RFID物流專項信息技術(shù)綜述

1、RFID技術(shù)介紹RFID的概述什么是RFID？射頻識別即RFID（Radio Frequency IDentification）技術(shù)，又稱電子標(biāo)簽、無線射頻識別，是一種通信技術(shù)，可通過無線電訊號識別特定目標(biāo)并讀寫相關(guān)數(shù)據(jù)，而無需識別系統(tǒng)與特定目標(biāo)之間建立機械或光學(xué)接觸。射頻識別技術(shù)是20世紀(jì)90年代開始興起的一種自動識別技術(shù)，射頻識別技術(shù)是一項利用射頻信號通過空間耦合(交變磁場或電磁場)實現(xiàn)無接觸信息傳遞并通過所傳遞的信息達到識別目的的技術(shù)。 從信息傳遞的基本原理來說，射頻識別技術(shù)在低頻段基于變壓器耦合模型(初級與次級之間的能量傳遞及信號傳遞)，在高頻段基于雷達探測目標(biāo)的空間耦合模型(雷達發(fā)射

2、電磁波信號碰到目標(biāo)后攜帶目標(biāo)信息返回雷達接收機)。1948年哈里斯托克曼發(fā)表的"利用反射功率的通信"奠定了射頻識別技術(shù)的理論基礎(chǔ)。射頻識別技術(shù)的發(fā)展1940-1950年雷達的改進和應(yīng)用催生了射頻識別技術(shù)，1948年奠定了射頻識別技術(shù)的理論基礎(chǔ)。1950-1960年早期射頻識別技術(shù)的探索階段，主要處于實驗室實驗研究。1960-1970年射頻識別技術(shù)的理論得到了發(fā)展，開始了一些應(yīng)用嘗試。1970-1980年射頻識別技術(shù)與產(chǎn)品研發(fā)處于一個大發(fā)展時期，各種射頻識別技術(shù)測試得到加速。出現(xiàn)了一些最早的射頻識別應(yīng)用。1980-1990年射頻識別技術(shù)及產(chǎn)品進入商業(yè)應(yīng)用階段，各種規(guī)模應(yīng)用開始

3、出現(xiàn)。1990-2000年射頻識別技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化問題日趨得到重視，射頻識別產(chǎn)品得到廣泛采用，射頻識別產(chǎn)品逐漸成為人們生活中的一部分。2000年后標(biāo)準(zhǔn)化問題日趨為人們所重視，射頻識別產(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)擴大。至今射頻識別技術(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)簽的遠距離識別、適應(yīng)高速移動物體的射頻識別技術(shù)與產(chǎn)品正在成為現(xiàn)實并走向應(yīng)用。RFID系統(tǒng)構(gòu)成RFID系統(tǒng)由電子標(biāo)簽、RFID閱讀器、RFID信息處理計算機系統(tǒng)等組成。 RFID電子標(biāo)簽 RFID閱讀器 RFID信息處理

4、系統(tǒng) RFID 寫入器（1）.RFID電子標(biāo)簽（Tag）是RFID主要核心部件，用于存儲生產(chǎn)廠家及商品的識別信息。包含一個電子芯片和一個微型天線。標(biāo)簽尺寸的大小可根據(jù)用戶要求設(shè)計。標(biāo)簽的一面為電子部分，另一面可以印刷條型碼或其它信息。RFID 無源電子標(biāo)簽原理框圖 (2)RFID閱讀器（Reader）其作用是非接觸、快速讀取標(biāo)簽內(nèi)容。典型的閱讀器包含有高頻模塊(發(fā)送器和接收器)、控制單元以及天線。此外，閱讀器還有附加的接口(RS232、RS485、以太網(wǎng)接口等)，以便將所獲得的數(shù)據(jù)傳送給RFID信息處理計算機或從信息處理計算機接收命令。(3).RFID標(biāo)簽寫入器RFID標(biāo)簽寫入器的用途是給RF

5、ID電子標(biāo)簽寫入廠家及商品的電子信息，并可在標(biāo)簽的背面打印條形碼。 RFID系統(tǒng)工作流程示例RFID國內(nèi)外現(xiàn)狀 RFID技術(shù)在國外的發(fā)展較早也較快。尤其是在美國、英國、德國、瑞典、瑞士、日本、南非目前均有較為成熟且先進的RFID系統(tǒng)。其中，低頻近距離RFID系統(tǒng)主要集中在125kHz、1356MHz系統(tǒng)；高頻遠距離RFID系統(tǒng)主要集中在UHF頻段(902MHz928MHz)915MHz、245GHz、58GHz。UHF頻段的遠距離RFID系統(tǒng)在北美得到了很好的發(fā)展；歐洲的應(yīng)用則以有源245GHz系統(tǒng)得到了較多的應(yīng)用。58GHz系統(tǒng)在日本和歐洲均有較為成熟的有源RFID系統(tǒng)。在RFID技術(shù)發(fā)展的

