第2讲 RFID技术概述

1、2.1 自动识别技术2.2 RFID技术发展阶段2.3 RFID系统概述2.4 RFID的应用前景小结早期的信息系统中，数据的处理基本上都是通过手工录入，不仅录入数据的劳动强度大，而且数据误码率较高。为了解决这些问题，人们研究和发展了各种各样的自动识别与数据采集（Auto Identification and Data Capture, AIDC）技术。自动识别技术可以对每个物品进行自动标识和识别，并可以实时更新数据，提高了信息获取和处理的实时性和准确性。自动识别技术是构造全球物品信息实时共享的重要组成部分，是物联网的基石。自动识别技术是应用特定的识别装置，通过被识别物品和识别装置之间的接近活

2、动，自动地获取被识别物品的相关信息，并提供给后台的计算机系统来完成相关后续处理的一种技术。完整的自动识别管理系统包括自动识别系统（Auto Identification System, AIDS），应用程序编程接口（Application Programming Interface, API ）或者中间件（Middleware）和应用系统软件（Application Software）。条码是由一组规则排列的条、空以及相应的数字组成，这种用条、空组成的数据编码可以供条码阅读器识读，而且很容易译成二进制数和十进制数。条码成本最低、适用于需求量大且数据不必更改的场合。例如商品包装上就很适宜，但是较

3、易磨损、数据量很小。而且条码只对一种或者一类商品有效，也就是说，同样的商品具有相同的条码。磁卡技术应用了物理学和磁力学的基本原理，最早出现在20世纪60年代，可以用来记载字母、字符及数字信息，通过粘合或热合与塑料或纸牢固地整合在一起，形成磁卡。磁条技术的优点是数据可读写，即具有现场改写数据的能力；数据存储量能满足大多数需求；便于使用；成本低廉；还具有一定的数据安全性；它能粘附于许多不同规格和形式的基材上。IC（Integrated Card）卡是1970年由法国人Roland Moreno发明。IC卡是一种电子式数据自动识别卡，IC卡分接触式IC卡和非接触式IC卡两种，通常说的IC卡多数是指接

4、触式IC卡。安全性高存储容量大可靠性高综合成本低RFID技术是一种非接触式的自动识别技术，常称为感应式电子晶片或近接卡、感应卡、非接触卡、电子标签、电子条码等，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，即可完成信息的输入和处理，能快速、实时、准确地采集和处理信息，识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境。RFID技术是物联网的关键技术之一。数据采集技术包括： 光识别技术：条码（一维、二维）、矩阵码、光标阅读器、光学字符识别（Optical Character Recognition, OCR）。 磁识别技术：磁条、非接触磁卡、磁光存储、微波。 电识别技术：触摸式存储、射频识别（无芯片、有

5、芯片）、存储卡（智能卡、非接触式智能卡）、视觉识别、能量扰动识别。特征提取技术包括： 动态特征：声音（语音）、键盘敲击、其它感觉特征。 属性特征：化学感觉特征、物理感觉特征、生物抗体病毒特征、联合感觉系统。 类别 特征条码磁卡IC卡射频识别信息载体纸 、 塑 料薄 膜 、 金属表面磁 性 物 质（磁条）EEPROMEEPROM信息量小较小大大读写能力读读/写读/写读/写人工识读性受约束不可不可不可保密性无一般好好智能化无一般有有环境适应性不好一般一般很好识别速度低低低很快通信速度低低低很快读取距离近接触接触远使用寿命一次性短长很长国家标准有有有超高频没有多标签同时识别不能不能不能能RFIDRF

6、ID技术的产生阶段技术的产生阶段 20世纪40年代，由于雷达技术的改进和应用，产生了RFID技术，也奠定了RFID技术的基础。RFIDRFID技术的探索阶段技术的探索阶段 1948年，Harry Stockman发表的论文“用能量反射的方法进行通信”是RFID理论发展的里程碑。20世纪50年代是RFID技术和应用的探索阶段。RFIDRFID技术的应用阶段技术的应用阶段 1961年至1980年，RFID变成了现实。无线电理论以及其它电子技术（如集成电路和微处理器）的发展，为RFID技术的商业应用奠定了基础。RFIDRFID技术的推广阶段技术的推广阶段 20世纪90年代是RFID技术推广期，西方发

7、达国家在不同的应用领域安装和使用了RFID系统。RFID系统是一种非接触式的自动识别系统，通过射频无线信号自动识别目标对象，并获取相关数据。RFID系统以电子标签来标识某个对象，电子标签通过无线电波与读写器进行数据交换，读写器可将主机命令传达到电子标签，再把电子标签返回的数据传达到主机，主机的数据交换与管理系统负责完成电子标签数据的存储、管理和控制。图 2.6 RFID系统的构成电子标签（Electronic Tag）也称之为智能标签（Smart Tag），是指由IC芯片和无线通信天线组成的超微型的小标签，其内置的射频天线用于和阅读器进行通信。图 2.7 电子标签天线：用来接收读写器发送来的信

