射頻識別(RFID)技術應用研究

1、射頻識別（RFID）技術應用、射頻識別（RFID）技術簡介射頻識別（RFID）的基本概念RFID技術是一種無接觸自動識別技術，其基本原理是利用射頻信號及其空間耦合、傳輸特性，實現(xiàn)對靜止的或移動中的待識別物品的自動機器識別。射頻識別系統(tǒng)一般由兩個部分組成，即電子標簽和閱讀器。應用中，電子標簽附著在待識別的物品上，閱讀器用于當附著電子標簽的待識別物品通過其讀出范圍時，自動以無接觸的方式將電子標簽中的約定識別信息取出，從而實現(xiàn)自動識別物品或自動收集物品標識信息的功能。所涉及的關鍵技術大致包括：芯片技術、天線技術、無線收發(fā)技術、數(shù)據(jù)變換與編碼技術、電磁傳播特性。射頻識別（RFID）的工作原理射頻識別系

2、統(tǒng)的基本模型如圖2.1所示。其中，電子標簽又稱為射頻標簽、應答器、數(shù)據(jù)載體；閱讀器又稱為讀出裝置，掃描器、通訊器、讀寫器（取決于電子標簽是否可以無線改寫數(shù)據(jù)）。電子標簽與閱讀器之間通過耦合元件實現(xiàn)射頻信號的空間（無接觸）耦合、在耦合通道內(nèi)，根據(jù)時序關系，實現(xiàn)能量的傳遞、數(shù)據(jù)的交換。發(fā)生在閱讀器和電子標簽之間的射頻信號的耦合類型有兩種。（1）電感耦合。變壓器模型，通過空間高頻交變磁場實現(xiàn)耦合，依據(jù)的是電磁感應定律，接口圖2.2所示圖2.1Mt的註擁就井）I告電Hrtt林竭注元件i御M.銜強止忸1（2）電磁反向散射耦合：雷達原理模型，發(fā)射出去的電磁波，碰到目標后反射，同時攜帶回目標信息，依據(jù)的是電

3、磁波的空間傳播規(guī)律，如圖2.3所示。圖2.2、2.3電感耦合方式一般適合于中、低頻工作的近距離射頻識別系統(tǒng)。典型的工作頻率有：125kHz、225kHz和13.56MHz。識別作用距離小于lm,典型作用距離為1020cm。電磁反向散射耦合方式一般適合于高頻、微波工作的遠距離射頻識別系統(tǒng)。典型的工作頻率有：433MHz,915MHz,2.45GHz,5.8GHz。識別作用距離大于1m,典型作用距離為310m。二、應用領域及前景應用領域典型的應用領域包括：鐵路車號自動識別管理。如：北美鐵路、中國鐵路、瑞士鐵路等。車輛道路交通自動收費管理。如：北美部分收費高速公路的自動收費中國部分高速公路自動收費管

4、理、東南亞國家部分收費公路的自動收費管理。旅客航空行包的自動識別、分揀、轉(zhuǎn)運管理。如：北美部分機場。車輛出入控制。如：停車場、垃圾場、水泥場車輛出入、稱重管理等。校園卡、飯卡、乘車卡、會員卡、駕照卡、健康卡(醫(yī)療卡)等國內(nèi)、國外均有大應用。生產(chǎn)線產(chǎn)品加工過程自動控制。主要應用在大型工廠的自動化流水作業(yè)線上。動物識別(養(yǎng)牛、養(yǎng)羊、賽鴿等)。大型養(yǎng)殖廠、家庭牧場、賽鴿比賽。物流、倉儲自動管理。大型物流、倉儲企業(yè)。貯氣容器的自動識別管理。汽車遙控門鎖、電子門鎖等。國內(nèi)外應用現(xiàn)狀及前景(1)現(xiàn)狀RFID技術在國外的發(fā)展較早也較快。尤其是在美國、英國、德國、瑞典、瑞士、日本、南非目前均有較為成熟且先進的

5、RFID系統(tǒng)。其中,低頻近距離RFID系統(tǒng)主要集中在125kHz、13.56MHz系統(tǒng)；高頻遠距離RFID系統(tǒng)主要集中在UHF頻段(902MHz928MHz)915MHz、2.45GHz、5.8GHzoUHF頻段的遠距離RFID系統(tǒng)在北美得到了很好的發(fā)展；歐洲的應用則以有源2.45GHz系統(tǒng)得到了較多的應用。5.8GHz系統(tǒng)在日本和歐洲均有較為成熟的有源RFID系統(tǒng)。我國在RFID技術的研究方面也發(fā)展很快,市場培育已有初步效果。比較典型的是在中國鐵路車號自動識別系統(tǒng)建設中,推出了完全擁有自主知識產(chǎn)權的遠距離自動識別系統(tǒng)。在近距離RFID應用方面，許多城市已經(jīng)實現(xiàn)了公交射頻卡作為預付費電子車票應

