RFID前景分析

1、    四川信息职业技术学院 RFID的商业模式和创新         项目设计报告书         专    业:          应用电子技术                    班    

2、级:              电创13-1                      组    别:                  第九组    

3、0;                  姓    名:   张晓凤   代超   曾壮  王珺玺            学    号: 1390028  1336063 1390009 13

4、90014       指导教师:               曾妍                   2015  年  6  月  6  日 目 录目 录 2摘要 3引言 4第一章 RFID

5、60;51、无线射频技术 52、RFID系统的组成 63、无线射频系统的工作原理 74、无线射频技术的分类 7第二章  RFID发展的现状和趋势 101、国内外发展现状 102、发展趋势 10第三章 RFID的发展创新 141、发展智能安全技术 142、发展超高频低成本单品级技术 16第四章  RFID当前流行的商业模式 17一、 车辆自动识别领域 17二、 手机识别领域 17三、口岸监管领域&#

6、160;18创 新 总 结 19 摘要随着“互联网+”概念的提出，基于互联网平台的物联网技术将会引领下一次信息革命，其RFID为核心技术之一。现如今RFID技术将继续保持高速发展的势头。电子标签、读写器、智能物流、智能家具、ETC收费系统等方面取得快速进展。随着RFID中间产业链的发展，特别在移动终端的高速普及，带动整个服务体系会更加“高效化”和“专一化”。 关键词：RFID；行业趋势；发展方向；引言    RFID是英文Radio Frequency Identificat

7、ion 的缩写，即无线射频识别技术。它是一种利用射频信号自动识别目标对象并获取相关信息的技术。RFID最早的应用可追溯到第二次世界大战中用于区分联军和纳粹飞机的“敌我辩识”系统。随着技术的进步，RFID的应用领域日益扩大，现已涉及到人们日常生活中各个方面，并将成为未来信息社会建设的一项基础技术。RFID典型应用包括：在物流领域用于仓库管理、生产线自动化、日用品销售；在交通运输领域用于集装箱与包裹管理、高速公路收费与停车收费；在农牧渔业用于羊群、鱼类水果等的管理；在医疗行业用于医药生产、病人看护、医疗垃圾跟踪；在制作业用于零部件与库存的可视化管理；RFID还可以应用于图书与文档管理、门

8、禁管理、定位与物体跟踪、环境感知和支票防伪等多种领域。第一章 RFID1、无线射频技术 无限识别技术RFID(RadioFrequencyIdentifica2tion)是使用电磁波进行自动识别技术的总称。RFID是一项信号传输技术,属于自动识别家族的0感知0识读领域,RFID的核心技术是一块集成电路,每块芯片含有RFID数据,读出器可在远距离读取芯片存储的数据,无须在视线距离内作扫描或物理接触。RFID实现了网络与物理世界的联络,集科幻浪漫和实用为一体。RFID是通过无线电波扫描基于芯片的电子标签实现对物体的识别。RFID芯片特别小,只有蚂蚁的头部大小,很容易嵌入任何商品

9、标签。这一技术已经先期在一些局部范围取得成功应用。图1为RFID天线。 图1 RFID天线随着集成电路技术的发展,芯片微型化技术封装技术的日趋成熟,RFID越来越成为人们关注和研究的重点。近年来RFID得到了较快的发展,其中有很多的原因:一是RFID芯片生产形成经济规模,产品成本大幅下降。一个包括RFID芯片的电子标签或条形码成本只要12美分。二,大桩零售业开 始接受和应用RFID技术,特别是全球零售巨无霸Wal-Mart限时要求自己的百强供应商使用RFID条形码。 RFID技术的发展使通过网络实现物品的自动识别和信息的互联与共享成为可能。这种可能让有远

10、见的公司看到了实现自己想法的曙光。因为RFID是一种非接触式的自动识别技术,在供应链领域可以借助RFID标签来实现整个供应链的流通,射频标签使用的是辐射电磁场识别器传输和读取数据。2、RFID系统的组成 射频识别按照电磁耦合原理工作。RFID技术 所使用的电波频率为50KHz)5.8GHz,一个最基本的RFID系统一般是由以下几部分硬件构成的。应答器：由天线，耦合元件及芯片组成，一般来说都是用标签作为应答器，每个标签具有唯一的电子编码，附着在物体上标识目标对象。阅读器：由天线，耦合元件，芯片组成，读取（有时还可以写入）标签信息的设备，可设计为手持式rfid读写器或固定式读写

