无线射频识别(RFID)技术第1章RFID概述

第1章射频识别技术概论本章重点：掌握射频识别技术的概念和基本原理；了解射频识别技术的应用；了解射频识别技术的现状和前景。1.1射频识别技术简介1.2射频识别技术的基本原理1.3射频识别技术的应用

无线射频识别（RFID）2/3/2023©willtg.Allrightsreserved.1.1射频识别技术简介

RFID是RadioFrequencyIdentification的缩写，即射频识别。

RFID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。射频识别系统的组成:电子标签（Tag）阅读器（Reader）天线(Antenna)2/3/2023©willtg.Allrightsreserved.—电子标签（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。—阅读器（Reader）：读取（有时还可以写入）标签信息的设备，可设计为手持式RFID读写器。—天线（Antenna）：在标签和读写器间传递射频信号。射频识别系统的组成2/3/2023©willtg.Allrightsreserved.BillofLadingMaterialTracking固定式阅读器手持式阅读器RFID阅读器用来对RFID标签进行读写操作RFID阅读器2/3/2023©willtg.Allrightsreserved.RFID阅读器的功能包括为标签提供能量（无源标签）建立双向的数据连接清点标签，过滤清点结果与后端业务系统交互每秒能够读取100-300个标签数据RFID阅读器可被固定安装于房间或仓库的出入口城市或高速公路的车道上方及路侧购物场所的收费处等等移动式和手持式的RFID阅读器也很常见RFID阅读器2/3/2023©willtg.Allrightsreserved.RFID纸制标签标签芯片标签天线RFID标签作为物体的标识，并存储物体的相关属性信息RFID标签2/3/2023©willtg.Allrightsreserved.RFID标签具有唯一标识RFID标签的中信息可擦写，也可只读标签。RFID标签的信息可实现分区储存，其内部数据可在出厂时设定，也可在应用中被改写。RFID标签可擦写次数超过10万次。有源无源体积大小寿命短长价格高低识读距离远近安全性高低RFID标签2/3/2023©willtg.Allrightsreserved.RFID标签几乎可以被安装到任何物体上，这也是RFID成为物联网关键技术的原因之一，如：产品外包装仓库托盘机动车公司资产或人员服装、箱包等消费品人、畜或宠物RFID标签2/3/2023©willtg.Allrightsreserved.RFID系统框图2/3/2023©willtg.Allrightsreserved.1.条形码2.磁卡3.IC卡4.RFID卡现有四种识别技术2/3/2023©willtg.Allrightsreserved.信息载体信息量读/写性读取方式保密性智能化抗干扰能力寿命成本条码纸、塑料薄膜、金属表面小只读CCD或激光束扫描差无差较短最低磁卡磁性物质一般读/写电磁转换一般无较差短低IC卡EEPROM大读/写电擦除、写入最好有好长较高RFID卡EEPROM大读/写无线通信最好有很好最长较高四种识别技术比较2/3/2023©willtg.Allrightsreserved.RFID技术优势RFID远距离读取方便快捷数据容量大体积小巧，形状多样穿透性和无屏障阅读数据可动态变更安全性高多标签同时识别可重复使用抗污染能力和恶劣环境使用寿命长2/3/2023©willtg.Allrightsreserved.1.2射频识别技术的基本原理2/3/2023©willtg.Allrightsreserved.RFID技术的基本工作原理：标签进入磁场后，接收阅读器发出的射频信号，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），或者由标签主动发送某一频率的信号（ActiveTag，有源标签或主动标签），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处理。RFID的基本原理2/3/2023©willtg.Allrightsreserved.以汽车收费站监控的例子说明。RFID系统由Tag芯片、天线、读卡器所组成，接收信息并传至计算机系统处理汽车收费站监控2/3/2023©willtg.Allrightsreserved.频率HF13.56MHzUHF433MHzUHF840-845MHz920-925MHzMicrowave2.4GHz5.8GHz识读距离~60cm50-100m~10m(无源)~100m(有源)~1m(无源)~50m(有源)对应标签无源有源无源/有源无源/有源指向性广中窄更窄物理特性受环境影响小安全性较高距离远可大量读取距离远可大量读取受金属影响大可大量读取与WLAN频率相同典型应用场景交通卡门禁图书馆电子证照医院病患监护业余无线电业务物流零售城市交通管理物流道路通行收费RFID不同的工作频率所对应的应用场景2/3/2023©willtg.Allrightsreserved.RFID按照能源的供给方式分为无源RFID（被动式），有源RFID（主动式），以及半有源RFID。无源RFID读写距离近，价格低，几乎无使用寿命限制，但需要大功率读写装置；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，有限使用寿命，对读写装置依赖小。RFID的分类2/3/2023©willtg.Allrightsreserved.

