射频技术RFID课件

第四章

第四部分

射频技术

RFID

2RFID概念、组成和原理12RFID应用案例347内容：RFID在我国的发展1.RFID概念、组成和原理

RFID的组成组件RFID系统有三个主要的组成组件，分别是：---标签(Tag)：由耦合元件及芯片组成，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；读写器(Reader)：读取(有时还可以写入)标签信息的设备，可设计为手持式或固定式；天线(Antenna)：在标签和读取器间传递射频信号。

标签RFIDTag依本身具电源与分可区分为：被动式、半被动式和主动式。

被动式

由天线线圈收集电磁波产生运作时所需要的电力，优点是没有电池、体积小、价格便宜、寿命长；缺点是只能只读以及通讯距离较短。回目錄被动式RFID适用于以下情况：

◎需要大量的tags

◎不重复使用tags

◎仅须读取5-7m以内的数据

◎在毫无金属与液体的读取环境中

主要的使用是储存识别数据，例如货物的编号、规格等，常见的应用包括像动物芯片、智能卡、防盗及门禁管理等。半被动式半主动式类似于被动式，不过它多了一个小型电池，电力恰好可以驱动标签IC，使得IC处于工作的状态。这样的好处在于，天线可以不用管接收电磁波的任务，充分作为回传信号之用。比起被动式半主动式有更快的反应速度，更好的效率。回目錄主动式内有电池，由于电力供应充足所以数据通讯距离较长，可重复读写，内存容量较大，甚至可达1MB；缺点是体积较大且需要更换电池，而且价格比较昂贵，使用寿命较短。回目錄Tag的三种格式

Class0–只读只能读取不能作任何写入，这是最基本类型的电子标签，在出产时就将EPC（ElectronicProductCode）写入芯片，并且无法对EPC做更改。Class1–只可写入一次这是可写入一次的电子卷标，这一种卷标在出产时不会写入资料，购买的厂商可以利用编码器加入信息。像Wal-Mart要求其供货商使用的就是这种的电子标签。Class2–可擦写这是可重复读写的电子卷标，适合用来储存货品编码外的很多数据，例如有效日期、产地或其他参考编号等。由于所写入的数据会较多，所以卷标内存容量也较大。---读写器(Reader)，或称辨识器、读码机等，主要是用来读取电子卷标，使用射频信号，所以不需要与电子卷标接触即可读取数据，并且分为只可读及可擦写两种，传感器会与计算机连接，将得到的数据传送至系统上作辨识或后续处理。---天线(Antenna)，在嵌入RFIDTag的物品上会置入天线，用来传递电子卷标和传感器之前的射频信号。RFID的基本原理

RFID技术的基本工作原理并不复杂：标签进入磁场后，接收读写器发出的射频信号，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（PassiveTag，无源标签或被动标签），或者主动发送某一频率的信号（ActiveTag，有源标签或主动标签）；读写器读取信息并解码后，送至中央信息系统进行有关数据处理。以被动式的Tag为例，未进入读写器的感应范围时，Tag是完全静止的，只有当Tag进入感应范围时才会转为启动的状态。传感器不只供给Tag电力，像时间参数及标签内容等数据也是透过读写器来传送。读写器除了具备无线电模块、控制芯片、及感应装置外，通常还会有RS231、RS485等的接口，让接收的数据传送到计算机或控制系统端。RFID的优点体积小多变的形状可擦写同时处理多个电子卷标读取速度快重复使用记忆容量大安全性高主动式感应非接触式传输穿透性可抵抗恶劣环境寿命长RFID的应用类型

1）EAS系统2）便携式数据采集系统3）物流控制系统4）定位系统1）EAS系统EAS（ElectronicArticleSurveillance）又称电子商品防窃（盗）系统，是目前大型零售行业广泛采用的商品安全措施之一。EAS系统主要由三部分组成：检测器（Sensor）、解码器（Deactivator）和电子标签（ElectronicLabelandTag）。

