掌握射頻識(shí)別技術(shù)

掌握射頻識(shí)別技術(shù)第一頁，共39頁。

自1970年第一張IC卡問世以來，IC卡已經(jīng)成為微電子技術(shù)市場(chǎng)增長(zhǎng)最快的產(chǎn)品之一，到1996年全世界發(fā)售IC卡就有7億多張。但是，這種接觸式使用的IC卡有其自身不可避免的缺點(diǎn)，即接觸點(diǎn)對(duì)腐蝕和污染缺乏抵抗能力，大大降低了IC卡的使用壽命和使用范圍。近年來人們開始開發(fā)應(yīng)用非接觸式IC卡來逐漸替代了接觸式IC卡，其中射頻識(shí)別卡就是一種典型的非接觸式IC卡，它是利用無線通信技術(shù)來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)和IC卡之間數(shù)據(jù)交換的，顯示出比一般接觸式IC卡使用更便利的優(yōu)點(diǎn)，已被廣泛應(yīng)用于制作電子標(biāo)簽或身份識(shí)別卡。

在零售業(yè)，應(yīng)用射頻識(shí)別技術(shù)就顯現(xiàn)出巨大的價(jià)值。據(jù)SanfordC.Bernstein公司的零售業(yè)分析師估計(jì)，通過應(yīng)用射頻識(shí)別技術(shù)，沃爾瑪公司每年可以節(jié)省83.5億美元，其中大部分是因?yàn)椴恍枰斯げ榭催M(jìn)貨的條碼而節(jié)省的勞動(dòng)力成本。盡管

案例導(dǎo)入：射頻識(shí)別技術(shù)的價(jià)值第二頁，共39頁。另外一些分析師認(rèn)為80億美元這個(gè)數(shù)字過于樂觀，但毫無疑問，射頻識(shí)別技術(shù)有助于解決零售業(yè)兩個(gè)最大的難題：商品斷貨和損耗（因盜竊和供應(yīng)鏈被攪亂而損失的產(chǎn)品）。而單是盜竊一項(xiàng)，沃爾瑪一年的損失就差不多有20億美元。研究機(jī)構(gòu)估計(jì)，這種RFID技術(shù)能夠幫助把失竊和存貨水平降低25%。

思考：

1.射頻識(shí)別技術(shù)在生活中有哪些應(yīng)用？

2.射頻識(shí)別技術(shù)在物流行業(yè)中有哪些價(jià)值？第三頁，共39頁。1.射頻技術(shù)(RadioFrequency,RF)

也稱無線射頻或無線電射頻技術(shù)，是一種無線電通信技術(shù)，其基本原理是電磁理論，利用無線電波對(duì)記錄媒介進(jìn)行讀寫。

2.射頻識(shí)別技術(shù)(RadioFrequencyIdentification,RFID)

即射頻識(shí)別，是一項(xiàng)利用射頻信號(hào)通過空間耦合(交變磁場(chǎng)或電磁場(chǎng))和傳輸特性進(jìn)行非接觸式信息雙向通信，實(shí)現(xiàn)對(duì)靜止或移動(dòng)物體的自動(dòng)識(shí)別，并進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的一項(xiàng)自動(dòng)識(shí)別技術(shù)。

一、RFID的概念和特點(diǎn)第四頁，共39頁。RFID技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展時(shí)間RFID技術(shù)的發(fā)展1941~1950雷達(dá)的改進(jìn)和應(yīng)用催生了RFID技術(shù)，1948年，RFID技術(shù)的理論技術(shù)得以奠定。1951~1960早期RFID技術(shù)的探索階段，主要應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)室研究。1961~1970RFID技術(shù)的理論得到發(fā)展，開始一些應(yīng)用嘗試。1971~1980RFID技術(shù)和產(chǎn)品大發(fā)展時(shí)期，各種RFID技術(shù)測(cè)試加速發(fā)展，出現(xiàn)一些最早的應(yīng)用。1981~1990RFID技術(shù)及其產(chǎn)品進(jìn)入商業(yè)應(yīng)用，各種封閉系統(tǒng)應(yīng)用出現(xiàn)。1991~2000RFID技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)得到重視，RFID產(chǎn)品得到廣泛應(yīng)用。2001年至今標(biāo)準(zhǔn)化問題更加受到重視，RFID產(chǎn)品種類更加豐富。第五頁，共39頁。3.RFID的特點(diǎn)（1）全自動(dòng)快速識(shí)別多目標(biāo)（2）應(yīng)用面廣（3）數(shù)據(jù)記憶量大（4）環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)（5）可重復(fù)使用（6）安全性能高

