射頻識(shí)別技術(shù)課件

第三章射頻識(shí)別技術(shù)射頻識(shí)別

信息技術(shù)新的浪潮1第三章射頻識(shí)別技術(shù)射頻識(shí)別信息技術(shù)新的浪潮1

什么是物聯(lián)網(wǎng)?

其定義是：通過射頻識(shí)別（RFID）、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進(jìn)行信息交換和通訊，以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。2什么是物聯(lián)網(wǎng)?2

其目的是讓所有的物品都能夠遠(yuǎn)程感知和控制，并與現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)連接在一起，形成一個(gè)更加智慧的生產(chǎn)生活體系。將溝通從任何時(shí)間任何地點(diǎn)任何人之間的溝通連接擴(kuò)展到人與物（HumantoThing）和物與物（ThingtoThing）之間的溝通連接。3其目的是讓所有的物品都能夠遠(yuǎn)程感知和控制，并與現(xiàn)有

物聯(lián)網(wǎng)中非常重要的技術(shù)是RFID電子標(biāo)簽技術(shù)。以簡(jiǎn)單RFID系統(tǒng)為基礎(chǔ)，結(jié)合已有的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、中間件技術(shù)等，構(gòu)筑一個(gè)由大量聯(lián)網(wǎng)的閱讀器和無數(shù)移動(dòng)的標(biāo)簽組成的，比Internet更為龐大的物聯(lián)網(wǎng)成為RFID技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)。物聯(lián)網(wǎng)用途廣泛，遍及智能交通、環(huán)境保護(hù)、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、工業(yè)監(jiān)測(cè)、老人護(hù)理、個(gè)人健康等多個(gè)領(lǐng)域。預(yù)計(jì)物聯(lián)網(wǎng)是繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)與移動(dòng)通信網(wǎng)之后的又一次信息產(chǎn)業(yè)浪潮4物聯(lián)網(wǎng)中非常重要的技術(shù)是RFID電子標(biāo)簽

簡(jiǎn)而言之，物聯(lián)網(wǎng)是通過在物品上嵌入電子標(biāo)簽、條形碼等能夠存儲(chǔ)物體信息的標(biāo)識(shí)，通過無線網(wǎng)絡(luò)的方式將其即時(shí)信息發(fā)送到后臺(tái)信息處理系統(tǒng)，而各大信息系統(tǒng)可互聯(lián)形成一個(gè)龐大的網(wǎng)絡(luò)。從而可達(dá)到對(duì)物品進(jìn)行實(shí)施跟蹤、監(jiān)控等智能化管理的目的。5 簡(jiǎn)而言之，物聯(lián)網(wǎng)是通過在物品上嵌入電子標(biāo)簽

物聯(lián)網(wǎng)是在計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上，利用RFID、無線數(shù)據(jù)通信等技術(shù)，構(gòu)造一個(gè)覆蓋世界上萬事萬物的“InternetofThings”。在這個(gè)網(wǎng)絡(luò)中，物品(商品)能夠彼此進(jìn)行“交流”，而無需人的干預(yù)。其實(shí)質(zhì)是利用射頻自動(dòng)識(shí)別(RFID)技術(shù)，通過計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)物品(商品)的自動(dòng)識(shí)別和信息的互聯(lián)與共享。而RFID，正是能夠讓物品“開口說話”的一種技術(shù)。在“物聯(lián)網(wǎng)”的構(gòu)想中，RFID標(biāo)簽中存儲(chǔ)著規(guī)范而具有互用性的信息，通過無線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)把它們自動(dòng)采集到中央信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)物品(商品)的識(shí)別，進(jìn)而通過開放性的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)信息交換和共享，實(shí)現(xiàn)對(duì)物品的“透明”管理。6物聯(lián)網(wǎng)是在計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上，利用RFI

傳感網(wǎng)和目前的互聯(lián)網(wǎng)有著本質(zhì)的區(qū)別。比如我們想在互聯(lián)網(wǎng)上了解一個(gè)物品，必須要通過人去收集這個(gè)物品的相關(guān)信息，然后放置到互聯(lián)網(wǎng)上供人們?yōu)g覽，人在其中要做很多的工作，且難以動(dòng)態(tài)了解其變化。傳感網(wǎng)則不需要，它是物體自己“說話”，通過在物體上植入各種微型感應(yīng)芯片、借助無線通信網(wǎng)絡(luò)，與現(xiàn)在的互聯(lián)網(wǎng)相互聯(lián)接，讓其“開口說話”?？梢哉f，互聯(lián)網(wǎng)是連接的虛擬世界，傳感網(wǎng)則是連接物理的、真實(shí)的世界。7傳感網(wǎng)和目前的互聯(lián)網(wǎng)有著本質(zhì)的區(qū)別。3.1射頻識(shí)別系統(tǒng)的工作原理及基本概念

3.1.1射頻識(shí)別技術(shù)概述

1、什么是射頻識(shí)別技術(shù)？

RFID射頻識(shí)別是一種非接觸式的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，它利用射頻信號(hào)通過空間耦合實(shí)現(xiàn)非接觸信息傳遞并通過所傳遞的信息達(dá)到識(shí)別目的的技術(shù)。識(shí)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(shí)別高速運(yùn)動(dòng)物體并可同時(shí)識(shí)別多個(gè)標(biāo)簽，操作快捷方便。83.1射頻識(shí)別系統(tǒng)的工作原理及基本概念

3.1.1

2、射頻識(shí)別技術(shù)的特點(diǎn)

射頻識(shí)別技術(shù)具有體積小、信息量大、壽命長、可讀寫、保密性好、抗惡劣環(huán)境、不受方向和位置影響、識(shí)讀速度快、識(shí)讀距離遠(yuǎn)、可識(shí)別高速運(yùn)動(dòng)物體、可重復(fù)使用等特點(diǎn)，支持快速讀寫、非可視識(shí)別、多目標(biāo)識(shí)別、定位及長期跟蹤管理。RFID技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)定位和通信技術(shù)相結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)全球范圍內(nèi)物資的實(shí)時(shí)管理跟蹤與信息共享。

RFID是一種突破性的技術(shù)：“第一，可以識(shí)別單個(gè)的非常具體的物體，而不是像條形碼那樣只能識(shí)別一類物體；第二，其采用無線電射頻，可以透過外部材料讀取數(shù)據(jù)，而條形碼必須靠激光來讀取信息；第三，可以同時(shí)對(duì)多個(gè)物體進(jìn)行識(shí)讀，而條形碼只能一個(gè)一個(gè)地讀。此外，儲(chǔ)存的信息量也非常大。"

9射頻識(shí)別技術(shù)具

3、射頻識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

RFID技術(shù)應(yīng)用于物流、制造、消費(fèi)、軍事、貿(mào)易、公共信息服務(wù)等行業(yè)，可大幅提高信息獲取與系統(tǒng)效率、降低成本，從而提高應(yīng)用行業(yè)的管理能力和運(yùn)作效率，降低環(huán)節(jié)成本，拓展市場(chǎng)覆蓋和盈利水平。同時(shí)，RFID本身也將成為一個(gè)新興的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)群，成為IT產(chǎn)業(yè)新的增長點(diǎn)。雖然RFID技術(shù)處于剛剛起步，但它的發(fā)展?jié)摿κ蔷薮蟮?，前景非常誘人。因此，研究RFID技術(shù)、開發(fā)RFID應(yīng)用、發(fā)展RFID產(chǎn)業(yè)，對(duì)提升信息化整體水平、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、提高人民生活質(zhì)量、增強(qiáng)公共安全等方面有深遠(yuǎn)的意義。

103、射頻識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀10

4、RFID應(yīng)用系統(tǒng)的發(fā)展特點(diǎn)（1）單一識(shí)別向多功能方向發(fā)展。（2）實(shí)現(xiàn)跨地區(qū)、跨行業(yè)應(yīng)用。1111

3.2射頻識(shí)別系統(tǒng)的構(gòu)成及工作原理

1、定義采用射頻標(biāo)簽作為識(shí)別標(biāo)志的應(yīng)用系統(tǒng)稱為射頻識(shí)別系統(tǒng)。

2、構(gòu)成射頻識(shí)別系統(tǒng)通常由射頻標(biāo)簽、讀寫器和計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)三部分組成。

1212射頻識(shí)別系統(tǒng)的工作原理模型應(yīng)用系統(tǒng)射頻標(biāo)簽編碼調(diào)制解碼讀寫器應(yīng)用接口空中接口13射頻識(shí)別系統(tǒng)的工作原理模型應(yīng)用射頻編碼調(diào)制解碼讀寫器應(yīng)

3、射頻識(shí)別系統(tǒng)的工作模型

讀寫器射頻標(biāo)簽計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)時(shí)序能量143、射頻識(shí)別系統(tǒng)的工作模型讀寫器射頻標(biāo)簽計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)

4、射頻識(shí)別系統(tǒng)的工作原理

射頻識(shí)別系統(tǒng)的工作原理是利用射頻標(biāo)簽與射頻讀寫器之間的射頻信號(hào)及其空間耦合、傳輸特性，實(shí)現(xiàn)對(duì)靜止的、移動(dòng)的待識(shí)別物品的自動(dòng)識(shí)別。在射頻識(shí)別系統(tǒng)中，射頻標(biāo)簽與讀寫器之間，通過兩者的天線架起空間電磁波傳輸?shù)耐ǖ?，通過電感耦合或電磁耦合的方式，實(shí)現(xiàn)能量和數(shù)據(jù)信息的傳輸。1515

射頻識(shí)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(shí)別系統(tǒng)中的一個(gè)重要問題。根據(jù)射頻識(shí)別系統(tǒng)作用距離的遠(yuǎn)近情況，射頻識(shí)別系統(tǒng)可分為密耦合、遙耦合和遠(yuǎn)距離三類。

