第四章 射頻識(shí)別技術(shù)與應(yīng)用（3）

1、第 四 章射頻識(shí)別技術(shù)與應(yīng)用主要內(nèi)容v4.1 RFID概述v4.2 RFID的組成與工作原理v4.3 RFID的標(biāo)準(zhǔn)體系v4.4 電子產(chǎn)品編碼EPCv4.5 RFID在物流系統(tǒng)中的應(yīng)用4.1 射頻識(shí)別系統(tǒng)（RFID）概述v射頻技術(shù)（RF），又稱無(wú)線射頻或無(wú)線電射頻技術(shù)，是一種無(wú)線電通信技術(shù)，其基本原理是電磁理論，利用無(wú)線電波對(duì)記錄媒體進(jìn)行讀寫vRF技術(shù)以無(wú)線信道作為傳輸媒體，建網(wǎng)迅速，通信靈活，可以為用戶提供快捷、方便、實(shí)施的網(wǎng)絡(luò)連接，也是實(shí)現(xiàn)移動(dòng)通信的關(guān)鍵技術(shù)之一2. RFID技術(shù)的發(fā)展歷程時(shí)間時(shí)間RFID技術(shù)發(fā)展技術(shù)發(fā)展19411950年年雷達(dá)的改進(jìn)和應(yīng)用催生了雷達(dá)的改進(jìn)和應(yīng)用催生了RFI

2、D技術(shù)，技術(shù)，1948年奠定了年奠定了RFID技術(shù)的技術(shù)的理論基礎(chǔ)理論基礎(chǔ)。19511960年年早期早期RFID技術(shù)的探索階段，主要處于實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)研究。技術(shù)的探索階段，主要處于實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)研究。19611970年年RFID技術(shù)的理論得到了發(fā)展，開(kāi)始了一些應(yīng)用嘗試。技術(shù)的理論得到了發(fā)展，開(kāi)始了一些應(yīng)用嘗試。19711980年年RFID技術(shù)與產(chǎn)品研發(fā)處于一個(gè)大發(fā)展時(shí)期，各種技術(shù)與產(chǎn)品研發(fā)處于一個(gè)大發(fā)展時(shí)期，各種RFID技術(shù)測(cè)試得到加速。出現(xiàn)了一些最技術(shù)測(cè)試得到加速。出現(xiàn)了一些最早的早的RFID應(yīng)用。應(yīng)用。19811990年年RFID技術(shù)及產(chǎn)品進(jìn)入商業(yè)應(yīng)用階段，各種封閉系統(tǒng)應(yīng)用開(kāi)始出技術(shù)及產(chǎn)品進(jìn)入商業(yè)

3、應(yīng)用階段，各種封閉系統(tǒng)應(yīng)用開(kāi)始出現(xiàn)?，F(xiàn)。19912000年年RFID技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化問(wèn)題日趨得到重視，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化問(wèn)題日趨得到重視，RFID產(chǎn)品得到廣泛采用產(chǎn)品得到廣泛采用2001今今標(biāo)準(zhǔn)化問(wèn)題日趨為人們所重視，標(biāo)準(zhǔn)化問(wèn)題日趨為人們所重視，RFID產(chǎn)品種類更加豐富，有源產(chǎn)品種類更加豐富，有源電子標(biāo)簽、無(wú)源電子標(biāo)簽及半無(wú)源電子標(biāo)簽均得到發(fā)展，電子電子標(biāo)簽、無(wú)源電子標(biāo)簽及半無(wú)源電子標(biāo)簽均得到發(fā)展，電子標(biāo)簽成本不斷降低。標(biāo)簽成本不斷降低。4.1.2 RFID的特點(diǎn)v（1）非接觸：讀取距離由數(shù)公分到幾十公尺。v（2）可遮蓋：即使有遮蔽物（金屬、液體除外）也可辨識(shí)。v（3）輕薄短小：可多樣化的貼于對(duì)象人/物。v

