射頻技術詳細

射頻技術詳細第一頁，共三十頁，編輯于2023年，星期二什么是射頻技術？射頻技術（RFID）是RadioFrequencyIdentification的縮寫，即射頻識別。常稱為感應式電子晶片或近接卡、感應卡、非接觸卡、電子標簽、電子條碼等。其原理為由掃描器發(fā)射一特定頻率之無線電波能量給接收器，用以驅動接收器電路將內部的代碼送出，此時掃描器便接收此代碼。接收器的特殊在于免用電池、免接觸、免刷卡故不怕臟污，且晶片密碼為世界唯一無法復制，安全性高、長壽命。RFID的應用非常廣泛，目前典型應用有動物晶片、汽車晶片防盜器、門禁管制、停車場管制、生產(chǎn)線自動化、物料管理。RFID標簽有兩種：有源標簽和無源標簽。第二頁，共三十頁，編輯于2023年，星期二

RFID射頻識別是一種非接觸式的自動識別技術，它通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關數(shù)據(jù)，識別工作無須人工干預，可工作于各種惡劣環(huán)境。RFID技術可識別高速運動物體并可同時識別多個標簽，操作快捷方便。射頻技術是利用無線電波對記錄媒體進行讀寫。射頻識別的距離可達幾十厘米至幾米，且根據(jù)讀寫的方式，可以輸入數(shù)千字節(jié)的信息，同時，還具有極高的保密性。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，識別距離可達幾十米，如自動收費或識別車輛身份等。第三頁，共三十頁，編輯于2023年，星期二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：標簽(Tag)：由耦合元件及芯片組成，每個標簽具有唯一的電子編碼，附著在物體上標識目標對象；閱讀器(Reader)：讀取(有時還可以寫入)標簽信息的設備，可設計為手持式或固定式；天線(Antenna)：在標簽和讀取器間傳遞射頻信號。第四頁，共三十頁，編輯于2023年，星期二第五頁，共三十頁，編輯于2023年，星期二RFID工作原理射頻識別系統(tǒng)的基本模型如圖所示。

第六頁，共三十頁，編輯于2023年，星期二其中，電子標簽又稱為射頻標簽、應答器、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(取決于電子標簽是否可以無線改寫數(shù)據(jù))。電子標簽與閱讀器之間通過耦合元件實現(xiàn)射頻信號的空間(無接觸)耦合、在耦合通道內，根據(jù)時序關系，實現(xiàn)能量的傳遞、數(shù)據(jù)的交換。

發(fā)生在閱讀器和電子標簽之間的射頻信號的耦合類型有兩種。第七頁，共三十頁，編輯于2023年，星期二電磁反向散射耦合：雷達原理模型，發(fā)射出去的電磁波，碰到目標后反射，同時攜帶回目標信息，依據(jù)的是電磁波的空間傳播規(guī)律圖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。第八頁，共三十頁，編輯于2023年，星期二電磁反向散射耦合方式一般適合于高頻、微波工作的遠距離射頻識別系統(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第九頁，共三十頁，編輯于2023年，星期二第十頁，共三十頁，編輯于2023年，星期二RFID相關術語射頻：一般指微波。

·微波：波長為0.1—100厘米或頻率在1—100GHZ的電磁波。

·電子標簽：以電子數(shù)據(jù)形式存儲標識物體代碼的標簽，也叫射頻卡。

·被動式電子標簽：內部無電源、靠接收微波能量工作的電子標簽。

·主動式電子標簽：靠內部電池供電工作的電子標簽。

·微波天線：用于發(fā)射和接受微波信號。第十一頁，共三十頁，編輯于2023年，星期二

·讀出裝置：用于讀取電子標簽內電子數(shù)據(jù)。

·閱讀器：用于讀取電子標簽內電子數(shù)據(jù)。

·編程器：用于將電子數(shù)據(jù)寫入電子標簽或查閱電子標簽內存儲數(shù)據(jù)。

·波束范圍：指天線發(fā)射微波的照射功率范圍。

·標簽容量：電子標簽編程時所能寫入的字節(jié)數(shù)或邏輯位數(shù)。振幅(Amplitude)：無線電波最高點和零值之間的距離。第十二頁，共三十頁，編輯于2023年，星期二只讀存儲（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)并直接將其導入（不涉及人工參與）計算機系統(tǒng)的方法（見自動識別與數(shù)據(jù)采集）。智能卡（SmartCard）：內嵌有微芯片的塑料卡（通常是一張信用卡的大小）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。第十三頁，共三十頁，編輯于2023年，星期二射頻技術的特點與當前廣泛應用的條形碼相比，RFID有著以下特點：

