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文檔簡介

1、    四川信息職業(yè)技術學院 RFID的商業(yè)模式和創(chuàng)新         項目設計報告書         專    業(yè):          應用電子技術                    班    

2、級:              電創(chuàng)13-1                      組    別:                  第九組    

3、0;                  姓    名:   張曉鳳   代超   曾壯  王珺璽            學    號: 1390028  1336063 1390009 13

4、90014       指導教師:               曾妍                   2015  年  6  月  6  日 目 錄目 錄 2摘要 3引言 4第一章 RFID

5、60;51、無線射頻技術 52、RFID系統(tǒng)的組成 63、無線射頻系統(tǒng)的工作原理 74、無線射頻技術的分類 7第二章  RFID發(fā)展的現(xiàn)狀和趨勢 101、國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 102、發(fā)展趨勢 10第三章 RFID的發(fā)展創(chuàng)新 141、發(fā)展智能安全技術 142、發(fā)展超高頻低成本單品級技術 16第四章  RFID當前流行的商業(yè)模式 17一、 車輛自動識別領域 17二、 手機識別領域 17三、口岸監(jiān)管領域&#

6、160;18創(chuàng) 新 總 結(jié) 19 摘要隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”概念的提出,基于互聯(lián)網(wǎng)平臺的物聯(lián)網(wǎng)技術將會引領下一次信息革命,其RFID為核心技術之一。現(xiàn)如今RFID技術將繼續(xù)保持高速發(fā)展的勢頭。電子標簽、讀寫器、智能物流、智能家具、ETC收費系統(tǒng)等方面取得快速進展。隨著RFID中間產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展,特別在移動終端的高速普及,帶動整個服務體系會更加“高效化”和“專一化”。 關鍵詞:RFID;行業(yè)趨勢;發(fā)展方向;引言    RFID是英文Radio Frequency Identificat

7、ion 的縮寫,即無線射頻識別技術。它是一種利用射頻信號自動識別目標對象并獲取相關信息的技術。RFID最早的應用可追溯到第二次世界大戰(zhàn)中用于區(qū)分聯(lián)軍和納粹飛機的“敵我辯識”系統(tǒng)。隨著技術的進步,RFID的應用領域日益擴大,現(xiàn)已涉及到人們?nèi)粘I钪懈鱾€方面,并將成為未來信息社會建設的一項基礎技術。RFID典型應用包括:在物流領域用于倉庫管理、生產(chǎn)線自動化、日用品銷售;在交通運輸領域用于集裝箱與包裹管理、高速公路收費與停車收費;在農(nóng)牧漁業(yè)用于羊群、魚類水果等的管理;在醫(yī)療行業(yè)用于醫(yī)藥生產(chǎn)、病人看護、醫(yī)療垃圾跟蹤;在制作業(yè)用于零部件與庫存的可視化管理;RFID還可以應用于圖書與文檔管理、門

8、禁管理、定位與物體跟蹤、環(huán)境感知和支票防偽等多種領域。第一章 RFID1、無線射頻技術 無限識別技術RFID(RadioFrequencyIdentifica2tion)是使用電磁波進行自動識別技術的總稱。RFID是一項信號傳輸技術,屬于自動識別家族的0感知0識讀領域,RFID的核心技術是一塊集成電路,每塊芯片含有RFID數(shù)據(jù),讀出器可在遠距離讀取芯片存儲的數(shù)據(jù),無須在視線距離內(nèi)作掃描或物理接觸。RFID實現(xiàn)了網(wǎng)絡與物理世界的聯(lián)絡,集科幻浪漫和實用為一體。RFID是通過無線電波掃描基于芯片的電子標簽實現(xiàn)對物體的識別。RFID芯片特別小,只有螞蟻的頭部大小,很容易嵌入任何商品

9、標簽。這一技術已經(jīng)先期在一些局部范圍取得成功應用。圖1為RFID天線。 圖1 RFID天線隨著集成電路技術的發(fā)展,芯片微型化技術封裝技術的日趨成熟,RFID越來越成為人們關注和研究的重點。近年來RFID得到了較快的發(fā)展,其中有很多的原因:一是RFID芯片生產(chǎn)形成經(jīng)濟規(guī)模,產(chǎn)品成本大幅下降。一個包括RFID芯片的電子標簽或條形碼成本只要12美分。二,大樁零售業(yè)開 始接受和應用RFID技術,特別是全球零售巨無霸Wal-Mart限時要求自己的百強供應商使用RFID條形碼。 RFID技術的發(fā)展使通過網(wǎng)絡實現(xiàn)物品的自動識別和信息的互聯(lián)與共享成為可能。這種可能讓有遠

