFID将在众多领域取代接触式IC卡。识别技术的区别RFID与

18、生物特征识别语音识别语音识别的原理：将说话人的声音转变为数字信号，将其声音特征与已存储的某说话人的参考语音作比较，以确定这段话音是否为已存储语音信息的某个人的声音，借此证实说话人的身份。美国在对半岛电视台播放的恐怖头目拉登的录像带进行鉴别时，就采用了语音。人脸特征识别人脸识别主要基于计算机图像处理和视频处理系统，将已存储的人脸有关图像和提供的人脸图像进行面部特征和表情的分析比较，就可以达到自动识别的目的。人脸特征识别如果再和语音识别相结合，那么就可以进一步提高识别的可靠性。识别技术的区别指纹识别指纹传感器的技术分为两类：基于手指皮肤表面特征的技术和基于手指表皮下特征的技术。指纹特征的差异很早就

19、被人们所知，随着计算机和信息时代的发展，指纹是被技术取得了很大的发展。RFID与生物特征识别将射频卡技术和生物特征识别技术相结合，是的生物特征识别进一步走向实用和普及，也使RFID技术在安全性上获得更好的保证。目前在RFID中采用生物特征识别较大的障碍是表征生物特征所需的数据量比较大。解决这个问题的途径不外乎亮点：一是加强信源压缩技术的研究，二是提高RFID的存储容量。识别技术的区别RFID与光学字符识别光学字符识别（OpticalCharacterRecognition，OCR）是利用扫描等光学输入方式，将各种票据、报刊、书籍、文稿和其他印刷品或手写体的文字、符号转化为图形信息的形式输入计算

20、机，再由相应的软件进行识别处理，将原稿上的每个字符转变成正确的标准代码（计算机内码），让计算机自动完成字符的录入工作。OCR是自动识别技术中的一个重要领域。OCR在办公自动化和机器翻译等领域应用广泛，是图书馆。银行、税务、邮政、出版社等行业必不可缺的技术手段。RFID是通过电子数据载体上存储的信息进行非接触读取来达到识别的目的，在某些场合还可具有重写数据的能力。这是RFID与条形码、生物特征识别、OCR的不同之处，也是RFID的最大特点。应用文档追踪和图书管理RFID应用应按作用距离可分为近距离应用和远距离应用。按识别的类别可分为身份、动物和物品的识别，在识别的基础上可以完成收费、显示、控制、

21、信息传输、数据整合、存储和挖掘等功能。目前，RFID在票务系统（城市公交车、高速公路收费、门票等）、收费卡、城市交通管理、安检门禁、物流、家政、食品安全追溯、药品、矿井生产安全、防盗、防伪、证件、集装箱识别、动物追踪、运动计时、生产自动化、商业供应链等众多领域获得广泛重视和应用。应用传统开放式图书管理模式(条码管理+EAS防盗)。EAS是商品电子防盗系统英文简称。在我国，第一代EAS系统于1980年在上海交通大学消磁实验室研制成功。上海交通大学于当年成为我国第一家依托EAS系统实行开架管理的图书馆。各高等院校的EAS科研成果不断向企业转化，为我国图书馆实现开架式管理的推广奠定了基础。现今RFI

22、D越来越普及，在图书馆界RFID取代传统开放式图书管理模式（条码管理+EAS防盗）已经形成发展趋势。EAS电子防盗应用近年来RFID智能图书馆管理系统由RFID智能标签（RFIDTAG）、智能检测天线、管理员读码器、自动借阅台、手持读码器和应用软件组成。智能标签可提供便捷的资料管理，又具有防窃保护功能；智能检测天线主要提供出入口的保安工作，它能准确地识别出触发警报的每一本书的书名，真正做到没有误报警。管理员读码器是供管理员在办理借还书手续时读取书本的RFID码专用，可同时读取最多达20本书，借还书时无需进行麻烦的充消磁工作。自助借阅台能让读者在无需图书管理员帮助的情况下，自己办理借阅手续，读者

23、可以随意地将预借阅的书用一次多本的方式，在自助借阅台前的小平台上经过，无需分别处理，大大地简化了借阅手续。手持读码器是一个轻便和方便携带的读码器，图书馆管理员不仅可以随时携带手持读码器来捕捉书上的智能标签的信息，快速搜索图书，在书架上快速查找某一本图书，将书架上放乱的书管理归类，而且可以利用手持读码器在任何位置完成书籍的借还手续应用RFID在世界图书馆中的应用美国图书馆在RFID应用上仍位居世界第一。美国已有很多城市的城市图书馆和大学图书馆采用了RFID系统进行管理。如美国科罗拉多州的杰弗逊国家公共图书馆，圣安东尼奥市的图书馆，明尼苏达州的明尼阿波利斯市公共图书馆等。据美国公司介绍，因为多数的书籍或者其他媒体能够堆叠起来被更快速的识别，使得RFID有着比条码更快的书籍检验速时间能节省到40。另外使用在货存管理上。应用RFID的图书馆在效率和增值服务上都有了很大提高。日本作为世界第二大经济体，在RFID的研究和应用中也投入了大量的人力物力。据日本研究机构富士总研近期发布的市场预测报告，到2012年，日本RFID相关市场人民币约五百六十六亿元的规模，与2006年四百零六亿日元的RFID市场规模相比，增幅超过九倍。而日本在RFID图书馆的应用上也处在世界领先的位置。应用第二代身份证实际上是符合ISO/IEC14443TYPEB协议的射频卡，按照居民身份证法的规定，其中存储了居民的九个