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文檔簡介
RFID基礎(chǔ)知識1.什么是RFIDRFID是RadioFrequencyIdentification的縮寫,即射頻識別。常稱為感應(yīng)式電子芯片或近接卡、感應(yīng)卡、非接觸卡、電子標(biāo)簽、電子條碼等等。一套完整RFID系統(tǒng)由Reader與Transponder兩部份組成,其動作原理為由Reader發(fā)射一特定頻率之無限電波能量給Transponder,用以驅(qū)動Transponder電路將內(nèi)部之IDCode送出,此時Reader便接收此IDCode。Transponder的特殊在于免用電池、免接觸、免刷卡故不怕臟污,且芯片密碼為世界唯一無法復(fù)制,安全性高、長壽命。RFID的應(yīng)用非常廣泛,目前典型應(yīng)用有動物芯片、汽車芯片防盜器、門禁管制、停車場管制、生產(chǎn)線自動化、物料管理。RFID標(biāo)簽有兩種:有源標(biāo)簽和無源標(biāo)簽。2.什么是電子標(biāo)簽電子標(biāo)簽即為RFID,有的稱為射頻標(biāo)簽、射頻識別。它是一種非接觸式的自動識別技術(shù),通過射頻信號識別目標(biāo)對象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù),識別工作無須人工干預(yù),作為條形碼的無線版本,RFID技術(shù)具有條形碼所不具備的防水、防磁、耐高溫、使用壽命長、讀取距離大、標(biāo)簽上數(shù)據(jù)可以加密、存儲數(shù)據(jù)容量更大、存儲信息更改自如等優(yōu)點(diǎn)。3.什么是RFID技術(shù)RFID射頻識別是一種非接觸式的自動識別技術(shù),它通過射頻信號自動識別目標(biāo)對象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù),識別工作無須人工干預(yù),可工作于各種惡劣環(huán)境。RFID技術(shù)可識別高速運(yùn)動物體并可同時識別多個標(biāo)簽,操作快捷方便。短距離射頻產(chǎn)品不怕油漬、灰塵污染等惡劣的環(huán)境,可在這樣的環(huán)境中替代條碼,例如用在工廠的流水線上跟蹤物體。長距射頻產(chǎn)品多用于交通上,識別距離可達(dá)幾十米,如自動收費(fèi)或識別車輛身份等。4.什么是RFID解決方案RFID解決方案是RFID技術(shù)供應(yīng)商針對行業(yè)發(fā)展特點(diǎn)制定的RFID應(yīng)用方案,可根據(jù)不同企業(yè)的實(shí)際要求“量身定做”.RFID解決方案可按照行業(yè)進(jìn)行分類,物流、防偽防盜、身份識別、資產(chǎn)管理、動物管理、快捷支付等等。5。什么是RFID中間件RFID產(chǎn)業(yè)潛力無窮,應(yīng)用的范圍遍及制造、物流、醫(yī)療、運(yùn)輸、零售、國防等等。GartnerGroup認(rèn)為,RFID是2005年建議企業(yè)可考慮引入的十大策略技術(shù)之一,然而其成功的關(guān)鍵除了標(biāo)簽(Tag)的價格、天線的設(shè)計、波段的標(biāo)準(zhǔn)化、設(shè)備的認(rèn)證之外,最重要的是要有關(guān)鍵的應(yīng)用軟件(KillerApplication),才能迅速推廣。而中間件(Middleware)可稱為是RFID運(yùn)作的中樞,因?yàn)樗梢约铀訇P(guān)鍵應(yīng)用的問世。6.RFID系統(tǒng)的基本組成部分最基本的RFID系統(tǒng)由三部分組成:標(biāo)簽(Tag):由耦合組件及芯片組成,每個標(biāo)簽具有唯一的電子編碼,附著在物體上標(biāo)識目標(biāo)對象;閱讀器(Reader):讀?。ㄓ袝r還可以寫入)標(biāo)簽信息的設(shè)備,可設(shè)計為手持式或固定式;天線(Antenna):在標(biāo)簽和讀取器間傳遞射頻信號.7.是什么讓零售商如此推崇RFID據(jù)SanfordC。Bernstein公司的零售業(yè)分析師估計,通過采用RFID沃爾瑪每年可以節(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)省的勞動力成本。盡管另外一些分析師認(rèn)為80億美元這個數(shù)字過于樂觀,但毫無疑問,RFID有助于解決零售業(yè)兩個最大的難題: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),而現(xiàn)在單是盜竊一項(xiàng),沃爾瑪一年的損失就差不多有20億美元,如果一家合法企業(yè)的營業(yè)額能達(dá)到這個數(shù)字,就可以在美國1000家最大企業(yè)的排行榜中名列第694位。研究機(jī)構(gòu)估計,這種RFID技術(shù)能夠幫助把失竊和存貨水平降低25%.8.RFID無線識別電子標(biāo)簽基礎(chǔ)介紹無線射頻識別技術(shù)(RadioFrequencyIdenfication,RFID)是一種非接觸的自動識別技術(shù),其基本原理是利用射頻信號和空間耦合(電感或電磁耦合)或雷達(dá)反射的傳輸特性,實(shí)現(xiàn)對被識別物體的自動識別。RFID系統(tǒng)至少包含電子標(biāo)簽和閱讀器兩部分。電子標(biāo)簽是射頻識別系統(tǒng)的數(shù)據(jù)載體,電子標(biāo)簽由標(biāo)簽天線和標(biāo)簽專用芯片組成.依據(jù)電子標(biāo)簽供電方式的不同,電子標(biāo)簽可以分為有源電子標(biāo)簽(Activetag)、無源電子標(biāo)簽(Passivetag)和半無源電子標(biāo)簽(Semi-passivetag).有源電子標(biāo)簽內(nèi)裝有電池,無源射頻標(biāo)簽沒有內(nèi)裝電池,半無源電子標(biāo)簽(Semi—passivetag)部分依靠電池工作。電子標(biāo)簽依據(jù)頻率的不同可分為低頻電子標(biāo)簽、高頻電子標(biāo)簽、超高頻電子標(biāo)簽和微波電子標(biāo)簽。依據(jù)封裝形式的不同可分為信用卡標(biāo)簽、線形標(biāo)簽、紙狀標(biāo)簽、玻璃管標(biāo)簽、圓形標(biāo)簽及特殊用途的異形標(biāo)簽等。RFID閱讀器(讀寫器)通過天線與RFID電子標(biāo)簽進(jìn)行無線通信,可以實(shí)現(xiàn)對標(biāo)簽識別碼和內(nèi)存數(shù)據(jù)的讀出或?qū)懭氩僮?。典型的閱讀器包含有高頻模塊(發(fā)送器和接收器)、控制單元以及閱讀器天線.9.RFID發(fā)展歷程RFID直接繼承了雷達(dá)的概念,并由此發(fā)展出一種生機(jī)勃勃的AIDC新技術(shù)—-RFID技術(shù)。1948年哈里.斯托克曼發(fā)表的“利用反射功率的通訊”奠定了射頻識別RFID的理論基礎(chǔ)。RFID技術(shù)發(fā)展的歷程表。在20世紀(jì)中,無線電技術(shù)的理論與應(yīng)用研究是科學(xué)技術(shù)發(fā)展最重要的成就之一。RFID技術(shù)的發(fā)展可按10年期劃分如下:1941~1950年。雷達(dá)的改進(jìn)和應(yīng)用催生了RFID技術(shù),1948年奠定了RFID技術(shù)的理論基礎(chǔ).1951~1960年。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.1961~1970年。RFID技術(shù)的理論得到了發(fā)展,開始了一些應(yīng)用嘗試。1971~1980年.RFID技術(shù)與產(chǎn)品研發(fā)處于一個大發(fā)展時期,各種RFID技術(shù)測試得到加速。出現(xiàn)了一些最早的RFID應(yīng)用。1981~1990年。RFID技術(shù)及產(chǎn)品進(jìn)入商業(yè)應(yīng)用階段,各種規(guī)模應(yīng)用開始出現(xiàn)。1991~2000年.RFID技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化問題日趨得到重視,RFID產(chǎn)品得到廣泛采用,RFID產(chǎn)品逐漸成為人們生活中的一部分。2001~至今。標(biāo)準(zhǔn)化問題日趨為人們所重視,RFID產(chǎn)品種類更加豐富,有源電子標(biāo)簽、無源電子標(biāo)簽及半無源電子標(biāo)簽均得到發(fā)展,電子標(biāo)簽成本不斷降低,規(guī)模應(yīng)用行業(yè)擴(kuò)大。RFID技術(shù)的理論得到豐富和完善。單芯片電子標(biāo)簽、多電子標(biāo)簽識讀、無線可讀可寫、無源電子標(biāo)簽的遠(yuǎn)距離識別、適應(yīng)高速移動物體的RFID正在成為現(xiàn)實(shí)。RFID工作原理RFID工作原理和相關(guān)原理知識其中,電子標(biāo)簽又稱為射頻標(biāo)簽、應(yīng)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(biāo)簽是否可以無線改寫數(shù)據(jù))。電子標(biāo)簽與閱讀器之間通過耦合組件實(shí)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(guān)系,實(shí)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(biāo)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(shí)現(xiàn)耦合,依據(jù)的是電磁感應(yīng)定律,(2)電磁反向散射耦合:雷達(dá)原理模型,發(fā)射出去的電磁波,碰到目標(biāo)后反射,同時攜帶回目標(biāo)信息,依據(jù)的是電磁波的空間傳播規(guī)律.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1m,典型作用距離為10~20cm電磁反向散射耦合方式一般適合于高頻、微波工作的遠(yuǎn)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3~l0m。RFID應(yīng)用領(lǐng)域RFID應(yīng)用的領(lǐng)域相當(dāng)廣泛1、物流:物流過程中的貨物追蹤,信息自動采集,倉儲應(yīng)用,港口應(yīng)用,郵政,快遞。2、零售:商品的銷售數(shù)據(jù)實(shí)時統(tǒng)計,補(bǔ)貨,防盜。3、制造業(yè):生產(chǎn)數(shù)據(jù)的實(shí)時監(jiān)控,質(zhì)量追蹤,自動化生產(chǎn)。4、服裝業(yè):自動化生產(chǎn),倉儲管理,品牌管理,單品管理,渠道管理.5、醫(yī)療:醫(yī)療器械管理,病人身份識別,嬰兒防盜。6、身份識別:電子護(hù)照,身份證,學(xué)生證等各種電子證件。7、防偽:貴重物品(煙,酒,藥品)的防偽,票證的防偽等。