無(wú)線射頻識(shí)別(RFID)技術(shù)第1章RFID概述

第1章射頻識(shí)別技術(shù)概論本章重點(diǎn)：掌握射頻識(shí)別技術(shù)的概念和基本原理；了解射頻識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用；了解射頻識(shí)別技術(shù)的現(xiàn)狀和前景。1.1射頻識(shí)別技術(shù)簡(jiǎn)介1.2射頻識(shí)別技術(shù)的基本原理1.3射頻識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用

無(wú)線射頻識(shí)別（RFID）2/3/2023?willtg.Allrightsreserved.1.1射頻識(shí)別技術(shù)簡(jiǎn)介

RFID是RadioFrequencyIdentification的縮寫(xiě)，即射頻識(shí)別。

RFID是一種非接觸式的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，它通過(guò)射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)。射頻識(shí)別系統(tǒng)的組成:電子標(biāo)簽（Tag）閱讀器（Reader）天線(Antenna)2/3/2023?willtg.Allrightsreserved.—電子標(biāo)簽（Tag）：由耦合元件及芯片組成，每個(gè)標(biāo)簽具有唯一的電子編碼，附著在物體上標(biāo)識(shí)目標(biāo)對(duì)象?！喿x器（Reader）：讀?。ㄓ袝r(shí)還可以寫(xiě)入）標(biāo)簽信息的設(shè)備，可設(shè)計(jì)為手持式RFID讀寫(xiě)器。—天線（Antenna）：在標(biāo)簽和讀寫(xiě)器間傳遞射頻信號(hào)。射頻識(shí)別系統(tǒng)的組成2/3/2023?willtg.Allrightsreserved.BillofLadingMaterialTracking固定式閱讀器手持式閱讀器RFID閱讀器用來(lái)對(duì)RFID標(biāo)簽進(jìn)行讀寫(xiě)操作RFID閱讀器2/3/2023?willtg.Allrightsreserved.RFID閱讀器的功能包括為標(biāo)簽提供能量（無(wú)源標(biāo)簽）建立雙向的數(shù)據(jù)連接清點(diǎn)標(biāo)簽，過(guò)濾清點(diǎn)結(jié)果與后端業(yè)務(wù)系統(tǒng)交互每秒能夠讀取100-300個(gè)標(biāo)簽數(shù)據(jù)RFID閱讀器可被固定安裝于房間或倉(cāng)庫(kù)的出入口城市或高速公路的車(chē)道上方及路側(cè)購(gòu)物場(chǎng)所的收費(fèi)處等等移動(dòng)式和手持式的RFID閱讀器也很常見(jiàn)RFID閱讀器2/3/2023?willtg.Allrightsreserved.RFID紙制標(biāo)簽標(biāo)簽芯片標(biāo)簽天線RFID標(biāo)簽作為物體的標(biāo)識(shí)，并存儲(chǔ)物體的相關(guān)屬性信息RFID標(biāo)簽2/3/2023?willtg.Allrightsreserved.RFID標(biāo)簽具有唯一標(biāo)識(shí)RFID標(biāo)簽的中信息可擦寫(xiě)，也可只讀標(biāo)簽。RFID標(biāo)簽的信息可實(shí)現(xiàn)分區(qū)儲(chǔ)存，其內(nèi)部數(shù)據(jù)可在出廠時(shí)設(shè)定，也可在應(yīng)用中被改寫(xiě)。RFID標(biāo)簽可擦寫(xiě)次數(shù)超過(guò)10萬(wàn)次。有源無(wú)源體積大小壽命短長(zhǎng)價(jià)格高低識(shí)讀距離遠(yuǎn)近安全性高低RFID標(biāo)簽2/3/2023?willtg.Allrightsreserved.RFID標(biāo)簽幾乎可以被安裝到任何物體上，這也是RFID成為物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)的原因之一，如：產(chǎn)品外包裝倉(cāng)庫(kù)托盤(pán)機(jī)動(dòng)車(chē)公司資產(chǎn)或人員服裝、箱包等消費(fèi)品人、畜或?qū)櫸颮FID標(biāo)簽2/3/2023?willtg.Allrightsreserved.RFID系統(tǒng)框圖2/3/2023?willtg.Allrightsreserved.1.