模块二RFID技术

1、模块二RFID技术nRFID(Radio Frequency Identification的)，即射频识别，俗称电子标签。 nRFID射频识别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，识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境。RFID技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便。 nRFID是一种简单的无线系统，只有两个基本器件，该系统用于控制、检测和跟踪物体。系统由一个询问器（或阅读器）和很多应答器（或标签）组成。 1、RFID技术定义技术定义2、RFID分类分类 nRFID按应用频率的不同分为：n低频（LF） 135KHzn高频（HF） 13

2、.56MHzn超高频（UHF） 860M960MHzn微波（MW），2.4G，5.8G nRFID按照能源的供给方式分为n无源RFIDn有源RFIDn以及半有源RFID。n无源RFID读写距离近，价格低；有源RFID可以提供更远的读写距离，但是需要电池供电，成本要更高一些，适用于远距离读写的应用场合。 3、RFID的基本组成部分 nRFID标签俗称电子标签，也称应答器（tag, transponder, responder）n n 根据工作方式可分为主动式（有源）和被动式（无源）两大类，本文主要研究被动式RFID标签及系统。被动式RFID标签由标签芯片和标签天线或线圈组成，利用电感耦合或电磁反

3、向散射耦合原理实现与读写器之间的通讯。RFID标签中存储一个唯一编码，通常为64bits、96bits甚至更高，其地址空间大大高于条码所能提供的空间，因此可以实现单品级的物品编码。n 当RFID标签进入读写器的作用区域，就可以根据电感耦合原理（近场作用范围内）或电磁反向散射耦合原理（远场作用范围内）在标签天线两端产生感应电势差，并在标签芯片通路中形成微弱电流，如果这个电流强度超过一个阈值，就将激活RFID标签芯片电路工作，从而对标签芯片中的存储器进行读/写操作，微控制器还可以进一步加入诸如密码或防碰撞算法等复杂功能。RFID标签芯片的内部结构主要包括射频前端、模拟前端、数字基带处理单元和EEP

4、ROM存储单元四部分。 n 读写器也称阅读器、询问器（reader, interrogator）n 是对RFID标签进行读/写操作的设备，主要包括射频模块和数字信号处理单元两部分。读写器是RFID系统中最重要的基础设施，一方面，RFID标签返回的微弱电磁信号通过天线进入读写器的射频模块中转换为数字信号，再经过读写器的数字信号处理单元对其进行必要的加工整形，最后从中解调出返回的信息，完成对RFID标签的识别或读/写操作；n天线（antenna）n 是RFID标签和读写器之间实现射频信号空间传播和建立无线通讯连接的设备。RFID系统中包括两类天线，一类是RFID标签上的天线，由于它已经和RFID标

5、签集成为一体，因此不再单独讨论，另一类是读写器天线，既可以内置于读写器中，也可以通过同轴电缆与读写器的射频输出端口相连。n 目前的天线产品多采用收发分离技术来实现发射和接收功能的集成。天线在RFID系统中的重要性往往被人们所忽视，在实际应用中，天线设计参数是影响RFID系统识别范围的主要因素。高性能的天线不仅要求具有良好的阻抗匹配特性，还需要根据应用环境的特点对方向特性、极化特性和频率特性等进行专门设计。 n中间件中间件（middleware）n 是一种面向消息的、可以接受应用软件是一种面向消息的、可以接受应用软件端发出的请求、对指定的一个或者多个读端发出的请求、对指定的一个或者多个读写器发起

6、操作并接收、处理后向应用软件写器发起操作并接收、处理后向应用软件返回结果数据的特殊化软件。中间件在返回结果数据的特殊化软件。中间件在RFID应用中除了可以屏蔽底层硬件带来的应用中除了可以屏蔽底层硬件带来的多种业务场景、硬件接口、适用标准造成多种业务场景、硬件接口、适用标准造成的可靠性和稳定性问题，还可以为上层应的可靠性和稳定性问题，还可以为上层应用软件提供多层、分布式、异构的信息环用软件提供多层、分布式、异构的信息环境下业务信息和管理信息的协同。境下业务信息和管理信息的协同。n应用软件应用软件（application software）n 是直接面向是直接面向RFID应用最终用户的人机交应用最