6、前10年中，有關(guān)RFID技術(shù)的國際標(biāo)準(zhǔn)的研討空前熱烈，國際標(biāo) 準(zhǔn)化組織ISOIEC聯(lián)合技術(shù)委員會JTCl下的SC31下級委員會成立了RFID標(biāo)準(zhǔn)化研究 工作組WG4。尤其是在1999年10月1日正式成立的，由美國麻省理工學(xué)院MIT發(fā)起的 AutoID Center非盈利性組織在規(guī)范RFID應(yīng)用方面所發(fā)揮的作用將越來越明顯。Auto ID Center在對RFID理論、技術(shù)及應(yīng)用研究的基礎(chǔ)上，所作出的主要貢獻如下： a.提出產(chǎn)品電子代碼EPC(Electronic Product Code)概念及其格式規(guī)劃。為減化電子標(biāo)簽芯片功能設(shè)計，降低電子標(biāo)簽成本，擴大RFID應(yīng)用領(lǐng)域奠定了基礎(chǔ)。 b.提出

7、了實物互聯(lián)網(wǎng)的概念及構(gòu)架，為EPC進入互聯(lián)網(wǎng)搭建了橋梁。 c.建立了開放性的國際自動識別技術(shù)應(yīng)用公用技術(shù)研究平臺，為推動低成本的RFID標(biāo)簽和讀寫器的標(biāo)準(zhǔn)化研究開創(chuàng)了條件。我國在RFID技術(shù)的研究方面也發(fā)展很快，市場培育已初步開花結(jié)果。比較典型的是在中國鐵路車號自動識別系統(tǒng)建設(shè)中，推出了完全擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的遠距離自動識別系統(tǒng)。中國鐵路車號自動識別系統(tǒng)研究正式起步階段可追溯到國家k2計劃。鐵道部曾將貨車自動抄車號項目列為八五重點攻關(guān)技術(shù)研究課題。在20世紀(jì)90年代中期，國內(nèi)有多家研究機構(gòu)參與了該項技術(shù)的研究，探索了多種實現(xiàn)方案，最終確定了RFID技術(shù)為解決貨車自動抄車號的最佳方案。進而，在RF

8、ID實現(xiàn)技術(shù)方面又探索了有源標(biāo)簽方案、無源標(biāo)簽倍頻方案等。最后選定了無源標(biāo)簽RFID方案。經(jīng)過多年的現(xiàn)場運行考驗，鐵路車號自動識別系統(tǒng)工程于1999年全面投入建設(shè)。經(jīng)過兩年左右的建設(shè)與試運行，目前鐵路車號自動識別系統(tǒng)工程已發(fā)揮出了系統(tǒng)設(shè)計功能，圓了鐵路人的夢想，并且其輻射與滲透到其他應(yīng)用方面的作用日漸明顯。在近距離RFID應(yīng)用方面，許多城市已經(jīng)實現(xiàn)了公交射頻卡作為預(yù)付費電子車票應(yīng)用，預(yù)付費電子飯卡等。在RFID技術(shù)研究及產(chǎn)品開發(fā)方面，國內(nèi)已具有了自主開發(fā)低頻、高頻與微波RFID電子標(biāo)簽與讀寫器的技術(shù)能力及系統(tǒng)集成能力。與國外RFID先進技術(shù)之間的差距主要體現(xiàn)在RFID芯片技術(shù)方面。盡管如此，在

9、標(biāo)簽芯片設(shè)計及開發(fā)方面，國內(nèi)已有多個成功的低頻RFID系統(tǒng)標(biāo)簽芯片面市。RFID的特點Ø 無源遠距離讀寫：可達1- 10米。 Ø 防沖撞技術(shù)：與條形碼相比，無須直線對準(zhǔn)掃描，讀寫速度快，可多目標(biāo)識別、運動中識別，每秒可同時識別 50 個以上。Ø 防水、防磁、耐高溫?？稍趷毫迎h(huán)境下使用 。Ø 靈活的內(nèi)部存儲空間：廠家可以根據(jù)各自的需要定義各型號產(chǎn)品的存儲容量，而且讀寫設(shè)備可以讀取內(nèi)存配置信息，便于在一個綜合應(yīng)用中操作不同的標(biāo)簽產(chǎn)品。 Ø 可反復(fù)讀寫并能根據(jù)用戶需要鎖定重要信息。Ø 使用壽命長（ 10 年或讀寫 10 萬次），無機械磨損、