思考：射頻識(shí)別技術(shù)和條碼技術(shù)對(duì)比有哪些突破？第六頁，共39頁。1.RFID的工作原理二、RFID的工作原理和流程第七頁，共39頁。2.RFID系統(tǒng)的工作流程第八頁，共39頁。RFID系統(tǒng)具體工作流程

（1）編程器預(yù)先將數(shù)據(jù)信息寫入電子標(biāo)簽中；（2）閱讀器通過RFID天線向外發(fā)射無線電載波信號(hào)；（3）當(dāng)標(biāo)簽進(jìn)入閱讀器的工作區(qū)域時(shí)，標(biāo)簽被激活后立即將自身信息通過天線發(fā)送出去；（4）系統(tǒng)的接收天線收到標(biāo)簽發(fā)出的載波信號(hào)，通過天線的調(diào)節(jié)器傳給閱讀器，閱讀器對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行解調(diào)解碼送給后臺(tái)計(jì)算機(jī)；（5）計(jì)算機(jī)控制器根據(jù)邏輯運(yùn)算判斷標(biāo)簽的合法性，針對(duì)不同的設(shè)定做出相應(yīng)處理和控制，發(fā)出指令信號(hào)控制執(zhí)行；（6）執(zhí)行機(jī)構(gòu)按照計(jì)算機(jī)指令進(jìn)行相應(yīng)操作；（7）計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)將各個(gè)監(jiān)控點(diǎn)連接起來，構(gòu)成總控信息平臺(tái)；第九頁，共39頁。1.RFID系統(tǒng)的構(gòu)成三、RFID系統(tǒng)的構(gòu)成和分類閱讀器電子標(biāo)簽主機(jī)系統(tǒng)標(biāo)簽內(nèi)置天線RFID系統(tǒng)構(gòu)成RFID系統(tǒng)在具體應(yīng)用過程中，根據(jù)環(huán)境和目的不同，組成部分會(huì)有不同。最基本的RFID系統(tǒng)由電子標(biāo)簽（Tag）、閱讀器（Reader）和天線（Antenna）三個(gè)部分組成。第十頁，共39頁。（1）電子標(biāo)簽

電子標(biāo)簽一般帶有線圈、天線、存儲(chǔ)器與控制系統(tǒng)的低電集成電路，能夠自動(dòng)或在外力的作用下，將存儲(chǔ)的信息發(fā)射出去。1.主動(dòng)式標(biāo)簽

內(nèi)含電源，具有可讀寫特性。2.被動(dòng)式標(biāo)簽

依靠外界提供通信能量；分為“有源”和“無源”兩種模式。第十一頁，共39頁。各種RFID標(biāo)簽第十二頁，共39頁。電子標(biāo)簽（Tag）第十三頁，共39頁。（2）閱讀器

又稱解讀器或識(shí)讀器，是讀?。ㄓ袝r(shí)可寫入）標(biāo)簽信息的設(shè)備。閱讀器主要由RF模塊、控制模塊和外圍電路組成。其中RF模塊是核心單元，主要由射頻電路和射頻芯片構(gòu)成，可完成與電子標(biāo)簽的各種交互功能，包括調(diào)制/解調(diào)、加密/解密、鑒權(quán)、讀寫、加/減等。第十四頁，共39頁。適用于不同用途的閱讀器頻率

射頻標(biāo)簽和和閱讀器必須調(diào)制到相同的頻率才能工作。LF、HF、UHF就分別對(duì)應(yīng)著不同頻率的射頻。LF代表低頻信號(hào)，在125kHz左右；HF代表高頻射頻，在13.56MHz左右：UHF代表超高頻射頻，在868～915MHz之間；還有2.4GHz的微波閱讀器。第十五頁，共39頁。（3）天線

天線是在標(biāo)簽與閱讀器之間傳輸數(shù)據(jù)的發(fā)射和接收裝置。任何一個(gè)RFID系統(tǒng)都應(yīng)該至少包含一根天線（內(nèi)置或者外置）以發(fā)射和接收射頻信號(hào)，需要形式和數(shù)量根據(jù)具體應(yīng)用情況而定。第十六頁，共39頁。2.RFID系統(tǒng)的分類（1）按作用距離分類