1616天線場(chǎng)區(qū)的概念（1）無功近場(chǎng)區(qū)無功近場(chǎng)區(qū)又稱為電抗近場(chǎng)區(qū)。它是天線輻射場(chǎng)中緊鄰天線口徑的一個(gè)場(chǎng)區(qū)域。在該區(qū)域中電抗性貯能場(chǎng)占主導(dǎo)地位，其中的電場(chǎng)與磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)換類似于變壓器中的電磁、磁電之間場(chǎng)的轉(zhuǎn)換。在該區(qū)域中束縛于天線的電磁場(chǎng)未曾做功（只是進(jìn)行相互交換），因而稱為無功近場(chǎng)區(qū)。17天線場(chǎng)區(qū)的概念17（2）輻射近場(chǎng)區(qū)越過電抗近場(chǎng)區(qū)就是輻射場(chǎng)區(qū)，輻射場(chǎng)區(qū)的電磁場(chǎng)已脫離了天線的束縛并作為電磁波進(jìn)入空間。在輻射近場(chǎng)區(qū)中，輻射場(chǎng)占優(yōu)勢(shì)，并且輻射場(chǎng)的角度分布與距天線口徑的距離有關(guān)。18（2）輻射近場(chǎng)區(qū)18（2）密耦合系統(tǒng)

密耦合的的作用距離是1cm以下，是利用射頻標(biāo)簽與讀寫器之間的電感耦合構(gòu)成無接觸的空間信息傳輸射頻通道工作的，工作頻率一般在30MHZ以下。

19（2）密耦合系統(tǒng)19在密耦合系統(tǒng)（也稱變壓器方式）中，閱讀器一方的天線相當(dāng)于變壓器的初級(jí)線圈，射頻標(biāo)簽一方的天線相當(dāng)于變壓器的次級(jí)，耦合磁場(chǎng)在閱讀器線圈初級(jí)與射頻標(biāo)簽線圈次級(jí)之間構(gòu)成閉合回路。電感耦合方式是低頻近距離無接觸射頻識(shí)別系統(tǒng)的一般耦合原理。20在密耦合系統(tǒng)（也稱變壓器方式）中，閱

密耦合系統(tǒng)中射頻標(biāo)簽一般是無源標(biāo)簽，

天線場(chǎng)區(qū)：為無功近場(chǎng)區(qū)，

能量傳輸：通過電感耦合方式來實(shí)現(xiàn)。國際標(biāo)準(zhǔn)可參考的有ISO10536.

數(shù)據(jù)傳輸：是通過電感（磁場(chǎng)）耦合或電容（電場(chǎng)）耦合的負(fù)載調(diào)制實(shí)現(xiàn)。2121

負(fù)載調(diào)制的概念對(duì)于電感耦合系統(tǒng)，射頻標(biāo)簽天線上的負(fù)載電阻的接通和斷開，將反映在讀寫器天線上的電壓發(fā)生變化，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離射頻標(biāo)簽對(duì)讀寫器天線上的電壓進(jìn)行振幅調(diào)制，人們通過數(shù)據(jù)控制負(fù)載電壓的變化，這些數(shù)據(jù)就能夠從射頻標(biāo)簽傳輸?shù)阶x寫器，這種數(shù)據(jù)傳輸方式稱作負(fù)載調(diào)制。2222（2）遙耦合系統(tǒng)

遙耦合與密耦合不同之處是不可能采用電容耦合，一般又稱為電感耦合。遙耦合又可分為近耦合（典型作用距離為15厘米）和疏耦合（典型作用距離為1M）兩類。國際標(biāo)準(zhǔn)可參考的有ISO14443（近耦合）和ISO15693（疏耦合）

23（2）遙耦合系統(tǒng)23遙耦合標(biāo)簽幾乎是無源標(biāo)簽，通常是由單個(gè)芯片以及作為天線的大面積線圈所組成。天線場(chǎng)區(qū)：為無功近場(chǎng)區(qū)，

能量傳輸：通過電感耦合方式來實(shí)現(xiàn)。

數(shù)據(jù)傳輸：也是通過電感（磁場(chǎng)）耦合的負(fù)載調(diào)制實(shí)現(xiàn)。遙耦合系統(tǒng)目前仍是低成本射頻識(shí)別系統(tǒng)的主流，其典型工作頻率為13.56MHZ。24遙耦合標(biāo)簽幾乎是無源標(biāo)簽，通常是由單個(gè)芯片以（3）遠(yuǎn)距離系統(tǒng)25（3）遠(yuǎn)距離系統(tǒng)25遠(yuǎn)距離系統(tǒng)的工作距離從幾米到幾十米，個(gè)別系統(tǒng)具有更遠(yuǎn)的作用距離。典型的工作頻率有915MHZ、2.45GHZ等，可參考的國際標(biāo)準(zhǔn)有ISO10374、ISO18000-4-5-6等。天線場(chǎng)區(qū)：輻射遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)遠(yuǎn)距離系統(tǒng)均是利用射頻標(biāo)簽與讀寫器之間的電磁耦合（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。采用反射調(diào)制工作方式實(shí)現(xiàn)射頻標(biāo)簽到讀寫器的數(shù)據(jù)傳輸。26遠(yuǎn)距離系統(tǒng)的工作距離從幾米到幾十米，個(gè)別系電磁與電感耦合的差別在電磁偶合方式中，閱讀器的天線將閱讀器產(chǎn)生的讀寫射頻能量以電磁波的方式發(fā)送到定向的空間范圍內(nèi)，形成閱讀器的有效閱讀區(qū)域，位于閱讀器有效閱讀區(qū)域中的射頻標(biāo)簽從閱讀器天線發(fā)出的電磁場(chǎng)中提取工作能源，并通過射頻標(biāo)簽的內(nèi)部電路及標(biāo)簽天線將標(biāo)簽內(nèi)存的數(shù)據(jù)信息傳送到閱讀器，閱讀器對(duì)信號(hào)解碼后送計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行處理。電磁與電感耦合的差別在于電磁耦合方式中閱讀器將射頻能量以電磁波的形式發(fā)送出去；在電感耦合方式中，閱讀器將射頻能量束縛在閱讀器電感線圈周圍，通過交變閉合的線圈磁場(chǎng)，溝通閱讀器線圈與射頻標(biāo)簽之間的射頻通道，沒有向空間輻射電磁能量。27電磁與電感耦合的差別27

滿足以下特點(diǎn)的遠(yuǎn)距離系統(tǒng)是理想的射頻識(shí)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(dòng)物體的識(shí)別。（5）遠(yuǎn)距離（讀寫極力大于5-10米）。（6）低成本（可滿足一次性使用要求）。28滿足以下特點(diǎn)的遠(yuǎn)距離系統(tǒng)是理想的射頻識(shí)別

7、遠(yuǎn)距離射頻識(shí)別系統(tǒng)的基本工作流程（1）讀寫器將無線載波信號(hào)經(jīng)發(fā)射天線向外發(fā)射。（2）射頻標(biāo)簽進(jìn)入讀寫器發(fā)射天線工作區(qū)時(shí)被激活，并將自身信息代碼經(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)器傳給讀寫器，讀寫器對(duì)信號(hào)進(jìn)行解碼，送后臺(tái)電腦控制器。（4）電腦控制器針對(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）通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)根據(jù)不同的項(xiàng)目用不同的軟件來完成要達(dá)到的功能。2929

3、射頻識(shí)別系統(tǒng)空間傳輸通道中發(fā)生的過程可歸結(jié)為三種事件模型：（1）能量是時(shí)序得以實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)。（2）時(shí)序是數(shù)據(jù)交換的實(shí)現(xiàn)方式。（3）數(shù)據(jù)交換是目的。

4、能量。閱讀器向射頻標(biāo)簽供給射頻能量。無源標(biāo)簽：工作能量來自閱讀器射頻能量。半有源標(biāo)簽：閱讀器的射頻能量起到喚醒標(biāo)簽轉(zhuǎn)入工作狀態(tài)的作用。有源標(biāo)簽：不需利用閱讀器的射頻能量。303、射頻識(shí)別系統(tǒng)空間傳輸通道中發(fā)生的過程可歸結(jié)為三種

5、時(shí)序（1）雙向系統(tǒng)（閱讀器向標(biāo)簽發(fā)送命令和數(shù)據(jù)，標(biāo)簽向閱讀器返回所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)）閱讀器先講方式射頻標(biāo)簽先講方式（2）多標(biāo)簽識(shí)別系統(tǒng)一般情況下，采用閱讀器先講方式，閱讀器通過發(fā)出一系列的隔離指令，使得讀出范圍內(nèi)的多個(gè)射頻標(biāo)簽逐一或逐批地被隔離（令其睡眠）出去，最后保留一個(gè)處于活動(dòng)狀態(tài)的標(biāo)簽與閱讀器建立無沖撞的通信。315、時(shí)序31

6、數(shù)據(jù)傳輸（1）從閱讀器向射頻標(biāo)簽方向的數(shù)據(jù)交換從射頻標(biāo)簽存儲(chǔ)信息的注入方式來分，可分為有線寫入方式和無線寫入方式兩種情況。從閱讀器向射頻標(biāo)簽是否發(fā)送命令來分，可分為射頻標(biāo)簽只能接受能量激勵(lì)和既接受能量激勵(lì)也接受閱讀器代碼命令。（2）從射頻標(biāo)簽向閱讀器方向的數(shù)據(jù)交換。其工作方式包括：射頻標(biāo)簽收到閱讀器發(fā)送的射頻能量時(shí)被激活，并向閱讀器反射標(biāo)簽存儲(chǔ)的信息（此方式屬單向通信）。射頻標(biāo)簽收到閱讀器發(fā)送的射頻能量被激勵(lì)后，根據(jù)閱讀器發(fā)送的指令轉(zhuǎn)入發(fā)送數(shù)據(jù)狀態(tài)或“休眠”狀態(tài)（此方式為半雙工雙向通信）。

326、數(shù)據(jù)傳輸32

思考題

1、射頻識(shí)別系統(tǒng)的工作原理及基本工作流程如何？

2、近場(chǎng)區(qū)與遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)的能量耦合有何不同？3333