EAS系统：解码器解码器多为非接触式设备，有一定的解码高度，当收银员收银或装袋时，电子标签无须接触消磁区域即可解码。也有将解码器和激光条码扫描仪合成到一起的设备，做到商品收款和解码一次性完成，方便收银员的工作，此种方式则须和激光条码供应商相配合，排除二者间的相互干扰，提高解码灵敏度。

EAS系统：检测器检测器一般由发射器和接收器两个部分组成。其基本原理是利用发射天线将一扫描带发射出去，在发射天线和接收天线之间形成一个扫描区，而在其接收范围内利用接收天线将这频带接收还原，再利用电磁波的共振原理来搜寻特定范围内是否有有效标签存在，当该区域内出现有效标签即触发报警。未经解码的商品带离商场，在经过检测器装置（多为门状）时，会触发报警，从而提醒收银人员、顾客和商场保安人员及时处理。

EAS系统作用1.防止失窃。调查显示，安装有EAS系统的商家失窃率比没有安装EAS系统的商家低60%—70%。

2.简化管理。EAS系统能有效地遏止“内盗”现象，缓和员工和管理者的矛盾排除员工心理障碍，使员工全身心投入到工作中去，从而提高工作效率。3.改善购物气氛。改变“人盯人”的方式，EAS系统能给消费者创造良好轻松的购物环境，让其自由地、无拘无束地选购商品。

4.威慑作用。

5.美化环境。

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我国相关政府部门通过颁布政策、规划，实施专项，制定标准，组织产业队伍，启动应用试点等工作引导RFID的发展。2004年国家金卡工程将RFID应用试点列为重点工作，积极而又稳妥地推动其发展《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）》列入相关内容《2006-2020年国家信息化发展战略》2006年国务院15个相关部门达成共识並联合颁布了《中国射频识别（RFID）技术政策白皮书》2007年列入《当前优先发展的高技术产业化重点领域指南》2007年列入《高技术产业发展“十一五”规划》2008年列入《国家金卡工程（2008-2013年）发展规划》RFID是二十一世纪最具发展前景和变革力的高新技术，中国政府高度重视其发展。26

金卡工程等国家信息化重大工程建设启动了RFID应用金卡工程工信部发改委核高基项目国家金卡工程协调领导小组办公室2004年率先将RFID应用列为重点工作，有效推动了中国RFID标准、产业与应用的发展工信部电子信息产业发展基金支持RFID发展，从产品研发、应用开拓、移动支付等相关标准制定等多次立项资助发改委2008年支持首批信息化试点工程，将RFID列入重点工程，支持了17个项目，这对带动RFID产业与应用发展有重要作用工信部和科技部的“核高基”重大科技专项，将RFID专用芯片自主研制列入，将推动RFID核心技术产品的自主研发科技部科技部“863”计划先后启动两批RFID专项课题，以及UWB超宽带项目的发布，均推动了RFID的发展27技术的准备为RFID发展奠定了基础2005年10月信息产业部批准成立了RFID电子标签标准工作组，坚持自主创新与开放兼容相结合，以企业为主体，联合社会各方面力量，开展RFID标准的预研和制修订工作。目前有注册企事业91家，设立了七个专题工作组。2006年国家金卡办增设並成立了RFID应用工作组，目前有23个部委（行业）参加该工作组，共同推动金卡工程RFID应用工作。2007年4月信息产业部发布了《800/900MHz频段射频识别（RFID）技术应用试行规定的通知》（信部无［2007］205号）。明确使用频率为840-845MHZ和920-925MHZ。2006年RFID标准工作组上报国标计划9项，部标计划10项。目前正在研制的国标项目共24项。2008年国标委新批17项国家标准制定计划，加上2006年前已下达的RFID标准计划7项，共有24项列入国标研制计划。LF\HF低高频产品日益成熟，形成较完整产业链。UHF超高频芯片已研发成功，国产UHF读写机具已量产，WF机具也已生产。各类标签产品国内已能生产。国内RFID自主创新、集成创新技术与产品不断涌现。29国家金卡工程建设务实推动了RFID的应用国家信息化重大工程