7、终用户的人机交互界面，协助使用者完成对读写器的指令操互界面，协助使用者完成对读写器的指令操作以及对中间件的逻辑设置，逐级将作以及对中间件的逻辑设置，逐级将RFID原原子事件转化为使用者可以理解的业务事件，子事件转化为使用者可以理解的业务事件，并使用可视化界面进行展示。由于应用软件并使用可视化界面进行展示。由于应用软件需要根据不同应用领域的不同企业进行专门需要根据不同应用领域的不同企业进行专门制定，因此很难具有通用性。制定，因此很难具有通用性。n第二节 RFID的基本系统组成及功能1、RFID系统组成n系统组成n中心数据库系统、种植养殖安全管理系统、安全生产与加工管理系统、食品供应链管理系统、监

8、控系统、食品安全基础信息服务系统等组成，通过种植养殖生产、加工生产、流通、消费的信息化建立起来的信息链接，实现了企业内部生产过程的安全控制和对流通环节的实时监控，达到食品的追溯与召回。 2、RFID基本工作原理基本工作原理 nRFID技术的基本工作原理并不复杂：标技术的基本工作原理并不复杂：标签进入磁场后，接收解读器发出的射频签进入磁场后，接收解读器发出的射频信号，凭借感应电流所获得的能量发送信号，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（出存储在芯片中的产品信息（PassiveTag，无源标签或被动标签），或者主，无源标签或被动标签），或者主动发送某一频率的信号（动发送某一频率的

9、信号（ActiveTag，有源标签或主动标签）；解读器读取信有源标签或主动标签）；解读器读取信息并解码后，送至中央信息系统进行有息并解码后，送至中央信息系统进行有关数据处理。关数据处理。n一套完整的一套完整的RFID系统系统,是由阅读器是由阅读器(Reader)与电子标签与电子标签(TAG)也就是所谓的应答器也就是所谓的应答器(Transponder)及应用软件系统三个部份及应用软件系统三个部份所组成所组成,其工作原理是其工作原理是Reader发射一特定频率的无线电波能发射一特定频率的无线电波能量给量给Transponder,用以驱动用以驱动Transponder电路将内部的数电路将内部的数据

10、送出，此时据送出，此时Reader便依序接收解读数据便依序接收解读数据,送给应用程序做送给应用程序做相应的处理。相应的处理。n以以RFID卡片阅读器及电子标签之间的通讯及能量感应卡片阅读器及电子标签之间的通讯及能量感应方式来看大致上可以分成方式来看大致上可以分成,感应偶合感应偶合(InductiveCoupling)及后向散射偶合及后向散射偶合(BackscatterCoupling)两种两种,一般低频的一般低频的RFID大都采用第一种式大都采用第一种式,而较高频大多采用第二种方式。而较高频大多采用第二种方式。n 阅读器根据使用的结构和技术不同可以是读或读阅读器根据使用的结构和技术不同可以是读

11、或读/写装写装置，是置，是RFID系统信息控制和处理中心。阅读器通常由耦系统信息控制和处理中心。阅读器通常由耦合模块、收发模块、控制模块和接口单元组成。阅读器和合模块、收发模块、控制模块和接口单元组成。阅读器和应答器之间一般采用半双工通信方式进行信息交换，同时应答器之间一般采用半双工通信方式进行信息交换，同时阅读器通过耦合给无源应答器提供能量和时序。阅读器通过耦合给无源应答器提供能量和时序。n在实际应用中，可进一步通过在实际应用中，可进一步通过Ethernet或或WLAN等实等实现对物体识别信息的采集、处理及远程传送等管理功能。现对物体识别信息的采集、处理及远程传送等管理功能。应答器是应答器是

12、RFID系统的信息载体，目前应答器大多是由系统的信息载体，目前应答器大多是由耦合原件（线圈、微带天线等）和微芯片组成无源单元。耦合原件（线圈、微带天线等）和微芯片组成无源单元。RFID工作原理工作原理3、RFID技术典型应用技术典型应用n 1、产品性能：因大部分产品频率覆盖、产品性能：因大部分产品频率覆盖868MHz到到915MHz，对系统中对应的读写设备要求可以降低，对系统中对应的读写设备要求可以降低，对频率偏差的敏感度降低。对频率偏差的敏感度降低。n2、产品符合：、产品符合：EPCCLASS1GEN2及及ISO18000-6C。n3、专业服务：针对性地利用世界先进的产品经验，、专业服务：针

