RFID物流专项信息技术综述

1、RFID技术介绍RFID的概述什么是RFID？射频识别即RFID（Radio Frequency IDentification）技术，又称电子标签、无线射频识别，是一种通信技术，可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。射频识别技术是20世纪90年代开始兴起的一种自动识别技术，射频识别技术是一项利用射频信号通过空间耦合(交变磁场或电磁场)实现无接触信息传递并通过所传递的信息达到识别目的的技术。 从信息传递的基本原理来说，射频识别技术在低频段基于变压器耦合模型(初级与次级之间的能量传递及信号传递)，在高频段基于雷达探测目标的空间耦合模型(雷达发射

2、电磁波信号碰到目标后携带目标信息返回雷达接收机)。1948年哈里斯托克曼发表的"利用反射功率的通信"奠定了射频识别技术的理论基础。射频识别技术的发展1940-1950年雷达的改进和应用催生了射频识别技术，1948年奠定了射频识别技术的理论基础。1950-1960年早期射频识别技术的探索阶段，主要处于实验室实验研究。1960-1970年射频识别技术的理论得到了发展，开始了一些应用尝试。1970-1980年射频识别技术与产品研发处于一个大发展时期，各种射频识别技术测试得到加速。出现了一些最早的射频识别应用。1980-1990年射频识别技术及产品进入商业应用阶段，各种规模应用开始

3、出现。1990-2000年射频识别技术标准化问题日趋得到重视，射频识别产品得到广泛采用，射频识别产品逐渐成为人们生活中的一部分。2000年后标准化问题日趋为人们所重视，射频识别产品种类更加丰富，有源电子标签、无源电子标签及半无源电子标签均得到发展，电子标签成本不断降低，规模应用行业扩大。至今射频识别技术的理论得到丰富和完善。单芯片电子标签、多电子标签识读、无线可读可写、无源电子标签的远距离识别、适应高速移动物体的射频识别技术与产品正在成为现实并走向应用。RFID系统构成RFID系统由电子标签、RFID阅读器、RFID信息处理计算机系统等组成。 RFID电子标签 RFID阅读器 RFID信息处理

4、系统 RFID 写入器（1）.RFID电子标签（Tag）是RFID主要核心部件，用于存储生产厂家及商品的识别信息。包含一个电子芯片和一个微型天线。标签尺寸的大小可根据用户要求设计。标签的一面为电子部分，另一面可以印刷条型码或其它信息。RFID 无源电子标签原理框图 (2)RFID阅读器（Reader）其作用是非接触、快速读取标签内容。典型的阅读器包含有高频模块(发送器和接收器)、控制单元以及天线。此外，阅读器还有附加的接口(RS232、RS485、以太网接口等)，以便将所获得的数据传送给RFID信息处理计算机或从信息处理计算机接收命令。(3).RFID标签写入器RFID标签写入器的用途是给RF

5、ID电子标签写入厂家及商品的电子信息，并可在标签的背面打印条形码。 RFID系统工作流程示例RFID国内外现状 RFID技术在国外的发展较早也较快。尤其是在美国、英国、德国、瑞典、瑞士、日本、南非目前均有较为成熟且先进的RFID系统。其中，低频近距离RFID系统主要集中在125kHz、1356MHz系统；高频远距离RFID系统主要集中在UHF频段(902MHz928MHz)915MHz、245GHz、58GHz。UHF频段的远距离RFID系统在北美得到了很好的发展；欧洲的应用则以有源245GHz系统得到了较多的应用。58GHz系统在日本和欧洲均有较为成熟的有源RFID系统。在RFID技术发展的

6、前10年中，有关RFID技术的国际标准的研讨空前热烈，国际标 准化组织ISOIEC联合技术委员会JTCl下的SC31下级委员会成立了RFID标准化研究 工作组WG4。尤其是在1999年10月1日正式成立的，由美国麻省理工学院MIT发起的 AutoID Center非盈利性组织在规范RFID应用方面所发挥的作用将越来越明显。Auto ID Center在对RFID理论、技术及应用研究的基础上，所作出的主要贡献如下： a.提出产品电子代码EPC(Electronic Product Code)概念及其格式规划。为减化电子标签芯片功能设计，降低电子标签成本，扩大RFID应用领域奠定了基础。 b.提出