半有源RFID，结合有源RFID和无源RFID的优势，在低频125KHZ频率的触发下，让微波2.45G发挥优势。半有源RFID技术，也可以叫做低频激活触发技术，利用低频近距离精确定位，微波远距离识别和上传数据，来解决单纯的有源RFID和无源RFID没有办法实现的功能。简单的说，就是近距离激活定位，远距离识别及上传数据。RFID的分类2/3/2023©willtg.Allrightsreserved.根据RFID系统完成的功能不同，可以把RFID系统分成四种类型：EAS系统、便携式数据采集系统、物流控制系统和定位系统。

RFID的分类2/3/2023©willtg.Allrightsreserved.

EAS(ElectronicArticleSurveillance)是一种设置在需要控制物品出入门口的RFID技术。这种技术的典型应用场合是商店、图书馆和数据中心等地方，当未被授权的人从这些地方非法取走物品时，EAS系统会发出警告。典型的EAS系统一般由三部分组成：

①附着在商品上的电子标签，电子传感器。

②电子标签灭活装置，以便授权商品能正常出入。

③监视器，在出口形成一定区域的监视空间。

EAS系统2/3/2023©willtg.Allrightsreserved.

便携式数据采集系统是使用带有RFID阅读器的手持式数据采集器采集RFID标签上的数据。这种系统具有比较大的灵活性，适用于不宜安装固定式RFID系统的应用环境。

手持式阅读器(数据输入终端)可以在读取数据的同时，通过无线电波数据传输方式实时地向主计算机系统传输数据，也可以暂时将数据存储在阅读器中，成批地向主计算机系统传输数据。便携式数据采集系统2/3/2023©willtg.Allrightsreserved.

在物流控制系统中，RFID阅读器分散布置在给定的区域，并且阅读器直接与数据管理信息系统相连，信号发射机是移动的，一般安装在移动的物体、人上面。当物体、人流经阅读器时，阅读器会自动扫描标签上的信息并把数据信息输入数据管理信息系统进行存储、分析和处理，以达到控制物流的目的。物流控制系统2/3/2023©willtg.Allrightsreserved.定位系统用于自动化加工系统中的定位，以及对车辆、轮船等进行运行定位支持。

阅读器放置在移动的车辆、轮船或者自动化流水线中移动的物料、半成品和成品上，信号发射机嵌入到操作环境的地表下面。

信号发射机上存储有位置识别信息，阅读器一般通过无线的方式(有的采用有线的方式)连接到主信息管理系统。定位系统2/3/2023©willtg.Allrightsreserved.1.3射频识别技术的应用1.2004年开始，全球最大零售商沃尔玛开始采用RFID技术，每年可节省83.5亿美元。2.2005年底美国国防部开始大规模应用RFID技术。3.飞利浦公司为2006年世界杯提供320万张RFID门票。4.SAP、英特尔共同开发RFID技术并大力推广应用。2/3/2023©willtg.Allrightsreserved.在行业应用方面，国外主要是零售业、制造业、政府、医药、物流等行业广泛应用RFID技术行业应用2/3/2023©willtg.Allrightsreserved.行李包裹自动识别非接触电子钥匙集装箱自动分类管理废品分类管理仓库物品管理和分类生产线自动化及在线检测非接触度表轮胎实时检测现代化机场管理现代化医院管理与监测物流实时管理资产管理登记商场货物图书馆书籍管理停车场不停车收费和管理POS机未来的广阔应用领域2/3/2023©willtg.Allrightsreserved.RFID应用案例一：电子门票2/3/2023©willtg.Allrightsreserved.2/3/2023©willtg.Allrightsreserved.每个展台附近都部署有RFID读取器，这样对参展者来说，参观者在展会中走过哪些地方，在哪里驻足时间较长，参观者的基本信息是什么等就了然于胸了，当参观者走近时，可以更精确地提供服务。同时，主办者可以在会展上部署带有RFID读取器的多媒体查询终端，参观者可以通过终端知道自己当前的位置及所在展区的信息，还能通过查询终端追踪到走失的同伴信息。2/3/2023©willtg.Allrightsreserved.新加坡国立图书馆是目前世界上唯一一个完全采用RFID管理的大型图书馆。