4、（4）環(huán)境時(shí)間性：耐污、耐振、耐撞擊、長(zhǎng)期性。v（5）個(gè)體識(shí)別：芯片單體上有個(gè)體標(biāo)識(shí)符串。v（6）自動(dòng)讀?。簾o(wú)需人工介入即可讀取。 v（7）可抹寫：數(shù)據(jù)可重復(fù)擦寫。 v（8）移動(dòng)讀寫：在移動(dòng)中也可實(shí)現(xiàn)讀取、寫入。v（9）同時(shí)多筆讀?。嚎赏瑫r(shí)讀取多個(gè)標(biāo)簽。4.2 RFID的組成與工作原理4.2.1 RFID的組成4.2.1 RFID的組成v標(biāo)簽標(biāo)簽標(biāo)簽由耦合元件芯片及內(nèi)置天線組成。其中包含RF發(fā)生器、混頻器、濾波器、ID譯碼器、顯示器等。v閱讀器閱讀器它是讀?。ㄒ策€可以寫入）標(biāo)簽信息的設(shè)備，一般由振蕩器、ID編碼器、變量裝載器組成。v天線天線天線是標(biāo)簽與閱讀器之間傳輸數(shù)據(jù)的發(fā)射、接收裝置，用于發(fā)

5、射和接受信號(hào)。（1 1）標(biāo)簽）標(biāo)簽( (TagTag) )（2 2）閱讀器（）閱讀器（ReaderReader）讀取讀取( (還可以寫入還可以寫入) )標(biāo)簽信息的設(shè)備，可設(shè)計(jì)為手持式標(biāo)簽信息的設(shè)備，可設(shè)計(jì)為手持式或固定式?；蚬潭ㄊ?。與標(biāo)簽通信的功能與標(biāo)簽通信的功能與計(jì)算機(jī)通信的功能與計(jì)算機(jī)通信的功能（3 3）天線）天線(Antenna)(Antenna)在標(biāo)簽和閱讀器間傳遞射頻信號(hào)的裝置。在標(biāo)簽和閱讀器間傳遞射頻信號(hào)的裝置。4.2.2 RFID的工作原理4.2.3 RFID產(chǎn)品分類v無(wú)源無(wú)源RFIDRFID產(chǎn)品產(chǎn)品無(wú)源RFID產(chǎn)品發(fā)展最早目前發(fā)展最成熟，市場(chǎng)應(yīng)用最廣的產(chǎn)品v有源有源RFIDRF

6、ID產(chǎn)品產(chǎn)品是最近幾年慢慢發(fā)展起來(lái)的遠(yuǎn)距離自動(dòng)識(shí)別領(lǐng)域巨大的應(yīng)用空間和市場(chǎng)潛質(zhì)v半有源半有源RFIDRFID產(chǎn)品產(chǎn)品結(jié)合有源RFID產(chǎn)品及無(wú)源RFID產(chǎn)品的優(yōu)勢(shì)在門禁進(jìn)出管理，人員精確定位，區(qū)域定位管理，周界管理，電子圍欄及安防報(bào)警等領(lǐng)域有著很大的優(yōu)勢(shì)。按頻率分：按頻率分： 低頻低頻(30-300KHz)(30-300KHz) 高頻高頻(3-30MHz)(3-30MHz) 超高頻超高頻(300M-3GHz)(300M-3GHz) 按RFID系統(tǒng)分類v根據(jù)射頻系統(tǒng)完成的功能不同分EAS系統(tǒng)（電子物品監(jiān)視系統(tǒng)）便攜式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)RFID網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)（物流控制系統(tǒng)）RFID定位系統(tǒng)按標(biāo)簽寫入方式分：

7、按標(biāo)簽寫入方式分： 集成固化式電子標(biāo)簽集成固化式電子標(biāo)簽 信息在集成電路生產(chǎn)時(shí)即將信息以信息在集成電路生產(chǎn)時(shí)即將信息以ROMROM工藝模工藝模式注入。式注入。 現(xiàn)場(chǎng)有線改寫式電子標(biāo)簽現(xiàn)場(chǎng)有線改寫式電子標(biāo)簽 一般將電子標(biāo)簽保存的信息寫入其內(nèi)部的一般將電子標(biāo)簽保存的信息寫入其內(nèi)部的E2E2存存貯區(qū)中改寫時(shí)需要專用的編程器或?qū)懭肫?。貯區(qū)中改寫時(shí)需要專用的編程器或?qū)懭肫鳌?現(xiàn)場(chǎng)無(wú)線改寫式電子標(biāo)簽現(xiàn)場(chǎng)無(wú)線改寫式電子標(biāo)簽 一般適用于有源類電子標(biāo)簽一般適用于有源類電子標(biāo)簽4.3 RFID的標(biāo)準(zhǔn)體系4.3.1 RFID標(biāo)準(zhǔn)體系的內(nèi)容4.3.2 三大標(biāo)準(zhǔn)體系vISOISO制定的制定的RFIDRFID標(biāo)準(zhǔn)體系標(biāo)準(zhǔn)

