第四章 射频识别技术与应用（3）

1、第 四 章射频识别技术与应用主要内容v4.1 RFID概述v4.2 RFID的组成与工作原理v4.3 RFID的标准体系v4.4 电子产品编码EPCv4.5 RFID在物流系统中的应用4.1 射频识别系统（RFID）概述v射频技术（RF），又称无线射频或无线电射频技术，是一种无线电通信技术，其基本原理是电磁理论，利用无线电波对记录媒体进行读写vRF技术以无线信道作为传输媒体，建网迅速，通信灵活，可以为用户提供快捷、方便、实施的网络连接，也是实现移动通信的关键技术之一2. RFID技术的发展历程时间时间RFID技术发展技术发展19411950年年雷达的改进和应用催生了雷达的改进和应用催生了RFI

2、D技术，技术，1948年奠定了年奠定了RFID技术的技术的理论基础理论基础。19511960年年早期早期RFID技术的探索阶段，主要处于实验室实验研究。技术的探索阶段，主要处于实验室实验研究。19611970年年RFID技术的理论得到了发展，开始了一些应用尝试。技术的理论得到了发展，开始了一些应用尝试。19711980年年RFID技术与产品研发处于一个大发展时期，各种技术与产品研发处于一个大发展时期，各种RFID技术测试得到加速。出现了一些最技术测试得到加速。出现了一些最早的早的RFID应用。应用。19811990年年RFID技术及产品进入商业应用阶段，各种封闭系统应用开始出技术及产品进入商业

3、应用阶段，各种封闭系统应用开始出现。现。19912000年年RFID技术标准化问题日趋得到重视，技术标准化问题日趋得到重视，RFID产品得到广泛采用产品得到广泛采用2001今今标准化问题日趋为人们所重视，标准化问题日趋为人们所重视，RFID产品种类更加丰富，有源产品种类更加丰富，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。标签成本不断降低。4.1.2 RFID的特点v（1）非接触：读取距离由数公分到几十公尺。v（2）可遮盖：即使有遮蔽物（金属、液体除外）也可辨识。v（3）轻薄短小：可多样化的贴于对象人/物。v

4、（4）环境时间性：耐污、耐振、耐撞击、长期性。v（5）个体识别：芯片单体上有个体标识符串。v（6）自动读取：无需人工介入即可读取。 v（7）可抹写：数据可重复擦写。 v（8）移动读写：在移动中也可实现读取、写入。v（9）同时多笔读取：可同时读取多个标签。4.2 RFID的组成与工作原理4.2.1 RFID的组成4.2.1 RFID的组成v标签标签标签由耦合元件芯片及内置天线组成。其中包含RF发生器、混频器、滤波器、ID译码器、显示器等。v阅读器阅读器它是读取（也还可以写入）标签信息的设备，一般由振荡器、ID编码器、变量装载器组成。v天线天线天线是标签与阅读器之间传输数据的发射、接收装置，用于发

5、射和接受信号。（1 1）标签）标签( (TagTag) )（2 2）阅读器（）阅读器（ReaderReader）读取读取( (还可以写入还可以写入) )标签信息的设备，可设计为手持式标签信息的设备，可设计为手持式或固定式。或固定式。与标签通信的功能与标签通信的功能与计算机通信的功能与计算机通信的功能（3 3）天线）天线(Antenna)(Antenna)在标签和阅读器间传递射频信号的装置。在标签和阅读器间传递射频信号的装置。4.2.2 RFID的工作原理4.2.3 RFID产品分类v无源无源RFIDRFID产品产品无源RFID产品发展最早目前发展最成熟，市场应用最广的产品v有源有源RFIDRF

6、ID产品产品是最近几年慢慢发展起来的远距离自动识别领域巨大的应用空间和市场潜质v半有源半有源RFIDRFID产品产品结合有源RFID产品及无源RFID产品的优势在门禁进出管理，人员精确定位，区域定位管理，周界管理，电子围栏及安防报警等领域有着很大的优势。按频率分：按频率分： 低频低频(30-300KHz)(30-300KHz) 高频高频(3-30MHz)(3-30MHz) 超高频超高频(300M-3GHz)(300M-3GHz) 按RFID系统分类v根据射频系统完成的功能不同分EAS系统（电子物品监视系统）便携式数据采集系统RFID网络控制系统（物流控制系统）RFID定位系统按标签写入方式分：