11、器。应用软件系统 ：是应用层软件，主要是把收集的数据进一步处理，并为人们所使用。图2是无限射频系统的构成图,如图2所示。 图2 无线射频系统构造图3、无线射频系统的工作原理 RFID系统在实际应用中,电子标签附着在待识别物体的表面,电子标签中保存有约定格式的电子数据。阅读器可无接触地读取并识别电子标签中所保存的电子数据,从而达到自动识别物体的目的。阅读器通过天线发出一定频率的射频信号,当标签进入磁场时产生感应电流从而获得能量,发送出自身的编码等信息,被读取器读取并解码后送至电脑主机进行有关的处理。 RFID工作原理图,如图3所示。 图

12、3 RFID工作原理从图3中可以看出,应答器进入阅读器发出的电磁场后,接收阅读器所发出的射频信号,借着感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息,或者是主动发送某一频率的信号。阅读器读取信息并解码后送至中央信息系统进行有关数据信息的处理。4、无线射频技术的分类RFID技术的分类方法常见的有以下四种：1.根据RFID工作频率的不同，可分为低频，中频和高频系统。低频系统的特点是RFID内部保存的数据量少，阅读距离短，RFID外形多样，阅读天线方向性不强。主要用于短距离，低成本的应用。中频系统用于传送大量数据。高频系统特点是RFID电子标签及RFID读卡器成本都较高，RFID标签内存

13、储的数据量大，阅读距离远，适应物体的高速移动，但是天线方向窄。2.根据RFID的不同，可分为可读写卡，一次写入多次读出卡和只读卡。可读写卡一般比一次写入多次读出卡和只读卡成本高很多。一次写入多次读写卡只可以写入一次，写入后，数据不可更改；只读卡内部只有唯一的号码，不能更改，安全性好，但功能少。3.根据RFID的有源和无源，分为有源RFID标签和无源RFID标签。有源RFID标签使用卡内电池能量，识别距离较长，但使用寿命有限，价格较高。无源RFID标签不含电池，接受RFID读卡器发出的微波信号后，利用RFID读卡器发射的电磁波提供能量，可做到免维护，重量轻，体积小，寿命长，成本低，但发射距离受限

14、制，需要RFID读卡器的发射功率较大。4.根据RFID调制方式的不同，可分为主动式RFID标签和被动式RFID标签。主动式RFID标签使用自身的射频能量主动地发送数据给RFID读卡器，一般用于有障碍物的应用中，使用距离远。被动式RFID标签，使用调制散射方式发射数据，必须利用RFID读卡器的载波调制自己的信号，适用于门禁或者交通管理。第二章  RFID发展的现状和趋势1、国内外发展现状国外现状从全球的范围来看美国政府是RFID应用的积极推动者在其推动下美国在RFID标准的建立、相关软硬件技术的开发与应用领域均走在世界前列。欧洲RFID标准追随美国主导的EPCglobal标准

15、。在封闭系统应用方面欧洲与美国基本处在同一阶段。日本虽然已经提出UID标准但主要得到的是本国厂商的支持如要成为国际标准还有很长的路要走。RFID在韩国的重要性得到了加强政府给予了高度重视但至今韩国在RFID的标准上仍模糊不清。目前美国、英国、德国、瑞典、瑞士、日本、南非等国家均有较为成熟且先进的RFID产品。从全球产业格局来看目前RFID产业主要集中在RFID技术应用比较成熟的欧美市场。飞利浦、西门子、ST、TI等半导体厂商基本垄断了 RFID芯片市场IBM、HP、微软、SAP、Sybase、Sun等国际巨头抢占了RFID中间件、系统集成研究的有利位置Alien、 Inte