分為密耦合、遙耦合和遠(yuǎn)距離系統(tǒng)（2）按系統(tǒng)完成的功能不同分類可以分為EAS系統(tǒng)、便攜式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、物流控制系統(tǒng)、定位系統(tǒng)。、（3）按工作頻率分類分為低頻、高頻、超高頻和微波系統(tǒng)。（4）其他分類

有源系統(tǒng)和無源系統(tǒng)；

集成電路固化式、現(xiàn)場(chǎng)有線改寫式和現(xiàn)場(chǎng)無線改寫式；

廣播發(fā)射式、倍頻式和反射調(diào)制式；第十七頁，共39頁。內(nèi)容概要掌握射頻識(shí)別技術(shù)學(xué)習(xí)情境四4.2掌握RFID的標(biāo)準(zhǔn)體系4.1認(rèn)知RFID技術(shù)4.3掌握RFID在物流中的應(yīng)用第十八頁，共39頁。目前主要由3個(gè)主要技術(shù)指標(biāo)體系：1.EPCGlobal2.泛在ID中心（UbiquitousIDCenter，UIC）3.ISO標(biāo)準(zhǔn)體系一、RFID的主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系第十九頁，共39頁。1.EPCGlobalEPCGlobal是由國際物品編碼協(xié)會(huì)（EAN）和美國統(tǒng)一代碼協(xié)會(huì)（UCC）于2003年9月共同成立的非營(yíng)利性組織，其前身是1999年10月1日在美國麻省理工學(xué)院成立的非營(yíng)利性組織Auto-ID中心。Auto-ID中心以創(chuàng)建物聯(lián)網(wǎng)（InternetofThings）為使命，與眾多成員企業(yè)共同制定一個(gè)統(tǒng)一的開放技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。旗下有沃爾瑪集團(tuán)、英國Tesco等100多家歐美的零售流通企業(yè)，同時(shí)有IBM、微軟、飛利浦、Auto-IDLab等公司提供技術(shù)研究支持。第二十頁，共39頁。EPC（ElectronicProductCode）即產(chǎn)品電子代碼。EPC系統(tǒng)是一個(gè)非常先進(jìn)的、綜合性的復(fù)雜系統(tǒng)。其最終目標(biāo)是為每一單品建立全球的、開放的標(biāo)識(shí)標(biāo)準(zhǔn)。EPC的系統(tǒng)構(gòu)成第二十一頁，共39頁。（1）EPC編碼體系EPC編碼體系是新一代的與GTIN兼容的編碼標(biāo)準(zhǔn)，它是全球統(tǒng)一標(biāo)識(shí)系統(tǒng)的拓展和延伸，是全球統(tǒng)—標(biāo)識(shí)系統(tǒng)的重要組成部分，是EPC系統(tǒng)的核心與關(guān)鍵。EPC代碼是由標(biāo)頭、廠商識(shí)別代碼、對(duì)象分類代碼、序列號(hào)等數(shù)據(jù)字段組成的一組數(shù)字EPC編碼結(jié)構(gòu)第二十二頁，共39頁。（2）EPC射頻識(shí)別系統(tǒng)EPC射頻識(shí)別系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)EPC代碼自動(dòng)采集的功能模塊，由EPC射頻標(biāo)簽和EPC射頻識(shí)讀器組成。EPC標(biāo)簽：是產(chǎn)品電子代碼的信息載體，主要由天線和芯片組成。EPC標(biāo)簽中存儲(chǔ)的唯一信息是96位或者64位產(chǎn)品電子代碼。為了降低成本，EPC標(biāo)簽通常是被動(dòng)式射頻標(biāo)簽。EPC讀寫器：是用來識(shí)別EPC標(biāo)簽的電子裝置，與信息系統(tǒng)相連實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的交換。讀寫器使用多種方式與EPC標(biāo)簽交換信息，近距離讀取被動(dòng)標(biāo)簽最常用的方法是電感耦合方式。

