第四章 射頻識(shí)別技術(shù)

1、第四章第四章無線射頻識(shí)別技術(shù)無線射頻識(shí)別技術(shù)RFID主要內(nèi)容主要內(nèi)容第一節(jié) RFID技術(shù)概述第二節(jié) EPC射頻識(shí)別技術(shù)一、射頻識(shí)別技術(shù)n 射頻識(shí)別技術(shù)是一種非接觸式的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)。n 通過射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象來獲取相關(guān)數(shù)據(jù)。n 利用無線電波進(jìn)行雙向通信的一種自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，完成識(shí)別工作時(shí)無需人工干預(yù)，適于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化且不易損壞，可識(shí)別高速運(yùn)動(dòng)物體并可識(shí)別多個(gè)射頻卡，操作快捷方便。n 射頻卡不怕油漬、灰塵等，短距離的射頻卡可以在這樣的環(huán)境中替代條碼，長距離的產(chǎn)品多用于交通中，距離可達(dá)幾十米。一、一、RFIDRFID技術(shù)概念技術(shù)概念RFID技術(shù)(RadioFrequencyIdentificati

2、on)無線射頻識(shí)別技術(shù) 是一種非接觸式的識(shí)別技術(shù) 基本原理是電磁理論。 是利用電磁能量實(shí)現(xiàn)自動(dòng)識(shí)別 與數(shù)據(jù)采集技術(shù)。二、二、RFIDRFID系統(tǒng)組成系統(tǒng)組成 信號(hào)發(fā)射機(jī)(射頻標(biāo)簽)發(fā)射接收天線信號(hào)接收機(jī)(閱讀器)編程器1 1信號(hào)發(fā)射機(jī)信號(hào)發(fā)射機(jī)( (射頻標(biāo)簽射頻標(biāo)簽) ) 標(biāo)簽: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，把存儲(chǔ)的信息主動(dòng)發(fā)射出去。概念特點(diǎn)1 1信號(hào)發(fā)射機(jī)信號(hào)發(fā)射機(jī)( (射頻標(biāo)簽射頻標(biāo)簽) ) 種類標(biāo)識(shí)標(biāo)簽便攜式數(shù)據(jù)文件按調(diào)制方式分主動(dòng)式標(biāo)簽被動(dòng)式標(biāo)簽按存儲(chǔ)器的類型分只讀標(biāo)簽讀寫標(biāo)簽按有無電源分無源標(biāo)簽有源標(biāo)簽其它種類低頻標(biāo)簽中頻標(biāo)簽高頻標(biāo)簽F主動(dòng)

3、式標(biāo)簽、被動(dòng)式標(biāo)簽主動(dòng)式標(biāo)簽、被動(dòng)式標(biāo)簽主動(dòng)式主動(dòng)式被動(dòng)式被動(dòng)式標(biāo)簽電源內(nèi)置于標(biāo)簽內(nèi)讀卡器通過無線電頻率傳輸能量標(biāo)簽電池有無所需信號(hào)強(qiáng)度低高范圍可達(dá)100m3到5m讀取多標(biāo)簽1000個(gè)3米內(nèi)幾百個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)128 Kb可讀可寫128字節(jié)可讀可寫優(yōu)點(diǎn)：工作可靠性高，信號(hào)傳送距離遠(yuǎn)。缺點(diǎn)：標(biāo)簽的使用壽命受到限制，貴優(yōu)點(diǎn):具有永久的使用期，便宜缺點(diǎn):數(shù)據(jù)傳輸?shù)木嚯x短被動(dòng)式標(biāo)簽被動(dòng)式標(biāo)簽主動(dòng)式標(biāo)簽主動(dòng)式標(biāo)簽應(yīng)用:零售行業(yè)的傳統(tǒng)標(biāo)簽 應(yīng)用：軍事;交通控制F只讀標(biāo)簽與讀寫標(biāo)簽只讀標(biāo)簽與讀寫標(biāo)簽只讀標(biāo)簽讀寫標(biāo)簽只讀標(biāo)簽一次性編程只讀標(biāo)簽可重復(fù)編程只讀標(biāo)簽內(nèi)容在標(biāo)簽出廠時(shí)已被寫入只可在應(yīng)用前一次性編程寫入經(jīng)擦除