16、rmec、Symbol、Transcore、Matrics、Impinj等公司则提供RFID标签、天线、读写器等产品及设备。2、发展趋势国内现状相较于欧美等发达国家或地区我国在RFID产业上的发展还较为落后。目前我国RFID企业总数虽然超过100家但是缺乏关键核心技术特别是在超高频RFID方面。从包括芯片、天线、标签和读写器等硬件产品来看低高频RFID技术门槛较低国内发展较早技术较为成熟产品应用广泛目前处于完全竞争状况超高频RFID技术门槛较高国内发展较晚技术相对欠缺从事超高频RFID产品生产的企业很少更缺少具有自主知识产权的创新型企业。RFID射频识别技术已经逐步发展成为独立跨学科的专业领域

17、。RFID射频识别技术将大量的来自完全不同的专业领域的技术（例如，高频技术、电磁兼容技术、半导体技术、数据保护和密码学技术、电信技术、制造技术等）综合起来。过去的十多年，RFID射频识别技术得到了快速发展，逐步被广泛应用于工业自动化、商业自动化、交通运输控制管理等众多的溯源和防伪应用领域。而随着技术进步，基于RFID射频识别技术产品的种类将越来越丰富，应用也将越来越广泛，可预计，在今后的几年中，RFID射频识别技术将持续保持高速发展的势头。总体而言，RFID射频识别技术当前发展趋于标准化、低成本、低差错率、高安全性、低功耗。具体表现在，基于RFID射频识别技术的电子标签产品将达到：芯片所需的功

18、耗更低，无源标签、半有源标签技术更趋成熟；作用距离更远；无线可读写性能更加完善；适合高速移动物品识别；快速多标签读写功能；一致性更好；强场强下的自保护功能更完善；智能性更强；成本更低。读写器性能将达到：多功能（与条码识读集成、无线数据传输、脱机工作等）；智能多天线端口；多种数据接口（RS232，RS422485，USB，红外，以太网口）；多制式兼容（兼容读写多种标签类型）；小型化、便携式和嵌入式，以及模块化；多频段兼容；成本更低。管理系统将达到：高频近距离系统具有更高智能、安全特性；超高频远距离系统性能更完备，系统更完善。标准化将达到：标准化基础性研究更深入，也更成熟；标准化为更多企业所接受。

19、系统和模块将达到：可替换性更好，也更普及。自2007年起，RFID射频识别技术单品级应用是全球最大的RFID射频识别技术应用市场。据预测，到2009年，全球的RFID射频识别技术的应用市场的规模将由2004年3亿美元增至28亿美元。如果目前有关RFID电子标签的单个条款能得到广泛接纳，RFID射频识别技术单品级的应用市场份额有可能远远超过这个数字1年中将有超过万亿的邮件使用RFID电子标签。这将是继零售供应链RFID电子标签产品的应用之后，全球使用RFID射频识别技术产品的第2大行业。国际邮联目前已经做出决议，并且正在积极推进高效、低成本的RFID射频识别技术解决方案在世界各国邮政监管中的应用

20、。就技术来讲目前有两大发展内容：发展智能安全技术，增强通讯安全性，即RFID电子标签芯片增加各种加密解密算法，将在原接触卡中才能使用的各种加密解密算法移植到非接触电子标签芯片上，或者开发适合于非接触RFID电子标签芯片应用的加密解密算法，这目前主要集中在13.56MHz频段，适合取代原接触加密卡领域；发展超高频低成本单品级技术，超高频频段RFID射频识别系统具有识别距离远、识别速度快、多标签识别效率高和标签成本低等优点，尤其是低成本和单品级产品适合物流控制与管理领域。第三章 RFID的发展创新1、发展智能安全技术（1）天线研究标签天线的性能直接决定着整个系统的性能。通常为了确保接收和

21、发射信号的任意方向，标签天线采用全向天线。对于天线的设计来说，理论上与传统的微带天线设计无异。但标签天线设计难度很大。一方面，受到成本的苛刻限制，另一方面，受到标签面积及基底材料的限制，另外，还受使用环境的影响，包括所标识物体的形状及物理特性、标签到贴标签物体的距离、贴标签物体的介电常数、金属表面和液体的反射、局部结构对辐射模式的影响等都将影响天线的性能。（2）防冲突研究很多应用场合，读写器需在较短时间内尽快识别多个标签。由于读写器和标签通信共享无线信道，读写器或标签的信号可能发生冲突，使读写器不能正确识别标签，即发生了碰撞（）。在解决阅读器冲突问题上人们提出了算法。根据电子标签工作频段不同，