13、对性地利用世界先进的产品经验，具体化的对常用产品做专门的考虑。具体化的对常用产品做专门的考虑。n4、适应领域：物流和供应管理、生产制造和装配、适应领域：物流和供应管理、生产制造和装配、航空行李处理、邮件、快运包裹处理、文档追踪、图书航空行李处理、邮件、快运包裹处理、文档追踪、图书馆管理动物身份标识、运动计时、门禁控制、电子门票、馆管理动物身份标识、运动计时、门禁控制、电子门票、道路自动收费道路自动收费.从大型远距离从大型远距离UHF标签到细小的标签到细小的UHF标标签。可以为客户做定制化生产，满足各种要求。签。可以为客户做定制化生产，满足各种要求。RFID说明 n满足国际ISO15693、IS

14、O18000-6B、EPC G2等多种标准，采用不同的天线设计和封装材料可制成多种形式的标签，如车辆标签、货盘标签、物流标签、金属标签、图书标签、液体标签、人员门禁标签、门票标签、行李标签等。客户可根据需要选择或定制相应的电子标签。 n Inlay n可封装成多种形式的电子标签。应用于标签转化商和OEM客户的标签生产，以及大批量的. nLabel n剥离底纸直接粘贴于纸质包装箱上，实现“即贴出货”的过程。适用于物流、供应链管理等. n标准卡 nPVC层压的标准卡，持在手中或挂于胸前。主要应用于人员管理、图书管理和车辆管理等. n 金属标签 n金属标签，可直接粘贴于带金属外壳的设备上。主要适用于

15、机箱、板卡等资产管理领域。. n车辆标签 n直接粘贴于汽车挡风玻璃上部内表面或插于标签卡座内。主要适用于汽车管理等领域。. n吊牌标签 n吊附在待识别物品上。主要应用于高档服装管理和资产管理。. n动物标签 n使用专用动物耳标钳，将标签装与牲畜的耳朵上。主要用于种畜繁育、疫情防治、肉类检疫. n托盘标签 n使用时直接插入塑料托盘隙孔中或用钉子穿过定位孔将标签固定于木质托盘正中央。主要适. n门票标签 n持在手中或挂于胸前。适用于会议出入证明及门票管理等领域。. n行李标签 n剥离底纸直接粘贴于被识别物体上。主要适用于航空行李管理、邮政包裹管理、物流跟踪管. n图书标签 n直接粘贴于书内。主要应

16、用于图书馆、书店等场所。. n珠宝标签 n使用时将各类珠宝挂到标签的环上,即可正常使用，便于珠宝行业对各类珠宝产品的管理。 4、RFID读写设备读写设备 n只有当有读写设备时，RFID才能发挥其作用。RFID读写设备有RFID读卡器,rfid阅读器RFID读写模块等，目前市面上性价比比较高的有CY-TZB-203、CY-TZB-208、YW-201和YW-601U和YW-601R等。这些设备可以将RFID的数据读取或写入，并且做到很好的加密。远距离的有CY-RFS-205、CY-RFS-209、WV-CID1500,WV-VID1500距离能够达到1.5公里。 nRFID应用应用 n在射频识别

17、（ RFID ）技术领域，主要有低频、高频、超高频，其中高频和超高频应用较广。高频（ HF ）读写机具，一般都能符合 ISO18000-3 、 ISO15693 、 ISO 14443A /B 等多项国际标准，可以广泛应用于开放式门禁、开放式考勤、会议签到、无障碍通道、贵重物品管理、数字化景区门票管理、数字化图书馆图书管理、医药管理、产品防伪、物流及供应链等多种领域。射频打印机（ RFID 打印机）具有在电子标签表面实时打印明文信息，读 / 写标签中的电子数据的功能，可同时方便地机器识读与人工识读，可广泛应用于物流、交通、生产线自动化、医疗保健、图书管理及畜牧业管理等领域。 5、金属及液体环境

18、对、金属及液体环境对RFID的影响的影响 nRFID超高频（超高频（UHF）标签因电磁反向散射）标签因电磁反向散射（Backscatter）特点，对金属（）特点，对金属（Metal）和液体）和液体（Liquid）等环境比较敏感，可导致这种工作频）等环境比较敏感，可导致这种工作频率的被动标签（率的被动标签（Passivetag）难以在具有金属表）难以在具有金属表面的物体或液体环境下进行工作，但此类问题随面的物体或液体环境下进行工作，但此类问题随着技术的发展已得到完全解决，例如，韩硕着技术的发展已得到完全解决，例如，韩硕（SONTEC）标签公司即研发出能够在金属或液）标签公司即研发出能够在金属或液