7、按标签写入方式分： 集成固化式电子标签集成固化式电子标签 信息在集成电路生产时即将信息以信息在集成电路生产时即将信息以ROMROM工艺模工艺模式注入。式注入。 现场有线改写式电子标签现场有线改写式电子标签 一般将电子标签保存的信息写入其内部的一般将电子标签保存的信息写入其内部的E2E2存存贮区中改写时需要专用的编程器或写入器。贮区中改写时需要专用的编程器或写入器。 现场无线改写式电子标签现场无线改写式电子标签 一般适用于有源类电子标签一般适用于有源类电子标签4.3 RFID的标准体系4.3.1 RFID标准体系的内容4.3.2 三大标准体系vISOISO制定的制定的RFIDRFID标准体系标准

8、体系1995年国际标准化组织ISO/IEC第一联合技术委员会JTCl设立了子委员会SC31（以下简称SC31），负责 RFID标准化研究工作。SC31委员会由来自各个国家的代表组成，如英国的BSI IST34委员、欧洲CEN TC225成员。vEPC globalEPC global制定的制定的RFIDRFID标准体系标准体系EPC global的目标是解决供应链的透明性和追踪性它可以实现对所有物品提供单件唯一标识制定了空中接口协议、读写器协议v日本日本UIDUID制定的制定的RFIDRFID标准体系标准体系日本泛在中心制定RFID相关标准的思路类似于EPC global目标也是构建一个完整的

9、标准体系，但是具体内容存在差异。4.3.3 RFID的频率标准v（1 1）低频系统（）低频系统（30kHz30kHz300kHz300kHz）得到广泛的应用和推广主要用于短距离、低成本的应用v（2 2）高频系统（）高频系统（3MHz3MHz30MHz30MHz）感应器不需要绕制线圈，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进行工作实现用远距离感应器对天线电压进行振幅调制v（3 3）超高频系统（）超高频系统（300MHz300MHz3GHz3GHz）超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读取的区域不是很好进行定义读取距离比较远，无源可达10m左右4.3.3

10、RFID的频率标准国际上国际上RFIDRFID频率的使用情况频率的使用情况4.3.3 RFID的频率标准我国目前用于我国目前用于RFIDRFID的频率及相关技术指标的频率及相关技术指标4.3.4 我国RFID使用频率 v应以ISO/IEC、EPC global相关标准为基础，参照欧、美、日等区域标准，结合我国RFID产品研究、生产、应用的实际情况自主创新来制定。vISO/IEC 18000标准是最早开始制定的关于RFID的国际标准，按频段被划分为7个部分。标准号标准号内内 容容应应 用用 领领 域域18000-118000-1一般参数定义18000-218000-2135KHz以下空气接口参数

11、适合短距离纸类标签，如门禁卡18000-318000-313.56MHz空气接口参数适合中距离使用，如货架18000-418000-42.45GHz空气接口参数适合较长距离使用18000-618000-6860MHz-930MHz空气接口参数适合较长距离使用18000-718000-7433.92MHz空气接口参数只是作为一种选择，易被其他通信器材干扰4.4 电子产品编码EPC4.4.1 EPC相关概念一、EPC的概念 vEPCEPC（Electronic Product CodeElectronic Product Code）：即电子产品编码，是一种编码系统，建立在EANUCC条型编码的基础

12、之上，并对该条形编码系统做了一些扩充，用以实现对单品进行标志。v1999年美国麻省理工学院一位教授提出了EPC开放网络（物联网）构想。vEPC是RFID的一种完整思想体系，EPC至少包括：产品编码、空中接口协议、物品网络检索结构vEPCEPC网络网络：能够实现供应链中的商品快速自动识别及信息共享4.4.2 EPC编码一、EPC的编码原则（1）惟一性 （2）简单性（3）可扩展性（4）保密性与安全性二、EPC编码体系（1）全球贸易标识系列编码SGTIN（2）全球位置编码系列SGLN（3）集装箱编码系列SSCC（4）可回收资产标识GRA（5）全球个人资产标识GIAI3EPC的编码结构vEPC编码是由