8、體系1995年國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO/IEC第一聯(lián)合技術(shù)委員會(huì)JTCl設(shè)立了子委員會(huì)SC31（以下簡(jiǎn)稱SC31），負(fù)責(zé) RFID標(biāo)準(zhǔn)化研究工作。SC31委員會(huì)由來(lái)自各個(gè)國(guó)家的代表組成，如英國(guó)的BSI IST34委員、歐洲CEN TC225成員。vEPC globalEPC global制定的制定的RFIDRFID標(biāo)準(zhǔn)體系標(biāo)準(zhǔn)體系EPC global的目標(biāo)是解決供應(yīng)鏈的透明性和追蹤性它可以實(shí)現(xiàn)對(duì)所有物品提供單件唯一標(biāo)識(shí)制定了空中接口協(xié)議、讀寫器協(xié)議v日本日本UIDUID制定的制定的RFIDRFID標(biāo)準(zhǔn)體系標(biāo)準(zhǔn)體系日本泛在中心制定RFID相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的思路類似于EPC global目標(biāo)也是構(gòu)建一個(gè)完整的

9、標(biāo)準(zhǔn)體系，但是具體內(nèi)容存在差異。4.3.3 RFID的頻率標(biāo)準(zhǔn)v（1 1）低頻系統(tǒng)（）低頻系統(tǒng)（30kHz30kHz300kHz300kHz）得到廣泛的應(yīng)用和推廣主要用于短距離、低成本的應(yīng)用v（2 2）高頻系統(tǒng)（）高頻系統(tǒng)（3MHz3MHz30MHz30MHz）感應(yīng)器不需要繞制線圈，可以通過(guò)腐蝕或者印刷的方式制作天線感應(yīng)器一般通過(guò)負(fù)載調(diào)制的方式進(jìn)行工作實(shí)現(xiàn)用遠(yuǎn)距離感應(yīng)器對(duì)天線電壓進(jìn)行振幅調(diào)制v（3 3）超高頻系統(tǒng)（）超高頻系統(tǒng)（300MHz300MHz3GHz3GHz）超高頻系統(tǒng)通過(guò)電場(chǎng)來(lái)傳輸能量。電場(chǎng)的能量下降的不是很快讀取的區(qū)域不是很好進(jìn)行定義讀取距離比較遠(yuǎn)，無(wú)源可達(dá)10m左右4.3.3

10、RFID的頻率標(biāo)準(zhǔn)國(guó)際上國(guó)際上RFIDRFID頻率的使用情況頻率的使用情況4.3.3 RFID的頻率標(biāo)準(zhǔn)我國(guó)目前用于我國(guó)目前用于RFIDRFID的頻率及相關(guān)技術(shù)指標(biāo)的頻率及相關(guān)技術(shù)指標(biāo)4.3.4 我國(guó)RFID使用頻率 v應(yīng)以ISO/IEC、EPC global相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，參照歐、美、日等區(qū)域標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合我國(guó)RFID產(chǎn)品研究、生產(chǎn)、應(yīng)用的實(shí)際情況自主創(chuàng)新來(lái)制定。vISO/IEC 18000標(biāo)準(zhǔn)是最早開(kāi)始制定的關(guān)于RFID的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，按頻段被劃分為7個(gè)部分。標(biāo)準(zhǔn)號(hào)標(biāo)準(zhǔn)號(hào)內(nèi)內(nèi) 容容應(yīng)應(yīng) 用用 領(lǐng)領(lǐng) 域域18000-118000-1一般參數(shù)定義18000-218000-2135KHz以下空氣接口參數(shù)