8、資產(chǎn)管理:各類資產(chǎn)(貴重的或數(shù)量大相似性高的或危險品等)。9、交通:高速不停車,出租車管理,公交車樞紐管理,鐵路機(jī)車識別等。10、食品:水果,蔬菜,生鮮,食品等保鮮度管理。11、動物識別:訓(xùn)養(yǎng)動物,畜牧牲口,寵物等識別管理。12、圖書館:書店,圖書館,出版社等應(yīng)用。13、汽車:制造,防盜,定位,車鑰匙。14、航空:制造,旅客機(jī)票,行李包裹追蹤。15、軍事:彈藥,槍支,物資,人員,卡車等識別與追蹤。RFID相關(guān)術(shù)語RFID相關(guān)術(shù)語射頻:一般指微波。微波:波長為0.1~100cm或頻率在1~100GHZ的電磁波.電子標(biāo)簽:以電子數(shù)據(jù)形式存儲標(biāo)識物體代碼的標(biāo)簽,也叫射頻卡。被動式電子標(biāo)簽:內(nèi)部無電源、靠接收微波能量工作的電子標(biāo)簽。主動式電子標(biāo)簽:靠內(nèi)部電池供電工作的電子標(biāo)簽。微波天線:用于發(fā)射和接受微波信號.讀出裝置:用于讀取電子標(biāo)簽內(nèi)電子數(shù)據(jù).閱讀器:用于讀取電子標(biāo)簽內(nèi)電子數(shù)據(jù)。編程器:用于將電子數(shù)據(jù)寫入電子標(biāo)簽或查閱電子標(biāo)簽內(nèi)存儲數(shù)據(jù)。波束范圍:指天線發(fā)射微波的照射功率范圍。標(biāo)簽容量:電子標(biāo)簽編程時所能寫入的字節(jié)數(shù)或邏輯位數(shù).振幅(Amplitude):無線電波最高點(diǎn)和零值之間的距離。只讀存儲(Read—onlymemory,ROM):一種將信息存儲在芯片上的形式,不能被覆蓋。只讀芯片要比讀寫芯片便宜得多。自動數(shù)據(jù)采集(Automaticdatacapture,ADC):用于收集數(shù)據(jù)并直接將其導(dǎo)入(不涉及人工參與)計算機(jī)系統(tǒng)的方法(見自動識別與數(shù)據(jù)采集).智能卡(SmartCard):內(nèi)嵌有微芯片的塑料卡的通稱.一些智能卡包含一個RFID芯片,所以它們不需要與讀寫器的任何物理接觸就能夠識別持卡人。RFID智能卡常常被稱為“遙控”智能卡。a-Biz-自動識別技術(shù)的應(yīng)用案例框架.a—Biz是一項(xiàng)自動識別工程,它的終極目標(biāo)是將自動識別技術(shù)與現(xiàn)實(shí)世界中的應(yīng)用案例結(jié)合,以此實(shí)現(xiàn)“商業(yè)自動化”,或者說是a—Biz。ASN—高級貨運(yùn)通知,也可稱之為DA,此電子文檔先于貨物被發(fā)送出去,以通知對方貨物在運(yùn)送途中.BIS-商業(yè)信息系統(tǒng),商業(yè)信息系統(tǒng),即BIS,是用來處理商業(yè)交易信息的系統(tǒng)。DA-發(fā)貨通知,此電子文檔先于貨物被發(fā)送出去,以通知對方貨物在運(yùn)送途中。EAN-歐洲物品編碼組,該組織創(chuàng)建于1974年,是由歐洲12個國家的生產(chǎn)商和分銷商建立了一個ad-hoc委員會.它的任務(wù)是調(diào)查在歐洲制訂統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)化的編碼體系的可能性,類似于美國使用的UPC體系。最終創(chuàng)立了與UPC兼容的“歐洲物品編碼"。EPCTM-產(chǎn)品電子碼,產(chǎn)品電子碼,即EPC,是自動識別體系中用來唯一標(biāo)識對象的編碼。它的目的類似于GTIN及UPC等。ONS—對象名解析服務(wù),對象名稱解析服務(wù),即ONS,是自動識別系統(tǒng)的一個組件。類似于Internet中的域名解析服務(wù)DNS,跟DNS類似,ONS也執(zhí)行名稱解析功能。PML-實(shí)體標(biāo)記語言,自動識別設(shè)備使用實(shí)體標(biāo)記語言傳遞實(shí)體信息。SavantTM—自動識別技術(shù)框架的一部分.它是一個在全球范圍內(nèi)分布的服務(wù)器,提供數(shù)據(jù)路由服務(wù),實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)捕獲、數(shù)據(jù)監(jiān)視及數(shù)據(jù)傳送功能。UCC-統(tǒng)一編碼委員會,統(tǒng)一編碼委員會的任務(wù)是在全球范圍內(nèi),其目標(biāo)是建立與推動物品識別及相關(guān)電子通訊技術(shù)的多元化工業(yè)標(biāo)準(zhǔn).提高供應(yīng)鏈內(nèi)的管理水平,為使用者帶來附加價值。UML—統(tǒng)一建模語言,統(tǒng)一建模語言,即UML,是一種使用案例和活動圖等工具,為商業(yè)需求和商業(yè)流程建模的描述性語言。標(biāo)簽1.什么是電子產(chǎn)品代碼標(biāo)簽電子產(chǎn)品代碼是全球產(chǎn)品代碼的發(fā)展,可以識別視野之外的目標(biāo)。電子產(chǎn)品代碼并不僅僅是一個無線電波條形碼,它包含著一系列的數(shù)據(jù)和信息,象產(chǎn)地,日期代碼和其它關(guān)鍵的供應(yīng)信息,這些信息儲存在一個小的硅片中,利用標(biāo)簽,解讀器和計算機(jī)的聯(lián)網(wǎng),生產(chǎn)者和零售商就可以隨時了解精確的產(chǎn)品和庫存信息。2.RFID標(biāo)簽的價格是多少RFID標(biāo)簽的價格一直是抑制RFID發(fā)展的桎梏。射頻標(biāo)簽價格根據(jù)標(biāo)簽種類和應(yīng)用價格從30美分到50美元不等,總的來說,用在高檔產(chǎn)品中的智能標(biāo)簽在50美分以上,主動標(biāo)簽要貴的多,帶有復(fù)雜靈敏組件的價格在100美元以上。一段時間前,某公司重磅推出5美分Gen2標(biāo)簽產(chǎn)品,宣稱終端用戶只要一次標(biāo)簽定購量達(dá)到1億枚,其RFIDGen2標(biāo)簽價格就可以降到5美分/枚.而很明顯,暫時沒有哪家公司的用量有這么大.而同時,一些機(jī)構(gòu)預(yù)測:RFID標(biāo)簽的市場潛能非常大,預(yù)期到了2010年達(dá)到230億美元,但是目前僅是冰山之一角。而標(biāo)簽的價格,大概還要另外5~7年時間,才可能如人們預(yù)期的,降到每個5美分。3.射頻標(biāo)簽?zāi)苡糜诮饘傥矬w嗎?能用于含水成分較高的物品嗎金屬和多水環(huán)境也是阻止RFID大量使用的一個很大因素.無線電波會從金屬物體上反射回來,會被水吸收。這會使跟蹤金屬物體或是含水較高的物體產(chǎn)生困難。但是精心設(shè)計的系統(tǒng)能解決這些問題。4。只讀和讀寫標(biāo)簽有什么區(qū)別5.什么叫標(biāo)簽沖突解讀器在同時讀取多個標(biāo)簽發(fā)射回來的信息會產(chǎn)生標(biāo)簽沖突的問題,商家采用不同的系統(tǒng)使得標(biāo)簽一次發(fā)回一個信息。解讀器又能同時讀取多個標(biāo)簽,所以所有的標(biāo)簽?zāi)芡瑫r被讀取。6。射頻標(biāo)簽?zāi)軆Υ娑嗌傩畔?biāo)簽根據(jù)商家種類的不同能儲存從512byte到4M7.射頻標(biāo)簽可以和傳感器連接嗎可以,射頻標(biāo)簽已經(jīng)和許多傳感器連接了,包括能記錄溫度,濕度的.當(dāng)環(huán)境條件發(fā)生變化時,標(biāo)簽?zāi)軌虻玫教崾?尤其是當(dāng)變化對物品的儲存和使用有重要影響時。8.應(yīng)答器,智能標(biāo)簽,射頻標(biāo)簽有什么區(qū)別最初在技術(shù)領(lǐng)域,應(yīng)答器是指能夠傳輸信息、回復(fù)信息的電子模塊,近些年,由于射頻技術(shù)發(fā)展迅猛,應(yīng)答器有了新的說法和含義,又被叫做智能標(biāo)簽或標(biāo)簽。智能標(biāo)簽確切的說是射頻標(biāo)簽的一種創(chuàng)新,由具有粘性的標(biāo)簽和超薄射頻標(biāo)簽組成。智能標(biāo)簽將射頻技術(shù)和方便靈活的標(biāo)簽印刷優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來,具有讀寫功能的智能標(biāo)簽?zāi)鼙欢啻尉幊?遵循標(biāo)簽最初制作時的編碼規(guī)律。RFID閱讀器(讀寫器)通過天線與RFID電子標(biāo)簽進(jìn)行無線通信,可以實(shí)現(xiàn)對標(biāo)簽識別碼和內(nèi)存數(shù)據(jù)的讀出或?qū)懭氩僮?。典型的閱讀器包含有高頻模塊(發(fā)送器和接收器)、控制單元以及閱讀器天線。9。哪種標(biāo)簽適合我的客戶的產(chǎn)品標(biāo)簽?zāi)茉谟兴沫h(huán)境下正常工作嗎?金屬會破壞它的功能嗎?在什么溫度下它能正常工作?含水量較高的產(chǎn)品,金屬物品,很高或是很低的溫度對于標(biāo)簽的工作都會是一項(xiàng)挑戰(zhàn)。但是經(jīng)過精心設(shè)計的系統(tǒng)能克服這些缺點(diǎn),因此根據(jù)應(yīng)用功能和對象的不同,標(biāo)簽的種類也大相徑庭。射頻標(biāo)簽的目的是使用一種統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的電子產(chǎn)品代碼,使產(chǎn)品在不同領(lǐng)域都能被辨識。RFID讀寫設(shè)備基本介紹1.什么是RFID讀寫器無線射頻識別技術(shù)(RadioFrequencyIdenfication,RFID)是一種非接觸的自動識別技術(shù),其基本原理是利用射頻信號和空間耦合(電感或電磁耦合)或雷達(dá)反射的傳輸特性,實(shí)現(xiàn)對被識別物體的自動識別.RFID系統(tǒng)至少包含電子標(biāo)簽和閱讀器兩部分。RFID閱讀器(讀寫器)通過天線與RFID電子標(biāo)簽進(jìn)行無線通信,可以實(shí)現(xiàn)對標(biāo)簽識別碼和內(nèi)存數(shù)據(jù)的讀出或?qū)懭氩僮鳌5湫偷拈喿x器包含有高頻模塊(發(fā)送器和接收器)、控制單元以及閱讀器天線.2.RFID的工作原理射頻識別系統(tǒng)的基本模型如圖8—1所示。其中,電子標(biāo)簽又稱為射頻標(biāo)簽、應(yīng)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(biāo)簽是否可以無線改寫數(shù)據(jù))。電子標(biāo)簽與閱讀器之間通過耦合組件實(shí)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(guān)系,實(shí)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(biāo)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(shí)現(xiàn)耦合,依據(jù)的是電磁感應(yīng)定律,如右圖所示.