22、人们提出了不同的防冲突算法。对各冲突算法进行总结可知，在高频（）频段，标签的防冲突算法一般采用经典协议。使用协议的标签，通过选择经过一个随机时间向读写器传送信息的方法，来避免冲突。绝大多数高频读写器能同时扫描几十个电子标签。但是纯存在一个严重问题是数据桢的发送过程中冲突发生的概率很大。（2）数据保护的分析很多的技术规范目前已经开始出现，在电子标签推广应用中，RFID电子标签的安全问题集中在对个人用户的隐私和企业用户的商业秘密保护、防范对RFID电子标签系统的攻击和应用RFID电子标签技术进行安全防范等多个方面。使用各种认证及加密的方法和途径可确保RFID电子标签与读写器之间的数据安全，比如在读

23、写器发送密码来解锁数据之前RFID电子标签的数据处于锁定状态。更严格的还可能是同时包括认证和加密方案。但是RFID电子标签的成本直接影响到其计算能力及采用算法的强度。在RFID电子标签系统中，可采用流密码加密的方法对信息进行加密。流密码加密是指将明文信息逐位加密成密文的单钥体制。采用硬件实现流密码加密算法，伪噪声编码加密是其中的方法之一。伪噪声编码具有白噪声信号的统计特性，故整个系统具有较强的抗干扰能力，且伪噪声编码的形成方式和结构多样化、软件化，可随时变换密钥。RFID电子标签采用许多的复杂而又有细微差别的安全技术是有相当难度的，但是解决公众对隐私和安全性方面的疑虑是RFID电子标签生产商必

24、须解决的问题。特别是在重要领域的RFID电子标签应用推广中，RFID电子标签不仅需要有很高的加密等级技术，而且应用密码方案能否自主掌握，将对国家安全和社会生活有很大的影响。2、发展超高频低成本单品级技术超高频RFID射频识别技术因为其识别距离远、识别速度快、有较强的防冲突能力而被主要用在物流和供应链管理上，并且得到了沃尔玛、麦德隆和IBM等国际大公司的大力推动，发展十分迅速。在通讯协议上，超高频RFID射频识别技术目前发展主要为ISO/IEC18000-6C(EPCGen2)，同时有部分ISO/IEC18000-6B的应用。 超高频RFID射频识别技术在电子标签应用上还有许多技术难点

25、尚待突破，这表现在：在读取的准确度上，尤其是对靠近液体和金属等特殊介质材料的超高频RFID电子标签的读取差错率还比较高。另外，一次性读取防冲突问题及在快速移动物体上的RFID电子标签读取准确性问题，还没有很好解决。超高频电子标签芯片的研究，降低芯片的成本、提高芯片的工作距离、提高芯片的识别效率和芯片的安全问题，是当前主要集中的热点。超高频RFID电子标签芯片由于其自身特点，更适合于作为简单的低成本识别标签使用，超高频RFID射频识别系统目前还难以支持加密、解密等复杂的算法。所以国外目前在超高频RFID射频识别技术用于电子标签实现与应用上比较偏重于可用于物流管理的低成本单品级产品的研制与优化的解

26、决方案的提出。由于RFID射频识别技术可给人们带来极大的方便，随着价格的下降，技术本身的完善，RFID射频识别技术逐渐普及。第四章  RFID当前流行的商业模式一、车辆自动识别领域利用RFID技术对高速移动物体识别的特点，可以对运输工具进行快速有效的定位于统计，方便对车辆的管理和控制。具体应用方向包括公共交通票证、不停车收费、车辆管理及铁路机车、车辆、相关设施管理等。应用RFID智能卡可对汽车牌照进行自动识别，通过电子钱包完成电子收费，从而实现不停车收费，达到加快流量，有效减少拥堵的目的。目前，已有通过将工作于UHF频段的RFID电子标签安装在汽车挡风玻璃上，从而创立一个汽车数字标准信源系统。该系统功能丰富，能通过移动支付的充值、储值进行交易，通过自动识别和相关应用软件调节、控制交通出行儿缓解拥堵。二、手机识别领域将RFID技术嵌入到手机后，可以用手机和标签来进行移动商务。例如使用手机扫