RFID技術(shù)RadioFrequencyIdentification.ppt

第三章RFID技術(shù)（RadioFrequencyIdentification),一、RFID技術(shù)概述（一）RFID技術(shù)的產(chǎn)生與發(fā)展（二）RFID的定義（三）RFID的基本組成部分（四）RFID技術(shù)的工作原理（五）RFID系統(tǒng)的分類（六）RFID技術(shù)特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)（七）RFID應(yīng)用領(lǐng)域二、RFID技術(shù)在物流中的應(yīng)用（一）集裝箱的自動(dòng)識(shí)別（二）RFID卡不停車收費(fèi)（三）鐵路車號(hào)自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng),一、RFID技術(shù)概述RFID是射頻識(shí)別技術(shù)的英文(RadioFrequencyIdentification)的縮寫，射頻識(shí)別技術(shù)是20世紀(jì)90年代開(kāi)始興起的一種自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，射頻識(shí)別技術(shù)是一項(xiàng)利用射頻信號(hào)通過(guò)空間耦合(交變磁場(chǎng)或電磁場(chǎng))實(shí)現(xiàn)無(wú)接觸信息傳遞并通過(guò)所傳遞的信息達(dá)到識(shí)別目的的技術(shù)。（入庫(kù)操作；RFID和條碼技術(shù)具有哪些共性？相對(duì)于條碼技術(shù)具有哪些優(yōu)點(diǎn)？）,（一）RFID技術(shù)的產(chǎn)生與發(fā)展,（1）RFID技術(shù)的產(chǎn)生RFID在歷史上的首次應(yīng)用可以追溯到第二次世界大戰(zhàn)期間（約1940年代），其當(dāng)時(shí)的功能是用于分辨出敵方飛機(jī)與我方飛機(jī)。我方的飛機(jī)上裝載有高耗電量的主動(dòng)式標(biāo)簽（ActiveTag），當(dāng)雷達(dá)發(fā)出詢問(wèn)的訊號(hào)，這些標(biāo)簽就會(huì)發(fā)出適當(dāng)?shù)捻憫?yīng)，藉以識(shí)別出自己是友軍或是敵軍。此系統(tǒng)稱為IFF（Identify：FriendorFoe）。,1948年哈里斯托克曼發(fā)表的“利用反射功率的通信”奠定了射頻識(shí)別射頻識(shí)別技術(shù)的理論基礎(chǔ)。到了1970年代末期，美國(guó)政府透過(guò)LosAlamos科學(xué)實(shí)驗(yàn)室將RFID技術(shù)轉(zhuǎn)移到民間。RFID技術(shù)最先在商業(yè)上的應(yīng)用是用于畜牧業(yè)。到了1980年代，美國(guó)與歐洲的幾家公司開(kāi)始著手生產(chǎn)RFID標(biāo)簽。目前，RFID技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，從門禁管制、牲畜管理，到物流管理，皆可以見(jiàn)到其蹤跡。,（2）RFID技術(shù)的發(fā)展歷程,（二）RFID的定義,RFID是RadioFrequencyIdentification的縮寫，即射頻識(shí)別，俗稱電子標(biāo)簽。RFID其主要核心部件是一個(gè)電子標(biāo)簽，直徑僅為2毫米不到，通過(guò)相距幾厘米到幾十米距離內(nèi)傳感器發(fā)射的無(wú)線電波，可以讀取電子標(biāo)簽內(nèi)儲(chǔ)存的信息，識(shí)別電子標(biāo)簽代表的物品、人和器具的身份。,（三）RFID的基本組成部分,最基本的RFID系統(tǒng)由三部分組成：1.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。標(biāo)簽載有可用于認(rèn)證識(shí)別其所附著的目標(biāo)物的相關(guān)信息數(shù)據(jù)。