(2)電磁反向散射耦合:雷達(dá)原理模型,發(fā)射出去的電磁波,碰到目標(biāo)后反射,同時攜帶回目標(biāo)信息,依據(jù)的是電磁波的空間傳播規(guī)律.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1m,典型作用距離為10~20cra.電磁反向散射耦合方式一般適合于高頻、微波工作的遠(yuǎn)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3—l0m。RFID讀寫器技術(shù)原理圖:電感耦合模型的讀寫器電磁反向散射耦合型的RFID讀寫器3.RFID讀寫器防沖撞(防碰撞)實(shí)理機(jī)理RFID分類的第二個重要的看點(diǎn)在于是否需要同時讀取復(fù)數(shù)個標(biāo)簽。為了實(shí)現(xiàn)這個功能在通信上所采取的技術(shù)是(防沖撞)“防碰撞”。同時讀取復(fù)數(shù)個標(biāo)簽是常被人們談及的RFID比圖形碼遠(yuǎn)為優(yōu)越的地方,但是如果沒有防碰撞(防沖撞)的功能時,RFID系統(tǒng)只能讀寫一個標(biāo)簽。在這種情況下如果有兩個以上的標(biāo)簽同時處于可讀取的范圍內(nèi)就會導(dǎo)致讀取的錯誤.其次,我們來簡單地說明防碰撞(防沖撞)功能的工作原理。即使是具有防碰撞(防沖撞)功能的RFID系統(tǒng),實(shí)際上并非同時讀取所有標(biāo)簽的內(nèi)容。在同時查出有復(fù)數(shù)個標(biāo)簽存在的情況下,檢索信號并防止沖突的功能開始動作.為了進(jìn)行檢索,首先要確定檢索條件。例如,13.56MHz頻帶的RFID系統(tǒng)里應(yīng)用的ALOHA方式的防碰撞功能的工作步驟如下。1)、首先,閱讀器指定電子標(biāo)簽內(nèi)存的特定位數(shù)(1~4位左右)為次數(shù)批量.2)、電子標(biāo)簽根據(jù)次數(shù)批量,將響應(yīng)的時機(jī)離散化.例如在兩位數(shù)的次數(shù)批量“00、01、10、11”3)、若在各個時機(jī)里同時響應(yīng)的電子標(biāo)簽只有一個的場合下才能得到這個電子標(biāo)簽的正常數(shù)據(jù)。信息讀取之后閱讀器對于這個電子標(biāo)簽發(fā)送在一定的時間內(nèi)不再響應(yīng)的睡眠的指令(Sleep/Mute)使之在休眠,避免再次向應(yīng).4)、若在各個時機(jī)內(nèi)同時由幾個電子標(biāo)簽響應(yīng),判別為“沖突"。在這種情況下,內(nèi)存內(nèi)的另外兩位數(shù)所記錄的次數(shù)批量,重復(fù)以上從2)開始的處理。5)、所有的電子標(biāo)簽都完成響應(yīng)之后,閱讀器向他們發(fā)送喚醒的指令(WakeUp),從而完成對所有電子標(biāo)簽的信息讀取。在這種搭載有防碰撞(防沖撞)功能的RFID系統(tǒng)中,為了只讀一個標(biāo)簽,幾經(jīng)調(diào)整次數(shù)批量反復(fù)讀取進(jìn)行檢索.所以,一次性讀取具有一定數(shù)量的標(biāo)簽的情況下,所有的標(biāo)簽都被讀到為止其速度是不同的,一次性讀取的標(biāo)簽數(shù)目越多,完成讀取所需時間要比單純計算所需的時間越長。實(shí)現(xiàn)防止抗碰撞(防沖撞)的功能是RFID在物流領(lǐng)域中取代圖形碼所必不可少的條件。例如,在超市中,商品是裝在購物車?yán)锩孢M(jìn)行計價的。為了實(shí)現(xiàn)這種計價方式,抗碰撞(防沖撞)功能必須完備。另一方面,在電子貨幣和個人認(rèn)證方面利用RFID系統(tǒng)時,同時識別幾個標(biāo)簽是發(fā)生差錯的主要原因。具有抗碰撞(防沖撞)功能的RFID系統(tǒng)的價格比不具有這種功能的系統(tǒng)的要昂貴。當(dāng)個人用戶在制作RFID系統(tǒng)的時候,如果沒有必要進(jìn)行復(fù)數(shù)個ID同時認(rèn)識時就沒有必要選擇抗碰撞機(jī)能的讀寫器.RFID讀寫器1.RFID讀寫器頻率分類和我們聽的收音機(jī)道理一樣,射頻標(biāo)簽和閱讀器也要調(diào)制到相同的頻率才能工作。LF,HF,UHF就對應(yīng)著不同頻率的射頻。LF代表低頻射頻,在125KHz左右,HF代表高頻射頻,在13。54MHz左右,UHF代表超高頻射頻,在850~910MHz范圍之內(nèi),還有2.4G的微波讀寫器.2.為什么要使用不同的頻率在操作中有4種波段的頻率,低頻(125KHz),高頻(13。54MHz),超高頻(850—910MHz),微波(2.45GHz).每一種頻率都有它的特點(diǎn),被用在不同的領(lǐng)域,因此要正確使用就要先選擇合適的頻率.不同的國家所使用頻率也不盡相同:歐洲的超高頻是868MHz,美國的則是915MHz,日本目前不允許將超高頻用到射頻技術(shù)中。政府也通過調(diào)整閱讀器的電源來限制它對其它器械的影響。有些組織例如全球商務(wù)促進(jìn)委員會正鼓勵政府取消限制.標(biāo)簽和閱讀器生產(chǎn)廠商也正在開發(fā)能使用不同頻率系統(tǒng)避免這些問題。3.所有的閱讀器都能支持不同種類的標(biāo)簽嗎目前還不是.很多公司生產(chǎn)的閱讀器,支持現(xiàn)有供給鏈中用的新標(biāo)簽的射頻技術(shù).一些閱讀器只支持新的電子產(chǎn)品代碼,一些只支持某些生產(chǎn)廠商生產(chǎn)的特定標(biāo)簽。4.什么是閱讀器沖突射頻技術(shù)遇到的一個問題就是閱讀器沖突,就是一個閱讀器接收到的信息和另外一個閱讀器接收到的信息發(fā)生沖突,產(chǎn)生重疊。解決這個問題的一種方法是使用TDMA技術(shù),簡單來說就是閱讀器被指揮在不同時間接收信號,而不是同時,這樣就保證了閱讀器不會互相干擾。但是在同一區(qū)域的物品就會被讀取兩次,因此就要建立相應(yīng)的系統(tǒng)去避免這種情況的發(fā)生.5.我們?nèi)绾沃滥膫€頻率適合于我們的產(chǎn)品不同的頻率有不同的特點(diǎn),因此他們的用途也就形形色色。例如,低頻標(biāo)簽比超高頻標(biāo)簽便宜,節(jié)省能量,穿透金屬物體力強(qiáng),他們最適合用于含水成分較高的物體,例如水果等.超高頻作用范圍廣,傳送數(shù)據(jù)速度快,但是他們比較耗能,穿透力較弱,作業(yè)區(qū)域不能有太多干擾,適合用于監(jiān)測從海港運(yùn)到倉庫的物品。6.我需要什么樣的閱讀器閱讀器和標(biāo)簽一樣,得通過研究供給方式?jīng)Q定使用種類和數(shù)量.例如,要求是管理進(jìn)出倉庫的庫存,閱讀器可以安裝在碼頭貨物進(jìn)出的艙門上。如果要求是管理送給特定客戶的產(chǎn)品,那閱讀器應(yīng)該不僅僅裝在艙門上,還應(yīng)該裝在卡車上.如果要求是控制零售貨架,固定或是手持裝置可以采用,從而方便自動出庫記錄和計數(shù).RFID知識進(jìn)階1。工作方式射頻識別系統(tǒng)的基本工作方式分為全雙工(FullDuplex)和半雙工(HalfDuplex)系統(tǒng)以及時序(SEQ)系統(tǒng).全雙工表示射頻標(biāo)簽與讀寫器之間可在同一時刻互相傳送信息.半雙工表示射頻標(biāo)簽與讀寫器之間可以雙向傳送信息,但在同一時刻只能向一個方向傳送信息.在全雙工和半雙工系統(tǒng)中,射頻標(biāo)簽的響應(yīng)是在讀寫器發(fā)出的電磁場或電磁波的情況下發(fā)送出去的。因?yàn)榕c閱讀器本身的信號相比,射頻標(biāo)簽的信號在接收天線上是很弱的,所以必須使用合適的傳輸方法,以便把射頻標(biāo)簽的信號與閱讀器的信號區(qū)別開來。在實(shí)踐中,人們對從射頻標(biāo)簽到閱讀器的數(shù)據(jù)傳輸一般采用負(fù)載反射調(diào)制技術(shù)將射頻標(biāo)簽數(shù)據(jù)加載到反射回波上(尤其是針對無源射頻標(biāo)簽系統(tǒng))。時序方法則與之相反,閱讀器的輻射出的電磁場短時間周期性地斷開。這些間隔被射頻標(biāo)簽識別出來,并被用于從射頻標(biāo)簽到閱讀器的數(shù)據(jù)傳輸。其實(shí),這是一種典型的雷達(dá)工作方式。時序方法的缺點(diǎn)是:在閱讀器發(fā)送間歇時,射頻標(biāo)簽的能量供應(yīng)中斷,這就必須通過裝入足夠大的輔助電容器或輔助電池進(jìn)行補(bǔ)償。2.?dāng)?shù)據(jù)量射頻識別射頻標(biāo)簽的數(shù)據(jù)量通常在幾個字節(jié)到幾千個字節(jié)之間。但是,有一個例外,這就是1比特射頻標(biāo)簽。它有1比特的數(shù)據(jù)量就足夠了,使閱讀器能夠作出以下兩種狀態(tài)的判斷:“在電磁場中有射頻標(biāo)簽”或“在電磁場中無射頻標(biāo)簽”.這種要求對于實(shí)現(xiàn)簡單的監(jiān)控或信號發(fā)送功能是完全足夠的。因?yàn)?比特的射頻標(biāo)簽不需要電子芯片,所以射頻標(biāo)簽的成本可以做得很低。由于這個原因,大量的1比特射頻標(biāo)簽在百貨商場和商店中用于商品防盜系統(tǒng)(EAS)。當(dāng)帶著沒有付款的商品離開百貨商場時,安裝在出口的讀寫器就能識別出“在電磁場中有射頻標(biāo)簽”的狀況,并引起相應(yīng)的反應(yīng)。對按規(guī)定已付款的商品來說,1比特射頻標(biāo)簽在付款處被除掉或者去活化.3.可編程能否給射頻標(biāo)簽寫入數(shù)據(jù)是區(qū)分射頻識別系統(tǒng)的另外一個因素。對簡單的射頻識別系統(tǒng)來說,射頻標(biāo)簽的數(shù)據(jù)大多是簡單的(序列)號碼,可在加工芯片時集成進(jìn)去,以后不能再變。與此相反,可寫入的射頻標(biāo)簽通過讀寫器或?qū)S玫木幊淘O(shè)備寫入數(shù)據(jù)。射頻標(biāo)簽的數(shù)據(jù)寫入一般分為無線寫入與有線寫入兩種形式。目前鐵路應(yīng)用的機(jī)車、貨車射頻標(biāo)簽均采用有線寫入的工作方式。4.?dāng)?shù)據(jù)載體為了存貯數(shù)據(jù),主要使用三種方法:EEPROM、FRAM、SRAM。對一般的射頻識別系統(tǒng)來說,使用電可擦可編程只讀存貯器(EEPROM)是主要方法。然而,使用這種方法的缺點(diǎn)是:寫入過程中的功率消耗很大,使用壽命一般為寫入10萬次.最近,也有個別廠家使用所謂的鐵電隨機(jī)存取存貯器(FRAM)。與電可擦可編程只讀存貯器相比,鐵電隨機(jī)存取存貯器的寫入功率消耗減少100倍,寫入時間甚至減少1000倍.然而,鐵電隨機(jī)存取存貯器由于生產(chǎn)中的問題至今未獲得廣泛應(yīng)用。FRAM屬于非易失類存貯器.對微波系統(tǒng)來說,還使用靜態(tài)隨機(jī)存取存貯器(SRAM),存貯器能很快寫入數(shù)據(jù)。為了永久保存數(shù)據(jù),需要用輔助電池作不中斷的供電。5.狀態(tài)模式對可編程射頻標(biāo)簽來說,必須由數(shù)據(jù)載體的“內(nèi)部邏輯"控制對標(biāo)簽存貯器的寫/讀操作以及對寫/讀授權(quán)的請求。