7、了实物互联网的概念及构架，为EPC进入互联网搭建了桥梁。 c.建立了开放性的国际自动识别技术应用公用技术研究平台，为推动低成本的RFID标签和读写器的标准化研究开创了条件。我国在RFID技术的研究方面也发展很快，市场培育已初步开花结果。比较典型的是在中国铁路车号自动识别系统建设中，推出了完全拥有自主知识产权的远距离自动识别系统。中国铁路车号自动识别系统研究正式起步阶段可追溯到国家k2计划。铁道部曾将货车自动抄车号项目列为八五重点攻关技术研究课题。在20世纪90年代中期，国内有多家研究机构参与了该项技术的研究，探索了多种实现方案，最终确定了RFID技术为解决货车自动抄车号的最佳方案。进而，在RF

8、ID实现技术方面又探索了有源标签方案、无源标签倍频方案等。最后选定了无源标签RFID方案。经过多年的现场运行考验，铁路车号自动识别系统工程于1999年全面投入建设。经过两年左右的建设与试运行，目前铁路车号自动识别系统工程已发挥出了系统设计功能，圆了铁路人的梦想，并且其辐射与渗透到其他应用方面的作用日渐明显。在近距离RFID应用方面，许多城市已经实现了公交射频卡作为预付费电子车票应用，预付费电子饭卡等。在RFID技术研究及产品开发方面，国内已具有了自主开发低频、高频与微波RFID电子标签与读写器的技术能力及系统集成能力。与国外RFID先进技术之间的差距主要体现在RFID芯片技术方面。尽管如此，在

9、标签芯片设计及开发方面，国内已有多个成功的低频RFID系统标签芯片面市。RFID的特点Ø 无源远距离读写：可达1- 10米。 Ø 防冲撞技术：与条形码相比，无须直线对准扫描，读写速度快，可多目标识别、运动中识别，每秒可同时识别 50 个以上。Ø 防水、防磁、耐高温。可在恶劣环境下使用 。Ø 灵活的内部存储空间：厂家可以根据各自的需要定义各型号产品的存储容量，而且读写设备可以读取内存配置信息，便于在一个综合应用中操作不同的标签产品。 Ø 可反复读写并能根据用户需要锁定重要信息。Ø 使用寿命长（ 10 年或读写 10 万次），无机械磨损、

10、无机械故障，可在恶劣环境下使用。工作温度： -25 +70 。Ø 柔性封装，封装多样化，超薄和多种大小不一的外型，使电子标签能封装在纸张、塑胶制品（ PVC 、 PET ），可应用于不同场合，也可多层压制卡。Ø 穿透性和无屏障阅读： RFID能够穿透纸张、木材和塑料等非金属或非透明的材料，并能够进行穿透性通信。RFID的优劣势优势劣势RFID的优势之一 提高经济效益Ø 减少物流周期Ø 减少物流成本Ø 减少安全库存Ø 减少人力成本Ø 增加库存精确性Ø 增加物流透明程度Ø 提高生产及供应链管理的效率RFID优

11、势之二 高防伪性目前的防伪技术：纸张水印技术油墨技术激光全息图象防伪技术条码技术电话电码技术一.RFID成本太高，再加上RFID发射器，读取机，编码器及天线等设备成本高。二.涉及到隐私的问题。三. RFID标签一旦接近到读写器，就会无条件的自动发出讯息，无法确认该RFID读写器是否合法。四.含有金属和水分的物件或是环境，会对RFID产生影响。五.各国频率开放频段不一，仍有一致性上的问题。RFID的应用目前定义RFID产品的工作频率有低频、高频和甚高频的频率范围内的符合不同标准的不同的产品,而且不同频段的RFID产品会有不同的特性。其中感应器有无源和有源两种方式，下面详细介绍无源的感应器在不同工