4、后可重新編程寫入，識(shí)別過程中標(biāo)簽內(nèi)容不改寫標(biāo)簽應(yīng)用過程中數(shù)據(jù)雙向傳輸F無源標(biāo)簽和有源標(biāo)簽無源標(biāo)簽和有源標(biāo)簽無源標(biāo)簽：標(biāo)簽中不含有電池的標(biāo)簽。特點(diǎn)：工作時(shí)距識(shí)讀器的天線比較近使用壽命長。有源標(biāo)簽標(biāo)簽中含有電池的標(biāo)簽。特點(diǎn)：距識(shí)讀器天線的距離較無源標(biāo)簽要遠(yuǎn)有源標(biāo)簽需定期更換電池。F按標(biāo)簽含信息量大小分按標(biāo)簽含信息量大小分標(biāo)識(shí)標(biāo)簽特點(diǎn)：存儲(chǔ)標(biāo)識(shí)號(hào)碼，用于對(duì)特定的標(biāo)識(shí)項(xiàng)目，如人、物、地點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)識(shí)。被標(biāo)識(shí)項(xiàng)目的詳細(xì)的特定的信息，需與系統(tǒng)相連接的數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行查找。便攜式數(shù)據(jù)文件標(biāo)簽中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)非常大，足可以看作是一個(gè)數(shù)據(jù)文件。特點(diǎn)：用戶可編程標(biāo)簽中除了存儲(chǔ)標(biāo)識(shí)碼外，還存儲(chǔ)有大量的被標(biāo)識(shí)項(xiàng)目其他的相關(guān)信息，

5、如包裝說明、工藝過程說明等。l低頻(Low Frequency)： 使用的頻段范圍為10KHz-1MHz，常見的主要規(guī)格有125KHz、135KHz。一般這個(gè)頻段的電子卷標(biāo)都是被動(dòng)式l優(yōu)點(diǎn)：其標(biāo)簽靠近金屬或液體的物品上時(shí)能夠有效發(fā)射訊號(hào)，l缺點(diǎn)：讀取距離短、無法同時(shí)進(jìn)行多卷標(biāo)讀取以及信息量較低，l應(yīng)用：門禁系統(tǒng)、動(dòng)物芯片、汽車防盜器和玩具等。l高頻(High Frequency)： 使用的頻段范圍為1MHz-400MHz，常見的主要規(guī)格為13.56MHz。這個(gè)頻段的標(biāo)簽主要還是以被動(dòng)式為主，l優(yōu)點(diǎn)：和低頻相較，傳輸速度較快且可進(jìn)行多標(biāo)簽辨識(shí)l應(yīng)用：最大的應(yīng)用就是Smart Card，一般應(yīng)用于

6、圖書館管理、產(chǎn)品管理等。F按頻率分按頻率分l超高頻(Ultra High Frequency)： 使用的頻段范圍為400MHz-1GHz，常見的主要規(guī)格有433 MHz、868-950MHz。主動(dòng)式和被動(dòng)式的應(yīng)用在這個(gè)頻段都很常見，被動(dòng)式標(biāo)簽讀取距離約3-4公尺左右，傳輸速率較快，而且因?yàn)樘炀€可采用蝕刻或印刷的方式制造，因此成本較低，雖然在金屬與液體的物品上的應(yīng)用較不理想，但由于讀取距離較遠(yuǎn)、信息傳輸速率較快，而且可以同時(shí)進(jìn)行大數(shù)量標(biāo)簽的讀取與辨識(shí)，因此目前已成為市場(chǎng)的主流，未來將廣泛應(yīng)用于航空旅客與行李管理系統(tǒng)、貨架及棧板管理、出貨管理、物流管理等。l微波(Microwave)： 使用的頻段