在最簡單的情況下,可由一臺狀態(tài)機(jī)來完成。使用狀態(tài)機(jī),可以完成很復(fù)雜的過程。然而,狀態(tài)機(jī)的缺點(diǎn)是:對修改編程的功能缺乏靈活性,這意味著要設(shè)計新的芯片,由于這些變化需要修改硅芯片上的電路,設(shè)計更改實(shí)現(xiàn)所要的花費(fèi)很大.微處理器的使用明顯地改善了這種情況。在芯片生產(chǎn)時,將用于管理應(yīng)用數(shù)據(jù)的操作系統(tǒng),通過掩膜方式集成到微處理器中,這種修改花費(fèi)不多。此外,軟件還能調(diào)整以適合各種專門應(yīng)用。此外,還有利用各種物理效應(yīng)存貯數(shù)據(jù)的射頻標(biāo)簽,其中包括只讀的表面波(SAW)射頻標(biāo)簽和通常能去活化(寫入“0”)以及極少的可以重新活化(寫入“1")的1比特射頻標(biāo)簽.6.能量供應(yīng)射頻識別系統(tǒng)的一個重要的特征是射頻標(biāo)簽的供電.無源的射頻標(biāo)簽自已沒有電源。因此,無源的射頻標(biāo)簽工作用的所有能量必須從閱讀器發(fā)出的電磁場中取得。與此相反,有源的射頻標(biāo)簽包含一個電池,為微型芯片的工作提供全部或部分(“輔助電池”)能量。7.頻率范圍射頻識別系統(tǒng)的另一個重要特征是系統(tǒng)的工作頻率和閱讀距離。可以說工作頻率與閱讀距離是密切相關(guān)的,這是由電磁波的傳播特性所決定的。通常把射頻識別系統(tǒng)的工作頻率定義為閱讀器讀射頻標(biāo)簽時發(fā)送射頻信號所使用的頻率。在大多數(shù)情況下,把它叫做閱讀器發(fā)送頻率(負(fù)載調(diào)制、反向散射).不管在何種情況下,射頻標(biāo)簽的“發(fā)射功率”要比閱讀器發(fā)射功率低很多。射頻識別系統(tǒng)閱讀器發(fā)送的頻率基本上劃歸三個范圍:(1)低頻(30kHz~300kHz);(2)中高頻(3MHz~30MHz);(3)超高頻(300MHz~3GHz)或微波(〉3GHz).根據(jù)作用距離,射頻識別系統(tǒng)的附加分類是:密耦合(0~1cm)、遙耦合(0~1m)和遠(yuǎn)距離系統(tǒng)(>1m)。8.射頻標(biāo)簽→讀寫器數(shù)據(jù)傳輸射頻標(biāo)簽回送到閱讀器的數(shù)據(jù)傳輸方式多種多樣,可歸結(jié)為三類:(1)利用負(fù)載調(diào)制的反射或反向散射方式(反射波的頻率與閱讀器的發(fā)送頻率一致);(2)利用閱讀器發(fā)送頻率的次諧波傳送標(biāo)簽信息(標(biāo)簽反射波與閱讀器的發(fā)送頻率不同,為其高次諧波(n倍)或分諧波(1/n倍));(3)其它形式。RFID工作頻率的分類1.概要從應(yīng)用概念來說,射頻標(biāo)簽的工作頻率也就是射頻識別系統(tǒng)的工作頻率,是其最重要的特點(diǎn)之一。射頻標(biāo)簽的工作頻率不僅決定著射頻識別系統(tǒng)工作原理(電感耦合還是電磁耦合)、識別距離,還決定著射頻標(biāo)簽及讀寫器實(shí)現(xiàn)的難易程度和設(shè)備的成本.工作在不同頻段或頻點(diǎn)上的射頻標(biāo)簽具有不同的特點(diǎn)。射頻識別應(yīng)用占據(jù)的頻段或頻點(diǎn)在國際上有公認(rèn)的劃分,即位于ISM波段之中。典型的工作頻率有:125kHz,133kHz,13.56MHz,27.12MHz,433MHz,902~928MHz,2.45GHz,5。8GHz等。從應(yīng)用概念來說,射頻標(biāo)簽的工作頻率也就是射頻識別系統(tǒng)的工作頻率。2.低頻段射頻標(biāo)簽低頻段射頻標(biāo)簽,簡稱為低頻標(biāo)簽,其工作頻率范圍為30kHz~300kHz。典型工作頻率有:125KHz,133KHz。低頻標(biāo)簽一般為無源標(biāo)簽,其工作能量通過電感耦合方式從閱讀器耦合線圈的輻射近場中獲得。低頻標(biāo)簽與閱讀器之間傳送數(shù)據(jù)時,低頻標(biāo)簽需位于閱讀器天線輻射的近場區(qū)內(nèi)。低頻標(biāo)簽的閱讀距離一般情況下小于1m低頻標(biāo)簽的典型應(yīng)用有:動物識別、容器識別、工具識別、電子閉鎖防盜(帶有內(nèi)置應(yīng)答器的汽車鑰匙)等。與低頻標(biāo)簽相關(guān)的國際標(biāo)準(zhǔn)有:ISO11784/11785(用于動物識別)、ISO18000—2(125-135kHz)。低頻標(biāo)簽有多種外觀形式,應(yīng)用于動物識別的低頻標(biāo)簽外觀有:項(xiàng)圈式、耳牌式、注射式、藥丸式等。典型應(yīng)用的動物有牛、信鴿等。低頻標(biāo)簽的主要優(yōu)勢體現(xiàn)在:標(biāo)簽芯片一般采用普通的CMOS工藝,具有省電、廉價的特點(diǎn);工作頻率不受無線電頻率管制約束;可以穿透水、有機(jī)組織、木材等;非常適合近距離的、低速度的、數(shù)據(jù)量要求較少的識別應(yīng)用(例如:動物識別)等。低頻標(biāo)簽的劣勢主要體現(xiàn)在:標(biāo)簽存貯數(shù)據(jù)量較少;只能適合低速、近距離識別應(yīng)用;與高頻標(biāo)簽相比:標(biāo)簽天線匝數(shù)更多,成本更高一些;3.中高頻段射頻標(biāo)簽中高頻段射頻標(biāo)簽的工作頻率一般為3MHz~30MHz。典型工作頻率為:13。56MHz。該頻段的射頻標(biāo)簽,從射頻識別應(yīng)用角度來說,因其工作原理與低頻標(biāo)簽完全相同,即采用電感耦合方式工作,所以宜將其歸為低頻標(biāo)簽類中.另一方面,根據(jù)無線電頻率的一般劃分,其工作頻段又稱為高頻,如表2.2所示,所以也常將其稱為高頻標(biāo)簽。鑒于該頻段的射頻標(biāo)簽可能是實(shí)際應(yīng)用中最大量的一種射頻標(biāo)簽,因而我們只要將高、低理解成為一個相對的概念,即不會在此造成理解上的混亂。為了便于敘述,我們將其稱為中頻射頻標(biāo)簽。中頻標(biāo)簽一般也采用無源設(shè)主,其工作能量同低頻標(biāo)簽一樣,也是通過電感(磁)耦合方式從閱讀器耦合線圈的輻射近場中獲得。標(biāo)簽與閱讀器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換時,標(biāo)簽必須位于閱讀器天線輻射的近場區(qū)內(nèi)。中頻標(biāo)簽的閱讀距離一般情況下也小于1m中頻標(biāo)簽由于可方便地做成卡狀,典型應(yīng)用包括:電子車票、電子身份證、電子閉鎖防盜(電子遙控門鎖控制器)等。相關(guān)的國際標(biāo)準(zhǔn)有:ISO14443、ISO15693、ISO18000—3(13.56MHz)等。中頻標(biāo)準(zhǔn)的基本特點(diǎn)與低頻標(biāo)準(zhǔn)相似,由于其工作頻率的提高,可以選用較高的數(shù)據(jù)傳輸速率.射頻標(biāo)簽天線設(shè)計相對簡單,標(biāo)簽一般制成標(biāo)準(zhǔn)卡片形狀。4.超高頻與微波標(biāo)簽超高頻與微波頻段的射頻標(biāo)簽,簡稱為微波射頻標(biāo)簽,其典型工作頻率為:433。92MHz,862(902)~928MHz,2.45GHz,5.8GHz。微波射頻標(biāo)簽可分為有源標(biāo)簽與無源標(biāo)簽兩類。工作時,射頻標(biāo)簽位于閱讀器天線輻射場的遠(yuǎn)區(qū)場內(nèi),標(biāo)簽與閱讀器之間的耦合方式為電磁耦合方式。閱讀器天線輻射場為無源標(biāo)簽提供射頻能量,將有源標(biāo)簽喚醒。相應(yīng)的射頻識別系統(tǒng)閱讀距離一般大于1m,典型情況為4~6m,最大可達(dá)10m以上。閱讀器天線一般均為定向天線,只有在閱讀器天線定向波束范圍內(nèi)的射頻標(biāo)簽可被讀/寫.由于閱讀距離的增加,應(yīng)用中有可能在閱讀區(qū)域中同時出現(xiàn)多個射頻標(biāo)簽的情況,從而提出了多標(biāo)簽同時讀取的需求,進(jìn)而這種需求發(fā)展成為一種潮流。目前,先進(jìn)的射頻識別系統(tǒng)均將多標(biāo)簽識讀問題作為系統(tǒng)的一個重要特征.以目前技術(shù)水平來說,無源微波射頻標(biāo)簽比較成功產(chǎn)品相對集中在902~928MHz工作頻段上。2。45GHz和5.8GHz射頻識別系統(tǒng)多以半無源微波射頻標(biāo)簽產(chǎn)品面世。半無源標(biāo)簽一般采用鈕扣電池供電,具有較遠(yuǎn)的閱讀距離.微波射頻標(biāo)簽的典型特點(diǎn)主要集中在是否無源、無線讀寫距離、是否支持多標(biāo)簽讀寫、是否適合高速識別應(yīng)用,讀寫器的發(fā)射功率容限,射頻標(biāo)簽及讀寫器的價格等方面。典型的微波射頻標(biāo)簽的識讀距離為3~5m,個別有達(dá)10m或10m以上的產(chǎn)品。對于可無線寫的射頻標(biāo)簽而言,通常情況下,寫入距離要小于識讀距離,其原因在于寫入要求更大的能量。微波射頻標(biāo)簽的數(shù)據(jù)存貯容量一般限定在2K以內(nèi),再大的存貯容量是乎沒有太大的意義,從技術(shù)及應(yīng)用的角度來說,微波射頻標(biāo)簽并不適合作為大量數(shù)據(jù)的載體,其主要功能在于標(biāo)識物品并完成無接觸的識別過程。典型的數(shù)據(jù)容量指標(biāo)有:1Kbits,128Bits,64Bits等。由Auto-IDCenter制定的產(chǎn)品電子代碼EPC的容量為:90Bits.微波射頻標(biāo)簽的典型應(yīng)用包括:移動車輛識別、電子身份證、倉儲物流應(yīng)用、電子閉鎖防盜(電子遙控門鎖控制器)等。相關(guān)的國際標(biāo)準(zhǔn)有:ISO10374,ISO18000-4(2.45GHz)、-5(5。8GHz)、—6(860-930MHz)、-7(433。92MHz),ANSINCITS256—1999等。RFID中間件知識RFID中間件概述RFID是2005年建議企業(yè)可考慮引入的十大策略技術(shù)之一,而中間件(Middleware)可稱為是RFID運(yùn)作的中樞,因?yàn)樗梢约铀訇P(guān)鍵應(yīng)用的問世。RFID產(chǎn)業(yè)潛力無窮,應(yīng)用的范圍遍及制造、物流、醫(yī)療、運(yùn)輸、零售、國防等等。GartnerGroup認(rèn)為,RFID是2005年建議企業(yè)可考慮引入的十大策略技術(shù)之一,然而其成功之關(guān)鍵除了標(biāo)簽(Tag)的價格、天線的設(shè)計、波段的標(biāo)準(zhǔn)化、設(shè)備的認(rèn)證之外,最重要的是要有關(guān)鍵的應(yīng)用軟件(KillerApplication),才能迅速推廣。而中間件(Middleware)可稱為是RFID運(yùn)作的中樞,因?yàn)樗梢约铀訇P(guān)鍵應(yīng)用的問世。1.什么是RFID中間件看到目前各式各樣RFID的應(yīng)用,企業(yè)最想問的第一個問題是:我要如何將我現(xiàn)有的系統(tǒng)與這些新的RFIDReader連接?