標(biāo)簽可以是只讀的、讀/寫兼具的形式；可以是“主動(dòng)式”也可以是“被動(dòng)式”的（主動(dòng)式標(biāo)簽自帶電池，被動(dòng)式標(biāo)簽沒(méi)有電池）。,RFID系統(tǒng)的組成,（1）射頻標(biāo)簽的功能,1）具有一定容量的存儲(chǔ)器，用以存儲(chǔ)被識(shí)別對(duì)象的信息。,2）在一定的工作環(huán)境及技術(shù)條件下標(biāo)簽數(shù)據(jù)可讀、寫。,3）具有確定的使用期限，使用期限內(nèi)無(wú)需維修。,4）維持對(duì)識(shí)別對(duì)象的識(shí)別及相關(guān)信息的完整。,5）數(shù)據(jù)信息編碼后，工作時(shí)可傳輸給讀寫器。,6）可編程，且一旦編程后，永久性數(shù)據(jù)不能再修改。,7）對(duì)于有源標(biāo)簽，通過(guò)讀寫器能顯示出電池的工作情況。,（2）射頻標(biāo)簽的分類,1）按標(biāo)簽獲取電能的方式不同,主動(dòng)式標(biāo)簽,被動(dòng)式標(biāo)簽,2）按內(nèi)部使用存儲(chǔ)器類型的不同,只讀標(biāo)簽,可讀可寫標(biāo)簽,3）按標(biāo)簽中存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力的不同,標(biāo)識(shí)標(biāo)簽,便攜式數(shù)據(jù)文件,標(biāo)識(shí)標(biāo)簽和便攜式數(shù)據(jù)文件就功能來(lái)說(shuō)和一維、二維條碼怎樣對(duì)應(yīng)？,標(biāo)簽例圖,2.閱讀器（Reader）：RFID閱讀器，讀?。ㄓ袝r(shí)還可以寫入）標(biāo)簽信息的設(shè)備，又稱解讀器、識(shí)讀器，它的任務(wù)是控制射頻收發(fā)器發(fā)射射頻信號(hào)；通過(guò)射頻收發(fā)器接收來(lái)自標(biāo)簽上的已編碼射頻信號(hào)，對(duì)標(biāo)簽的認(rèn)證識(shí)別信息進(jìn)行解碼；將認(rèn)證識(shí)別信息連帶標(biāo)簽上其它相關(guān)信息傳輸?shù)街鳈C(jī)以供處理。,閱讀器例圖,3.天線（Antenna）：在標(biāo)簽和讀取器間傳遞射頻信號(hào)。任一RFID系統(tǒng)至少應(yīng)包含一根天線（不管是內(nèi)置還是外置）以發(fā)射和接收射頻信號(hào)。有些RFID系統(tǒng)是由一根天線來(lái)同時(shí)完成發(fā)射和接收；而另一些RFID系統(tǒng)則是由一根天線來(lái)完成發(fā)射而另一根天線來(lái)承擔(dān)接收，所采用天線的形式及數(shù)量應(yīng)視具體應(yīng)用而定。,天線例圖,標(biāo)簽與閱讀器之間的數(shù)據(jù)傳輸是通過(guò)空氣介質(zhì)以無(wú)線電波的形式進(jìn)行的。,1）讀寫器將設(shè)定數(shù)據(jù)的無(wú)線電載波信號(hào)經(jīng)過(guò)發(fā)射天線向外發(fā)射。,2）當(dāng)射頻標(biāo)簽進(jìn)入發(fā)射天線的工作區(qū)時(shí)，射頻標(biāo)簽被激活后即將自身信息代碼經(jīng)天線發(fā)射出去。,3）系統(tǒng)的接收天線接收到射頻標(biāo)簽發(fā)出的載波信號(hào)，經(jīng)天線的調(diào)制器傳給讀寫器。讀寫器對(duì)接到的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)解碼，送后臺(tái)電腦控制器。,（四）RFID技術(shù)的基本工作原理,4）電腦控制器根據(jù)邏輯運(yùn)算判斷該射頻標(biāo)簽的合法性，針對(duì)不同的設(shè)定作出相應(yīng)的處理和控制，發(fā)出指令信號(hào)控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作。,5）執(zhí)行機(jī)構(gòu)按電腦的指令動(dòng)作。