新加坡的每个公民都可以用其身份证或驾驶证来国立图书馆借阅图书。在每本图书的后面都贴有一个RFID标签，借阅者只需将图书带到自助借阅机前，插入身份证或驾驶证，把图书正放到蓝色面板上即可完成借阅过程。RFID应用案例二：新加坡国立图书馆2/3/2023©willtg.Allrightsreserved.中国RFID的现状—地区间发展不平衡上海由于政府的推动在很多项目上得到日益广 泛的应用北京系统集成商很多，在全国范围内积极活动，进行着很多项目广州智能卡的技术基础较强，产业密集，对卡技术以外的RFID技术非常关注，大有后来者居上的态势2/3/2023©willtg.Allrightsreserved.—行业间发展不平衡封闭环境身份证、门禁、交通一卡通较为成功开放环境托盘、集装箱、供应链相对落后中国RFID的现状2/3/2023©willtg.Allrightsreserved.中国的“一卡通”和日本的SUICA中国RFID的现状2/3/2023©willtg.Allrightsreserved.芯片设计芯片生产芯片测试、划片、触点加工天线设计天线生产芯片封装：倒装芯片(flipchip)或线绑定(wirebond)印刷、成卡、标签生产识读设备研发与生产中间件、应用软件、物联网应用单位标准组织、国家RFID管理部门RFID产业链2/3/2023©willtg.Allrightsreserved.德州仪器日立NEC飞利浦Intel主要的RFID芯片厂商2/3/2023©willtg.Allrightsreserved.1.Symbol2.Alien3.Intermec4.Zebra主要的RFID标签厂商2/3/2023©willtg.Allrightsreserved.BEAIBMORACLESUNSAPMicrosoftHP主要的软件解决方案厂商2/3/2023©willtg.Allrightsreserved.RFID在中国2/3/2023©willtg.Allrightsreserved.NFC技术主要用于手持设备的短距离数据通信，是起源于无线设备间的一种“非接触式射频别”(RFID)及互联技术。

NFC在单一芯片上结合了感应式读卡器、感应式卡片和点对点的功能，能在短距离内与兼容设备进行识别和数据交换。RFID互联网络NFCNFC2/3/2023©willtg.Allrightsreserved.频段： 13.56MHZ通讯距离：约10厘米标准规格：符合国际标准化组织的ISO18092、ISO21481标准，兼容现有非接触智能卡ISO14443标准传输速度：◎106kbps、212kbps、424kbps等三种(被动)◎846kbps、1695kbps…(主动)NFC2/3/2023©willtg.Allrightsreserved.NFC采用了双向识别和连接，通信各方不存在固定的主从关系，通信可以由任意一个NFC设备发起。RFID阅读器通过天线与RFID电子标签进行无线通信，可以实现对标签识别码和内存数据的读出或写入操作NFC2/3/2023©willtg.Allrightsreserved.红外要求设备在30°锥角内，且不能移动，NFC比红外建立连接更快操作更便捷与蓝牙相比。蓝牙适用于较长距离，比较大量的数据通信，

NFC适用于交换财务信息或敏感的个人信息等重要数据。

NFC和蓝牙可以互为补充，共同存在。事实上，快捷轻型的NFC协议可以用于引导两台设备之间的蓝牙配对过程。NFC2/3/2023©willtg.Allrightsreserved.与现有非接触智能卡技术兼容，目前已经成为越来越多主要厂商支持的正式标准；与其他无线连接方式相比，NFC是一种近距离的私密通信方式，提供各种设备间轻松、安全、迅速而自动的通信；

相对于RFID来说具有距离近、带宽高、能耗低等特点；比红外更快、更可靠而且简单得多；与蓝牙相比，NFC面向近距离交易，适用于交换财务信

息或敏感的个人信息等重要数据。NFC2/3/2023©willtg.Allrightsreserved.被动模式主动模式通讯过程中指最先发起沟通的一方为发起设备，而回应的一方为目标设备NFC2/3/2023©willtg.Allrightsreserved.移动设备主要以被动模式操作，可以大幅降低功耗，并延长电池寿命。NFC2/3/2023©will