條形碼2.磁卡3.IC卡4.RFID卡現(xiàn)有四種識(shí)別技術(shù)2/3/2023?willtg.Allrightsreserved.信息載體信息量讀/寫(xiě)性讀取方式保密性智能化抗干擾能力壽命成本條碼紙、塑料薄膜、金屬表面小只讀CCD或激光束掃描差無(wú)差較短最低磁卡磁性物質(zhì)一般讀/寫(xiě)電磁轉(zhuǎn)換一般無(wú)較差短低IC卡EEPROM大讀/寫(xiě)電擦除、寫(xiě)入最好有好長(zhǎng)較高RFID卡EEPROM大讀/寫(xiě)無(wú)線通信最好有很好最長(zhǎng)較高四種識(shí)別技術(shù)比較2/3/2023?willtg.Allrightsreserved.RFID技術(shù)優(yōu)勢(shì)RFID遠(yuǎn)距離讀取方便快捷數(shù)據(jù)容量大體積小巧，形狀多樣穿透性和無(wú)屏障閱讀數(shù)據(jù)可動(dòng)態(tài)變更安全性高多標(biāo)簽同時(shí)識(shí)別可重復(fù)使用抗污染能力和惡劣環(huán)境使用壽命長(zhǎng)2/3/2023?willtg.Allrightsreserved.1.2射頻識(shí)別技術(shù)的基本原理2/3/2023?willtg.Allrightsreserved.RFID技術(shù)的基本工作原理：標(biāo)簽進(jìn)入磁場(chǎng)后，接收閱讀器發(fā)出的射頻信號(hào)，憑借感應(yīng)電流所獲得的能量發(fā)送出存儲(chǔ)在芯片中的產(chǎn)品信息（PassiveTag，無(wú)源標(biāo)簽或被動(dòng)標(biāo)簽），或者由標(biāo)簽主動(dòng)發(fā)送某一頻率的信號(hào)（ActiveTag，有源標(biāo)簽或主動(dòng)標(biāo)簽），閱讀器讀取信息并解碼后，送至中央信息系統(tǒng)進(jìn)行有關(guān)數(shù)據(jù)處理。RFID的基本原理2/3/2023?willtg.Allrightsreserved.以汽車(chē)收費(fèi)站監(jiān)控的例子說(shuō)明。RFID系統(tǒng)由Tag芯片、天線、讀卡器所組成，接收信息并傳至計(jì)算機(jī)系統(tǒng)處理汽車(chē)收費(fèi)站監(jiān)控2/3/2023?willtg.Allrightsreserved.頻率HF13.56MHzUHF433MHzUHF840-845MHz920-925MHzMicrowave2.4GHz5.8GHz識(shí)讀距離~60cm50-100m~10m(無(wú)源)~100m(有源)~1m(無(wú)源)~50m(有源)對(duì)應(yīng)標(biāo)簽無(wú)源有源無(wú)源/有源無(wú)源/有源指向性廣中窄更窄物理特性受環(huán)境影響小安全性較高距離遠(yuǎn)可大量讀取距離遠(yuǎn)可大量讀取受金屬影響大可大量讀取與WLAN頻率相同典型應(yīng)用場(chǎng)景交通卡門(mén)禁圖書(shū)館電子證照醫(yī)院病患監(jiān)護(hù)業(yè)余無(wú)線電業(yè)務(wù)物流零售城市交通管理物流道路通行收費(fèi)RFID不同的工作頻率所對(duì)應(yīng)的應(yīng)用場(chǎng)景2/3/2023?willtg.Allrightsreserved.RFID按照能源的供給方式分為無(wú)源RFID（被動(dòng)式），有源RFID（主動(dòng)式），以及半有源RFID。無(wú)源RFID讀寫(xiě)距離近，價(jià)格低，幾乎無(wú)使用壽命限制，但需要大功率讀寫(xiě)裝置；有源RFID可以提供更遠(yuǎn)的讀寫(xiě)距離，但是需要電池供電，成本要更高一些，適用于遠(yuǎn)距離讀寫(xiě)的應(yīng)用場(chǎng)合，有限使用壽命，對(duì)讀寫(xiě)裝置依賴小。RFID的分類(lèi)2/3/2023?willtg.Allrightsreserved.