10、見的公司看到了實現(xiàn)自己想法的曙光。因為RFID是一種非接觸式的自動識別技術,在供應鏈領域可以借助RFID標簽來實現(xiàn)整個供應鏈的流通,射頻標簽使用的是輻射電磁場識別器傳輸和讀取數(shù)據(jù)。2、RFID系統(tǒng)的組成 射頻識別按照電磁耦合原理工作。RFID技術 所使用的電波頻率為50KHz)5.8GHz,一個最基本的RFID系統(tǒng)一般是由以下幾部分硬件構成的。應答器:由天線,耦合元件及芯片組成,一般來說都是用標簽作為應答器,每個標簽具有唯一的電子編碼,附著在物體上標識目標對象。閱讀器:由天線,耦合元件,芯片組成,讀取(有時還可以寫入)標簽信息的設備,可設計為手持式rfid讀寫器或固定式讀寫

11、器。應用軟件系統(tǒng) :是應用層軟件,主要是把收集的數(shù)據(jù)進一步處理,并為人們所使用。圖2是無限射頻系統(tǒng)的構成圖,如圖2所示。 圖2 無線射頻系統(tǒng)構造圖3、無線射頻系統(tǒng)的工作原理 RFID系統(tǒng)在實際應用中,電子標簽附著在待識別物體的表面,電子標簽中保存有約定格式的電子數(shù)據(jù)。閱讀器可無接觸地讀取并識別電子標簽中所保存的電子數(shù)據(jù),從而達到自動識別物體的目的。閱讀器通過天線發(fā)出一定頻率的射頻信號,當標簽進入磁場時產(chǎn)生感應電流從而獲得能量,發(fā)送出自身的編碼等信息,被讀取器讀取并解碼后送至電腦主機進行有關的處理。 RFID工作原理圖,如圖3所示。 圖

12、3 RFID工作原理從圖3中可以看出,應答器進入閱讀器發(fā)出的電磁場后,接收閱讀器所發(fā)出的射頻信號,借著感應電流所獲得的能量發(fā)送出存儲在芯片中的產(chǎn)品信息,或者是主動發(fā)送某一頻率的信號。閱讀器讀取信息并解碼后送至中央信息系統(tǒng)進行有關數(shù)據(jù)信息的處理。4、無線射頻技術的分類RFID技術的分類方法常見的有以下四種:1.根據(jù)RFID工作頻率的不同,可分為低頻,中頻和高頻系統(tǒng)。低頻系統(tǒng)的特點是RFID內(nèi)部保存的數(shù)據(jù)量少,閱讀距離短,RFID外形多樣,閱讀天線方向性不強。主要用于短距離,低成本的應用。中頻系統(tǒng)用于傳送大量數(shù)據(jù)。高頻系統(tǒng)特點是RFID電子標簽及RFID讀卡器成本都較高,RFID標簽內(nèi)存

13、儲的數(shù)據(jù)量大,閱讀距離遠,適應物體的高速移動,但是天線方向窄。2.根據(jù)RFID的不同,可分為可讀寫卡,一次寫入多次讀出卡和只讀卡。可讀寫卡一般比一次寫入多次讀出卡和只讀卡成本高很多。一次寫入多次讀寫卡只可以寫入一次,寫入后,數(shù)據(jù)不可更改;只讀卡內(nèi)部只有唯一的號碼,不能更改,安全性好,但功能少。3.根據(jù)RFID的有源和無源,分為有源RFID標簽和無源RFID標簽。有源RFID標簽使用卡內(nèi)電池能量,識別距離較長,但使用壽命有限,價格較高。無源RFID標簽不含電池,接受RFID讀卡器發(fā)出的微波信號后,利用RFID讀卡器發(fā)射的電磁波提供能量,可做到免維護,重量輕,體積小,壽命長,成本低,但發(fā)射距離受限