8、号，并把数据送回给读写器。电压调节器：把标签读写器发送来的射频信号转为直流电源，并经大电容存储能量，再经稳压电路以提供稳定的电源。调制器：将逻辑控制电路送出的数据经调制电路调制后加载到天线送给读写器。解调器：把载波去除以取出正确的调制信号。逻辑控制单元：用来译码读写器发送来的信号，并依据其要求回送数据给读写器。存储单元：包括电可擦可编程只读存储器（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory, EEPROM）和只读存储器（Read-Only Memory, ROM），作为系统运行及存放识别数据的位置。图 2.8 读取器组成读写器（Rea

9、der）又称阅读器，是利用射频技术读写电子标签信息的设备，在RFID系统中扮演着重要的角色，通常由天线、射频接口和逻辑控制单元三部分组成。RFID中间件扮演RFID标签和应用程序之间的中介角色，从应用程序端使用中间件所提供的应用程序接口，即能连到RFID读写器，读取RFID标签数据。图 2.9 RFID中间件读写器协调控制 终端用户可以通过RFID中间件接口直接配置、监控以及发送指令给阅读器。数据过滤与处理 RFID中间件可以避免不同的阅读器读取同一电子标签的碰撞，确保了高于阅读器水平的数据准确性。数据路由与集成 RFID中间件可以与企业现有的ERP（企业资源计划）、CRM（客户关系管理）、W

10、MS（仓储管理系统）等软件集成在一起，提供数据的路由与集成，同时中间件还可以保存数据，分批给各个应用提交数据。进程管理 在进程管理中，RFID中间件可根据客户定制的任务负责数据的监控与事件的触发。RFID应用系统 RFID应用系统可以集成到现有的物流系统、电子商务和电子政务平台中，与ERP、CRM和SCM等应用系统结合以提高各行业的生产效率。读写器通过发射天线发送一定频率的射频信号；当电子标签进入读写器天线工作区域时，电子标签天线产生感应电流，电子标签获得能量被激活；电子标签将自身编码等信息通过内置天线发送出去；读写器天线接收到从电子标签发送来的载波信号，并将其传送到读写器；读写器对接收的信号

11、进行解调和解码然后送到后台应用系统进行相关处理；应用系统根据逻辑运算判断该卡的合法性，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。读取方便快捷识别速度快数据容量大使用寿命长，应用范围广标签数据可动态更改更好的安全性动态实时通信RFID系统的分类方法有很多，常用的分类方法有按照供电方式、耦合方式、电磁波频率、技术方式、信息存储方式等。能量供应工作环境寿命读写距离读写速度尺寸成本主动标签内置电池高低温下电池无法工作电池无法更换，寿命受限远快大、厚、重高被动标签无源、利用电磁场获取能量高低温下电池无法工作寿命更长，免维护低慢小、薄、轻低电感耦合系统 实现为变压器模型 工作频率

12、为125kHz、225kHz和13.56MHz 识别距离小于1m，典型作用距离为1020cm。电磁反向散射耦合系统 实现为雷达原理模型 工作频率为433MHz、915MHz、2.45GHz和586Hz 识别距离大于lm，典型作用距离为310m低频系统 低频系统的工作频率范围为30KHz 300KHz，常见工作频率有125KHz和133KHz。 典型应用有：动物识别、容器识别、工具识别、电子闭锁防盗（带有内置应答器的汽车钥匙）等。高频系统 高频系统的工作频率一般为3MHz 30MHz，典型工作频率有6.75MHz、13.56MHz和27.125MHz。 典型应用包括：电子车票、电子身份证、电子闭

13、锁防盗（电子遥控门锁控制器）等。微波系统 微波系统的工作频率大于300MHz，典型工作频率有433.92MHz、862（902）928MHz，2.45GHz和 5.8GHz。 典型应用包括：移动车辆识别、电子身份证、仓储物流应用、电子闭锁防盗（电子遥控门锁控制器）等。广播发射式倍频式反射调制式集成电路固化式 集成电路固化式电子标签内的信息一般在集成电路生产时即将信息以ROM工艺模式注入，其保存的信息是一成不变的。现场有线改写式 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存储区中，改写时需要专用的编程器或写入器，改写过程中必须为其供电。现场无线改写式 现场无线改写式电子标签一般适用于有源类电子标签，具有特定的改写指令，电子标签内保存的信息也位于其中的存储区。物