,6）通過(guò)計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)將各個(gè)監(jiān)控點(diǎn)聯(lián)接起來(lái)，構(gòu)成總控信息平臺(tái)，根據(jù)不同的項(xiàng)目設(shè)計(jì)不同的軟件來(lái)完成要達(dá)到的功能。,RFID技術(shù)的基本工作原理圖,（五）RFID系統(tǒng)的分類,根據(jù)RFID系統(tǒng)完成的功能不同，可以把RFID系統(tǒng)分成四種類型：EAS系統(tǒng)、便攜式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、定位系統(tǒng)。1.EAS技術(shù)：ELECTRONICARTICLESURVEILLANCE（EAS）是一種設(shè)置在需要控制物品出入的門口的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、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。,EAS系統(tǒng)組成,a）附著在商品上的電子標(biāo)簽，電子傳感器；b）電子標(biāo)簽滅活裝置，以便授權(quán)商品能正常出入；c）監(jiān)視器，在出口造成一定區(qū)域的監(jiān)視空間,EAS系統(tǒng)的工作原理,在監(jiān)視區(qū)，發(fā)射器以一定的頻率向接收器發(fā)射信號(hào)。發(fā)射器與接受器一般安裝在零售店、圖書(shū)館的出入口，形成一定的監(jiān)視空間。當(dāng)具有特殊特征的標(biāo)簽進(jìn)入該區(qū)域時(shí)，會(huì)對(duì)發(fā)射器發(fā)出的信號(hào)產(chǎn)生干擾，這種干擾信號(hào)也會(huì)被接收器接收，再經(jīng)過(guò)微處理器的分析判斷，就會(huì)控制警報(bào)器的鳴響。根據(jù)發(fā)射器所發(fā)出的信號(hào)不同以及標(biāo)簽對(duì)信號(hào)干擾原理不同。,2.便攜式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)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。（這個(gè)設(shè)備包括識(shí)讀器、天線、電子標(biāo)簽中的哪幾個(gè)？你設(shè)想這個(gè)系統(tǒng)可以應(yīng)用在哪些環(huán)境下？）3.物流控制系統(tǒng)在物流控制系統(tǒng)中，固定布置的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)存儲(chǔ)、分析、處理，達(dá)到控制物流的目的。（入庫(kù)、出庫(kù)）,4.定位系統(tǒng)：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)的車輛、輪船上或者自動(dòng)化流水線中移動(dòng)的物料、半成品、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)線的方式或者有線的方式連接到主信息管理系統(tǒng)。（運(yùn)動(dòng)定位）,（六）RFID技術(shù)特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì),（1）讀取方便快捷：數(shù)據(jù)的讀取無(wú)需光源，甚至可以透過(guò)外包裝來(lái)進(jìn)行。有效識(shí)別距離更長(zhǎng)，采用自帶電池的主動(dòng)標(biāo)簽時(shí)，有效識(shí)別距離可達(dá)到30米以上；（條形碼掃描器可以在黑暗中識(shí)度條碼嗎？）（2）識(shí)別速度快：標(biāo)簽一進(jìn)入磁場(chǎng)，閱讀器就可以即時(shí)讀取其中的信息，而且能夠同時(shí)處理多個(gè)標(biāo)簽，實(shí)現(xiàn)批量識(shí)別；（條形碼掃描器在識(shí)度條碼時(shí)可以做到批量識(shí)別嗎？）