這個問題的本質(zhì)是企業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)與硬件接口的問題.因此,通透性是整個應(yīng)用的關(guān)鍵,正確抓取數(shù)據(jù)、確保數(shù)據(jù)讀取的可靠性、以及有效地將數(shù)據(jù)傳送到后端系統(tǒng)都是必須考慮的問題。傳統(tǒng)應(yīng)用程序與應(yīng)用程序之間(ApplicationtoApplication)數(shù)據(jù)通透是通過中間件架構(gòu)解決,并發(fā)展出各種ApplicationServer應(yīng)用軟件;同理,中間件的架構(gòu)設(shè)計解決方案便成為RFID應(yīng)用的一項(xiàng)極為重要的核心技術(shù)。2.RFID中間件的三個發(fā)展階段從發(fā)展趨勢看,RFID中間件可分為3大類發(fā)展階段:應(yīng)用程序中間件(ApplicationMiddleware)發(fā)展階段:RFID初期的發(fā)展多以整合、串接RFID讀寫器為目的,本階段多為RFID讀寫器廠商主動提供簡單API,以供企業(yè)將后端系統(tǒng)與RFID讀寫器串接。以整體發(fā)展架構(gòu)來看,此時企業(yè)的導(dǎo)入須自行花費(fèi)許多成本去處理前后端系統(tǒng)連接的問題,通常企業(yè)在本階段會通過PilotProject方式來評估成本效益與導(dǎo)入的關(guān)鍵議題.架構(gòu)中間件(InfrastructureMiddleware)發(fā)展階段:本階段是RFID中間件成長的關(guān)鍵階段。由于RFID的強(qiáng)大應(yīng)用,WalMart與美國國防部等關(guān)鍵使用者相繼進(jìn)行RFID技術(shù)的規(guī)劃并進(jìn)行導(dǎo)入的PilotProject,促使各國際大廠持續(xù)關(guān)注RFID相關(guān)市場的發(fā)展.本階段RFID中間件的發(fā)展不但已經(jīng)具備基本數(shù)據(jù)搜集、過濾等功能,同時也滿足企業(yè)多對多(Devices—to—Applications)的連接需求,并具備平臺的管理與維護(hù)功能.解決方案中間件(SolutionMiddleware)發(fā)展階段:未來在RFID標(biāo)簽、讀寫器與中間件發(fā)展成熟過程中,各廠商針對不同領(lǐng)域提出各項(xiàng)創(chuàng)新應(yīng)用解決方案,例如ManhattanAssociates提出“RFIDinaBox”,企業(yè)不需再為前端RFID硬件與后端應(yīng)用系統(tǒng)的連接而煩惱,該公司與AlienTechnologyCorp在RFID硬件端合作,發(fā)展Microsoft。Net平臺為基礎(chǔ)的中間件,針對該公司900家的已有供應(yīng)鏈客戶群發(fā)展SupplyChainExecution(SCE)Solution,原本使用ManhattanAssociatesSCESolution的企業(yè)只需通過“RFIDinaBox”,就可以在原有應(yīng)用系統(tǒng)上快速利用RFID來加強(qiáng)供應(yīng)鏈管理的透明度。3.RFID中間件兩個應(yīng)用方向根據(jù)ABIResearchInc。的預(yù)測,2008年之前全球各產(chǎn)業(yè)的需求所創(chuàng)造出來的RFID市場規(guī)模可達(dá)到200億美元,其中軟件市場約占47億美元,2007年RFID的整合服務(wù)收入將超越RFID產(chǎn)品收入。隨著硬件技術(shù)逐漸成熟,龐大的軟件市場商機(jī)促使國內(nèi)外信息服務(wù)廠商莫不持續(xù)注意與提早投入,RFID中間件在各項(xiàng)RFID產(chǎn)業(yè)應(yīng)用中居于神經(jīng)中樞,特別受到國際大廠的關(guān)注,未來在應(yīng)用上可朝下列方向發(fā)展:ServiceOrientedArchitectureBasedRFID中間件:面向服務(wù)的架構(gòu)(SOA)的目標(biāo)就是建立溝通標(biāo)準(zhǔn),突破應(yīng)用程序?qū)?yīng)用程序溝通的障礙,實(shí)現(xiàn)商業(yè)流程自動化,支持商業(yè)模式的創(chuàng)新,讓IT變得更靈活,從而更快地響應(yīng)需求。因此,RFID中間件在未來發(fā)展上,將會以面向服務(wù)的架構(gòu)為基礎(chǔ)的趨勢,提供企業(yè)更彈性靈活的服務(wù)。SecurityInfrastructure:RFID應(yīng)用最讓外界質(zhì)疑的是RFID后端系統(tǒng)所連接的大量廠商數(shù)據(jù)庫可能引發(fā)的商業(yè)信息安全問題,尤其是消費(fèi)者的信息隱私權(quán)。通過大量RFID讀寫器的布置,人類的生活與行為將因RFID而容易追蹤,WalMart、Tesco(英國最大零售商)初期RFIDPilotProject都因?yàn)橛脩綦[私權(quán)問題而遭受過抵制與抗議。為此,飛利浦半導(dǎo)體等廠商已經(jīng)開始在批量生產(chǎn)的RFID芯片上加入“屏蔽”功能。RSASecurity也發(fā)布了能成功干擾RFID信號的技術(shù)“RSABlocker標(biāo)簽”,通過發(fā)射無線射頻擾亂RFID讀寫器,讓RFID讀寫器誤以為搜集到的是垃圾信息而錯失數(shù)據(jù),達(dá)到保護(hù)消費(fèi)者隱私權(quán)的目的。目前Auto-IDCenter也正在研究Security機(jī)制以配合RFID中間件的工作.相信Security將是RFID未來發(fā)展的重點(diǎn)之一,也是成功的關(guān)鍵因素。2.RFID中間件原理RFID中間件扮演RFID標(biāo)簽和應(yīng)用程序之間的中介角色,從應(yīng)用程序端使用中間件所提供一組通用的應(yīng)用程序接口(API),即能連到RFID讀寫器,讀取RFID標(biāo)簽數(shù)據(jù).這樣一來,即使存儲RFID標(biāo)簽情報的數(shù)據(jù)庫軟件或后端應(yīng)用程序增加或改由其它軟件取代,或者讀寫RFID讀寫器種類增加等情況發(fā)生時,應(yīng)用端不需修改也能處理,省去多對多連接的維護(hù)復(fù)雜性問題。管家利用RFID中間件來管理系統(tǒng)RFID中間件是一種面向消息的中間件(Message-OrientedMiddleware,MOM),信息(Information)是以消息(Message)的形式,從一個程序傳送到另一個或多個程序.信息可以以異步(Asynchronous)的方式傳送,所以傳送者不必等待回應(yīng)。面向消息的中間件包含的功能不僅是傳遞(Passing)信息,還必須包括解譯數(shù)據(jù)、安全性、數(shù)據(jù)廣播、錯誤恢復(fù)、定位網(wǎng)絡(luò)資源、找出符合成本的路徑、消息與要求的優(yōu)先次序以及延伸的除錯工具等服務(wù)。3.RFID中間件分類:RFID中間件可以從架構(gòu)上分為兩種:以應(yīng)用程序?yàn)橹行模ˋpplicationCentric)的設(shè)計概念是通過RFIDReader廠商提供的API,以HotCode方式直接編寫特定Reader讀取數(shù)據(jù)的Adapter,并傳送至后端系統(tǒng)的應(yīng)用程序或數(shù)據(jù)庫,從而達(dá)成與后端系統(tǒng)或服務(wù)串接的目的。以架構(gòu)為中心(InfrastructureCentric)隨著企業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)的復(fù)雜度增高,企業(yè)無法負(fù)荷以HotCode方式為每個應(yīng)用程序編寫Adapter,同時面對對象標(biāo)準(zhǔn)化等問題,企業(yè)可以考慮采用廠商所提供標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的RFID中間件.這樣一來,即使存儲RFID標(biāo)簽情報的數(shù)據(jù)庫軟件改由其它軟件代替,或讀寫RFID標(biāo)簽的RFIDReader種類增加等情況發(fā)生時,應(yīng)用端不做修改也能應(yīng)付.4.RFID中間件的特征一般來說,RFID中間件具有下列的特色:獨(dú)立于架構(gòu)(InsulationInfrastructure)RFID中間件獨(dú)立并介于RFID讀寫器與后端應(yīng)用程序之間,并且能夠與多個RFID讀寫器以及多個后端應(yīng)用程序連接,以減輕架構(gòu)與維護(hù)的復(fù)雜性。數(shù)據(jù)流(DataFlow)RFID的主要目的在于將實(shí)體對象轉(zhuǎn)換為信息環(huán)境下的虛擬對象,因此數(shù)據(jù)處理是RFID最重要的功能.RFID中間件具有數(shù)據(jù)的搜集、過濾、整合與傳遞等特性,以便將正確的對象信息傳到企業(yè)后端的應(yīng)用系統(tǒng).處理流(ProcessFlow)RFID中間件采用程序邏輯及存儲再轉(zhuǎn)送(Store-and—Forward)的功能來提供順序的消息流,具有數(shù)據(jù)流設(shè)計與管理的能力.標(biāo)準(zhǔn)(Standard)RFID為自動數(shù)據(jù)采樣技術(shù)與辨識實(shí)體對象的應(yīng)用。EPCglobal目前正在研究為各種產(chǎn)品的全球惟一識別號碼提出通用標(biāo)準(zhǔn),即EPC(產(chǎn)品電子編碼)。EPC是在供應(yīng)鏈系統(tǒng)中,以一串?dāng)?shù)字來識別一項(xiàng)特定的商品,通過無線射頻辨識標(biāo)簽由RFID讀寫器讀入后,傳送到計算機(jī)或是應(yīng)用系統(tǒng)中的過程稱為對象命名服務(wù)(ObjectNameService,ONS).對象命名服務(wù)系統(tǒng)會鎖定計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的固定點(diǎn)抓取有關(guān)商品的消息.EPC存放在RFID標(biāo)簽中,被RFID讀寫器讀出后,即可提供追蹤EPC所代表的物品名稱及相關(guān)信息,并立即識別及分享供應(yīng)鏈中的物品數(shù)據(jù),有效率地提供信息透明度。5.如何將現(xiàn)有的系統(tǒng)與新的RFIDReader連接面對各種RFID的應(yīng)用,用戶的首要問題是:“如何將現(xiàn)有的系統(tǒng)與新的RFIDReader連接?”事實(shí)上,這個問題的本質(zhì)是用戶應(yīng)用系統(tǒng)與硬件接口的問題。在RFID應(yīng)用中,通透性是整個應(yīng)用的關(guān)鍵,正確抓取數(shù)據(jù)、確保數(shù)據(jù)讀取的可靠性、以及有效地將數(shù)據(jù)傳送到后端系統(tǒng)都是必須考慮的問題。傳統(tǒng)應(yīng)用程序之間的數(shù)據(jù)通透是通過中間件架構(gòu)來解決的,并由此發(fā)展出各種ApplicationServer應(yīng)用軟件。