3.2射頻識(shí)別標(biāo)簽射頻標(biāo)簽（RFIDTAG）是安裝在被識(shí)別對(duì)象上，存儲(chǔ)被識(shí)別對(duì)象相關(guān)信息的電子裝置，常稱為電子標(biāo)簽。它是射頻識(shí)別系統(tǒng)的數(shù)據(jù)載體，是射頻識(shí)別系統(tǒng)的核心。

3.2.1射頻識(shí)別標(biāo)簽的分類及其構(gòu)成

1、分類（1）按標(biāo)簽的工作方式分類

主動(dòng)式標(biāo)簽。用自身的射頻能量主動(dòng)地發(fā)射數(shù)據(jù)給讀寫器的標(biāo)簽。主動(dòng)標(biāo)簽含有電源。

被動(dòng)式標(biāo)簽。由讀寫器發(fā)出查詢信號(hào)觸發(fā)后進(jìn)入通信狀態(tài)的標(biāo)簽。被動(dòng)標(biāo)簽可有源也可無源。

343.2射頻識(shí)

（2）按標(biāo)簽的讀寫方式分類

只讀型標(biāo)簽。只能讀出不能寫入的標(biāo)簽?？煞譃橐韵氯悾?/p>

只讀標(biāo)簽：內(nèi)容出廠時(shí)已寫入，識(shí)別時(shí)只可讀出，不可改寫。

一次性編程只讀標(biāo)簽：標(biāo)簽內(nèi)容只可在應(yīng)用前一次性編程寫入，識(shí)別過程中內(nèi)容不可改寫。

可重復(fù)編程只讀標(biāo)簽：標(biāo)簽內(nèi)容經(jīng)擦除后可重新編程寫入，識(shí)別過程中內(nèi)容不可改寫。

讀寫型標(biāo)簽。標(biāo)簽內(nèi)容既可被讀寫器讀出，又可由讀寫器寫入的標(biāo)簽。

3535（3）按標(biāo)簽有無能源分類

無源標(biāo)簽。標(biāo)簽中不含電池的標(biāo)簽。工作能量來自閱讀器射頻能量。

有源標(biāo)簽。標(biāo)簽中含有電池的標(biāo)簽。不需利用閱讀器的射頻能量。

半有源標(biāo)簽：閱讀器的射頻能量起到喚醒標(biāo)簽轉(zhuǎn)入工作狀態(tài)的作用。36（3）按標(biāo)簽有無能源分類36（4）按標(biāo)簽的工作頻率分類

低頻標(biāo)簽：500KHz以下

中高頻標(biāo)簽：3M-30MHz

特高頻標(biāo)簽：300M-3000MHz

超高頻標(biāo)簽：3GHz以上（5）按標(biāo)簽的工作距離分類

遠(yuǎn)程標(biāo)簽：工作距離1m以上

近程標(biāo)簽：10cm—100cm

超近程標(biāo)簽：0.2cm—10cm37（4）按標(biāo)簽的工作頻率分類37EPC目前定義了5種電子標(biāo)簽EPC標(biāo)簽類型標(biāo)簽功能Class0只讀標(biāo)簽，EPC碼在生產(chǎn)過程中寫入，使用過程不能寫入，是無源標(biāo)簽。Class1可寫一次之后只讀，EPC碼由讀寫器現(xiàn)場(chǎng)寫入，是無源標(biāo)簽。Class2可讀寫，是無源標(biāo)簽。，Class3Class2功能再加上電源以提供更長距離和更強(qiáng)大功能，是一種半無源標(biāo)簽。Class4Class3功能再加上有源通信以及與其他標(biāo)簽通信的能力。38EPC目前定義了5種電子標(biāo)簽EPC標(biāo)簽類型

2、射頻識(shí)別標(biāo)簽的構(gòu)成射頻識(shí)別標(biāo)簽一般由天線、調(diào)制器、編碼發(fā)生器、時(shí)鐘及存儲(chǔ)器構(gòu)成。天線調(diào)制器控制器（CPU）電源編碼發(fā)生器時(shí)鐘存儲(chǔ)器392、射頻識(shí)別標(biāo)簽的構(gòu)成天線調(diào)制器控制器（CPU）電源

3、射頻識(shí)別標(biāo)簽的功能

（1）具有一定容量的存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)被識(shí)別對(duì)象的信息。（2）在一定工作環(huán)境下及技術(shù)條件下標(biāo)簽數(shù)據(jù)能被讀出或?qū)懭?。?）維持對(duì)識(shí)別對(duì)象的識(shí)別及相關(guān)信息的完整。（4）數(shù)據(jù)信息編碼后，工作時(shí)可傳輸給讀寫器。（5）可編程，且一旦編程后，永久性數(shù)據(jù)不能再修改。（6）具有確定的期限，使用期限內(nèi)無須維修。

403、射頻識(shí)別標(biāo)簽的功能40

3.2.2射頻識(shí)別工作頻率

1、電磁波波段的劃分波段名波長頻率頻段名長波LW1-10km30-300KHz低頻LF中波MW100-1000m300-3000KHz中頻MF短波SW10-100m3-30MHz高頻HF超短波1-10m30-300MHz甚高頻VHF微波10-100cm300-3000MHz特高頻UHF1-10cm3-30GHz超高頻SHF413.2.2射頻識(shí)別工作頻率波段名波長頻率頻段名長波

目前我國已規(guī)劃的用于RFID技術(shù)的頻率頻段名頻段工作頻率低頻LF30-300KHz50K-190KHz（主要是125/134KHz）高頻HF3-30MHz13.553-13.567MHz特高頻UHF300-3000MHz(微波)433.00-433.79MHz910.10M/912.10M/914.10M840-845MHz,920-925MHz2.4000-2.4835GHz超高頻SHF3-30GHz(微波)5.795G/5.805GHz5.835G/5.845GHz42目前我國已規(guī)劃的用于RFID技術(shù)的頻率頻段名

2、射頻標(biāo)簽工作頻率分類

（1）低頻（LF）標(biāo)簽低頻標(biāo)簽工作頻率范圍30—300KHZ，典型的工作頻率有：125KHZ，133KHZ，低頻標(biāo)簽一般為無源標(biāo)簽，工作能量通過電感耦合(近場(chǎng)）獲得，閱讀距離小于1米。典型應(yīng)用有：動(dòng)物識(shí)別、容器識(shí)別、工具識(shí)別、自動(dòng)化生產(chǎn)線、精密儀器、電子閉鎖防盜等。國際標(biāo)準(zhǔn)有：ISO11784/11785（用于動(dòng)物識(shí)別）、ISO18000-2（125-135KHZ）432、射頻標(biāo)簽工作頻率分類43

低頻標(biāo)簽的優(yōu)勢(shì)：具有省電、廉價(jià)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、低速度的、數(shù)據(jù)量要求較少的識(shí)別應(yīng)用。低頻標(biāo)簽的劣勢(shì)有：存儲(chǔ)數(shù)據(jù)量少，只能適合低速、近距離識(shí)別應(yīng)用；與高頻標(biāo)簽相比，天線匝數(shù)更多，成本更高一些。44低頻標(biāo)簽的優(yōu)勢(shì)：具有省電、廉價(jià)的特點(diǎn)；工作頻

（2）高頻（HF）標(biāo)簽高頻標(biāo)簽工作頻率范圍3—30MHZ，典型工作頻率為13.56MHZ，中高頻標(biāo)簽一般也采用無源設(shè)置，其工作能量和低頻標(biāo)簽一樣，也是通過電感耦合（近場(chǎng)）獲得，其基本特點(diǎn)與低頻標(biāo)簽相似，由于其工作頻率的提高，可以選用較高的傳輸速度，天線設(shè)計(jì)相對(duì)簡(jiǎn)單，標(biāo)簽一般制成卡片形狀。典型的應(yīng)用包括：無線IC卡、電子車票、電子身份證、電子閉鎖防盜、自動(dòng)化生產(chǎn)線等。相關(guān)的國際標(biāo)準(zhǔn)有ISO14443、ISO15693、ISO18000-3（13.56MHZ)等.45（2）高頻（HF）標(biāo)簽45

（3）特高頻（UHF）與超高頻（SHF）標(biāo)簽超高頻與微波頻段的射頻標(biāo)簽，簡(jiǎn)稱為微波射頻標(biāo)簽。閱讀距離一般大于1米，典型情況為4—6米，最大可達(dá)10米以上。各工作頻率的用途及特點(diǎn)：

433MHZ左右：耦合方式為反向散射耦合（遠(yuǎn)場(chǎng)），主要用于貨物管理及特定場(chǎng)合。該頻段電磁波繞射能力強(qiáng)，工作距離較遠(yuǎn)，但天線尺寸較大，該頻段的無線電業(yè)務(wù)繁雜，容易引起干擾問題。相關(guān)的國際標(biāo)準(zhǔn)有ISO18000-7(433.92MHZ)46（3）特高頻（UHF）與超高頻（SHF）標(biāo)簽46

800/900MHZ頻段：我國于近期規(guī)劃出840-845MHZ及920-925MHZ頻段用于RFID技術(shù)，空間耦合方式為反向散射耦合。主要用于商品貨物流通。該頻段電磁波繞射能力強(qiáng)，最大工作距離可達(dá)8米左右，背景電磁噪聲小，天線尺寸適中，射頻標(biāo)簽易于實(shí)現(xiàn)，是全球范圍內(nèi)貨物流通領(lǐng)域大規(guī)模使用RFID技術(shù)的最合適頻段。相關(guān)的國際標(biāo)準(zhǔn)有ISO18000-6(860-930MHZ)47800/900MHZ頻段：我國于近期規(guī)劃出

2.45G/5.8GHZ頻段：空間偶合方式為反向散射耦合（遠(yuǎn)場(chǎng)）。主要用途為車輛識(shí)別和貨物流通。該頻段電磁波為視距傳播，繞射能力差，且相對(duì)來講空間損耗大，因此工作范圍小。由于頻率高，相對(duì)而言制造成本大，同時(shí)該頻段為ISM頻段，電磁環(huán)境復(fù)雜，干擾問題在特定場(chǎng)合可能較為突出。相關(guān)的國際標(biāo)準(zhǔn)有ISO18000-4（2.45GHZ)、ISO18000-5(5.8GHZ)、482.45G/5.8GHZ頻段：空間偶合方式為反向