7、范圍為1GHz以上，常見的主要規(guī)格有2.45GHz、5.8GHz。微波頻段的特性與應(yīng)用和超高頻段相似，讀取距離約為2公尺，但是對(duì)于環(huán)境的敏感性較高，一般應(yīng)用于行李追蹤、物品管理、供應(yīng)鏈管理等。F按頻率分按頻率分F按適度距離分按適度距離分遠(yuǎn)程標(biāo)簽（100cm以上）近程標(biāo)簽（10100cm）超近程標(biāo)簽（0.210cm）2.2.信號(hào)接收機(jī)信號(hào)接收機(jī)( (閱讀器）閱讀器） 組成天線、射頻模塊、讀寫模塊基本功能1.利用射頻技術(shù)讀取標(biāo)簽信息，或?qū)⑿畔懭霕?biāo)簽，然后通過計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行管理和信息傳輸。2.信號(hào)狀態(tài)控制、奇偶錯(cuò)誤校驗(yàn)與更正等1. 給產(chǎn)品加射頻識(shí)別標(biāo)簽 2. 給包裝箱加識(shí)別標(biāo)簽 3. 解讀器

8、對(duì)標(biāo)簽識(shí)讀 中央信息系統(tǒng)中央信息系統(tǒng)4. 傳遞信息給應(yīng)用軟件 Internet三、三、RFIDRFID工作流程工作流程天線天線讀寫器數(shù)據(jù)貨物Internet中央信息系統(tǒng)中央信息系統(tǒng)四、四、RFIDRFID工作原理工作原理RFID的基本工作原理：標(biāo)簽進(jìn)入磁場(chǎng)后，接收解讀器發(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（Passive Tag，無源標(biāo)簽或被動(dòng)標(biāo)簽），或者主動(dòng)發(fā)送某一頻率的信號(hào)（Active Tag，有源標(biāo)簽或主動(dòng)標(biāo)簽）；解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。以汽車收費(fèi)站監(jiān)控的例子說明。RFID系統(tǒng)由Tag芯片、天線、讀卡器所組成，接收信息并

9、傳至計(jì)算機(jī)系統(tǒng)處理四、四、RFIDRFID工作原理工作原理具體流程：(1)編程器預(yù)先將數(shù)據(jù)信息寫入標(biāo)簽中。(2)閱讀器經(jīng)過發(fā)射天線向外發(fā)射無線電載波信號(hào)。(3)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經(jīng)標(biāo)簽天線發(fā)射出去。(4)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)節(jié)器傳給閱讀器，閱讀器對(duì)接到的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)解碼，送后臺(tái)計(jì)算機(jī)。(5)計(jì)算機(jī)控制器根據(jù)邏輯運(yùn)算判斷射頻標(biāo)簽的合法性，針對(duì)不同的設(shè)定做出相應(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。(6)執(zhí)行機(jī)構(gòu)按計(jì)算機(jī)的指令動(dòng)作。(7)通過計(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)。六、六、RFIDR

10、FID技術(shù)的特點(diǎn)技術(shù)的特點(diǎn) 不局限于視線，讀取數(shù)據(jù)方便快速：識(shí)別距離比光學(xué)系統(tǒng)遠(yuǎn)； 可重復(fù)使用：使用壽命長；數(shù)據(jù)儲(chǔ)存容量大；可同時(shí)讀取數(shù)個(gè)數(shù)據(jù)；體積??； 不容易損壞；難以偽造和有智能。優(yōu)點(diǎn)七、射頻技術(shù)的應(yīng)用七、射頻技術(shù)的應(yīng)用交通運(yùn)輸倉儲(chǔ)生產(chǎn)流通高速公路的自動(dòng)收費(fèi)系統(tǒng)鐵路貨運(yùn)編組調(diào)度系統(tǒng)RFID庫存跟蹤系統(tǒng)集裝箱識(shí)別系統(tǒng)揀選系統(tǒng)自動(dòng)揀選系統(tǒng)生產(chǎn)物流的自動(dòng)化及過程控制智能助手系統(tǒng)在德國萊因伯格的未來商店中，RFID貨架能識(shí)別貨架上的物品缺貨時(shí)間或被擺放錯(cuò)位置。只需按鍵便顯示價(jià)格的電子貨架標(biāo)簽可以保證價(jià)格的準(zhǔn)確可信。具有特殊功能的貨架只要顧客移動(dòng)了一件商品，顯示屏?xí)⒖田@示該商品的信息包括號(hào)碼、顏色