中間件在系統(tǒng)中的作用及位置RFID中間件扮演RFID硬件和應(yīng)用程序之間的中介角色,從應(yīng)用程序端使用中間件所提供的一組通用應(yīng)用程序接口(API),即能實(shí)現(xiàn)到RFID讀寫器的連接。這樣一來,即使存儲RFID標(biāo)簽數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫軟件或后端應(yīng)用程序增加或改由其它軟件取代,或者讀寫RFID讀寫器種類增加等情況發(fā)生時,應(yīng)用端不需修改也能處理,解決了多對多連接的維護(hù)復(fù)雜性問題??偨Y(jié)全向天線應(yīng)該避免在標(biāo)簽中使用,然而是可以使用方向性天線,它具有更少的輻射模式和返回?fù)p耗的干擾。天線類型的選擇必須使它的阻抗與自由空間和ASIC匹配。在一個倉庫中使用天線好像是不可行的,除非使用有源標(biāo)簽,但是在任何情況下,倉庫內(nèi)的天線輻射模式將嚴(yán)重失真。一個門禁系統(tǒng)的使用將是好的選擇,可以使用短作用距離的無源標(biāo)簽。當(dāng)然門禁系統(tǒng)比手持的儀器昂貴,但是手持儀器工作人員需要使用它到倉庫搜尋物品,人員費(fèi)用同樣昂貴。在門禁系統(tǒng)中,每一個物品盒子,僅需要2個而不是4個或6個RFID標(biāo)簽。如何保護(hù)RFID內(nèi)部信息概要工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)正在被強(qiáng)化,以保護(hù)存儲在RFID芯片中信息的安全。業(yè)界正在為強(qiáng)化相關(guān)的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)而工作,以保護(hù)存儲在RFID芯片中數(shù)據(jù)的安全,避免黑客利用RFID中存儲的敏感信息,進(jìn)行非法活動,以獲得暴利。小資料:RFID標(biāo)準(zhǔn)化組織2004年是RFID技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵時期,因?yàn)樵诮衲晁邢嚓P(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)將會陸續(xù)發(fā)布,以滿足美國商業(yè)巨頭沃爾瑪和美國國防部等大量物流應(yīng)用所需.目前制定RFID標(biāo)準(zhǔn)的組織比較著名的有三個:ISO、以美國為首的EPCglobal以及日本的UbiquitousIDCenter,而這三個組織對RFID技術(shù)應(yīng)用規(guī)范都有各自的目標(biāo)與發(fā)展規(guī)劃。如果從發(fā)展的角度來觀察全球RFID標(biāo)準(zhǔn)制定,目前最為積極的非EPCglobal莫屬。目前,我國也已經(jīng)成立了一個RFID國家標(biāo)準(zhǔn)工作組,正在制定相關(guān)的RFID國家標(biāo)準(zhǔn).1.RFID存在安全隱患RFID數(shù)據(jù)非常容易受到攻擊,主要是RFID芯片本身,以及芯片在讀或者寫數(shù)據(jù)的過程中都很容易被黑客所利用.在美國LasVegas舉行的BlackHat2004會議上,LukasGrunwald公開展示了一個名為RFDump的工具,它可以利用RFID系統(tǒng)的弱點(diǎn)發(fā)動攻擊。任何一個人,只要在自己的筆記本電腦中插上一個讀卡器,就可以使用RFDump軟件獲得3英尺內(nèi)的被動式RFID芯片中的數(shù)據(jù)。CounterpaneInternetSecurity公司的首席技術(shù)官BruceSchneier先生對此有自己的看法。他認(rèn)為,LukasGrunwald所做的事情在RFID工作中經(jīng)常會出現(xiàn),這是一個嚴(yán)肅、認(rèn)真的工作,他并沒有進(jìn)行任何攻擊行動.RFID在當(dāng)初的設(shè)計中是完全開放的,這是出現(xiàn)安全問題的根本原因.他研究了RFID的技術(shù)規(guī)范、讀寫過程和其它問題,發(fā)現(xiàn)了其中隱藏的安全問題.假如你對芯片的安全不放心,那么你也會發(fā)現(xiàn)這些問題。假如在芯片中有保護(hù)措施,任何人也不會輕易就能對RFID系統(tǒng)發(fā)動攻擊。其實(shí),RFID標(biāo)簽由耦合組件及芯片組成,每個標(biāo)簽具有惟一的電子編碼,附著在物體目標(biāo)對象上.其封裝可以有不同形式,例如常見的信用卡形式及小圓片的形式等。從能量方面來看,標(biāo)簽可以分為兩種:無源標(biāo)簽和有源標(biāo)簽。無源標(biāo)簽自身不帶有電源,當(dāng)讀取裝置對標(biāo)簽進(jìn)行讀取時,所發(fā)射出的無線電接觸到RFID標(biāo)簽的天線后產(chǎn)生能量,它的重量輕、體積小,壽命可以很長,但是發(fā)射距離受限。有源標(biāo)簽使用卡內(nèi)的電池能量,識別的距離長,但是它的價格較高且壽命短.按調(diào)制方式來分,RFID還可分為主動式標(biāo)簽和被動式標(biāo)簽.主動式標(biāo)簽用自身的射頻能量主動地給讀寫器發(fā)送數(shù)據(jù),主要用于有障礙物的應(yīng)用中;被動式標(biāo)簽使用調(diào)制散射方式發(fā)射數(shù)據(jù),它必須利用讀寫器的載波來調(diào)制自己的信號,在門禁或交通的應(yīng)用中適宜.不過,RFDump確實(shí)是當(dāng)前所使用的RFID芯片的一個巨大威脅。但是按照工業(yè)界的一些資料顯示,RFID的這些弱點(diǎn)被發(fā)現(xiàn)已經(jīng)有一段不算短的時間了.一項(xiàng)用于保護(hù)RFID數(shù)據(jù)的新標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)在2004年6月獲得批準(zhǔn),這是Epcgolbal發(fā)布的第二代RFID標(biāo)準(zhǔn).不過,根據(jù)市場研究公司IDC公司的調(diào)查,RFID存儲安全隱患并不是阻礙其市場發(fā)展的主要因素.位于美國馬薩諸塞州的IDC研究機(jī)構(gòu)預(yù)測:RFID的市場將從現(xiàn)在的9150萬美元,增長到2008年的13億美元。而非營利組織EPCglobal中產(chǎn)品管理的負(fù)責(zé)人SueHutchinson女士認(rèn)為,RFID市場最大的增長來自供應(yīng)鏈應(yīng)用市場,全程監(jiān)控產(chǎn)品的流動過程,從生產(chǎn)制造,經(jīng)過運(yùn)輸和倉儲,最終到達(dá)零售商和最終的消費(fèi)者的全過程。EPCglobal是一家總部位于美國新澤西州Lawrenceville的負(fù)責(zé)電子產(chǎn)品代碼標(biāo)準(zhǔn)制定與應(yīng)用的工業(yè)貿(mào)易組織。2.第二代的RFID標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)化的安全功能EPCglobal在去年開始制定第二代RFID標(biāo)準(zhǔn)時,針對供應(yīng)鏈應(yīng)用,最終用戶提出了一系列需求,這些成為制定第二代RFID標(biāo)準(zhǔn)的重要基礎(chǔ)。EPC第二代RFID標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)中最主要的部分是設(shè)計了第二代的UHF(超高頻率)空中接口協(xié)議,該協(xié)議用于管理從標(biāo)簽到讀卡器的數(shù)據(jù)的移動,為芯片中存儲的數(shù)據(jù)提供了一些保護(hù)措施。新標(biāo)準(zhǔn)采用“一個安全的鏈路”,保護(hù)被動標(biāo)簽免于受諸如RFDump和其它一些在供應(yīng)鏈應(yīng)用中被發(fā)現(xiàn)的大多數(shù)攻擊行為。根據(jù)第二代RFID標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范,當(dāng)數(shù)據(jù)被寫入標(biāo)簽時,數(shù)據(jù)在經(jīng)過空中接口時被偽裝.從標(biāo)簽到讀卡器的所有數(shù)據(jù)都被偽裝,所以當(dāng)讀卡器在從標(biāo)簽讀或者寫數(shù)據(jù)時數(shù)據(jù)不會被截取.一旦數(shù)據(jù)被寫入標(biāo)簽,數(shù)據(jù)就會被鎖定,這樣只可以讀取數(shù)據(jù),而不能被改寫,就是具有我們常說的只讀功能。EPC被動標(biāo)簽一般只包括產(chǎn)品的識別信息,比如產(chǎn)品代碼、產(chǎn)品部件數(shù),或者SKU數(shù)目,也就是僅僅包括物品本身的信息。另外EPC被動標(biāo)簽不包括依據(jù)秘密保護(hù)規(guī)則涉及的物品個性化的識別信息.產(chǎn)品的識別信息通常是指相對于個性化識別信息而言不太敏感的內(nèi)容,通常偽裝也只針對其中涉及的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)并不被加密,但是讀卡器需要一個破解偽裝的“密鑰”.根據(jù)美國國防部副部長助理、負(fù)責(zé)供應(yīng)鏈整合的AlanEstevez先生透露,美國國防部在今年8月公布了其最終的針對供應(yīng)鏈應(yīng)用的RFID規(guī)范,其中并沒有包括數(shù)據(jù)加密要求。Estevez先生列舉了兩條理由,說明DOD規(guī)范的合理性:第一,產(chǎn)品信息比如序列號等在它沒有被整合到帶有附加信息的數(shù)據(jù)庫之前,并沒有太多值得利用的信息;第二,潛在的“敵人”不可能非常近距離地接近它,比如在10英尺3.在金融領(lǐng)域RFID遇到了EMV的挑戰(zhàn)當(dāng)RFID包括了消費(fèi)者的相關(guān)數(shù)據(jù)時,供應(yīng)鏈RFID應(yīng)用可能才會真正走向成熟。Hutchinson認(rèn)為,EPCglobal未來的一項(xiàng)主要任務(wù)就是制定包含用戶數(shù)據(jù)的更高級別的RFID標(biāo)簽工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。因此,會更關(guān)注RFID的安全問題,也包括減少每年全球在供應(yīng)鏈方面1800~3000億美元的損失。這一數(shù)據(jù)是美國零售業(yè)領(lǐng)導(dǎo)協(xié)會(RetailIndustryLeadersAssociation)估計的。目前,從功能方面來看,RFID標(biāo)簽分為四種:只讀標(biāo)簽、可重寫標(biāo)簽、帶微處理器標(biāo)簽和配有傳感器的標(biāo)簽。