6、用，預付費電子飯卡等。在RFID技術研究及產(chǎn)品開發(fā)方面，國內(nèi)已具有了自主開發(fā)低頻、高頻與微波RFID電子標簽與讀寫器的技術能力及系統(tǒng)集成能力。與國外RFID先進技術之間的差距主要體現(xiàn)在RFID芯片技術方面。盡管如此,在標簽芯片設計及開發(fā)方面,國內(nèi)已有多個成功的低頻RFID系統(tǒng)標簽芯片面市。但是我國RFID的應用領域還非常少，各廠商的RFID產(chǎn)品互不兼容,缺乏統(tǒng)一標準。有關電子標簽技術標準，各國都在積極制定自己的標準。國際上，國際標準IS0/IEC18000,美國的EPCGlobal，日本的UbiquitousID三項國際標準，已形成三足鼎立局面。而在我國，電子標簽技術的生產(chǎn)和應用領域僅有一些行

7、業(yè)標準，各廠家自主開發(fā)的電子標簽產(chǎn)品千差萬別，在容量、信息格式等方面不一致，不同類型的產(chǎn)品也不能夠互相兼容。因而，必須加快制定統(tǒng)一國家標準的步伐。中國國家標準化管理委員會最近宣布，正式成立“電子標簽”國家標準工作組，負責起草、制定中國有關“電子標簽”國家標準，使其既具有中國的自主知識產(chǎn)權，同時和目前國際的相關標準互通兼容，促進中國的“電子標簽”發(fā)展納入標準化、規(guī)范化的軌道（2）前景目前國際上正掀起一場基于RFID的物流革命。作為RFID產(chǎn)品的“電子標簽”將取代條型碼，將在超市、倉儲、貿(mào)易等物流管理領域大顯身手！與條型碼相比，它有十分顯著的優(yōu)點。一是它的信息量大，可以滿足更廣泛的要求；二是它可讀

8、可寫，應用更加靈活；三是它的讀取方式是利用感應、無線電波或微波能量進行，不需直接接觸；四是可以識別高速運動物體、和同時識別多個物體；五是具有抗環(huán)境污染、抗干擾的能力，保密性能好。這些方面都是條型碼所不能比的。最近全球最大的零售商沃爾瑪?shù)囊豁棝Q議，要求其前100家供應商在2005年1月之前向其配送中心發(fā)送貨盤和包裝箱時使用RFID技術，2006年1月前在單件商品中使用這項技術。沃爾瑪全球每年有120億美元的采購量來自中國，如果不了解其標準，將造成貿(mào)易壁壘。美國國防部也指示供貨商必須開始采用這種技術。在可預見的將來RFID將成為國際貿(mào)易的一項標準，我國作為“世界工廠”，應該順應這一潮流！目前，我國

9、第二代RFID身份證已經(jīng)開始投入使用。隨之帶來的商機已成為國內(nèi)幾大廠商爭奪的焦點。而且隨著各行政部門，服務行業(yè)信息化水平的提高。RFID技術必將有著廣闊的應用前景和巨大的商業(yè)利益！三、技術路線RFID技術的發(fā)展，一方面受到應用需求的驅(qū)動，另一方面RFID的成功應用反來又極大地促進了應用需求的擴展。從技術角度說，RFID技術的發(fā)展體現(xiàn)在若干關鍵技術的突破。從應用角度來說，RFID技術的發(fā)展目的在于不斷滿足日益增漲的應用需求。（1）RFID技術未來的發(fā)展RFID技術的發(fā)展得益于多項技術的綜合發(fā)展。所涉及的關鍵技術大致包括：芯片技術、天線技術、無線收發(fā)技術、數(shù)據(jù)變換與編碼技術、電磁傳播特性。隨著技術

10、的不斷進步，RFID產(chǎn)品的種類將越來越豐富，應用也越來越廣泛?？梢灶A計，在未來的幾年中，RFID技術將持續(xù)保持高速發(fā)展的勢頭。RFID技術的發(fā)展將會在電子標簽（射頻標簽）、閱讀器、系統(tǒng)種類、標準化等方面取得新的進展。（2）電子標簽方面電子標簽芯片所需的功耗更低，無源標簽、半無源標簽技術更趨成熟。1）作用距離更遠。2）無線可讀寫性能更加完善。3）適合高速移動物品識別。4）快速多標簽讀寫功能。5）一致性更好。6）強場強下的自保護功能更完善。7）智能性更強。8）成本更低。（3）閱讀器方面1）多功能（與條碼識讀集成、無線數(shù)據(jù)傳輸、脫機工作等）。2）智能多天線端口。3）多種數(shù)據(jù)接口（RS232,RS422/485,USB，紅外，以太網(wǎng)口4）多制式兼容（兼容讀寫多種標簽類型）。5）小型化、便攜式、嵌入式、模塊化。6）多頻段兼容。7）成本更低。（4）系統(tǒng)種類方面1）低頻近距離系統(tǒng)具有更高的智能、安全特性。2）高頻遠距離系統(tǒng)性能更加完善，成本更低。3）2.45GHz，5.8GHz系統(tǒng)更加完善。4）無芯片系統(tǒng)。（5）標準化方面1）標準化基礎性研究更加深入、成熟。2）標準化為更多企業(yè)所接