11、和價(jià)格等聰明的購物助理未來的智能購物車能自動(dòng)識(shí)別所購商品，使購物變得更加便利更加快捷地稱重只需將水果或蔬菜在智能電子秤上，自動(dòng)識(shí)別所放物品是蘋果、橘子、或蘿卜等。電子時(shí)裝顧問智能試衣間為顧客所選服裝提供全面的信息互動(dòng)的客戶咨詢師信息終端為顧客提供全面的幫助，包括商品信息、生活小竅門、如何快速的在店中找到所需商品完美的妝容智能鏡子幫助顧客選擇最合適的化妝品，顧客可以在互動(dòng)屏幕上選擇不同的模特來測(cè)試不同風(fēng)格的效果四、RFID與條碼的區(qū)別項(xiàng)目項(xiàng)目RFID標(biāo)簽標(biāo)簽傳統(tǒng)條碼傳統(tǒng)條碼媒介媒介電磁波電磁波光光資料特性資料特性可固定可變動(dòng)可固定可變動(dòng)固定固定重新編制重新編制不需接觸不需接觸重新做重新做肉眼可見

12、肉眼可見通常不需要通常不需要必要必要最小尺寸最小尺寸0.4x0.4mmlx3cm項(xiàng)目項(xiàng)目RFIDRFID標(biāo)簽標(biāo)簽傳統(tǒng)條碼傳統(tǒng)條碼形式形式各種尺寸與形式各種尺寸與形式直接印制于商品直接印制于商品表面損毀表面損毀不影響資料讀取不影響資料讀取資料損毀資料損毀環(huán)境耐久性環(huán)境耐久性可抗化學(xué)侵蝕可抗化學(xué)侵蝕不抗污損不抗污損讀取距離讀取距離0100公尺公尺最多最多12公尺公尺編寫距離編寫距離0100公尺公尺不可重新編寫不可重新編寫三、三、EPCEPC物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)1.EPC1.EPC概念概念 物聯(lián)網(wǎng)概念一經(jīng)提出，立即受到各國政府、企業(yè)和學(xué)術(shù)界的重視，在需求和研發(fā)的相互推動(dòng)下，迅速熱遍全球。目前國際上對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的

13、研究逐漸明朗起來，最典型的解決方案有歐美的EPC系統(tǒng)和日本的UID系統(tǒng)。 EPC（Electronic Product Code）即產(chǎn)品電子代碼是基于RFID與Internet的一項(xiàng)物流信息管理新技術(shù)，通過給每一個(gè)實(shí)體對(duì)象(包括零售商品、物流單元、集裝箱、貨運(yùn)包裝等)分配一個(gè)全球惟一的代碼來構(gòu)建一個(gè)全球物品信息實(shí)時(shí)共享的實(shí)物互聯(lián)網(wǎng)(An Internet of Things，簡(jiǎn)稱“物聯(lián)網(wǎng)”)。 三、三、EPCEPC物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)2. 2. EPCEPC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)結(jié)構(gòu) EPC系統(tǒng)是一個(gè)先進(jìn)的、綜合性的和復(fù)雜的系統(tǒng)。它由EPC編碼體系、RFID系統(tǒng)及信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)三個(gè)部分組成，主要包括六個(gè)方面：EP

14、C編碼、EPC標(biāo)簽、讀寫器、EPC中間件、對(duì)象名稱解析服務(wù)（ONS）和EPC信息服務(wù)（EPCIS）。PML：實(shí)體標(biāo)記語言（PhysicalMarkupLanguage）三、三、EPCEPC物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)2. 2. EPCEPC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)構(gòu)成名 稱注 釋EPC編碼體系EPC代碼用來標(biāo)識(shí)目標(biāo)的特定代碼射頻識(shí)別系統(tǒng)EPC 標(biāo)簽貼在物品之上或者內(nèi)嵌在物品之中讀寫器識(shí)讀EPC標(biāo)簽信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)EPC中間件EPC系統(tǒng)的軟件支持系統(tǒng)對(duì)象名稱解析服務(wù)(Object Naming Service：ONS) EPC信息服務(wù)(EPC IS) 三、三、EPCEPC物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)3.EPC3.EPC系統(tǒng)的工作流程系