14、制,需要RFID讀卡器的發(fā)射功率較大。4.根據(jù)RFID調(diào)制方式的不同,可分為主動式RFID標簽和被動式RFID標簽。主動式RFID標簽使用自身的射頻能量主動地發(fā)送數(shù)據(jù)給RFID讀卡器,一般用于有障礙物的應用中,使用距離遠。被動式RFID標簽,使用調(diào)制散射方式發(fā)射數(shù)據(jù),必須利用RFID讀卡器的載波調(diào)制自己的信號,適用于門禁或者交通管理。第二章  RFID發(fā)展的現(xiàn)狀和趨勢1、國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀國外現(xiàn)狀從全球的范圍來看美國政府是RFID應用的積極推動者在其推動下美國在RFID標準的建立、相關軟硬件技術的開發(fā)與應用領域均走在世界前列。歐洲RFID標準追隨美國主導的EPCglobal標準

15、。在封閉系統(tǒng)應用方面歐洲與美國基本處在同一階段。日本雖然已經(jīng)提出UID標準但主要得到的是本國廠商的支持如要成為國際標準還有很長的路要走。RFID在韓國的重要性得到了加強政府給予了高度重視但至今韓國在RFID的標準上仍模糊不清。目前美國、英國、德國、瑞典、瑞士、日本、南非等國家均有較為成熟且先進的RFID產(chǎn)品。從全球產(chǎn)業(yè)格局來看目前RFID產(chǎn)業(yè)主要集中在RFID技術應用比較成熟的歐美市場。飛利浦、西門子、ST、TI等半導體廠商基本壟斷了 RFID芯片市場IBM、HP、微軟、SAP、Sybase、Sun等國際巨頭搶占了RFID中間件、系統(tǒng)集成研究的有利位置Alien、 Inte

16、rmec、Symbol、Transcore、Matrics、Impinj等公司則提供RFID標簽、天線、讀寫器等產(chǎn)品及設備。2、發(fā)展趨勢國內(nèi)現(xiàn)狀相較于歐美等發(fā)達國家或地區(qū)我國在RFID產(chǎn)業(yè)上的發(fā)展還較為落后。目前我國RFID企業(yè)總數(shù)雖然超過100家但是缺乏關鍵核心技術特別是在超高頻RFID方面。從包括芯片、天線、標簽和讀寫器等硬件產(chǎn)品來看低高頻RFID技術門檻較低國內(nèi)發(fā)展較早技術較為成熟產(chǎn)品應用廣泛目前處于完全競爭狀況超高頻RFID技術門檻較高國內(nèi)發(fā)展較晚技術相對欠缺從事超高頻RFID產(chǎn)品生產(chǎn)的企業(yè)很少更缺少具有自主知識產(chǎn)權的創(chuàng)新型企業(yè)。RFID射頻識別技術已經(jīng)逐步發(fā)展成為獨立跨學科的專業(yè)領域

17、。RFID射頻識別技術將大量的來自完全不同的專業(yè)領域的技術(例如,高頻技術、電磁兼容技術、半導體技術、數(shù)據(jù)保護和密碼學技術、電信技術、制造技術等)綜合起來。過去的十多年,RFID射頻識別技術得到了快速發(fā)展,逐步被廣泛應用于工業(yè)自動化、商業(yè)自動化、交通運輸控制管理等眾多的溯源和防偽應用領域。而隨著技術進步,基于RFID射頻識別技術產(chǎn)品的種類將越來越豐富,應用也將越來越廣泛,可預計,在今后的幾年中,RFID射頻識別技術將持續(xù)保持高速發(fā)展的勢頭??傮w而言,RFID射頻識別技術當前發(fā)展趨于標準化、低成本、低差錯率、高安全性、低功耗。具體表現(xiàn)在,基于RFID射頻識別技術的電子標簽產(chǎn)品將達到:芯片所需的功