10、無機械故障，可在惡劣環(huán)境下使用。工作溫度： -25 +70 。Ø 柔性封裝，封裝多樣化，超薄和多種大小不一的外型，使電子標(biāo)簽?zāi)芊庋b在紙張、塑膠制品（ PVC 、 PET ），可應(yīng)用于不同場合，也可多層壓制卡。Ø 穿透性和無屏障閱讀： RFID能夠穿透紙張、木材和塑料等非金屬或非透明的材料，并能夠進行穿透性通信。RFID的優(yōu)劣勢優(yōu)勢劣勢RFID的優(yōu)勢之一 提高經(jīng)濟效益Ø 減少物流周期Ø 減少物流成本Ø 減少安全庫存Ø 減少人力成本Ø 增加庫存精確性Ø 增加物流透明程度Ø 提高生產(chǎn)及供應(yīng)鏈管理的效率RFID優(yōu)

11、勢之二 高防偽性目前的防偽技術(shù)：紙張水印技術(shù)油墨技術(shù)激光全息圖象防偽技術(shù)條碼技術(shù)電話電碼技術(shù)一.RFID成本太高，再加上RFID發(fā)射器，讀取機，編碼器及天線等設(shè)備成本高。二.涉及到隱私的問題。三. RFID標(biāo)簽一旦接近到讀寫器，就會無條件的自動發(fā)出訊息，無法確認(rèn)該RFID讀寫器是否合法。四.含有金屬和水分的物件或是環(huán)境，會對RFID產(chǎn)生影響。五.各國頻率開放頻段不一，仍有一致性上的問題。RFID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，下面詳細介紹無源的感應(yīng)器在不同工

12、作頻率產(chǎn)品的特性以及主要的應(yīng)用。低頻(從125KHz到134KHz)高頻(工作頻率為13.56MHz)甚高頻(工作頻率為860MHz到960MHz之間)概述該頻率主要是通過電感耦合的方式進行工作, 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，但是場強下降的太快。在該頻率的感應(yīng)器不再需要線圈進行繞制，可以通過腐蝕或者印刷的方式制作天線。感應(yīng)器一般通過負(fù)載調(diào)制的方式 的方式進行工作。也就是通過感應(yīng)器上的負(fù)載電阻的接通和斷開促使讀寫器天線上的電壓發(fā)生變化，實現(xiàn)用遠距離感應(yīng)器對天線電壓進行振幅

13、調(diào)制。如果人們通過數(shù)據(jù)控制負(fù)載電壓的接通和斷開，那么這些數(shù)據(jù)就能夠從感應(yīng)器傳輸?shù)阶x寫器。甚高頻系統(tǒng)通過電場來傳輸能量。電場的能量下降的不是很快，但是讀取的區(qū)域不是很好進行定義。該頻段讀取距離比較遠，無源可達10m左右。主要是通過電容耦合的方式進行實現(xiàn)。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

14、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相對于其他頻段的RFID產(chǎn)品，該頻段數(shù)據(jù)傳輸速率比較慢。 7感應(yīng)器的價格相對與其他頻段來說要貴。1. 工作頻率為13.56MHz，該頻率的波長大概為22m。 2. 除了金屬材料外，該頻率的波長可以穿過大多數(shù)的材料，但是往往會降低讀取距離。感應(yīng)器需要離開金屬一段距離。 3. 該頻段在全球都得到認(rèn)可并沒有特殊的限制。 4. 感應(yīng)器一般以電子標(biāo)簽的形式。 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. 該系統(tǒng)具有防沖撞特性，可以同時讀取多個電子標(biāo)簽。 7. 可以把某些數(shù)據(jù)信息寫入標(biāo)簽中。 8

15、. 數(shù)據(jù)傳輸速率比低頻要快，價格不是很貴。1 在該頻段，全球的定義不是很相同歐洲和部分亞洲定義的頻率為868MHz，北美定義的頻段為902到905MHz之間，在日本建議的頻段為950到956之間。該頻段的波長大概為30cm左右。 2 目前，該頻段功率輸出目前統(tǒng)一的定義(美國定義為4W，歐洲定義為500mW)。 可能歐洲限制會上升到2W EIRP。 3 甚高頻頻段的電波不能通過許多材料，特別是水，灰塵，霧等懸浮顆粒物資。相對于高頻的電子標(biāo)簽來說，該頻段的電子標(biāo)簽不需要和金屬分開來。 4 電子標(biāo)簽的天線一般是長條和標(biāo)簽狀。天線有線性和圓極化兩種設(shè)計，滿足不同應(yīng)用的需求。 5 該頻段有好的讀取距離，但是對讀取區(qū)域很難進行定義。 6 有很高的數(shù)據(jù)傳輸速率，在很短的時間可以讀取大量的電子標(biāo)簽。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)1 圖書管理系統(tǒng)的應(yīng)用 2 瓦斯鋼瓶的管理應(yīng)用 3 服裝生產(chǎn)線和物流系統(tǒng)的管理和應(yīng)用 4 三表預(yù)收費系統(tǒng) 5 酒店門鎖的管理和應(yīng)用 6 大型會議人員通道系統(tǒng) 7 固定資產(chǎn)的管理系統(tǒng) 8 醫(yī)藥物流系統(tǒng)的管理和應(yīng)用 9