15、統(tǒng)的工作流程EPCEPC編碼體系編碼體系EPCEPC編碼體系編碼體系 EPC編碼體系是EANUCC系統(tǒng)的拓展和延伸； EPC編碼僅對(duì)生產(chǎn)廠商和產(chǎn)品進(jìn)行編碼； EPC編碼給批次內(nèi)的每一單件產(chǎn)品分配惟一的 EPC代碼，該批次也可視為一個(gè)單一的實(shí)體對(duì)象分配一個(gè)批次的EPC代碼。特點(diǎn)EPCEPC編碼體系編碼體系惟一性、科學(xué)性、兼容性、全面性、合理性、國際性、無歧視性特性：EPCEPC信息服務(wù)信息服務(wù)(EPCIS)(EPCIS)三、三、EPCEPC物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)4.EPC4.EPC系統(tǒng)特點(diǎn)系統(tǒng)特點(diǎn) lEPC系統(tǒng)的特點(diǎn) lEPC與射頻識(shí)別技術(shù)的關(guān)系 lEPC與EAN/UCC之間的關(guān)系EPCEPC與射頻識(shí)別技

16、術(shù)的關(guān)系與射頻識(shí)別技術(shù)的關(guān)系 RFID技術(shù)只是EPC系統(tǒng)的一部分；EPC系統(tǒng)應(yīng)用只是RFID技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域之一EPCEPC與與EAN/UCCEAN/UCC之間的關(guān)系之間的關(guān)系 EPC與EANUCC全球統(tǒng)一標(biāo)識(shí)系統(tǒng)是兼容的EPC是EANUCC系統(tǒng)的延續(xù)和拓展。RFID案例被上海世博會(huì)門票采用近年來，在上海舉行的會(huì)展數(shù)量以每年20%的速度遞增。上海市政府一直在積極探索如何應(yīng)用新技術(shù)提升組會(huì)能力，更好地展示上海城市形象。RFID 在大型會(huì)展中應(yīng)用已經(jīng)得到驗(yàn)證，2005年愛知世博會(huì)的門票系統(tǒng)就采用了RFID 技術(shù)，做到了大批參觀者的快速入場(chǎng)。2006 年世界杯主辦方也采用了嵌入RFID芯片的門票，起到

17、了防偽的作用。這引起了大型會(huì)展的主辦方的關(guān)注。在2008年的北京奧運(yùn)會(huì)上，RFID 技術(shù)已得到了廣泛應(yīng)用。2010 年世博會(huì)在上海舉辦，對(duì)主辦者、參展者、參觀者、志愿者等各類人群有大量的信息服務(wù)需求，包括人流疏導(dǎo)、交通管理、信息查詢等，RFID 系統(tǒng)正是滿足這些需求的有效手段之一。世博會(huì)的主辦者關(guān)心門票的防偽。參展者比較關(guān)心究竟有哪些參觀者參觀過自己的展臺(tái)，關(guān)心內(nèi)容和產(chǎn)品是什么以及參觀者的個(gè)人信息。參觀者想迅速獲得自己所要的信息，找到所關(guān)心的展示內(nèi)容。 而志愿者需要了解全局，去幫助需要幫助的人。這些需求通過RFID 技術(shù)能夠輕而易舉的實(shí)現(xiàn)。參觀者憑借嵌入RFID 標(biāo)簽的門票入場(chǎng)，并且隨身攜帶。每個(gè)展臺(tái)附近都部署有RFID 讀取器，這樣對(duì)參展者來說，參觀者在展會(huì)中走過哪些地方，在哪里駐足時(shí)間較長，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， 還能通過查詢終端追蹤到走失的同伴信息。沃爾瑪減少物品脫銷，提高貨架的利