18、耗更低,無源標簽、半有源標簽技術更趨成熟;作用距離更遠;無線可讀寫性能更加完善;適合高速移動物品識別;快速多標簽讀寫功能;一致性更好;強場強下的自保護功能更完善;智能性更強;成本更低。讀寫器性能將達到:多功能(與條碼識讀集成、無線數(shù)據(jù)傳輸、脫機工作等);智能多天線端口;多種數(shù)據(jù)接口(RS232,RS422485,USB,紅外,以太網(wǎng)口);多制式兼容(兼容讀寫多種標簽類型);小型化、便攜式和嵌入式,以及模塊化;多頻段兼容;成本更低。管理系統(tǒng)將達到:高頻近距離系統(tǒng)具有更高智能、安全特性;超高頻遠距離系統(tǒng)性能更完備,系統(tǒng)更完善。標準化將達到:標準化基礎性研究更深入,也更成熟;標準化為更多企業(yè)所接受。

19、系統(tǒng)和模塊將達到:可替換性更好,也更普及。自2007年起,RFID射頻識別技術單品級應用是全球最大的RFID射頻識別技術應用市場。據(jù)預測,到2009年,全球的RFID射頻識別技術的應用市場的規(guī)模將由2004年3億美元增至28億美元。如果目前有關RFID電子標簽的單個條款能得到廣泛接納,RFID射頻識別技術單品級的應用市場份額有可能遠遠超過這個數(shù)字1年中將有超過萬億的郵件使用RFID電子標簽。這將是繼零售供應鏈RFID電子標簽產(chǎn)品的應用之后,全球使用RFID射頻識別技術產(chǎn)品的第2大行業(yè)。國際郵聯(lián)目前已經(jīng)做出決議,并且正在積極推進高效、低成本的RFID射頻識別技術解決方案在世界各國郵政監(jiān)管中的應用

20、。就技術來講目前有兩大發(fā)展內(nèi)容:發(fā)展智能安全技術,增強通訊安全性,即RFID電子標簽芯片增加各種加密解密算法,將在原接觸卡中才能使用的各種加密解密算法移植到非接觸電子標簽芯片上,或者開發(fā)適合于非接觸RFID電子標簽芯片應用的加密解密算法,這目前主要集中在13.56MHz頻段,適合取代原接觸加密卡領域;發(fā)展超高頻低成本單品級技術,超高頻頻段RFID射頻識別系統(tǒng)具有識別距離遠、識別速度快、多標簽識別效率高和標簽成本低等優(yōu)點,尤其是低成本和單品級產(chǎn)品適合物流控制與管理領域。第三章 RFID的發(fā)展創(chuàng)新1、發(fā)展智能安全技術(1)天線研究標簽天線的性能直接決定著整個系統(tǒng)的性能。通常為了確保接收和

21、發(fā)射信號的任意方向,標簽天線采用全向天線。對于天線的設計來說,理論上與傳統(tǒng)的微帶天線設計無異。但標簽天線設計難度很大。一方面,受到成本的苛刻限制,另一方面,受到標簽面積及基底材料的限制,另外,還受使用環(huán)境的影響,包括所標識物體的形狀及物理特性、標簽到貼標簽物體的距離、貼標簽物體的介電常數(shù)、金屬表面和液體的反射、局部結(jié)構對輻射模式的影響等都將影響天線的性能。(2)防沖突研究很多應用場合,讀寫器需在較短時間內(nèi)盡快識別多個標簽。由于讀寫器和標簽通信共享無線信道,讀寫器或標簽的信號可能發(fā)生沖突,使讀寫器不能正確識別標簽,即發(fā)生了碰撞()。在解決閱讀器沖突問題上人們提出了算法。根據(jù)電子標簽工作頻段不同,

22、人們提出了不同的防沖突算法。對各沖突算法進行總結(jié)可知,在高頻()頻段,標簽的防沖突算法一般采用經(jīng)典協(xié)議。使用協(xié)議的標簽,通過選擇經(jīng)過一個隨機時間向讀寫器傳送信息的方法,來避免沖突。絕大多數(shù)高頻讀寫器能同時掃描幾十個電子標簽。但是純存在一個嚴重問題是數(shù)據(jù)楨的發(fā)送過程中沖突發(fā)生的概率很大。(2)數(shù)據(jù)保護的分析很多的技術規(guī)范目前已經(jīng)開始出現(xiàn),在電子標簽推廣應用中,RFID電子標簽的安全問題集中在對個人用戶的隱私和企業(yè)用戶的商業(yè)秘密保護、防范對RFID電子標簽系統(tǒng)的攻擊和應用RFID電子標簽技術進行安全防范等多個方面。使用各種認證及加密的方法和途徑可確保RFID電子標簽與讀寫器之間的數(shù)據(jù)安全,比如在讀