半有源RFID，結(jié)合有源RFID和無(wú)源RFID的優(yōu)勢(shì)，在低頻125KHZ頻率的觸發(fā)下，讓微波2.45G發(fā)揮優(yōu)勢(shì)。半有源RFID技術(shù)，也可以叫做低頻激活觸發(fā)技術(shù)，利用低頻近距離精確定位，微波遠(yuǎn)距離識(shí)別和上傳數(shù)據(jù)，來(lái)解決單純的有源RFID和無(wú)源RFID沒(méi)有辦法實(shí)現(xiàn)的功能。簡(jiǎn)單的說(shuō)，就是近距離激活定位，遠(yuǎn)距離識(shí)別及上傳數(shù)據(jù)。RFID的分類(lèi)2/3/2023?willtg.Allrightsreserved.根據(jù)RFID系統(tǒng)完成的功能不同，可以把RFID系統(tǒng)分成四種類(lèi)型：EAS系統(tǒng)、便攜式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、物流控制系統(tǒng)和定位系統(tǒng)。

RFID的分類(lèi)2/3/2023?willtg.Allrightsreserved.

EAS(ElectronicArticleSurveillance)是一種設(shè)置在需要控制物品出入門(mén)口的RFID技術(shù)。這種技術(shù)的典型應(yīng)用場(chǎng)合是商店、圖書(shū)館和數(shù)據(jù)中心等地方，當(dāng)未被授權(quán)的人從這些地方非法取走物品時(shí)，EAS系統(tǒng)會(huì)發(fā)出警告。典型的EAS系統(tǒng)一般由三部分組成：

①附著在商品上的電子標(biāo)簽，電子傳感器。

②電子標(biāo)簽滅活裝置，以便授權(quán)商品能正常出入。

③監(jiān)視器，在出口形成一定區(qū)域的監(jiān)視空間。

EAS系統(tǒng)2/3/2023?willtg.Allrightsreserved.

便攜式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是使用帶有RFID閱讀器的手持式數(shù)據(jù)采集器采集RFID標(biāo)簽上的數(shù)據(jù)。這種系統(tǒng)具有比較大的靈活性，適用于不宜安裝固定式RFID系統(tǒng)的應(yīng)用環(huán)境。

手持式閱讀器(數(shù)據(jù)輸入終端)可以在讀取數(shù)據(jù)的同時(shí)，通過(guò)無(wú)線電波數(shù)據(jù)傳輸方式實(shí)時(shí)地向主計(jì)算機(jī)系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)，也可以暫時(shí)將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在閱讀器中，成批地向主計(jì)算機(jī)系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)。便攜式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)2/3/2023?willtg.Allrightsreserved.

在物流控制系統(tǒng)中，RFID閱讀器分散布置在給定的區(qū)域，并且閱讀器直接與數(shù)據(jù)管理信息系統(tǒng)相連，信號(hào)發(fā)射機(jī)是移動(dòng)的，一般安裝在移動(dòng)的物體、人上面。當(dāng)物體、人流經(jīng)閱讀器時(shí)，閱讀器會(huì)自動(dòng)掃描標(biāo)簽上的信息并把數(shù)據(jù)信息輸入數(shù)據(jù)管理信息系統(tǒng)進(jìn)行存儲(chǔ)、分析和處理，以達(dá)到控制物流的目的。物流控制系統(tǒng)2/3/2023?willtg.Allrightsreserved.定位系統(tǒng)用于自動(dòng)化加工系統(tǒng)中的定位，以及對(duì)車(chē)輛、輪船等進(jìn)行運(yùn)行定位支持。

閱讀器放置在移動(dòng)的車(chē)輛、輪船或者自動(dòng)化流水線中移動(dòng)的物料、半成品和成品上，信號(hào)發(fā)射機(jī)嵌入到操作環(huán)境的地表下面。