3.2.3射頻標(biāo)簽的制作與封裝射頻標(biāo)簽產(chǎn)品按形態(tài)和材質(zhì)的不同可分為三大類：標(biāo)簽類、注塑類和卡片類。

1、封裝工藝封裝環(huán)節(jié)主要包括三個(gè)主要工藝：天線基板制作、一次封裝（Inlay的制作）和二次封裝（基板上涂覆絕緣膜、沖裁）493.2.3射頻標(biāo)簽的制作與封裝49

（1）天線基板的制作天線基板的制作目前主要包括兩種方式：一種是傳統(tǒng)的蝕刻工藝，另一種是絲網(wǎng)印刷工藝。（2）一次封裝（內(nèi)嵌片的制作）一次封裝是指帶有天線的基板和芯片通過點(diǎn)膠的方式制成內(nèi)嵌片的過程。

50（1）天線基板的制作50（3）二次封裝（基板上涂覆絕緣膜、沖裁）Inlay冷凝膠涂敷有冷凝膠的Inlay塑料（底紙）不干膠電路帶保護(hù)的標(biāo)簽刷好不干膠的標(biāo)簽離型紙成卷的不干膠標(biāo)簽51（3）二次封裝（基板上涂覆絕緣膜、沖裁）Inlay冷凝膠

2、射頻標(biāo)簽封裝現(xiàn)狀

3、射頻標(biāo)簽封裝特色企業(yè)

4、射頻識(shí)別標(biāo)簽產(chǎn)品522、射頻標(biāo)簽封裝現(xiàn)狀52

思考題

1、射頻標(biāo)簽按頻率分主要有哪些種類？各種類型的標(biāo)簽主要用途如何？5353

3.3射頻讀寫器（ReaderandWriter)

射頻讀寫器根據(jù)具體實(shí)現(xiàn)功能的特點(diǎn)有其他較為流行的別稱：?jiǎn)渭儗?shí)現(xiàn)讀取標(biāo)簽信息的設(shè)備成為閱讀器(Reader)、讀出裝置(ReadingDevice)、掃描器(Scanner)等。單純實(shí)現(xiàn)向標(biāo)簽內(nèi)存寫入信息的設(shè)備成為編程器(Programmer)、寫入器(Writer)等。綜合具有讀取與寫入標(biāo)簽內(nèi)存信息的設(shè)備成為讀寫器、通信器(Communicator)等。5454一、射頻讀寫器的工作原理模型基帶模塊：基帶信號(hào)處理應(yīng)用程序接口控制與協(xié)議處理數(shù)據(jù)命令接口緩沖存儲(chǔ)區(qū)射頻模塊：調(diào)制解調(diào)處理數(shù)據(jù)命令接口發(fā)送通道接收通道收發(fā)分離天線天線接口數(shù)據(jù)命令緩沖應(yīng)用接口55一、射頻讀寫器的工作原理模型基帶模塊：射頻模塊：天天線接口數(shù)一、射頻識(shí)別系統(tǒng)的工作原理模型應(yīng)用系統(tǒng)射頻標(biāo)簽編碼調(diào)制解碼讀寫器應(yīng)用接口空中接口56一、射頻識(shí)別系統(tǒng)的工作原理模型應(yīng)用射頻編碼調(diào)制解碼讀寫器應(yīng)用

二、射頻讀寫器的構(gòu)成

讀寫器一般由天線、射頻模塊和控制處理模塊和I/O接口模塊組成。

5757

1、天線天線是發(fā)射和接收射頻載波的設(shè)備。不管何種射頻讀寫設(shè)備均少不了天線或耦合線圈。在確定的工作頻率和帶寬條件下，天線發(fā)射由射頻模塊產(chǎn)生的射頻載波，并接收從標(biāo)簽發(fā)射回來的射頻載波。對(duì)射頻識(shí)別系統(tǒng)而言，天線是射頻標(biāo)簽和讀寫器的空間接口。581、天線58

2、射頻模塊射頻通道模塊是射頻讀寫設(shè)備的前端，也是影響系統(tǒng)價(jià)格的關(guān)鍵。射頻模塊由射頻振蕩器、射頻處理器、射頻接收器及前置放大器組成。射頻模塊可分為發(fā)射通道和接收通道兩部分，分別用于發(fā)射和接收射頻載波。射頻模塊通常完成控制與處理模塊傳送來的發(fā)送控制命令的執(zhí)行，其主要功能有兩項(xiàng)，一是將讀寫器欲發(fā)往射頻標(biāo)簽的命令調(diào)制（裝載）到射頻信號(hào)上，經(jīng)發(fā)射天線發(fā)送出去。二是對(duì)射頻標(biāo)簽反回到讀寫器的回波信號(hào)的解調(diào)處理，并將處理后的回波基帶信號(hào)送控制處理模塊。射頻模塊的組成包括以下主要內(nèi)容：（1）頻率源電路。用于產(chǎn)生讀寫設(shè)備載波調(diào)制的頻率信號(hào)。

592、射頻模塊59

（2）調(diào)制/解調(diào)電路。用于實(shí)現(xiàn)基帶信號(hào)載波發(fā)送與接收的調(diào)制（裝載）與解調(diào)（卸載）。

（3）功率放大電路。用于實(shí)現(xiàn)將輸出到天線的射頻信號(hào)放大到足夠的功率電平。（4）單天線收發(fā)分離電路。用于實(shí)現(xiàn)讀寫器發(fā)送與接收射頻信道的分離。（5）信號(hào)放大、濾波、整形處理電路。用于處理解調(diào)后的回波信號(hào)。（6）收發(fā)控制電路。用于控制射頻功率的輸出以及多天線系統(tǒng)的功率分配。6060

3、控制與處理模塊控制與處理模塊是射頻讀寫設(shè)備的智能單元。其主要功能包括實(shí)現(xiàn)發(fā)送到射頻標(biāo)簽命令的編碼，回波信號(hào)的解碼。差錯(cuò)控制，讀寫命令流程策略控制。發(fā)送命令緩存，接收數(shù)據(jù)緩存，與后端應(yīng)用程序之間的接口協(xié)議實(shí)現(xiàn)，I/O控制等。其組成包括以下主要內(nèi)容：（1）CPU或MPU（單片機(jī)）。智能處理單元，內(nèi)裝嵌入程序。（2）CPU或MPU外圍接口電路。為CPU或MPU提供必要的存儲(chǔ)區(qū)、中斷控制器、I/O信號(hào)與I/O接口控制信號(hào)等。6161

（3）信號(hào)加工、緩存等處理電路。對(duì)發(fā)送命令、接收回波信號(hào)進(jìn)行編碼、解碼、緩沖存儲(chǔ)等。（4）時(shí)鐘電路、看門狗電路。為CPU/MPU提供工作時(shí)鐘以及系統(tǒng)自恢復(fù)功能。（5）其他控制與接口電路。根據(jù)系統(tǒng)的功能，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的控制與接口預(yù)處理。6262

4、I/O接口模塊

I/O接口模塊用于實(shí)現(xiàn)讀寫設(shè)備與外部傳感器、控制器以及應(yīng)用系統(tǒng)主機(jī)之間的輸入與輸出通信。常用的I/O接口類別有：（1）RS232串行接口。計(jì)算機(jī)流行的標(biāo)準(zhǔn)串行通信接口，可實(shí)現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)傳輸，優(yōu)點(diǎn)是標(biāo)準(zhǔn)接口、通用、流行。缺點(diǎn)是傳輸速度與傳輸距離受限。

6363

（2）RS422/485串行接口。標(biāo)準(zhǔn)串行接口，支持遠(yuǎn)距離通信，標(biāo)準(zhǔn)傳輸距離1200米。采用差分?jǐn)?shù)據(jù)傳輸模式，抗干擾能力較強(qiáng)。通信速度范圍與RS232相同。（3）標(biāo)準(zhǔn)并行打印接口。通常用于為讀寫設(shè)備提供外接打印機(jī)，輸出讀寫信息的功能。（4）以太網(wǎng)接口。提供讀寫設(shè)備直接入網(wǎng)接入能力與接口，一般均支持TCP/IP協(xié)議。（5）紅外線IR接口。提供紅外線接口，近距離串行紅外無線傳輸，傳輸速度與標(biāo)準(zhǔn)串口高速相當(dāng)。（6）USB接口。標(biāo)準(zhǔn)串行接口，短距離、高速傳輸接口。6464

三、讀寫器的分類

1、按通信方式分類，可分為讀寫器優(yōu)先和標(biāo)簽優(yōu)先兩類。

2、按傳送方向分類，可分為全雙工（FDX）和半雙工（HDX）兩類。

3、按應(yīng)用模式分類，可分為固定式、便攜式、一體式和模塊式6565

四、讀寫器的選擇（1）根據(jù)功能多寡的選擇（2）根據(jù)頻率頻段的選擇（3）根據(jù)應(yīng)用環(huán)境的選擇（4）根據(jù)電子標(biāo)簽協(xié)議選擇

4、讀寫器產(chǎn)品介紹

6666五、射頻讀寫設(shè)備的發(fā)展趨勢(shì)主要體現(xiàn)在如下幾方面：

1、讀寫器射頻模塊與基帶模塊的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)。

2、更高的集成度（射頻與基帶模塊）。

3、低成本的六端口射頻模塊技術(shù)更趨完善。

4、多標(biāo)簽讀寫更有效、更快捷。

5、不同廠家的標(biāo)簽兼容讀寫，不同工作頻段標(biāo)簽的兼容讀寫。

6、不斷降低成本。

7、讀寫設(shè)備設(shè)計(jì)方案與設(shè)計(jì)思想的創(chuàng)新。67五、射頻讀寫設(shè)備的發(fā)展趨勢(shì)67