13、一个版本号和另外三段数据（依次为域名管理、对象种类、序列号）组成的一组数字。其中版本号标识EPC的版本号，它使得以后的EPC可有不同的长度或类型；域名管理是描述与此EPC相关的生产厂商的信息，至今已经推出EPC-96型，EPC-64型、型、型，EPC-256型、型、型等编码方案。例如“可口可乐公司”；对象种类记录产品精确类型的信息，例如：“美国生产的330ml罐装减肥可乐（可口可乐的一种新产品）”；序列号唯一标识货品，它会精确的告诉我们所说的究竟是哪一罐330ml罐装减肥可乐。4.4.3 EPC系统的组成与工作流程一、EPC系统的组成系系 统统 构构 成成 名名 称称 注注 释释 全球产品电子

14、代码全球产品电子代码编码体系编码体系 EPC编码标准 识别目标的特定代码 射频识别系统射频识别系统 EPC 标签 贴在物品之上或者内嵌在物品之中 识读器 识读EPC标签 信息网络系统信息网络系统 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）实体标记语言（Physical Markup Language PML） 二、EPC系统的工作流程三、基于EPCRFID的物联网v物联网物联网 “The Internet of things”“The Internet of things”物联网就是物物相连的互联网,这有两层意思

15、：第一，物联网的核心和基础仍然是互联网第二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间v在全球互联网的基础上,EPC通过管理软件系统、ONS和PML实现全球“实物互联”vSavant服务器的主要任务是数据校对、识读器协调、数据传输、数据存储和任务管理,它是EPC工作系统的中枢神经，起着管理系统平台的作用。vONS给Savant系统指明存储产品有关信息的服务器,ONS发挥了关键的作用。PML则是描述产品信息的计算机语言。RFID在物流中的应用高速公路的自动收费系统交通督导和电子地图停车智能化管理系统邮政包裹管理系统铁路货运编组调度系统集装箱识别系统RFID库存跟踪系统生产物流的自动化及过程控制4.

16、5 RFID在物流系统中的应用4.5.1 RFID在配送中的应用一、传统配送中心存在的问题一、传统配送中心存在的问题存货统计缺乏准确性、订单填写不规范、货物损耗、清理货物时效率很低二、二、RFIDRFID应用的优势应用的优势入库和检验、整理和补充货物、订单填写、货物出库运输三、三、RFIDRFID在配送中心应用的建议在配送中心应用的建议（1）RFID应用应分阶段进行（2）RFID要首先运用在能够明显提高效率的流程中（3）RFID的实施需充分考虑技术标准问题（4）RFID的应用必需同后台信息系统进行集成4.5.2 RFID在交通运输中的应用v（1）运输工具管理v（2）客货运场站（港口）管理v（3

17、）城市公共交通v（4）危险化学品运输管理v（5）货物与集装箱跟踪v（6）海事管理v（7）从业人员管理v（8）高速公路多路径识别4.5.3 RFID在物流中的应用前景六个方向六个方向：（1）积极开发专业RFID电子标签（2）开发整合RFID技术的物流装备（3）支持RFID中间件的开发（4）推动公共信息平台的开发应用（5）加快物流行业RFID应用标准的研究和制定（6）推广RFID技术在物流业的应用范围RFID在图书馆中的应用v国外有很多发达国家的图书馆应用了RFID技术例如：北美、新加坡、韩国、新西兰等v国内RFID技术在图书馆的应用也已进人起步阶段：2006年2月20日，厦门集美大学诚毅学院的图书馆2006年7月12日，第一家全面应用RFID的深圳RFID图书馆的开馆2008年5月，武汉图书馆RFID电子标签技术通过验收，正式使用2008年12月的杭州市图书馆全面应用RFID系统，等