信號(hào)發(fā)射機(jī)上存儲(chǔ)有位置識(shí)別信息，閱讀器一般通過(guò)無(wú)線的方式(有的采用有線的方式)連接到主信息管理系統(tǒng)。定位系統(tǒng)2/3/2023?willtg.Allrightsreserved.1.3射頻識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用1.2004年開(kāi)始，全球最大零售商沃爾瑪開(kāi)始采用RFID技術(shù)，每年可節(jié)省83.5億美元。2.2005年底美國(guó)國(guó)防部開(kāi)始大規(guī)模應(yīng)用RFID技術(shù)。3.飛利浦公司為2006年世界杯提供320萬(wàn)張RFID門(mén)票。4.SAP、英特爾共同開(kāi)發(fā)RFID技術(shù)并大力推廣應(yīng)用。2/3/2023?willtg.Allrightsreserved.在行業(yè)應(yīng)用方面，國(guó)外主要是零售業(yè)、制造業(yè)、政府、醫(yī)藥、物流等行業(yè)廣泛應(yīng)用RFID技術(shù)行業(yè)應(yīng)用2/3/2023?willtg.Allrightsreserved.行李包裹自動(dòng)識(shí)別非接觸電子鑰匙集裝箱自動(dòng)分類(lèi)管理廢品分類(lèi)管理倉(cāng)庫(kù)物品管理和分類(lèi)生產(chǎn)線自動(dòng)化及在線檢測(cè)非接觸度表輪胎實(shí)時(shí)檢測(cè)現(xiàn)代化機(jī)場(chǎng)管理現(xiàn)代化醫(yī)院管理與監(jiān)測(cè)物流實(shí)時(shí)管理資產(chǎn)管理登記商場(chǎng)貨物圖書(shū)館書(shū)籍管理停車(chē)場(chǎng)不停車(chē)收費(fèi)和管理POS機(jī)未來(lái)的廣闊應(yīng)用領(lǐng)域2/3/2023?willtg.Allrightsreserved.RFID應(yīng)用案例一：電子門(mén)票2/3/2023?willtg.Allrightsreserved.2/3/2023?willtg.Allrightsreserved.每個(gè)展臺(tái)附近都部署有RFID讀取器，這樣對(duì)參展者來(lái)說(shuō)，參觀者在展會(huì)中走過(guò)哪些地方，在哪里駐足時(shí)間較長(zhǎng)，參觀者的基本信息是什么等就了然于胸了，當(dāng)參觀者走近時(shí)，可以更精確地提供服務(wù)。同時(shí)，主辦者可以在會(huì)展上部署帶有RFID讀取器的多媒體查詢終端，參觀者可以通過(guò)終端知道自己當(dāng)前的位置及所在展區(qū)的信息，還能通過(guò)查詢終端追蹤到走失的同伴信息。2/3/2023?willtg.Allrightsreserved.新加坡國(guó)立圖書(shū)館是目前世界上唯一一個(gè)完全采用RFID管理的大型圖書(shū)館。

新加坡的每個(gè)公民都可以用其身份證或駕駛證來(lái)國(guó)立圖書(shū)館借閱圖書(shū)。在每本圖書(shū)的后面都貼有一個(gè)RFID標(biāo)簽，借閱者只需將圖書(shū)帶到自助借閱機(jī)前，插入身份證或駕駛證，把圖書(shū)正放到藍(lán)色面板上即可完成借閱過(guò)程。RFID應(yīng)用案例二：新加坡國(guó)立圖書(shū)館2/3/2023?willtg.Allrightsreserved.中國(guó)RFID的現(xiàn)狀—地區(qū)間發(fā)展不平衡上海由于政府的推動(dòng)在很多項(xiàng)目上得到日益廣 泛的應(yīng)用北京系統(tǒng)集成商很多，在全國(guó)范圍內(nèi)積極活動(dòng)，進(jìn)行著很多項(xiàng)目廣州智能卡的技術(shù)基礎(chǔ)較強(qiáng)，產(chǎn)業(yè)密集，對(duì)卡技術(shù)以外的RFID技術(shù)非常關(guān)注，大有后來(lái)者居上的態(tài)勢(shì)2/3/2023?willtg.Allrightsreserved.—行業(yè)間發(fā)展不平衡封閉環(huán)境身份證、門(mén)禁、交通一卡通較為成功開(kāi)放環(huán)境托盤(pán)、集裝箱、供應(yīng)鏈相對(duì)落后中國(guó)RFID的現(xiàn)狀2/3/2023?willtg.Allrightsreserved.中國(guó)的“一卡通”和日本的SUICA中國(guó)RFID的現(xiàn)狀2/3/2023?willtg.Allrightsreserved.芯片設(shè)計(jì)芯片生產(chǎn)芯片測(cè)試、劃片、觸點(diǎn)加工天線設(shè)計(jì)天線生產(chǎn)芯片封裝：倒裝芯片(flipchip)或線綁定(wirebond)印刷、成卡、標(biāo)簽生產(chǎn)識(shí)讀設(shè)備研發(fā)與生產(chǎn)中間件、應(yīng)用軟件、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用單位標(biāo)準(zhǔn)組織、國(guó)家RFID管理部門(mén)RFID產(chǎn)業(yè)鏈2/3/2023?willtg.Allrightsreserved.德州儀器日立NEC飛利浦Intel主要的RFID芯片廠商2/3/2023?willtg.Allrightsreserved.1.Symbol2.Alien3.Intermec4.Zebra主要的RFID標(biāo)簽廠商2/3/2023?willtg.Allrightsreserved.BEAIBMORACLESUNSAPMicrosoftHP主要的軟件解決方案廠商2/3/2023?willtg.Allrightsreserved.RFID在中國(guó)2/3/2023?willtg.Allrightsreserved.NFC技術(shù)主要用于手持設(shè)備的短距離數(shù)據(jù)通信，是起源于無(wú)線設(shè)備間的一種“非接觸式射頻別”(RFID)及互聯(lián)技術(shù)。