3.4通信協(xié)議

通信協(xié)議相關(guān)的問題包括：時(shí)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(shí)讀率與誤碼率的問題、數(shù)據(jù)的加密與安全性問題、讀寫器與應(yīng)用系統(tǒng)之間的接口問題等。6868

1、時(shí)序系統(tǒng)如果從讀寫器到射頻標(biāo)簽的數(shù)據(jù)傳輸和能量傳輸與從射頻標(biāo)簽到讀寫器的數(shù)據(jù)傳輸在時(shí)間上是交叉進(jìn)行的，這就是時(shí)序系統(tǒng)，也稱為純粹的時(shí)序系統(tǒng)。

6969與時(shí)序系統(tǒng)概念關(guān)聯(lián)密切的通信系統(tǒng)概念：（1）全雙工（FullDuplex）系統(tǒng)：是指通信的雙方可以同時(shí)雙向工作，互相傳輸信息。（2）半雙工（HalfDuplex）系統(tǒng)：是指通信的雙方可以雙向工作傳輸信息，但在同一時(shí)間只能向一個(gè)方向傳輸信息。

（3）單工系統(tǒng)：是指通信的雙方只能從一方將信息傳到另一方，即一方始終為發(fā)送方，另一方始終為接收方。70與時(shí)序系統(tǒng)概念關(guān)聯(lián)密切的通信系統(tǒng)概念：70

2、通信握手通信握手所要解決的基本問題包括：（1）溝通通信雙方的工作狀態(tài)（是否準(zhǔn)備好？誰收誰發(fā)？）。（2）協(xié)調(diào)通信雙方的位速率（數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐絾栴}）。（3）數(shù)據(jù)收發(fā)是否正確的確認(rèn)。7171

3、數(shù)據(jù)楨數(shù)據(jù)楨的定義：適合于傳送與接收雙方的具有完整意義的連續(xù)數(shù)據(jù)位的數(shù)據(jù)串的規(guī)格。數(shù)據(jù)楨是一個(gè)完整數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖钚挝弧＿@是一個(gè)抽象的概念，將其具體化后可表示為多種數(shù)據(jù)傳輸過程中的楨概念，如命令楨、地址楨、數(shù)據(jù)楨、信息楨、控制楨等

7272

4、多標(biāo)簽讀寫防沖突由讀寫器到射頻標(biāo)簽的通信，發(fā)送的數(shù)據(jù)流同時(shí)被所有的射頻標(biāo)簽接收，這種通信形式被稱作“無線電廣播”。由射頻標(biāo)簽到讀寫器的通信，多個(gè)射頻標(biāo)簽的數(shù)據(jù)同時(shí)傳輸給讀寫器，這種通信形式稱作多路存取。反碰撞法：在射頻識(shí)別系統(tǒng)中，使多路存取無故障地進(jìn)行存取記錄的技術(shù)方法被稱作反碰撞法。7373

（1）空分多路法（SDMA）：在分離的空間范圍內(nèi)重新使用確定的資源（通路容量）的技術(shù)。（2）頻分多路法（FDMA）：把若干個(gè)使用不同載波頻率的傳輸通路同時(shí)提供給通信用戶使用的技術(shù)。（3）時(shí)分多路法（TDMA）：把整個(gè)可供使用的通路容量按時(shí)間分配給多個(gè)用戶的技術(shù)。74（1）空分多路法（SDMA）：在分離的空間范圍內(nèi)重新

5、干擾與抗干擾空間傳輸信道的干擾帶來的直接影響是讀寫器與射頻標(biāo)簽通信過程中數(shù)據(jù)接收出錯(cuò)。

射頻標(biāo)簽接收數(shù)據(jù)時(shí)出錯(cuò)可能導(dǎo)致的結(jié)果：

（1）射頻標(biāo)簽錯(cuò)誤地響應(yīng)讀寫器的命令。（2）造成射頻標(biāo)簽工作狀態(tài)混亂。（3）造成寫入射頻標(biāo)簽的數(shù)據(jù)出錯(cuò)。（4）射頻標(biāo)簽錯(cuò)誤地進(jìn)入休眠狀態(tài)。7575

讀寫器接收數(shù)據(jù)時(shí)出錯(cuò)可能導(dǎo)致的結(jié)果：

（1）不能識(shí)別正常工作的射頻標(biāo)簽，判斷射頻標(biāo)簽故障。（2）將一個(gè)射頻標(biāo)簽判斷為另一個(gè)射頻標(biāo)簽，造成識(shí)別錯(cuò)誤。

可能的抗干擾措施包括：

（1）通過射頻標(biāo)簽與讀寫器通信約定的數(shù)據(jù)完整性方法，檢驗(yàn)出受到干擾出錯(cuò)的數(shù)據(jù)。7676

（2）通過數(shù)據(jù)編碼提高數(shù)據(jù)傳輸過程中的抗干擾能力，使得數(shù)據(jù)傳輸過程中不易受干擾。（3）通過數(shù)據(jù)編碼與數(shù)據(jù)完整性檢驗(yàn)，糾正數(shù)據(jù)傳輸過程中的某些差錯(cuò)。（4）通過多次重發(fā)、比較，剔除出錯(cuò)的數(shù)據(jù)并保留判斷為正確的數(shù)據(jù)。7777

6、識(shí)讀率與誤碼率基本定義：

7、數(shù)據(jù)的加密與安全性射頻識(shí)別系統(tǒng)應(yīng)防范的攻擊：為了復(fù)制或改變數(shù)據(jù)，未經(jīng)授權(quán)地讀出數(shù)據(jù)載體。將外來的數(shù)據(jù)載體置入某個(gè)讀寫器的詢問范圍內(nèi)，企圖得到非授權(quán)出入建筑物或不付費(fèi)的服務(wù)。為了假冒真正的數(shù)據(jù)載體，竊聽無線電通訊并重放數(shù)據(jù)（重放和欺詐）。

786、識(shí)讀率與誤碼率78

3.5射頻識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用

1、RFID在物流領(lǐng)域的應(yīng)用。

2、RFID在交通領(lǐng)域的應(yīng)用（1）鐵路車號(hào)車次識(shí)別系統(tǒng)（2）車輛自動(dòng)收費(fèi)系統(tǒng)（3）智能停車場(chǎng)管理系統(tǒng)（4）公交“一卡通”的應(yīng)用

3、在工業(yè)制造業(yè)中的應(yīng)用。

4、在商業(yè)零售業(yè)中的應(yīng)用

5、在倉儲(chǔ)管理中的應(yīng)用。

6、在票、證、卡管理中的應(yīng)用。793.5射頻識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用79

7、在門禁、考勤管理中的應(yīng)用。

8、在郵政、航空包裹、行李中的應(yīng)用。

9、在動(dòng)物跟蹤中的應(yīng)用。

10、在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用。

11、在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用。

12、在食品安全及追溯方面的應(yīng)用。807、在門禁、考勤管理中的應(yīng)用。80

3、5射頻識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用

3.5.1我國RFID技術(shù)應(yīng)用的現(xiàn)狀

1、總體上處于初級(jí)階段，信息化建設(shè)是主要目的

2、規(guī)模應(yīng)用效果好，小型應(yīng)用日漸增多。

3、低、高頻應(yīng)用成熟，超高頻有待發(fā)展。

4、物流應(yīng)用略遜色，其潛力不可估量。813、5射頻識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用81

相對(duì)于條碼，RFID有以下優(yōu)勢(shì)：（1）不需光源，可以透過外部材料讀取數(shù)據(jù)。（2）使用壽命長，能在惡劣環(huán)境下工作。（3）能夠輕易嵌入或附著在不同形狀、類型的產(chǎn)品上。（4）讀取距離更遠(yuǎn)。（5）可以寫入及存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，寫入時(shí)間比打印條碼更少。82相對(duì)于條碼，RFID有以下優(yōu)勢(shì)：82

（6）標(biāo)簽的內(nèi)容可以動(dòng)態(tài)改變（7）能夠同時(shí)處理多個(gè)標(biāo)簽。（8）標(biāo)簽的數(shù)據(jù)存取有密碼保護(hù)，安全性更高。（9）可以對(duì)RFID標(biāo)簽附著的物體進(jìn)行追蹤定位。（10）不需直接可視也不需要特定的方向就可以識(shí)別多個(gè)標(biāo)簽。83（6）標(biāo)簽的內(nèi)容可以動(dòng)態(tài)改變83

3.5.2我國RFID技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域

1、在交通信息化方面的應(yīng)用（1）電子不停車收費(fèi)系統(tǒng)（2）鐵路車號(hào)車次識(shí)別系統(tǒng)（3）智能停車場(chǎng)管理系統(tǒng)（4）公交“一卡通”的應(yīng)用

2、在工業(yè)自動(dòng)化方面的應(yīng)用8484

3、在物資與供應(yīng)鏈管理中的應(yīng)用（1）航空、郵政包裹的識(shí)別（2）集裝箱自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)（3）智能托盤系統(tǒng)（4）在倉儲(chǔ)管理中的應(yīng)用。

4、在門票管理系統(tǒng)的應(yīng)用

5、在食品、藥品安全及追溯方面的應(yīng)用

6、在圖書資料管理中的應(yīng)用

7、在門禁、考勤管理中的應(yīng)用

8、在動(dòng)物以及人員的追蹤管理的應(yīng)用

9、在票證、卡管理中的應(yīng)用

10、在資產(chǎn)管理方面的應(yīng)用853、在物資與供應(yīng)鏈管理中的應(yīng)用85

3.5.3射頻識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用案例

一、電子不停車收費(fèi)系統(tǒng)（遠(yuǎn)距離）

1、基本原理：是利用射頻標(biāo)簽與讀寫器天線之間（輻射遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)）構(gòu)成的空間信息傳輸射頻通道，通過電磁耦合（電磁波發(fā)射與反射，也叫反向散射耦合）的方式實(shí)現(xiàn)能量傳輸和數(shù)據(jù)傳輸。