只讀型標(biāo)簽的結(jié)構(gòu)功能最簡單,包含的信息較少并且不能被更改;可重寫型標(biāo)簽集成了容量為幾十字節(jié)到幾萬字節(jié)的閃存,標(biāo)簽內(nèi)的信息能被更改或重寫,只讀型和可重寫型RFID標(biāo)簽都主要應(yīng)用于物流系統(tǒng)以及生產(chǎn)過程管理系統(tǒng)和行李控制系統(tǒng)中;帶微處理器標(biāo)簽依靠內(nèi)置式只讀存儲器中存儲的操作系統(tǒng)和程序來工作,出于安全的需要,許多標(biāo)簽都同時具備加密電路,現(xiàn)在這類標(biāo)簽主要應(yīng)用于非接觸型IC卡上,既用于電子結(jié)算、出入管理,也可用做會員卡;有些RFID標(biāo)簽集成了傳感器,包括溫度傳感器或壓力傳感器等,目前這類標(biāo)簽主要用于動物個體識別和輪胎管理方面.Visa國際存儲控制副總裁KenA(yù)yer認(rèn)為,銀行業(yè)和電子支付卡行業(yè)在保護(hù)存儲在RFID卡上的個人識別信息方面更有實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),Visa和電子支付卡行業(yè)更愿意選擇EMV卡.據(jù)了解,EMV規(guī)范系國際三大著名銀行卡組織(Visa、MASTERCARD、EUROPAY)聯(lián)合制訂的金融IC卡業(yè)界標(biāo)準(zhǔn),在金融IC卡領(lǐng)域具有最高權(quán)威性,EMV規(guī)范的實(shí)施對于成員國銀行改善在國際化過程中的卡受理環(huán)境、降低在國際商務(wù)應(yīng)用中的信用卡風(fēng)險等方面起著舉足輕重的作用。為保證我國IC卡的國際通用性和國外銀行卡在我國的通用性,我國目前正在進(jìn)行銀行卡EMV標(biāo)準(zhǔn)的遷移,并著手修訂與之相對應(yīng)的國內(nèi)金融IC卡的PBOC標(biāo)準(zhǔn)。在EMV卡上,遵守保密規(guī)定的個人可識別數(shù)據(jù)類型采用Triple—DES加密措施.最新的非接觸EMV卡遵守ISO14443標(biāo)準(zhǔn)卡的規(guī)定,它可以在10cm的范圍內(nèi)被各種設(shè)備讀取。他們可以依照被每一個遵守標(biāo)準(zhǔn)國家的每一個發(fā)卡銀行認(rèn)可的保密和安全的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行配置。Ayer說,EMV卡支持對稱的和不對稱的密鑰加密技術(shù)。銀行卡上實(shí)際加密的部分是一個卡識別一個經(jīng)過授權(quán)的讀卡器的部分,以應(yīng)對日益嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。加密的其余部分是在銀行的后端系統(tǒng)處理.“這是一個在全球所有的國家都能正常工作的全球范圍的系統(tǒng)”他說,它使用一種所有銀行都采用的加密技術(shù),可以對多種不同的數(shù)據(jù)進(jìn)行加密。RFID天線知識什么是RFID天線RFID天線在標(biāo)簽和讀取器間傳遞射頻信號.在RF裝置中,工作頻率增加到微波區(qū)域的時候,天線與標(biāo)簽芯片之間的匹配問題變得更加嚴(yán)峻.天線的目標(biāo)是傳輸最大的能量進(jìn)出標(biāo)簽芯片。這需要仔細(xì)的設(shè)計天線和自由空間以及其相連的標(biāo)簽芯片的匹配。本文考慮的頻帶是435MHz,2.45GHz和5。8GHz,在零售商品中使用.天線必須:足夠的小以至于能夠貼到需要的物品上;有全向或半球覆蓋的方向性;提供最大可能的信號給標(biāo)簽的芯片;無論物品什么方向,天線的極化都能與讀卡機(jī)的詢問信號相匹配;具有魯棒性;非常便宜.在選擇天線的時候的主要考慮是:天線的類型;天線的阻抗:在應(yīng)用到物品上的RF的性能;在有其它的物品圍繞貼標(biāo)簽物品時的RF性能.附:天線的基礎(chǔ)知識(一)天線基本知識(二)天線的分類與選擇天線工作原理問答1.可選的天線在435MHz,2.45GHz和5。8GHz頻率是用的RFID系統(tǒng)中,可選的天線有幾種,見下表,它們重點(diǎn)考慮了天線的尺寸。這樣的小天線的增益是有限的,增益的大小取決于輻射模式的類型,全向的天線具有峰值增益0到2dBi;方向性的天線的增益可以達(dá)到6dBi。增益大小影響天線的作用距離。下表中的前三個種類的天線是線極化的,但是微帶面天線可以使圓極化的,對數(shù)螺旋天線僅僅是圓極化的。由于RFID標(biāo)簽的方向性是不可控的,所以讀卡機(jī)必須是圓極化的。一個圓極化的標(biāo)簽天線可以產(chǎn)生3dB以強(qiáng)的信號。2.阻抗問題為了最大功率傳輸,天線后的芯片的輸入阻抗必須和天線的輸出阻抗匹配.幾十年來,設(shè)計天線與50或70歐姆的阻抗匹配,但是可能設(shè)計天線具有其它的特性阻抗。例如,一個縫隙天線可以設(shè)計具有幾百歐姆的阻抗.一個折疊偶極子的阻抗可以是一做個標(biāo)準(zhǔn)半波偶極子阻抗的20倍。印刷貼片天線的引出點(diǎn)能夠提供一個很寬范圍的阻抗(通常是40到100歐姆)。選擇天線的類型,以至于它的阻抗能夠和標(biāo)簽芯片的輸入阻抗匹配是十分關(guān)鍵的。另一個問題是其它的與天線接近的物體可以降低天線的返回?fù)p耗.對于全向天線,例如雙偶極子天線,這個影響是顯著的。改變雙偶極子天線和一聽西紅柿醬的間距做了一些實(shí)際測量,顯示了一些變化,見圖4和圖5。其它的物體也有相似的影響。此外是物體的介電常數(shù),而不是金屬,改變了諧振頻率。一塑料瓶子水降低了最小返回?fù)p耗頻率16%。當(dāng)物體與天線的距離小于62.5mm的時候,返回?fù)p耗將導(dǎo)致一個3。0dB的插入損耗,而天線的自由空間插入損耗才0。2dB.可以設(shè)計天線使它與接近物體的情況相匹配,但是天線的行為對于不同的物體和不同的物體距離而不同.對于全向天線是不可行的,所以設(shè)計方向性強(qiáng)的天線,它們不受這個問題的影響。3.局部結(jié)構(gòu)的影響在使用手持的儀器的時候,大量的其它臨近物體的使讀卡機(jī)天線和標(biāo)簽天線的輻射模式嚴(yán)重失真.這可以對于2。45GHz的工作頻率計算,假設(shè)一個代表性的幾何形狀,和自由空間相比,顯示返回信號降低了10dB,在雙天線同時使用的時候,比預(yù)料的模式下降的更多。在倉庫的使用環(huán)境下,一個物品盒子具有一個標(biāo)簽會有問題,幾個標(biāo)簽貼在一個盒子上以確保所有時候都有一個標(biāo)簽是可以看見的。便攜系統(tǒng)的使用有幾個天線的問題。每個盒子兩個天線足夠適合門禁裝置探測,這樣局部結(jié)構(gòu)的影響變得不再重要,因?yàn)殚T禁裝置的讀卡機(jī)天線被固定在倉庫的出入,并且直接指向貼標(biāo)簽的物體.4.輻射模式在一個無反射的環(huán)境中測試了天線的模式,包括了各種需要貼標(biāo)簽的物體,在使用全向天線的時候性能嚴(yán)重下降.圓柱金屬聽引起的性能下降是最嚴(yán)重的,在它與天線距離50mm的時候,反回的信號下降大于20dB(見圖6)。天線與物體的中心距離分開到100—150mm的時候,反回信號下降約10到12dB。在與天線距離100mm的時候,測量了幾瓶水(塑料和玻璃),見圖7,反回信號降低大于10dB.在蠟紙盒的液體,甚至蘋果上做試驗(yàn)得到了類似的結(jié)果。5.距離RFID天線的增益和是否使用有源的標(biāo)簽芯片將影響系統(tǒng)的使用距離.樂觀的考慮,在電磁場的輻射強(qiáng)度符合UK的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)時,2。45GHz的無源情況下,全波整流,驅(qū)動電壓不大于3伏,優(yōu)化的RFID天線阻抗環(huán)境(阻抗200或300歐姆),使用距離大約是1米[3].如果使用WHO限制[4]則更適合于全球范圍的使用,但是作用距離下降了一半。這些限制了讀卡機(jī)到標(biāo)簽的電磁場功率.作用距離隨著頻率升高而下降。如果使用有源芯片作用距離可以達(dá)到5到10總結(jié)全向天線應(yīng)該避免在標(biāo)簽中使用,然而是可以使用方向性天線,它具有更少的輻射模式和返回?fù)p耗的干擾。天線類型的選擇必須使它的阻抗與自由空間和ASIC匹配。在一個倉庫中使用天線好像是不可行的,除非使用有源標(biāo)簽,但是在任何情況下,倉庫內(nèi)的天線輻射模式將嚴(yán)重失真。一個門禁系統(tǒng)的使用將是好的選擇,可以使用短作用距離的無源標(biāo)簽。當(dāng)然門禁系統(tǒng)比手持的儀器昂貴,但是手持儀器工作人員需要使用它到倉庫搜尋物品,人員費(fèi)用同樣昂貴。在門禁系統(tǒng)中,每一個物品盒子,僅需要2個而不是4個或6個RFID標(biāo)簽。電子標(biāo)簽耦合電子標(biāo)簽耦合類型概述根據(jù)射頻識別系統(tǒng)作用距離的遠(yuǎn)近情況,射頻標(biāo)簽天線與讀寫器天線之間的耦合可分為三類.射頻識別系統(tǒng)中,射頻標(biāo)簽與讀寫器之間的作用距離,是射頻識別系統(tǒng)應(yīng)用中的一個重要問題,通常情況下這種作用距離定義為,射頻標(biāo)簽與讀寫器之間能夠可靠交換數(shù)據(jù)的距離。射頻識別系統(tǒng)的作用距離是一項(xiàng)綜合指標(biāo),與射頻標(biāo)簽及讀寫器的配合情況密切相關(guān)。根據(jù)射頻識別系統(tǒng)作用距離的遠(yuǎn)近情況,射頻標(biāo)簽天線與讀寫器天線之間的耦合可分為以下三類:(1)密耦合系統(tǒng);(2)遙耦合系統(tǒng);(3)遠(yuǎn)距離系統(tǒng)。1.密耦合系統(tǒng):密耦合系統(tǒng)的典型作用距離范圍從0—1cm。實(shí)際應(yīng)用中,通常需要將射頻標(biāo)簽插入閱讀器中或?qū)⑵浞胖玫阶x寫器的天線的表面。密耦合系統(tǒng)利用的是射頻標(biāo)簽與讀寫器天線無功近場區(qū)之間的電感耦合(閉合磁路)構(gòu)成無接觸的空間信息傳輸射頻通道工作的。密耦合系統(tǒng)的工作頻率一般局限在30MHz2.遙耦合系統(tǒng):遙耦合系統(tǒng)的典型作用距離可以達(dá)到1m。遙耦合系統(tǒng)又可細(xì)分為近耦合系統(tǒng)(典型作用距離為15cm)與疏耦合系統(tǒng)(典型作用距離為1m)兩類。遙耦合系統(tǒng)利用的是射頻標(biāo)簽與讀寫器天線無功近場區(qū)之間的電感耦合(閉合磁路)構(gòu)成無接觸的空間信息傳輸射頻通道工作的。遙耦合系統(tǒng)的典型工作頻率為13。56MHz,也有一些其它頻率,如6.75MHz、27。125MHz等.遙耦合系統(tǒng)目前仍然是低成本射頻識別系統(tǒng)的主流.3.遠(yuǎn)距離系統(tǒng):遠(yuǎn)距離系統(tǒng)的典型作用距離從1m到10m,個別的系統(tǒng)具有更遠(yuǎn)的作用距離。所有的遠(yuǎn)距離系統(tǒng)均是利用射頻標(biāo)簽與讀寫器天線輻射遠(yuǎn)場區(qū)之間的電磁耦合(電磁波發(fā)射與反射)構(gòu)成無接觸的空間信息傳輸射頻通道工作的。遠(yuǎn)距離系統(tǒng)的典型工作頻率為:915MHz、2。