NFC在單一芯片上結(jié)合了感應(yīng)式讀卡器、感應(yīng)式卡片和點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的功能，能在短距離內(nèi)與兼容設(shè)備進(jìn)行識(shí)別和數(shù)據(jù)交換。RFID互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)NFCNFC2/3/2023?willtg.Allrightsreserved.頻段： 13.56MHZ通訊距離：約10厘米標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格：符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織的ISO18092、ISO21481標(biāo)準(zhǔn)，兼容現(xiàn)有非接觸智能卡ISO14443標(biāo)準(zhǔn)傳輸速度：◎106kbps、212kbps、424kbps等三種(被動(dòng))◎846kbps、1695kbps…(主動(dòng))NFC2/3/2023?willtg.Allrightsreserved.NFC采用了雙向識(shí)別和連接，通信各方不存在固定的主從關(guān)系，通信可以由任意一個(gè)NFC設(shè)備發(fā)起。RFID閱讀器通過(guò)天線與RFID電子標(biāo)簽進(jìn)行無(wú)線通信，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)標(biāo)簽識(shí)別碼和內(nèi)存數(shù)據(jù)的讀出或?qū)懭氩僮鱊FC2/3/2023?willtg.Allrightsreserved.紅外要求設(shè)備在30°錐角內(nèi)，且不能移動(dòng)，NFC比紅外建立連接更快操作更便捷與藍(lán)牙相比。藍(lán)牙適用于較長(zhǎng)距離，比較大量的數(shù)據(jù)通信，

NFC適用于交換財(cái)務(wù)信息或敏感的個(gè)人信息等重要數(shù)據(jù)。

NFC和藍(lán)牙可以互為補(bǔ)充，共同存在。事實(shí)上，快捷輕型的NFC協(xié)議可以用于引導(dǎo)兩臺(tái)設(shè)備之間的藍(lán)牙配對(duì)過(guò)程。NFC2/3/2023?willtg.Allrightsreserved.與現(xiàn)有非接觸智能卡技術(shù)兼容，目前已經(jīng)成為越來(lái)越多主要廠商支持的正式標(biāo)準(zhǔn)；與其他無(wú)線連接方式相比，NFC是一種近距離的私密通信方式，提供各種設(shè)備間輕松、安全、迅速而自動(dòng)的通信；

相對(duì)于RFID來(lái)說(shuō)具有距離近、帶寬高、能耗低等特點(diǎn)；比紅外更快、更可靠而且簡(jiǎn)單得多；與藍(lán)牙相比，NFC面向近距離交易，適用于交換財(cái)務(wù)信

息或敏感的個(gè)人信息等重要數(shù)據(jù)。NFC2/3/2023?willtg.Allrightsreserved.被動(dòng)模式主動(dòng)模式通訊過(guò)程中指最先發(fā)起溝通的一方為發(fā)起設(shè)備，而回應(yīng)的一方為目標(biāo)設(shè)備N(xiāo)FC2/3/2023?willtg.Allrightsreserved.移動(dòng)設(shè)備主要以被動(dòng)模式操作，可以大幅降低功耗，并延長(zhǎng)電池壽命。NFC2/3/2023?will