第二十三頁，共39頁。（3）信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)由本地網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)組成，是實(shí)現(xiàn)信息管則、信息流通的功能模塊。EPC系統(tǒng)的信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是在全球互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上，通過EPC中間件以及對(duì)象命名解析服務(wù)（ObjectNameService，ONS）和EPC信息服務(wù)（EPCInformationService，EPCIS）三部分來實(shí)現(xiàn)全球的“實(shí)物互聯(lián)”。EPC中間件

對(duì)象名稱解析服務(wù)EPC信息服務(wù)第二十四頁，共39頁。EPC中間件與其他應(yīng)用程序的通信第二十五頁，共39頁。2.泛在ID中心

在T-Engine論壇領(lǐng)導(dǎo)下，泛在ID中心于2003年3月成立，并得到日本政府經(jīng)產(chǎn)省和總務(wù)省以及大企業(yè)的支持，包括微軟、索尼、三菱、日立、日電、東芝、夏普、富士通、NTTDoCoMo、KDDI等重量級(jí)企業(yè)。

泛在ID中心的泛在識(shí)別技術(shù)體系架構(gòu)由泛在識(shí)別碼（uCode）、信息系統(tǒng)服務(wù)器、uCode解析服務(wù)器和泛在通信器等4部分構(gòu)成。第二十六頁，共39頁。3.ISO標(biāo)準(zhǔn)體系ISO以及其他國際標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)構(gòu)如IEC、ITU等是RFID國際標(biāo)準(zhǔn)的主要制定機(jī)構(gòu)。

目前常用的RFID國際標(biāo)準(zhǔn)主要有：

ISO11784和ISO11785ISO10536、ISO15693和ISO14443ISO10374ISO18000第二十七頁，共39頁。1.產(chǎn)品電子代碼EPCEPC是有EPCGlobal組織各應(yīng)用方協(xié)調(diào)一致的編碼標(biāo)準(zhǔn)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)所有實(shí)體對(duì)象的唯一有效標(biāo)識(shí)2.EAN·UCCEAN的目的是建立一套國際通行的產(chǎn)品、運(yùn)輸單元、資產(chǎn)、位置和服務(wù)的標(biāo)識(shí)標(biāo)準(zhǔn)體系和通信標(biāo)準(zhǔn)體系，即“全球商業(yè)語言——EAN.UCC系統(tǒng)”3.GB18937（NPC）強(qiáng)制性國家標(biāo)準(zhǔn)GB18937《全國產(chǎn)品與服務(wù)統(tǒng)一標(biāo)識(shí)代碼編碼規(guī)則》二、電子產(chǎn)品編碼標(biāo)準(zhǔn)第二十八頁，共39頁。三、RFID的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)第二十九頁，共39頁。內(nèi)容概要掌握射頻識(shí)別技術(shù)學(xué)習(xí)情境四4.2掌握RFID的標(biāo)準(zhǔn)體系4.1認(rèn)知RFID技術(shù)4.3掌握RFID在物流中的應(yīng)用第三十頁，共39頁。一、RFID技術(shù)在生產(chǎn)物流環(huán)節(jié)的應(yīng)用RFID技術(shù)在生產(chǎn)環(huán)節(jié)主要用于生產(chǎn)線的自動(dòng)化運(yùn)作。

快速、準(zhǔn)確地從種類繁多的庫存中找出適當(dāng)工位所需要的適當(dāng)?shù)脑牧虾土悴考?，并結(jié)合運(yùn)輸系統(tǒng)及相應(yīng)的傳輸設(shè)備，實(shí)現(xiàn)物料的轉(zhuǎn)移，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)原材料、零部件、半成品和成品的整個(gè)生產(chǎn)過程的識(shí)別和跟蹤，降低人工識(shí)別成本和出錯(cuò)率，提高生產(chǎn)效率。RFID技術(shù)還能對(duì)生產(chǎn)過程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)監(jiān)控，及時(shí)根據(jù)生產(chǎn)進(jìn)度發(fā)出補(bǔ)貨信息，從而協(xié)助生產(chǎn)管理人員實(shí)現(xiàn)對(duì)流水線的協(xié)調(diào)控制，確保穩(wěn)步生產(chǎn)；另一面，也可以加強(qiáng)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的控制與跟蹤。