金卡工程RFID应用试点涉及面广

2008年金卡工程新增RFID试点国家金卡工程RFID应用试点项目涉及电子票证与身份鉴别、动物追踪/食品、药品安全监管、工业生产管理/煤矿安全管理、电子通关与路桥收费、智能交通与车辆管理、供应链管理与现代物流、危险品与军用物资管理、贵重物品防伪、票务及城市重大活动管理、图书及重要文档管理、数字化景区与旅游等，推动了RFID在各个领域的应用。2008年国家金卡工程新增的RFID试点项目有RFID铁路及地铁自动售检票（AFC）行业应用试点、基于RFID的城市智能交通系统、CNG汽车气瓶监管应用示范工程、RFID在军事领域的应用、集装箱电子封条与远洋运输、RFID物流仓储应用及实训基地的试点、驾驶员培训计时收费及车辆管理试点项目、RFID公务员信息卡管理系统试点等。

金卡工程RFID试点城市包括94年批准的金卡工程首批12个试点省市；专门申报RFID应用试点的有：青岛、宁波、上海、杭州、天津、成都等。

自2004年国家金卡工程将RFID列为重点工作开始，金卡工程每年都推出新的RFID应用试点工程。金卡工程RFID应用试点30发改委科技部各相关部委设专项积极推动RFID的发展国家发改委在“信息化试点工作重点”中正式列入“无线射频技术”（RFID），重点鼓励交通、铁道、邮政、公安等部门开展相关应用试点工程建设。重点包括车辆电子牌照试点工程；路网动态监测和高速公路全国联网自动收费试点工程；物品动态管理试点工程，以创新业务和管理模式。经专家评审，发改委列入首批支持的RFID项目共17个。科技部”863计划”第二批专项课题包括超高频RFID空中接口安全机制及其应用、超高频读写器芯片的研发与产业化、超高频读写功能的移动通信终端开发与产业化、适用于实时定位系统的RFID产品研发及其产业化、RFID标签动态信息实时管理软件的研究与开发、在旅游景区、展览馆、博物馆的应用以及在出口商品质量追溯与监管中的应用七个课题。人力资源和社会保障部人力资源和社会保障部已批准具备发卡资格的城市110多个，已发卡的有80多个；批准发卡人数超过1.27亿人，实际持卡人4500万。正在探讨RFID应用。铁道部铁道部RFID起步早，在铁路运输管理中的应用已有十多年，基本涵盖了铁路运输全部业务。截止2008年底，全国铁路在1.7万台机车和70.8万辆货车上安装了电子标签，在机务段、局分界站、编组站、区段站、大型货运站、车辆段（厂）安装了地面识别设备（AEI）2000多套，并开发了综合应用系统，实现了铁路列车、机车、货车的实时追踪。31各相关部委设专项积极推动RFID的发展

卫生系统RFID应用主要领域有卫生监督管理、医保卡、检验检疫；RFID已经起步，完成了“948”国家牛肉质量追溯系统建设，正在合作开发、建设冷链物流（冷鲜水产品及出口菌菇）示范项目；食品药品安全监管、医院对病人的追溯管理、对医疗器械和药品及病源、的实时、动态及可追溯管理、以及电子病历与健康档案等。交通部卫生部交通运输行业IC卡及RFID应用市场潜力大：道路运政管理、拟推行IC卡道路运输证；港口电子政务；智能交通：高速公路不停车收费，多路径识别、城市交通一卡通等；开通ETC国道150多条；运输物流领域：对车辆、集装箱、货物、堆场等的管理。如：中集、中远公司。集装箱RFID应用、上海港内贸集装箱RFID示范：长江航运（沪、宁、武汉、重庆）RFID应用等；海事管理：对船舶及船员的管理，2005年在长三角启动海事船舶“一卡通”工程，07年推广到4个省的海事局和沿海14个直属海事局，涉及152个船舶登记机构和784个船舶签证站点，发卡11万张。08年“交通一卡通”在水网地区海事推广，同时启动了船员IC卡管理系统。完成了交通行业RFID电子编码体系研究及注册维护机制的研究。住房和城乡建设部建设部已在全国170多个城市建立了不同规模的IC卡应用系统，累计发卡1.5亿张。应用涵盖了公交、供水（热、燃气）出租、轨道交通、轮渡、高速公路、风景园林、数字社区、路桥收费、停车场管理等。90%以上城市实现了“一卡多用”。今后将以市场为需求，建立应用模式，积极推动RFID的应用。32RFID的应用领域不断拓展，市场潜力巨大