19、体环境下进行完好读取应用的被动标签产品，以体环境下进行完好读取应用的被动标签产品，以方便在上述环境或应用情形下部署方便在上述环境或应用情形下部署RFID。第三节第三节RFID应用现状应用现状1、RFID在中国的发展现状在中国的发展现状 n RFID的基本技术原理起源于二战时期，的基本技术原理起源于二战时期，最初盟军利用无线电数据技术来识别敌最初盟军利用无线电数据技术来识别敌我双方的飞机和军舰。战后，由于较高我双方的飞机和军舰。战后，由于较高的成本，该技术一直主要应用于军事领的成本，该技术一直主要应用于军事领域，并未很快在民用领域得到推广应用。域，并未很快在民用领域得到推广应用。直到上世纪八直到

20、上世纪八九十年代，随着芯片和电九十年代，随着芯片和电子技术的提高和普及，欧洲开始率先将子技术的提高和普及，欧洲开始率先将RFID技术应用到公路收费等民用领域。技术应用到公路收费等民用领域。n到二十一世纪初，到二十一世纪初，RFID迎来了一个崭新迎来了一个崭新的发展时期，其在民用领域的价值开始的发展时期，其在民用领域的价值开始得到世界各国的广泛关注，特别是在西得到世界各国的广泛关注，特别是在西方发达国家，方发达国家，RFID技术大量应用于生产技术大量应用于生产自动化、门禁、公路收费、停车场管理、自动化、门禁、公路收费、停车场管理、身份识别、货物跟踪等民用领域中，其身份识别、货物跟踪等民用领域中，

21、其新的应用范围还在不断扩展，层出不穷。新的应用范围还在不断扩展，层出不穷。n本世纪初，RFID已经开始在中国进行试探性的应用，并很快得到政府的大力支持，2006年6月，中国发布了中国RFID技术政策白皮书， n标志着RFID的发展已经提高到国家产业发展战略层面。到2008年底，中国参与RFID的相关企业达数百家，已经初步形成了从标签及设备制造到软件开发集成等一个较为完整的RFID产业链， 据专家估计，2008年中国RFID相关产值达到80亿元左右，并将在未来5-10年保持快速发展。 n目前，目前，RFID在中国的很多领域都得到实际应在中国的很多领域都得到实际应用，包括物流、烟草、医药、身份证、

22、奥运门用，包括物流、烟草、医药、身份证、奥运门票、宠物管理等等，但就我们日常生活感受而票、宠物管理等等，但就我们日常生活感受而言，好像言，好像RFID还是离我们很远。除了二代身还是离我们很远。除了二代身份证，我们还很难经常感受到份证，我们还很难经常感受到RFID在我们生在我们生活中的存在。这到底是什么原因呢？其实道理活中的存在。这到底是什么原因呢？其实道理很简单，尽管很简单，尽管RFID正快速在各个领域得到实正快速在各个领域得到实际应用，际应用，n首先，是我国企业总体信息化水平不高，阻碍了RFID充分发挥其作用。RFID作为一种信息技术手段，其基本功能是实现数据的精准快速采集。这些数据采集后，

23、必须经过进一步的对比分析处理，才能达到提高效率、降低总体成本的作用。也就是说，RFID的实施，往往需要企业信息化达到一定水平，使RFID系统与企业既有的ERP、CRM等信息集成在一起，才能充分发挥其作用。 n最后，我国产业供应链发展还处于初级阶段，也阻碍了RFID的实际应用。与西方企业相比，由于技术和管理处于劣势地位，我国大多行业都存在过度竞争，价格成为市场竞争的主要手段，这就使得很多制造企业利润率维持在相当低的水平，产业供应链的上下游企业之间往往博弈大于合作。而RFID技术只有在整个供应链上协同实施，实现供应链信息透明和分享，才能最大程度发挥出RFID的作用，这在目前情况下还很难做到。n尽管中国企业目前信息化程度还较低，但中国企业前进的步伐相当快。今年中国已有40多家企业闯入世界500强，更多本土企业正迅速成长为跨国经营企业，日益复杂的管理要求这些企业必须迅速推进信息化建设，在这一点上中国企业具有一定的后发优势，而企业信息化必然给RFID带来良好的发展机遇。随着中国企业信息化的进程，RFID的应用将会由点到面，逐步拓展到更广的领域。而RFID的实施成本，必然随着 2、RFID与物联网的关系 n物联