第三十一頁，共39頁。

德國寶馬汽車公司在裝配流水線上應(yīng)用RF卡以盡可能大量地生產(chǎn)用戶定制的汽車。寶馬汽車的生產(chǎn)是基于用戶提出的要求式樣而生產(chǎn)的，用戶可以從上萬種內(nèi)部和外部選項(xiàng)中選定自己所需車的顏色、引擎型號(hào)及輪胎式樣等。這樣一來，汽車裝配流水線上就得裝配上百種式樣的寶馬汽車，如果沒有一個(gè)經(jīng)過高度組織的、復(fù)雜的控制系統(tǒng)，是很難完成這樣復(fù)雜的任務(wù)。寶馬公司就在其裝配流水線上配有RFID系統(tǒng)，他們使用可重復(fù)使用的RF卡，該RF卡帶有詳細(xì)的裝配汽車的所有要求，在每個(gè)工作點(diǎn)處都有讀寫器，這樣可以保證汽車在各個(gè)流水線位置處能毫不出錯(cuò)地完成裝配任務(wù)。

知識(shí)鏈接：用于汽車裝配流水線的RFID第三十二頁，共39頁。二、RFID技術(shù)在銷售物流環(huán)節(jié)的應(yīng)用

能夠改進(jìn)零售商的庫存管理水平，提高商品的可視度，實(shí)現(xiàn)及時(shí)補(bǔ)貨、提高商品管理效率，減少出錯(cuò)率，降低因商品斷貨造成的損失，有效減少商品偷竊等現(xiàn)象；

以沃爾瑪為例，應(yīng)用RFID后沃爾瑪?shù)漠a(chǎn)品脫銷率降低了32%，遠(yuǎn)高于原先預(yù)計(jì)的16%，脫銷率的降低從根本上來說得益于RFID能夠有效幫助監(jiān)控入庫貨箱以及上架貨箱的數(shù)量，然后再將這些數(shù)據(jù)及時(shí)和POS所提供的銷售數(shù)據(jù)對(duì)比，從而提供更合理、準(zhǔn)確的補(bǔ)貨決策。第三十三頁，共39頁。三、RFID技術(shù)在存儲(chǔ)環(huán)節(jié)的應(yīng)用RFID在存儲(chǔ)環(huán)節(jié)主要應(yīng)用于存取貨物與庫存盤點(diǎn)兩個(gè)方面。存取貨物時(shí)應(yīng)用RFID技術(shù)，可以增強(qiáng)作業(yè)的準(zhǔn)確性和快捷性，提高了服務(wù)質(zhì)量，降低了成本，節(jié)省了勞動(dòng)力和庫存空間，同時(shí)減少了整個(gè)物流中由于商品誤置、送錯(cuò)、偷竊、損壞等造成的損耗。庫存盤點(diǎn)時(shí)，利用標(biāo)簽中提供的有關(guān)貨物庫存情況的準(zhǔn)確信息，不需要人工的檢查或掃描條碼，倉管人員可以快速識(shí)別并統(tǒng)計(jì)現(xiàn)有庫存狀況，從而實(shí)現(xiàn)快速盤點(diǎn)，并且減少了損耗，最大限度地減少存儲(chǔ)成本。第三十四頁，共39頁。四、RFID技術(shù)在運(yùn)輸環(huán)節(jié)的應(yīng)用RFID在運(yùn)輸環(huán)節(jié)主要應(yīng)用于對(duì)貨物的跟蹤、管理和監(jiān)控。RFID技術(shù)為貨物的跟蹤、管理和監(jiān)控提供了快捷、準(zhǔn)確、自動(dòng)化的手段。在運(yùn)輸領(lǐng)域，以RFID技術(shù)為核心的集裝箱自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)，已成為全球范圍最大的貨物跟蹤管理應(yīng)用系統(tǒng)。

集裝箱自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)的工作過程如下：將記錄有集裝箱號(hào)、箱型、裝載貨物的種類和數(shù)量等信息的標(biāo)簽安裝在集裝箱上，當(dāng)載有集裝箱的運(yùn)輸工具經(jīng)過安裝有識(shí)別設(shè)備的公路、鐵路的出入口以及碼頭的檢查門時(shí)，閱讀器發(fā)出無線電波，RFID標(biāo)簽自動(dòng)感應(yīng)后將相應(yīng)的數(shù)據(jù)返回到閱讀器，從而將標(biāo)簽上保存的信息傳輸?shù)胶笈_(tái)管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)集裝箱的動(dòng)態(tài)跟蹤與管理。第三十五頁，共39頁。五、RFID技