45GHz、5。8GHz,此外,還有一些其它頻率,如433MHz等。遠(yuǎn)距離系統(tǒng)的射頻標(biāo)簽根據(jù)其中是否包含電池分為有無源射頻標(biāo)簽(不含電池)和半無源射頻標(biāo)簽(內(nèi)含電池).一般情況下,包含有電池的射頻標(biāo)簽的作用距離較無電池的射頻標(biāo)簽的作用距離要遠(yuǎn)一些。半無源射頻標(biāo)簽中的電池并不是為射頻標(biāo)簽和讀寫器之間的數(shù)據(jù)傳輸提供能量,而是只給射頻標(biāo)簽芯片提供能量,為讀寫存貯數(shù)據(jù)服務(wù).遠(yuǎn)距離系統(tǒng)一般情況下均采用反射調(diào)制工作方式實(shí)現(xiàn)射頻標(biāo)簽到讀寫器方向的數(shù)據(jù)傳輸.遠(yuǎn)距離系統(tǒng)一般具有典型的方向性,射頻標(biāo)簽與讀寫器成本目前還處于較高的水平.從技術(shù)角度來說,滿足以下特點(diǎn)的遠(yuǎn)距離系統(tǒng)是理想的射頻識別系統(tǒng):(1)射頻標(biāo)簽無源;(2)射頻標(biāo)簽可無線讀寫;(3)射頻標(biāo)簽與讀寫器支持多標(biāo)簽讀寫;(4)適合應(yīng)用于高速移動物體的識別(物體移動速度大于80km/h);(5)遠(yuǎn)距離(讀寫距離大于5m-(6)低成本(可滿足一次性使用要求);現(xiàn)實(shí)的遠(yuǎn)距離系統(tǒng)一般均只能滿足其中的幾款要求。電子標(biāo)簽的制作及封裝電子標(biāo)簽的制作及封裝概述作為終極產(chǎn)品,智能標(biāo)簽不受“卡”的限制,形態(tài)材質(zhì)也有多姿多彩的發(fā)展空間。它的產(chǎn)品分三大類:1、標(biāo)簽類;2、注塑類;3、卡片類。1.標(biāo)簽類帶自粘功能的標(biāo)簽,可以在生產(chǎn)線上由貼標(biāo)機(jī)揭貼在箱、瓶等物品上,或手工粘在車窗(如出租車)上、證件(如學(xué)生證)上,也可以制成吊牌掛、系在物品上,用標(biāo)簽復(fù)合設(shè)備完成加工過程。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)由面層、芯片線路(INLAY)層、膠層、底層組成.面層可以用紙、PP、PET作覆蓋材料(印刷或不印刷)等多種材質(zhì)作為產(chǎn)品的表面;芯片線路(INLAY)有多種尺寸、多種芯片、多種EEPROM容量,可按用戶需求配置后定位在帶膠面;膠層由雙面膠式或涂膠式完成;底層有兩種情況:一為離型紙(硅油紙),二為覆合層(按用戶要求)。成品形態(tài)可以為卷料或單張.2.注塑類可按應(yīng)用不同采用各種塑料加工工藝,制成內(nèi)含Transponder的籌碼、鑰匙牌、手表等異形產(chǎn)品。3.卡片類3。1.PVC卡片相似于傳統(tǒng)的制卡工藝即印刷、配Transponder(INLAY)、層壓、沖切??梢苑螴SO-7810卡片標(biāo)準(zhǔn)尺寸,也可按需加工成異形.3.2.紙、PP卡由專用設(shè)備完成,它在尺寸、外形、厚度上并不作限制.結(jié)構(gòu)為面層(卡紙類)、Transponder(INLAY)層、底層(卡紙等)粘合而成.總結(jié)通過上述形態(tài)介紹,可以初步了解到智能標(biāo)簽的封裝加工完全跨越了傳統(tǒng)“卡”的概念,更表達(dá)了智能標(biāo)簽在應(yīng)用領(lǐng)域上的前景是廣闊的.隨著智能標(biāo)簽產(chǎn)業(yè)鏈的逐漸形成和完善,制造業(yè)的信息化水平將會因?yàn)橛辛诵螒B(tài)各異的智能標(biāo)簽而迅速提升一個新臺階。射頻標(biāo)簽通信協(xié)議簡介概述射頻標(biāo)簽與讀寫器之間的數(shù)據(jù)交換構(gòu)成的是一個無線數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)。1.射頻標(biāo)簽通信協(xié)議簡介射頻標(biāo)簽與讀寫器之間交換的是數(shù)據(jù),由于采用無接觸方式通信,還存在一個空間無線信道。因而,射頻標(biāo)簽與讀寫器之間的數(shù)據(jù)交換構(gòu)成的是一個無線數(shù)據(jù)通信系統(tǒng).在這樣的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)模型下,射頻標(biāo)簽是數(shù)據(jù)通信的一方,讀寫器是通信的另一方。要實(shí)現(xiàn)安全、可靠、有效的數(shù)據(jù)通信目的,數(shù)據(jù)通信的雙方必須遵守相互約定的通信協(xié)議。沒有這樣一個通信雙方公認(rèn)的基礎(chǔ),數(shù)據(jù)通信的雙方將互相聽不懂對方在說什么,步調(diào)也無從協(xié)調(diào)一致,從而造成數(shù)據(jù)通信無法進(jìn)行.所涉及到的問題包括:時序系統(tǒng)問題;通信握手問題;數(shù)據(jù)幀問題;數(shù)據(jù)編碼問題;數(shù)據(jù)的完整性問題;多標(biāo)簽讀寫防沖突問題;干擾與抗干擾問題;識讀率與誤碼率問題;數(shù)據(jù)的加密與安全性問題;讀寫器與應(yīng)用系統(tǒng)之間的接口問題。射頻標(biāo)簽內(nèi)存信息的寫入方式射頻標(biāo)簽內(nèi)存信息的寫入方式概述本文對射頻標(biāo)簽信息的寫入方式作了簡單介紹。射頻標(biāo)簽讀寫裝置的基本功能是無接觸讀取射頻標(biāo)簽中的數(shù)據(jù)信息.從功能角度來說,單純實(shí)現(xiàn)無接觸讀取射頻標(biāo)簽信息的設(shè)備稱為閱讀器、讀出裝置、掃描器等.單純實(shí)現(xiàn)向射頻標(biāo)簽內(nèi)存中寫入信息的設(shè)備稱為編程器、寫入器等。綜合具有無接觸讀取與寫入射頻標(biāo)簽內(nèi)存信息的設(shè)備稱為讀寫器、通信器等。射頻標(biāo)簽信息的寫入方式大致可以分為以下三種類型:(1)射頻標(biāo)簽在出廠時,即已將完整的標(biāo)簽信息寫入標(biāo)簽。這種情況下,應(yīng)用過程中,射頻標(biāo)簽一般具有只讀功能。只讀標(biāo)簽信息的寫入,在更多的情況下是在射頻標(biāo)簽芯片的生產(chǎn)過程中即標(biāo)簽信息寫入芯片,使得每一個射頻標(biāo)簽擁有一個唯一的標(biāo)識UID(如64Bits)。應(yīng)用中,需再建立標(biāo)簽唯一UID與待識別物品的標(biāo)識信息之間的對應(yīng)關(guān)系(如車牌號).只讀標(biāo)簽信息的寫入也有在應(yīng)用之前,由專用的初始化設(shè)備將完整的標(biāo)簽信息寫入.(2)射頻標(biāo)簽信息的寫入采用有線接觸方式實(shí)現(xiàn),一般稱這種標(biāo)簽信息寫入裝置為編程器.這種接觸式的射頻標(biāo)簽信息寫入方式通常具有多次改寫的能力。例如,目前在用的鐵路貨車電子標(biāo)簽信息的寫入即為這種方式。標(biāo)簽在完成信息注入后,通常需將寫入口密閉起來,以滿足應(yīng)用中對其防潮、防水、防污等要求。(3)射頻標(biāo)簽在出廠后,允許用戶通過專用設(shè)備以無接觸的方式向射頻標(biāo)簽中寫入數(shù)據(jù)信息。這種專用寫入功能通常與射頻標(biāo)簽讀取功能結(jié)合在一起形成射頻標(biāo)簽讀寫器。具有無線寫入功能的射頻標(biāo)簽通常也具有其唯一的不可改寫的UID。這種功能的射頻標(biāo)簽趨向于一種通用射頻標(biāo)簽,應(yīng)用中,可根據(jù)實(shí)際需要僅對其UID進(jìn)行識讀或僅對指定的射頻標(biāo)簽內(nèi)存單元(一次讀寫的最小單位)進(jìn)行讀寫。應(yīng)用中,還廣泛存在著一次寫入多次讀出WORM(WriteOnceReadMany)的射頻標(biāo)簽。這種WORM概念即有接觸式改寫的射頻標(biāo)簽存在,也有無接觸式改寫的射頻標(biāo)簽存在。這類WORM標(biāo)簽一般大量用在一次性使用的場合,如航空行李標(biāo)簽,特殊身份證件標(biāo)簽等。無論是怎樣的情況,對射頻標(biāo)簽的寫操作均應(yīng)在一定的授權(quán)控制之下進(jìn)行.否則,將失去射頻標(biāo)簽標(biāo)識物品的意義。RFID工作頻率指南和典型應(yīng)用概述不同頻段的RFID產(chǎn)品會有不同的特性,本文詳細(xì)介紹了無源的感應(yīng)器在不同工作頻率產(chǎn)品的特性以及主要的應(yīng)用。目前定義RFID產(chǎn)品的工作頻率有低頻、高頻和甚高頻的頻率范圍內(nèi)的符合不同標(biāo)準(zhǔn)的不同的產(chǎn)品,而且不同頻段的RFID產(chǎn)品會有不同的特性。其中感應(yīng)器有無源和有源兩種方式,下面詳細(xì)介紹無源的感應(yīng)器在不同工作頻率產(chǎn)品的特性以及主要的應(yīng)用.1.低頻(從125KHz到134KHz)其實(shí)RFID技術(shù)首先在低頻得到廣泛的應(yīng)用和推廣。該頻率主要是通過電感耦合的方式進(jìn)行工作,也就是在讀寫器線圈和感應(yīng)器線圈間存在著變壓器耦合作用。通過讀寫器交變場的作用在感應(yīng)器天線中感應(yīng)的電壓被整流,可作供電電壓使用.磁場區(qū)域能夠很好的被定義,但是場強(qiáng)下降的太快。特性:1.工作在低頻的感應(yīng)器的一般工作頻率從120KHz到134KHz,TI的工作頻率為134.2KHz。該頻段的波長大約為2500m。2。除了金屬材料影響外,一般低頻能夠穿過任意材料的物品而不降低它的讀取距離.3.工作在低頻的讀寫器在全球沒有任何特殊的許可限制。4.低頻產(chǎn)品有不同的封裝形式。好的封裝形式就是價格太貴,但是有10年以上的使用壽命。5.雖然該頻率的磁場區(qū)域下降很快,但是能夠產(chǎn)生相對均勻的讀寫區(qū)域。6.相對于其它頻段的RFID產(chǎn)品,該頻段數(shù)據(jù)傳輸速率比較慢.7.感應(yīng)器的價格相對與其它頻段來說要貴。主要應(yīng)用:1.畜牧業(yè)的管理系統(tǒng);2.汽車防盜和無鑰匙開門系統(tǒng)的應(yīng)用;3.馬拉松賽跑系統(tǒng)的應(yīng)用;4.自動停車場收費(fèi)和車輛管理系統(tǒng);5.自動加油系統(tǒng)的應(yīng)用;6.酒店門鎖系統(tǒng)的應(yīng)用;7.門禁和安全管理系統(tǒng).符合的國際標(biāo)準(zhǔn):a)ISO11784RFID畜牧業(yè)的應(yīng)用-編碼結(jié)構(gòu);b)ISO11785RFID畜牧業(yè)的應(yīng)用-技術(shù)理論;c)ISO14223—1RFID畜牧業(yè)的應(yīng)用-空氣接口;d)ISO14223-2RFID畜牧業(yè)的應(yīng)用-協(xié)議定義;e)ISO18000-2定義低頻的物理層、防沖撞和通訊協(xié)議;f)DIN30745主要是歐洲對垃圾管理應(yīng)用定義的標(biāo)
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