11、適合短距離紙類標(biāo)簽，如門禁卡18000-318000-313.56MHz空氣接口參數(shù)適合中距離使用，如貨架18000-418000-42.45GHz空氣接口參數(shù)適合較長(zhǎng)距離使用18000-618000-6860MHz-930MHz空氣接口參數(shù)適合較長(zhǎng)距離使用18000-718000-7433.92MHz空氣接口參數(shù)只是作為一種選擇，易被其他通信器材干擾4.4 電子產(chǎn)品編碼EPC4.4.1 EPC相關(guān)概念一、EPC的概念 vEPCEPC（Electronic Product CodeElectronic Product Code）：即電子產(chǎn)品編碼，是一種編碼系統(tǒng)，建立在EANUCC條型編碼的基礎(chǔ)

12、之上，并對(duì)該條形編碼系統(tǒng)做了一些擴(kuò)充，用以實(shí)現(xiàn)對(duì)單品進(jìn)行標(biāo)志。v1999年美國(guó)麻省理工學(xué)院一位教授提出了EPC開(kāi)放網(wǎng)絡(luò)（物聯(lián)網(wǎng)）構(gòu)想。vEPC是RFID的一種完整思想體系，EPC至少包括：產(chǎn)品編碼、空中接口協(xié)議、物品網(wǎng)絡(luò)檢索結(jié)構(gòu)vEPCEPC網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)：能夠?qū)崿F(xiàn)供應(yīng)鏈中的商品快速自動(dòng)識(shí)別及信息共享4.4.2 EPC編碼一、EPC的編碼原則（1）惟一性 （2）簡(jiǎn)單性（3）可擴(kuò)展性（4）保密性與安全性二、EPC編碼體系（1）全球貿(mào)易標(biāo)識(shí)系列編碼SGTIN（2）全球位置編碼系列SGLN（3）集裝箱編碼系列SSCC（4）可回收資產(chǎn)標(biāo)識(shí)GRA（5）全球個(gè)人資產(chǎn)標(biāo)識(shí)GIAI3EPC的編碼結(jié)構(gòu)vEPC編碼是由

13、一個(gè)版本號(hào)和另外三段數(shù)據(jù)（依次為域名管理、對(duì)象種類、序列號(hào)）組成的一組數(shù)字。其中版本號(hào)標(biāo)識(shí)EPC的版本號(hào)，它使得以后的EPC可有不同的長(zhǎng)度或類型；域名管理是描述與此EPC相關(guān)的生產(chǎn)廠商的信息，至今已經(jīng)推出EPC-96型，EPC-64型、型、型，EPC-256型、型、型等編碼方案。例如“可口可樂(lè)公司”；對(duì)象種類記錄產(chǎn)品精確類型的信息，例如：“美國(guó)生產(chǎn)的330ml罐裝減肥可樂(lè)（可口可樂(lè)的一種新產(chǎn)品）”；序列號(hào)唯一標(biāo)識(shí)貨品，它會(huì)精確的告訴我們所說(shuō)的究竟是哪一罐330ml罐裝減肥可樂(lè)。4.4.3 EPC系統(tǒng)的組成與工作流程一、EPC系統(tǒng)的組成系系 統(tǒng)統(tǒng) 構(gòu)構(gòu) 成成 名名 稱稱 注注 釋釋 全球產(chǎn)品電子

14、代碼全球產(chǎn)品電子代碼編碼體系編碼體系 EPC編碼標(biāo)準(zhǔn) 識(shí)別目標(biāo)的特定代碼 射頻識(shí)別系統(tǒng)射頻識(shí)別系統(tǒng) EPC 標(biāo)簽 貼在物品之上或者內(nèi)嵌在物品之中 識(shí)讀器 識(shí)讀EPC標(biāo)簽 信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) EPC中間件 EPC系統(tǒng)的軟件支持系統(tǒng) 對(duì) 象 名 稱 解 析 服 務(wù)（Object Naming Service：ONS）實(shí)體標(biāo)記語(yǔ)言（Physical Markup Language PML） 二、EPC系統(tǒng)的工作流程三、基于EPCRFID的物聯(lián)網(wǎng)v物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng) “The Internet of things”“The Internet of things”物聯(lián)網(wǎng)就是物物相連的互聯(lián)網(wǎng),這有兩層意思