（3）數(shù)據(jù)容量大：數(shù)據(jù)容量最大的二維條形碼（PDF417），最多也只能存儲(chǔ)2725個(gè)數(shù)字；若包含字母，存儲(chǔ)量則會(huì)更少；RFID標(biāo)簽則可以根據(jù)用戶的需要擴(kuò)充到數(shù)十千字節(jié)；,（4）使用壽命長(zhǎng)，應(yīng)用范圍廣：其無(wú)線電通信方式，使其可以應(yīng)用于粉塵、油污等高污染環(huán)境和放射性環(huán)境，而且其封閉式包裝使得其壽命大大超過(guò)印刷的條形碼；（海上石油開(kāi)采）（5）標(biāo)簽數(shù)據(jù)可動(dòng)態(tài)更改：利用編程器可以向電子標(biāo)簽里寫入數(shù)據(jù)，從而賦予RFID標(biāo)簽交互式便攜數(shù)據(jù)文件的功能，而且寫入時(shí)間比打印條形碼更短；（6）更好的安全性：RFID電子標(biāo)簽不僅可以嵌入或附著在不同形狀、類型的產(chǎn)品上，而且可以為標(biāo)簽數(shù)據(jù)的讀寫設(shè)置密碼保護(hù)，從而具有更高的安全性；,（7）動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)通信：標(biāo)簽以每秒50100次的頻率與閱讀器進(jìn)行通信，所以只要RFID標(biāo)簽所附著的物體出現(xiàn)在解讀器的有效識(shí)別范圍內(nèi)，就可以對(duì)其位置進(jìn)行動(dòng)態(tài)的追蹤和監(jiān)控。（根據(jù)以上的優(yōu)點(diǎn)，你能設(shè)想RFID的用途嗎？）,（七）RFID應(yīng)用領(lǐng)域,牲畜管理運(yùn)動(dòng)定位探針追蹤,二、RFID技術(shù)在物流中的應(yīng)用（一）集裝箱的自動(dòng)識(shí)別將記錄有集裝箱號(hào)、箱型、裝載的貨物種類、數(shù)量等數(shù)據(jù)的標(biāo)簽按照在集裝箱上，在經(jīng)過(guò)安裝有識(shí)別設(shè)備的公路、鐵路的出入口，碼頭的檢查口時(shí)，讀寫器發(fā)出無(wú)線電波，RFID標(biāo)簽自動(dòng)感應(yīng)后將相應(yīng)的數(shù)據(jù)返回到讀寫器，從而將RFID標(biāo)簽上保存的信息傳輸?shù)接?jì)算機(jī)，實(shí)現(xiàn)集裝箱的動(dòng)態(tài)跟蹤與管理，提高集裝箱運(yùn)輸?shù)男屎托畔⒌墓蚕怼＃ㄟ@種系統(tǒng)可以帶來(lái)哪些好處？）,（二）RFID卡收費(fèi)目前的收費(fèi)卡多用磁卡、IC卡，而RFID卡也開(kāi)始占據(jù)市場(chǎng)。原因是磁卡、IC卡容易損壞，而RFID卡則不容易磨損，同時(shí)RFID系統(tǒng)還能夠進(jìn)行遠(yuǎn)距離識(shí)別、對(duì)行駛中的車輛進(jìn)行識(shí)別、同時(shí)識(shí)別幾張卡等優(yōu)點(diǎn)。（這種收費(fèi)模式可以解決什么問(wèn)題？）,（三）鐵路車號(hào)自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能1.實(shí)現(xiàn)車次、車號(hào)自動(dòng)識(shí)別為鐵路運(yùn)輸管理系統(tǒng)提供車次、車號(hào)等實(shí)時(shí)的基礎(chǔ)信息；代替人工抄錄車號(hào)，保證數(shù)據(jù)真實(shí)性、及時(shí)性、準(zhǔn)確性和連貫性；提高編組站作業(yè)效率，減輕了作業(yè)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度；提供運(yùn)輸確報(bào)信息，實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸確報(bào)現(xiàn)代化管理；與貨票系統(tǒng)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)貨流統(tǒng)計(jì)分析；實(shí)現(xiàn)局間、分局間貨車使用費(fèi)的自動(dòng)清算。,2.確保行車安全，實(shí)現(xiàn)故障車輛準(zhǔn)確預(yù)報(bào)與紅外軸溫系統(tǒng)結(jié)合，可精