12、作频率产品的特性以及主要的应用。低频(从125KHz到134KHz)高频(工作频率为13.56MHz)甚高频(工作频率为860MHz到960MHz之间)概述该频率主要是通过电感耦合的方式进行工作, 也就是在读写器线圈和感应器线圈间存在着变压器耦合作用.通过读写器交变场的作用在感应器天线中感应的电压被整流,可作供电电压使用. 磁场区域能够很好的被定义，但是场强下降的太快。在该频率的感应器不再需要线圈进行绕制，可以通过腐蚀或者印刷的方式制作天线。感应器一般通过负载调制的方式 的方式进行工作。也就是通过感应器上的负载电阻的接通和断开促使读写器天线上的电压发生变化，实现用远距离感应器对天线电压进行振幅

13、调制。如果人们通过数据控制负载电压的接通和断开，那么这些数据就能够从感应器传输到读写器。甚高频系统通过电场来传输能量。电场的能量下降的不是很快，但是读取的区域不是很好进行定义。该频段读取距离比较远，无源可达10m左右。主要是通过电容耦合的方式进行实现。特性1. 工作在低频的感应器的一般工作频率从120KHz到134KHz, TI 的工作频率为134.2KHz。该频段的波长大约为2500m. 2. 除了金属材料影响外，一般低频能够穿过任意材料的物品而不降低它的读取距离。 3. 工作在低频的读写器在全球没有任何特殊的许可限制。 4低频产品有不同的封装形式。好的封装形式就是价格太贵，但是有10年以上

14、的使用寿命。 5虽然该频率的磁场区域下降很快，但是能够产生相对均匀的读写区域。 6相对于其他频段的RFID产品，该频段数据传输速率比较慢。 7感应器的价格相对与其他频段来说要贵。1. 工作频率为13.56MHz，该频率的波长大概为22m。 2. 除了金属材料外，该频率的波长可以穿过大多数的材料，但是往往会降低读取距离。感应器需要离开金属一段距离。 3. 该频段在全球都得到认可并没有特殊的限制。 4. 感应器一般以电子标签的形式。 5. 虽然该频率的磁场区域下降很快，但是能够产生相对均匀的读写区域。 6. 该系统具有防冲撞特性，可以同时读取多个电子标签。 7. 可以把某些数据信息写入标签中。 8

15、. 数据传输速率比低频要快，价格不是很贵。1 在该频段，全球的定义不是很相同欧洲和部分亚洲定义的频率为868MHz，北美定义的频段为902到905MHz之间，在日本建议的频段为950到956之间。该频段的波长大概为30cm左右。 2 目前，该频段功率输出目前统一的定义(美国定义为4W，欧洲定义为500mW)。 可能欧洲限制会上升到2W EIRP。 3 甚高频频段的电波不能通过许多材料，特别是水，灰尘，雾等悬浮颗粒物资。相对于高频的电子标签来说，该频段的电子标签不需要和金属分开来。 4 电子标签的天线一般是长条和标签状。天线有线性和圆极化两种设计，满足不同应用的需求。 5 该频段有好的读取距离，但是对读取区域很难进行定义。 6 有很高的数据传输速率，在很短的时间可以读取大量的电子标签。应用1 畜牧业的管理系统 2 汽车防盗和无钥匙开门系统的应用 3 马拉松赛跑系统的应用 4 自动停车场收费和车辆管理系统 5 自动加油系统的应用 6 酒店门锁系统的应用 7 门禁和安全管理系统1 图书管理系统的应用 2 瓦斯钢瓶的管理应用 3 服装生产线和物流系统的管理和应用 4 三表预收费系统 5 酒店门锁的管理和应用 6 大型会议人员通道系统 7 固定资产的管理系统 8 医药物流系统的管理和应用 9