15、：第一，物聯(lián)網(wǎng)的核心和基礎(chǔ)仍然是互聯(lián)網(wǎng)第二，其用戶端延伸和擴(kuò)展到了任何物品與物品之間v在全球互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上,EPC通過(guò)管理軟件系統(tǒng)、ONS和PML實(shí)現(xiàn)全球“實(shí)物互聯(lián)”vSavant服務(wù)器的主要任務(wù)是數(shù)據(jù)校對(duì)、識(shí)讀器協(xié)調(diào)、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和任務(wù)管理,它是EPC工作系統(tǒng)的中樞神經(jīng)，起著管理系統(tǒng)平臺(tái)的作用。vONS給Savant系統(tǒng)指明存儲(chǔ)產(chǎn)品有關(guān)信息的服務(wù)器,ONS發(fā)揮了關(guān)鍵的作用。PML則是描述產(chǎn)品信息的計(jì)算機(jī)語(yǔ)言。RFID在物流中的應(yīng)用高速公路的自動(dòng)收費(fèi)系統(tǒng)交通督導(dǎo)和電子地圖停車智能化管理系統(tǒng)郵政包裹管理系統(tǒng)鐵路貨運(yùn)編組調(diào)度系統(tǒng)集裝箱識(shí)別系統(tǒng)RFID庫(kù)存跟蹤系統(tǒng)生產(chǎn)物流的自動(dòng)化及過(guò)程控制4.

16、5 RFID在物流系統(tǒng)中的應(yīng)用4.5.1 RFID在配送中的應(yīng)用一、傳統(tǒng)配送中心存在的問(wèn)題一、傳統(tǒng)配送中心存在的問(wèn)題存貨統(tǒng)計(jì)缺乏準(zhǔn)確性、訂單填寫不規(guī)范、貨物損耗、清理貨物時(shí)效率很低二、二、RFIDRFID應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)入庫(kù)和檢驗(yàn)、整理和補(bǔ)充貨物、訂單填寫、貨物出庫(kù)運(yùn)輸三、三、RFIDRFID在配送中心應(yīng)用的建議在配送中心應(yīng)用的建議（1）RFID應(yīng)用應(yīng)分階段進(jìn)行（2）RFID要首先運(yùn)用在能夠明顯提高效率的流程中（3）RFID的實(shí)施需充分考慮技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)題（4）RFID的應(yīng)用必需同后臺(tái)信息系統(tǒng)進(jìn)行集成4.5.2 RFID在交通運(yùn)輸中的應(yīng)用v（1）運(yùn)輸工具管理v（2）客貨運(yùn)場(chǎng)站（港口）管理v（3

17、）城市公共交通v（4）危險(xiǎn)化學(xué)品運(yùn)輸管理v（5）貨物與集裝箱跟蹤v（6）海事管理v（7）從業(yè)人員管理v（8）高速公路多路徑識(shí)別4.5.3 RFID在物流中的應(yīng)用前景六個(gè)方向六個(gè)方向：（1）積極開(kāi)發(fā)專業(yè)RFID電子標(biāo)簽（2）開(kāi)發(fā)整合RFID技術(shù)的物流裝備（3）支持RFID中間件的開(kāi)發(fā)（4）推動(dòng)公共信息平臺(tái)的開(kāi)發(fā)應(yīng)用（5）加快物流行業(yè)RFID應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)的研究和制定（6）推廣RFID技術(shù)在物流業(yè)的應(yīng)用范圍RFID在圖書(shū)館中的應(yīng)用v國(guó)外有很多發(fā)達(dá)國(guó)家的圖書(shū)館應(yīng)用了RFID技術(shù)例如：北美、新加坡、韓國(guó)、新西蘭等v國(guó)內(nèi)RFID技術(shù)在圖書(shū)館的應(yīng)用也已進(jìn)人起步階段：2006年2月20日，廈門集美大學(xué)誠(chéng)毅學(xué)院的圖書(shū)館2006年7月12日，第一家全面應(yīng)用RFID的深圳RFID圖書(shū)館的開(kāi)館2008年5月，武漢圖書(shū)館RFID電子標(biāo)簽技術(shù)通過(guò)驗(yàn)收，正式使用2008年12月的杭州市圖書(shū)館全面應(yīng)用RFID系統(tǒng)，等