8686

8787

2、工作過程（1）讀寫器通過天線對(duì)外發(fā)射無線載波信好。（2）當(dāng)裝有電子標(biāo)簽的汽車經(jīng)過收費(fèi)站（進(jìn)入讀寫器發(fā)射天線的工作區(qū)域）時(shí)，電子標(biāo)簽被激活，并將自身的信息代碼經(jīng)天線發(fā)射出去。（3）系統(tǒng)的接收天線收到電子標(biāo)簽發(fā)出的載波信號(hào)，經(jīng)天線調(diào)節(jié)器傳給讀寫器，讀寫器對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)解碼，自動(dòng)識(shí)別車輛，并刷新電子標(biāo)簽內(nèi)的備付金金額。882、工作過程88

（4）收費(fèi)站通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)迅速將車牌號(hào)、車型、備付金帳號(hào)等信息傳給相關(guān)銀行和收費(fèi)結(jié)算中心。（5）銀行根據(jù)收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)扣減該車對(duì)應(yīng)的備付金，并相應(yīng)地將該部分款項(xiàng)劃撥到收費(fèi)結(jié)算中心的帳戶上。（6）結(jié)算中心在根據(jù)車輛行駛路段將所收款項(xiàng)分給不同的路橋收費(fèi)公司。89（4）收費(fèi)站通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)迅速將車牌號(hào)、車型、備

二、鐵路車號(hào)車次識(shí)別系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱ATIS）

1、ATIS的構(gòu)成（1）車輛/機(jī)車電子標(biāo)簽（2）地面識(shí)別系統(tǒng)（AEI）設(shè)備（3）車站集中與控制系統(tǒng)（CPS）（4）列檢復(fù)示系統(tǒng)（5）信息跟蹤查詢終端90二、鐵路車號(hào)車次識(shí)別系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱ATIS）90

2、基本原理（同不停車收費(fèi)系統(tǒng)）

3、工作過程（1）列車到來，車輪傳感器工作。（2）啟動(dòng)AEI系統(tǒng)的讀寫設(shè)備，發(fā)射射頻信號(hào)。（3）列車進(jìn)入地面識(shí)別系統(tǒng)工作區(qū)域時(shí)，電子標(biāo)簽被激活，并將自身的信息代碼發(fā)射出去。（4）天線將電子標(biāo)簽的反射信號(hào)傳給讀寫器。912、基本原理（同不停車收費(fèi)系統(tǒng)）91

（5）讀寫器對(duì)電子標(biāo)簽的反射信號(hào)進(jìn)行解調(diào)譯碼處理。（6）地面識(shí)別系統(tǒng)對(duì)過車的信息（車號(hào)、車次、過車時(shí)間、速度等）準(zhǔn)確識(shí)別后，保存過車信息，并通過專線傳給車站（編組站）的集中控制系統(tǒng)（CPS）。（7）CPS將AEI傳來的過車信息進(jìn)行接收、處理、存儲(chǔ)，并轉(zhuǎn)發(fā)給相關(guān)管理系統(tǒng)92（5）讀寫器對(duì)電子標(biāo)簽的反射信號(hào)進(jìn)行解調(diào)譯碼處理。9

三、RFID電子門票解決方案

1、門票管理子系統(tǒng)門票分類：工作證、參展商、運(yùn)動(dòng)員、裁判員等。門票授權(quán)：時(shí)間授權(quán)、場(chǎng)館授權(quán)、入場(chǎng)次數(shù)授權(quán)等。

2、驗(yàn)票和身份識(shí)別子系統(tǒng)

93三、RFID電子門票解決方案93進(jìn)場(chǎng)紅外對(duì)射檢測(cè)參觀者進(jìn)入讀寫器讀取區(qū)域是否有門票是否合法是否有授權(quán)讀取電子標(biāo)簽數(shù)據(jù)讀取標(biāo)簽照片與現(xiàn)場(chǎng)對(duì)比報(bào)警禁入拍攝參觀者照片進(jìn)入場(chǎng)館94進(jìn)場(chǎng)紅外對(duì)射檢測(cè)參觀者是否有門票是否合法是否有授權(quán)讀取電子標(biāo)

3、售票子系統(tǒng)售票子系統(tǒng)主要是處理門票銷售、退票、修改門票信息等操作。包括售票計(jì)算機(jī)、RFID讀寫器、照片打印機(jī)、掃描儀、攝象機(jī)等設(shè)備。售票子系統(tǒng)的流程（1）查驗(yàn)購票人的相關(guān)證件（2）輸入購票人的個(gè)人信息（3）采集購票人的照片953、售票子系統(tǒng)95

（4）讀取一張門票，將門票上的唯一序列號(hào)與購票人的個(gè)人信息對(duì)應(yīng)并存儲(chǔ)，然后用照片打印機(jī)在門票上打印購票人的門票。（5）生成門票，交給購票人。

4、門票稽查子系統(tǒng)人工稽查手持驗(yàn)票機(jī)稽查

96（4）讀取一張門票，將門票上的唯一序列號(hào)與購票人的個(gè)第三章射頻識(shí)別技術(shù)射頻識(shí)別

信息技術(shù)新的浪潮97第三章射頻識(shí)別技術(shù)射頻識(shí)別信息技術(shù)新的浪潮1

什么是物聯(lián)網(wǎng)?

其定義是：通過射頻識(shí)別（RFID）、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進(jìn)行信息交換和通訊，以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。98什么是物聯(lián)網(wǎng)?2

其目的是讓所有的物品都能夠遠(yuǎn)程感知和控制，并與現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)連接在一起，形成一個(gè)更加智慧的生產(chǎn)生活體系。將溝通從任何時(shí)間任何地點(diǎn)任何人之間的溝通連接擴(kuò)展到人與物（HumantoThing）和物與物（ThingtoThing）之間的溝通連接。99其目的是讓所有的物品都能夠遠(yuǎn)程感知和控制，并與現(xiàn)有

物聯(lián)網(wǎng)中非常重要的技術(shù)是RFID電子標(biāo)簽技術(shù)。以簡(jiǎn)單RFID系統(tǒng)為基礎(chǔ)，結(jié)合已有的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、中間件技術(shù)等，構(gòu)筑一個(gè)由大量聯(lián)網(wǎng)的閱讀器和無數(shù)移動(dòng)的標(biāo)簽組成的，比Internet更為龐大的物聯(lián)網(wǎng)成為RFID技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)。物聯(lián)網(wǎng)用途廣泛，遍及智能交通、環(huán)境保護(hù)、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、工業(yè)監(jiān)測(cè)、老人護(hù)理、個(gè)人健康等多個(gè)領(lǐng)域。預(yù)計(jì)物聯(lián)網(wǎng)是繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)與移動(dòng)通信網(wǎng)之后的又一次信息產(chǎn)業(yè)浪潮100物聯(lián)網(wǎng)中非常重要的技術(shù)是RFID電子標(biāo)簽

簡(jiǎn)而言之，物聯(lián)網(wǎng)是通過在物品上嵌入電子標(biāo)簽、條形碼等能夠存儲(chǔ)物體信息的標(biāo)識(shí)，通過無線網(wǎng)絡(luò)的方式將其即時(shí)信息發(fā)送到后臺(tái)信息處理系統(tǒng)，而各大信息系統(tǒng)可互聯(lián)形成一個(gè)龐大的網(wǎng)絡(luò)。從而可達(dá)到對(duì)物品進(jìn)行實(shí)施跟蹤、監(jiān)控等智能化管理的目的。101 簡(jiǎn)而言之，物聯(lián)網(wǎng)是通過在物品上嵌入電子標(biāo)簽

物聯(lián)網(wǎng)是在計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上，利用RFID、無線數(shù)據(jù)通信等技術(shù)，構(gòu)造一個(gè)覆蓋世界上萬事萬物的“InternetofThings”。在這個(gè)網(wǎng)絡(luò)中，物品(商品)能夠彼此進(jìn)行“交流”，而無需人的干預(yù)。其實(shí)質(zhì)是利用射頻自動(dòng)識(shí)別(RFID)技術(shù)，通過計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)物品(商品)的自動(dòng)識(shí)別和信息的互聯(lián)與共享。而RFID，正是能夠讓物品“開口說話”的一種技術(shù)。在“物聯(lián)網(wǎng)”的構(gòu)想中，RFID標(biāo)簽中存儲(chǔ)著規(guī)范而具有互用性的信息，通過無線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)把它們自動(dòng)采集到中央信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)物品(商品)的識(shí)別，進(jìn)而通過開放性的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)信息交換和共享，實(shí)現(xiàn)對(duì)物品的“透明”管理。102物聯(lián)網(wǎng)是在計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上，利用RFI

傳感網(wǎng)和目前的互聯(lián)網(wǎng)有著本質(zhì)的區(qū)別。比如我們想在互聯(lián)網(wǎng)上了解一個(gè)物品，必須要通過人去收集這個(gè)物品的相關(guān)信息，然后放置到互聯(lián)網(wǎng)上供人們?yōu)g覽，人在其中要做很多的工作，且難以動(dòng)態(tài)了解其變化。傳感網(wǎng)則不需要，它是物體自己“說話”，通過在物體上植入各種微型感應(yīng)芯片、借助無線通信網(wǎng)絡(luò)，與現(xiàn)在的互聯(lián)網(wǎng)相互聯(lián)接，讓其“開口說話”?？梢哉f，互聯(lián)網(wǎng)是連接的虛擬世界，傳感網(wǎng)則是連接物理的、真實(shí)的世界。103傳感網(wǎng)和目前的互聯(lián)網(wǎng)有著本質(zhì)的區(qū)別。3.1射頻識(shí)別系統(tǒng)的工作原理及基本概念