23、寫器發(fā)送密碼來解鎖數(shù)據(jù)之前RFID電子標簽的數(shù)據(jù)處于鎖定狀態(tài)。更嚴格的還可能是同時包括認證和加密方案。但是RFID電子標簽的成本直接影響到其計算能力及采用算法的強度。在RFID電子標簽系統(tǒng)中,可采用流密碼加密的方法對信息進行加密。流密碼加密是指將明文信息逐位加密成密文的單鑰體制。采用硬件實現(xiàn)流密碼加密算法,偽噪聲編碼加密是其中的方法之一。偽噪聲編碼具有白噪聲信號的統(tǒng)計特性,故整個系統(tǒng)具有較強的抗干擾能力,且偽噪聲編碼的形成方式和結(jié)構多樣化、軟件化,可隨時變換密鑰。RFID電子標簽采用許多的復雜而又有細微差別的安全技術是有相當難度的,但是解決公眾對隱私和安全性方面的疑慮是RFID電子標簽生產(chǎn)商必

24、須解決的問題。特別是在重要領域的RFID電子標簽應用推廣中,RFID電子標簽不僅需要有很高的加密等級技術,而且應用密碼方案能否自主掌握,將對國家安全和社會生活有很大的影響。2、發(fā)展超高頻低成本單品級技術超高頻RFID射頻識別技術因為其識別距離遠、識別速度快、有較強的防沖突能力而被主要用在物流和供應鏈管理上,并且得到了沃爾瑪、麥德隆和IBM等國際大公司的大力推動,發(fā)展十分迅速。在通訊協(xié)議上,超高頻RFID射頻識別技術目前發(fā)展主要為ISO/IEC18000-6C(EPCGen2),同時有部分ISO/IEC18000-6B的應用。 超高頻RFID射頻識別技術在電子標簽應用上還有許多技術難點

25、尚待突破,這表現(xiàn)在:在讀取的準確度上,尤其是對靠近液體和金屬等特殊介質(zhì)材料的超高頻RFID電子標簽的讀取差錯率還比較高。另外,一次性讀取防沖突問題及在快速移動物體上的RFID電子標簽讀取準確性問題,還沒有很好解決。超高頻電子標簽芯片的研究,降低芯片的成本、提高芯片的工作距離、提高芯片的識別效率和芯片的安全問題,是當前主要集中的熱點。超高頻RFID電子標簽芯片由于其自身特點,更適合于作為簡單的低成本識別標簽使用,超高頻RFID射頻識別系統(tǒng)目前還難以支持加密、解密等復雜的算法。所以國外目前在超高頻RFID射頻識別技術用于電子標簽實現(xiàn)與應用上比較偏重于可用于物流管理的低成本單品級產(chǎn)品的研制與優(yōu)化的解

26、決方案的提出。由于RFID射頻識別技術可給人們帶來極大的方便,隨著價格的下降,技術本身的完善,RFID射頻識別技術逐漸普及。第四章  RFID當前流行的商業(yè)模式一、車輛自動識別領域利用RFID技術對高速移動物體識別的特點,可以對運輸工具進行快速有效的定位于統(tǒng)計,方便對車輛的管理和控制。具體應用方向包括公共交通票證、不停車收費、車輛管理及鐵路機車、車輛、相關設施管理等。應用RFID智能卡可對汽車牌照進行自動識別,通過電子錢包完成電子收費,從而實現(xiàn)不停車收費,達到加快流量,有效減少擁堵的目的。目前,已有通過將工作于UHF頻段的RFID電子標簽安裝在汽車擋風玻璃上,從而創(chuàng)立一個汽車數(shù)字標準信源系統(tǒng)。該系統(tǒng)功能豐富,能通過移動支付的充值、儲值進行交易,通過自動識別和相關應用軟件調(diào)節(jié)、控制交通出行兒緩解擁堵。二、手機識別領域?qū)FID技術嵌入到手機后,可以用手機和標簽來進行移動商務。例如使用手機掃

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