应用领域不断拓展国内的应用范围不断拓展。目前以身份识别、电子票证为主（约占60%市场），逐渐向物品识别过渡。如：向资产管理、食品药品安全监管、电子文档、图书馆、仓储物流等物品识别拓展；国内应用以低、高频为主，逐渐向超高频和微波过渡。从低高频的门禁、二代身份证应用逐步向高速公路不停车收费、交通车辆管理等超高频、微波应用拓展；应用从国内向国际，从闭环应用向开环应用拓展，如：国际海事管理等。RFID在试点城市中的应用上海：1、关于RFID产业链建设，目前上海有RFID企业80多家，从业人员2万多，其中研发人员2000多。07年全市RFID销售额13.5亿元，比上年增长58%。RFID标签产品有125K、13.56M、900M和2.45G各频段；读写器有125K、13.56M和900M。天线及中间件有新突破。2、上海RFID应用在安全管理、物流、大型赛事管理等多领域试点初具成效。上海港务局集装箱电子封条开通国际航线。从闭环应用向开环发展。应用规模上亿级。珠三角地区：政府高度重视、推动力度大，已开始建设公共服务配套体系。产业发展迅速，企业数量较多，部分领先企业已经拥有较强的技术积累和资金实力。广东省已经成为国际RFID产业外商投资的重地，已有30多家跨国RFID厂商在广东省投产，粤港涉及RFID产业的企业与机构已发展到400多家。对于RFID的应用需求较广泛，总体应用水平走在全国前列。33票证和收费门禁系统图书管理危险品管理动物识别RFID的应用领域不断拓展，市场潜力巨大商品防伪34RFID的应用领域不断拓展，市场潜力巨大不停车收费系统火车车号识别集装箱识别35RFID的市场需求已形成规模，2008年中国RFID市场规模已达65.8亿元人民币。2008年中国RFID的市场规模■金卡工程IC卡行业应用（二代身份证），使中国非接触智能卡的数量已经达全球第一；■国内RFID市场增长主要依靠政府项目的拉动。政府的引导与协调在我国RFID发展中起了决定性的作用；08年发改委推出了RFID试点工程，金卡办新增RFID应用试点项目及扩大试点城市（宁波等），科技部863公布了第二批专项课题。■国家金卡办成立RFID应用工作组，加强交流，把各相关部委和试点城市组织在一起，形成合力，共同推动RFID的行业应用与地方试点，有利于组织协调。RFID整体市场增长依赖政府项目36标签芯片设计与制造读写模块设计与制造天线设计与制造标签封装技术与设备读写器天线设计与制造读写器设计与制造终端用户软件中间件系统集成标签打印和贴标RFID测试目前国内标签和读写机具的市场份额超过了60%，系统集成和软件增长迅速培训与服务应用示范3.RFID应用案例

不停车收费(ETC)方案

背景中国高速公路从上世纪９０年代开始进入快速发展时期。2004年底，中国高速公路已达3.4万公里，国务院通过的《国家高速公路网规划》中，高速公路将达８.５万公里。高速公路的快速发展，仍不能解决一些问题，反而使这些问题更加突出，如高速公