3.1.1射頻識(shí)別技術(shù)概述

1、什么是射頻識(shí)別技術(shù)？

RFID射頻識(shí)別是一種非接觸式的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，它利用射頻信號(hào)通過空間耦合實(shí)現(xiàn)非接觸信息傳遞并通過所傳遞的信息達(dá)到識(shí)別目的的技術(shù)。識(shí)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(shí)別高速運(yùn)動(dòng)物體并可同時(shí)識(shí)別多個(gè)標(biāo)簽，操作快捷方便。1043.1射頻識(shí)別系統(tǒng)的工作原理及基本概念

3.1.1

2、射頻識(shí)別技術(shù)的特點(diǎn)

射頻識(shí)別技術(shù)具有體積小、信息量大、壽命長、可讀寫、保密性好、抗惡劣環(huán)境、不受方向和位置影響、識(shí)讀速度快、識(shí)讀距離遠(yuǎn)、可識(shí)別高速運(yùn)動(dòng)物體、可重復(fù)使用等特點(diǎn)，支持快速讀寫、非可視識(shí)別、多目標(biāo)識(shí)別、定位及長期跟蹤管理。RFID技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)定位和通信技術(shù)相結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)全球范圍內(nèi)物資的實(shí)時(shí)管理跟蹤與信息共享。

RFID是一種突破性的技術(shù)：“第一，可以識(shí)別單個(gè)的非常具體的物體，而不是像條形碼那樣只能識(shí)別一類物體；第二，其采用無線電射頻，可以透過外部材料讀取數(shù)據(jù)，而條形碼必須靠激光來讀取信息；第三，可以同時(shí)對(duì)多個(gè)物體進(jìn)行識(shí)讀，而條形碼只能一個(gè)一個(gè)地讀。此外，儲(chǔ)存的信息量也非常大。"

105射頻識(shí)別技術(shù)具

3、射頻識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

RFID技術(shù)應(yīng)用于物流、制造、消費(fèi)、軍事、貿(mào)易、公共信息服務(wù)等行業(yè)，可大幅提高信息獲取與系統(tǒng)效率、降低成本，從而提高應(yīng)用行業(yè)的管理能力和運(yùn)作效率，降低環(huán)節(jié)成本，拓展市場(chǎng)覆蓋和盈利水平。同時(shí)，RFID本身也將成為一個(gè)新興的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)群，成為IT產(chǎn)業(yè)新的增長點(diǎn)。雖然RFID技術(shù)處于剛剛起步，但它的發(fā)展?jié)摿κ蔷薮蟮?，前景非常誘人。因此，研究RFID技術(shù)、開發(fā)RFID應(yīng)用、發(fā)展RFID產(chǎn)業(yè)，對(duì)提升信息化整體水平、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、提高人民生活質(zhì)量、增強(qiáng)公共安全等方面有深遠(yuǎn)的意義。

1063、射頻識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀10

4、RFID應(yīng)用系統(tǒng)的發(fā)展特點(diǎn)（1）單一識(shí)別向多功能方向發(fā)展。（2）實(shí)現(xiàn)跨地區(qū)、跨行業(yè)應(yīng)用。10711

3.2射頻識(shí)別系統(tǒng)的構(gòu)成及工作原理

1、定義采用射頻標(biāo)簽作為識(shí)別標(biāo)志的應(yīng)用系統(tǒng)稱為射頻識(shí)別系統(tǒng)。

2、構(gòu)成射頻識(shí)別系統(tǒng)通常由射頻標(biāo)簽、讀寫器和計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)三部分組成。

10812射頻識(shí)別系統(tǒng)的工作原理模型應(yīng)用系統(tǒng)射頻標(biāo)簽編碼調(diào)制解碼讀寫器應(yīng)用接口空中接口109射頻識(shí)別系統(tǒng)的工作原理模型應(yīng)用射頻編碼調(diào)制解碼讀寫器應(yīng)

3、射頻識(shí)別系統(tǒng)的工作模型

讀寫器射頻標(biāo)簽計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)時(shí)序能量1103、射頻識(shí)別系統(tǒng)的工作模型讀寫器射頻標(biāo)簽計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)

4、射頻識(shí)別系統(tǒng)的工作原理

射頻識(shí)別系統(tǒng)的工作原理是利用射頻標(biāo)簽與射頻讀寫器之間的射頻信號(hào)及其空間耦合、傳輸特性，實(shí)現(xiàn)對(duì)靜止的、移動(dòng)的待識(shí)別物品的自動(dòng)識(shí)別。在射頻識(shí)別系統(tǒng)中，射頻標(biāo)簽與讀寫器之間，通過兩者的天線架起空間電磁波傳輸?shù)耐ǖ?，通過電感耦合或電磁耦合的方式，實(shí)現(xiàn)能量和數(shù)據(jù)信息的傳輸。11115

射頻識(shí)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(shí)別系統(tǒng)中的一個(gè)重要問題。根據(jù)射頻識(shí)別系統(tǒng)作用距離的遠(yuǎn)近情況，射頻識(shí)別系統(tǒng)可分為密耦合、遙耦合和遠(yuǎn)距離三類。

11216天線場(chǎng)區(qū)的概念（1）無功近場(chǎng)區(qū)無功近場(chǎng)區(qū)又稱為電抗近場(chǎng)區(qū)。它是天線輻射場(chǎng)中緊鄰天線口徑的一個(gè)場(chǎng)區(qū)域。在該區(qū)域中電抗性貯能場(chǎng)占主導(dǎo)地位，其中的電場(chǎng)與磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)換類似于變壓器中的電磁、磁電之間場(chǎng)的轉(zhuǎn)換。在該區(qū)域中束縛于天線的電磁場(chǎng)未曾做功（只是進(jìn)行相互交換），因而稱為無功近場(chǎng)區(qū)。113天線場(chǎng)區(qū)的概念17（2）輻射近場(chǎng)區(qū)越過電抗近場(chǎng)區(qū)就是輻射場(chǎng)區(qū)，輻射場(chǎng)區(qū)的電磁場(chǎng)已脫離了天線的束縛并作為電磁波進(jìn)入空間。在輻射近場(chǎng)區(qū)中，輻射場(chǎng)占優(yōu)勢(shì)，并且輻射場(chǎng)的角度分布與距天線口徑的距離有關(guān)。114（2）輻射近場(chǎng)區(qū)18（2）密耦合系統(tǒng)

密耦合的的作用距離是1cm以下，是利用射頻標(biāo)簽與讀寫器之間的電感耦合構(gòu)成無接觸的空間信息傳輸射頻通道工作的，工作頻率一般在30MHZ以下。

115（2）密耦合系統(tǒng)19在密耦合系統(tǒng)（也稱變壓器方式）中，閱讀器一方的天線相當(dāng)于變壓器的初級(jí)線圈，射頻標(biāo)簽一方的天線相當(dāng)于變壓器的次級(jí)，耦合磁場(chǎng)在閱讀器線圈初級(jí)與射頻標(biāo)簽線圈次級(jí)之間構(gòu)成閉合回路。電感耦合方式是低頻近距離無接觸射頻識(shí)別系統(tǒng)的一般耦合原理。116在密耦合系統(tǒng)（也稱變壓器方式）中，閱

密耦合系統(tǒng)中射頻標(biāo)簽一般是無源標(biāo)簽，

天線場(chǎng)區(qū)：為無功近場(chǎng)區(qū)，

能量傳輸：通過電感耦合方式來實(shí)現(xiàn)。國際標(biāo)準(zhǔn)可參考的有ISO10536.

數(shù)據(jù)傳輸：是通過電感（磁場(chǎng)）耦合或電容（電場(chǎng)）耦合的負(fù)載調(diào)制實(shí)現(xiàn)。11721

負(fù)載調(diào)制的概念對(duì)于電感耦合系統(tǒng)，射頻標(biāo)簽天線上的負(fù)載電阻的接通和斷開，將反映在讀寫器天線上的電壓發(fā)生變化，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離射頻標(biāo)簽對(duì)讀寫器天線上的電壓進(jìn)行振幅調(diào)制，人們通過數(shù)據(jù)控制負(fù)載電壓的變化，這些數(shù)據(jù)就能夠從射頻標(biāo)簽傳輸?shù)阶x寫器，這種數(shù)據(jù)傳輸方式稱作負(fù)載調(diào)制。11822（2）遙耦合系統(tǒng)

遙耦合與密耦合不同之處是不可能采用電容耦合，一般又稱為電感耦合。遙耦合又可分為近耦合（典型作用距離為15厘米）和疏耦合（典型作用距離為1M）兩類。國際標(biāo)準(zhǔn)可參考的有ISO14443（近耦合）和ISO15693（疏耦合）

119（2）遙耦合系統(tǒng)23遙耦合標(biāo)簽幾乎是無源標(biāo)簽，通常是由單個(gè)芯片以及作為天線的大面積線圈所組成。天線場(chǎng)區(qū)：為無功近場(chǎng)區(qū)，

能量傳輸：通過電感耦合方式來實(shí)現(xiàn)。

數(shù)據(jù)傳輸：也是通過電感（磁場(chǎng)）耦合的負(fù)載調(diào)制實(shí)現(xiàn)。遙耦合系統(tǒng)目前仍是低成本射頻識(shí)別系統(tǒng)的主流，其典型工作頻率為13.56MHZ。120遙耦合標(biāo)簽幾乎是無源標(biāo)簽，通常是由單個(gè)芯片以（3）遠(yuǎn)距離系統(tǒng)121（3）遠(yuǎn)距離系統(tǒng)25遠(yuǎn)距離系統(tǒng)的工作距離從幾米到幾十米，個(gè)別系統(tǒng)具有更遠(yuǎn)的作用距離。典型的工作頻率有915MHZ、2.45GHZ等，可參考的國際標(biāo)準(zhǔn)有ISO10374、ISO18000-4-5-6等。天線場(chǎng)區(qū)：輻射遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)遠(yuǎn)距離系統(tǒng)均是利用射頻標(biāo)簽與讀寫器之間的電磁耦合（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。采用反射調(diào)制工作方式實(shí)現(xiàn)射頻標(biāo)簽到讀寫器的數(shù)據(jù)傳輸。122遠(yuǎn)距離系統(tǒng)的工作距離從幾米到幾十米，個(gè)別系電磁與電感耦合的差別在電磁偶合方式中，閱讀器的天線將閱讀器產(chǎn)生的讀寫射頻能量以電磁波的方式發(fā)送到定向的空間范圍內(nèi)，形成閱讀器的有效閱讀區(qū)域，位于閱讀器有效閱讀區(qū)域中的射頻標(biāo)簽從閱讀器天線發(fā)出的電磁場(chǎng)中提取工作能源，并通過射頻標(biāo)簽的內(nèi)部電路及標(biāo)簽天線將標(biāo)簽內(nèi)存的數(shù)據(jù)信息傳送到閱讀器，閱讀器對(duì)信號(hào)解碼后送計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行處理。電磁與電感耦合的差別在于電磁耦合方式中閱讀器將射頻能量以電磁波的形式發(fā)送出去；在電感耦合方式中，閱讀器將射頻能量束縛在閱讀器電感線圈周圍，通過交變閉合的線圈磁場(chǎng)，溝通閱讀器線圈與射頻標(biāo)簽之間的射頻通道，沒有向空間輻射電磁能量。123電磁與電感耦合的差別27

滿足以下特點(diǎn)的遠(yuǎn)距離系統(tǒng)是理想的射頻識(shí)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(dòng)物體的識(shí)別。（5）遠(yuǎn)距離（讀寫極力大于5-10米）。（6）低成本（可滿足一次性使用要求）。124滿足以下特點(diǎn)的遠(yuǎn)距離系統(tǒng)是理想的射頻識(shí)別

7、遠(yuǎn)距離射頻識(shí)別系統(tǒng)的基本工作流程（1）讀寫器將無線載波信號(hào)經(jīng)發(fā)射天線向外發(fā)射。（2）射頻標(biāo)簽進(jìn)入讀寫器發(fā)射天線工作區(qū)時(shí)被激活，并將自身信息代碼經(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)器傳給讀寫器，讀寫器對(duì)信號(hào)進(jìn)行解碼，送后臺(tái)電腦控制器。（4）電腦控制器針對(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）通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)根據(jù)不同的項(xiàng)目用不同的軟件來完成要達(dá)到的功能。12529

3、射頻識(shí)別系統(tǒng)空間傳輸通道中發(fā)生的過程可歸結(jié)為三種事件模型：（1）能量是時(shí)序得以實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)。（2）時(shí)序是數(shù)據(jù)交換的實(shí)現(xiàn)方式。（3）數(shù)據(jù)交換是目的。

4、能量。閱讀器向射頻標(biāo)簽供給射頻能量。無源標(biāo)簽：工作能量來自閱讀器射頻能量。半有源標(biāo)簽：閱讀器的射頻能量起到喚醒標(biāo)簽轉(zhuǎn)入工作狀態(tài)的作用。有源標(biāo)簽：不需利用閱讀器的射頻能量。1263、射頻識(shí)別系統(tǒng)空間傳輸通道中發(fā)生的過程可歸結(jié)為三種

5、時(shí)序（1）雙向系統(tǒng)（閱讀器向標(biāo)簽發(fā)送命令和數(shù)據(jù)，標(biāo)簽向閱讀器返回所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)）閱讀器先講方式射頻標(biāo)簽先講方式（2）多標(biāo)簽識(shí)別系統(tǒng)一般情況下，采用閱讀器先講方式，閱讀器通過發(fā)出一系列的隔離指令，使得讀出范圍內(nèi)的多個(gè)射頻標(biāo)簽逐一或逐批地被隔離（令其睡眠）出去，最后保留一個(gè)處于活動(dòng)狀態(tài)的標(biāo)簽與閱讀器建立無沖撞的通信。1275、時(shí)序31

6、數(shù)據(jù)傳輸（1）從閱讀器向射頻標(biāo)簽方向的數(shù)據(jù)交換從射頻標(biāo)簽存儲(chǔ)信息的注入方式來分，可分為有線寫入方式和無線寫入方式兩種情況。從閱讀器向射頻標(biāo)簽是否發(fā)送命令來分，可分為射頻標(biāo)簽只能接受能量激勵(lì)和既接受能量激勵(lì)也接受閱讀器代碼命令。（2）從射頻標(biāo)簽向閱讀器方向的數(shù)據(jù)交換。其工作方式包括：射頻標(biāo)簽收到閱讀器發(fā)送的射頻能量時(shí)被激活，并向閱讀器反射標(biāo)簽存儲(chǔ)的信息（此方式屬單向通信）。射頻標(biāo)簽收到閱讀器發(fā)送的射頻能量被激勵(lì)后，根據(jù)閱讀器發(fā)送的指令轉(zhuǎn)入發(fā)送數(shù)據(jù)狀態(tài)或“休眠”狀態(tài)（此方式為半雙工雙向通信）。

1286、數(shù)據(jù)傳輸32

思考題

1、射頻識(shí)別系統(tǒng)的工作原理及基本工作流程如何？

2、近場(chǎng)區(qū)與遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)的能量耦合有何不同？12933

3.2射頻識(shí)別標(biāo)簽射頻標(biāo)簽（RFIDTAG）是安裝在被識(shí)別對(duì)象上，存儲(chǔ)被識(shí)別對(duì)象相關(guān)信息的電子裝置，常稱為電子標(biāo)簽。它是射頻識(shí)別系統(tǒng)的數(shù)據(jù)載體，是射頻識(shí)別系統(tǒng)的核心。

3.2.1射頻識(shí)別標(biāo)簽的分類及其構(gòu)成

1、分類（1）按標(biāo)簽的工作方式分類

主動(dòng)式標(biāo)簽。用自身的射頻能量主動(dòng)地發(fā)射數(shù)據(jù)給讀寫器的標(biāo)簽。主動(dòng)標(biāo)簽含有電源。

被動(dòng)式標(biāo)簽。由讀寫器發(fā)出查詢信號(hào)觸發(fā)后進(jìn)入通信狀態(tài)的標(biāo)簽。被動(dòng)標(biāo)簽可有源也可無源。

1303.2射頻識(shí)

（2）按標(biāo)簽的讀寫方式分類

只讀型標(biāo)簽。只能讀出不能寫入的標(biāo)簽?？煞譃橐韵氯悾?/p>

只讀標(biāo)簽：內(nèi)容出廠時(shí)已寫入，識(shí)別時(shí)只可讀出，不可改寫。

一次性編程只讀標(biāo)簽：標(biāo)簽內(nèi)容只可在應(yīng)用前一次性編程寫入，識(shí)別過程中內(nèi)容不可改寫。

可重復(fù)編程只讀標(biāo)簽：標(biāo)簽內(nèi)容經(jīng)擦除后可重新編程寫入，識(shí)別過程中內(nèi)容不可改寫。

讀寫型標(biāo)簽。標(biāo)簽內(nèi)容既可被讀寫器讀出，又可由讀寫器寫入的標(biāo)簽。

13135（3）按標(biāo)簽有無能源分類

無源標(biāo)簽。標(biāo)簽中不含電池的標(biāo)簽。工作能量來自閱讀器射頻能量。

有源標(biāo)簽。標(biāo)簽中含有電池的標(biāo)簽。不需利用閱讀器的射頻能量。

半有源標(biāo)簽：閱讀器的射頻能量起到喚醒標(biāo)簽轉(zhuǎn)入工作狀態(tài)的作用。132（3）按標(biāo)簽有無能源分類36（4）按標(biāo)簽的工作頻率分類

低頻標(biāo)簽：500KHz以下

中高頻標(biāo)簽：3M-30MHz

特高頻標(biāo)簽：300M-3000MHz

超高頻標(biāo)簽：3GHz以上（5）按標(biāo)簽的工作距離分類

遠(yuǎn)程標(biāo)簽：工作距離1m以上

近程標(biāo)簽：10cm—100cm

超近程標(biāo)簽：0.2cm—10cm133（4）按標(biāo)簽的工作頻率分類37EPC目前定義了5種電子標(biāo)簽EPC標(biāo)簽類型標(biāo)簽功能Class0只讀標(biāo)簽，EPC碼在生產(chǎn)過程中寫入，使用過程不能寫入，是無源標(biāo)簽。Class1可寫一次之后只讀，EPC碼由讀寫器現(xiàn)場(chǎng)寫入，是無源標(biāo)簽。Class2可讀寫，是無源標(biāo)簽。，Class3Class2功能再加上電源以提供更長距離和更強(qiáng)大功能，是一種半無源標(biāo)簽。Class4Class3功能再加上有源通信以及與其他標(biāo)簽通信的能力。134EPC目前定義了5種電子標(biāo)簽EPC標(biāo)簽類型

2、射頻識(shí)別標(biāo)簽的構(gòu)成射頻識(shí)別標(biāo)簽一般由天線、調(diào)制器、編碼發(fā)生器、時(shí)鐘及存儲(chǔ)器構(gòu)成。天線調(diào)制器控制器（CPU）電源編碼發(fā)生器時(shí)鐘存儲(chǔ)器1352、射頻識(shí)別標(biāo)簽的構(gòu)成天線調(diào)制器控制器（CPU）電源

3、射頻識(shí)別標(biāo)簽的功能

（1）具有一定容量的存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)被識(shí)別對(duì)象的信息。（2）在一定工作環(huán)境下及技術(shù)條件下標(biāo)簽數(shù)據(jù)能被讀出或?qū)懭?。?）維持對(duì)識(shí)別對(duì)象的識(shí)別及相關(guān)信息的完整。（4）數(shù)據(jù)信息編碼后，工作時(shí)可傳輸給讀寫器。（5）可編程，且一旦編程后，永久性數(shù)據(jù)不能再修改。（6）具有確定的期限，使用期限內(nèi)無須維修。

1363、射頻識(shí)別標(biāo)簽的功能40

3.2.2射頻識(shí)別工作頻率

1、電磁波波段的劃分波段名波長頻率頻段名長波LW1-10km30-300KHz低頻LF中波MW100-1000m300-3000KHz中頻MF短波SW10-100m