1.無方向性：讀取時不需對準，只需在閱讀器的范圍內，利用無線電進行讀取。

2.唯一性：識別碼獨一無二，無法仿造。

3.豐富性：電子標簽能儲存較多數(shù)據(jù)，存儲能力可達幾百字節(jié)，并可重復讀寫。

4.同時性：一次能讀取數(shù)個至數(shù)千個標簽識別碼及數(shù)據(jù)。

5.堅固性：能全天候作業(yè)，不易污損或遭受破壞。

第十四頁，共三十頁，編輯于2023年，星期二RFID應用領域1、物流：物流過程中的貨物追蹤，信息自動采集，倉儲應用，港口應用，郵政，快遞

2、零售：商品的銷售數(shù)據(jù)實時統(tǒng)計，補貨，防盜

3、制造業(yè)：生產(chǎn)數(shù)據(jù)的實時監(jiān)控，質量追蹤，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：電子護照，身份證，學生證等各種電子證件。<br>

7、防偽：貴重物品（煙，酒，藥品）的防偽，票證的防偽等<br>

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，出版社等應用

13、汽車：制造，防盜，定位，車鑰匙

14、航空：制造，旅客機票，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

16、其它：有待開發(fā)……第十五頁，共三十頁，編輯于2023年，星期二射頻技術與條形碼的區(qū)別主要的區(qū)別如下：有無寫入信息或更新內存的能力。條形碼的內存不能更改。射頻標簽不像條形碼，它特有的辨識器不能被復制。標簽的作用不僅僅局限于視野之內，因為信息是由無線電波傳輸，而條形碼必須在視野之內。由于條形碼成本較低，有完善的標準體系，已在全球散播，所以已經(jīng)被普遍接受，從總體來看，射頻技術只被局限在有限的市場份額之內。射頻技術與條形碼是兩種不同的技術，有不同的適用范圍，有時會有重疊。兩者之間最大的區(qū)別是條形碼是"可視技術"，掃描儀在人的指導下工作，只能接收它視野范圍內的條形碼。第十六頁，共三十頁，編輯于2023年，星期二射頻技術在我國的發(fā)展自上個世紀九十年代以來，射頻識別技術在全世界范圍內得到了很快的發(fā)展。全球的總銷量以年均25%以上的速度快速增長，經(jīng)過十幾年的發(fā)展，射頻率識別技術在各行各業(yè)，尤其是在電子信息行業(yè)得到了廣泛的應用。射頻識別技術在我國的應用，應該還處于一個起步的階段。差距首先表現(xiàn)在技術上，雖然在低頻和中頻產(chǎn)品應用上面，已經(jīng)有了一定的基礎，但在高頻領域基本上沒有大規(guī)模成熟的應用案例；其次表現(xiàn)在應用環(huán)境上，電子標簽是一種提高識別效率和準確性的工具。市場化程度越高，越具有競爭性，組織對于效率的要求就會越強烈。第十七頁，共三十頁，編輯于2023年，星期二在這種情況下，電子標簽才會具有廣泛應用的可能性。以電子標簽在供應鏈上的應用為例，必須是以供應鏈成熟廣泛運用為基礎的，而我國供應鏈的發(fā)展只是剛有一個好的開端，對絕大多數(shù)企業(yè)而言，這種先進的管理方法和技術還剛剛起步。射頻技術的國產(chǎn)化是刻不容緩的，無論從哪一方面講，如果長期只依賴國外進口產(chǎn)品，將阻礙射頻技術的推廣和大規(guī)模的使用。在射頻國產(chǎn)化的道路上，應用系統(tǒng)的國產(chǎn)化最先起步，目前也是比較有成效的。隨著系統(tǒng)應用技術逐漸成熟和市場的壯大，也涌現(xiàn)出了許多優(yōu)秀的系統(tǒng)集成商，特別是中、低頻的非接觸產(chǎn)品的應用中。第十八頁，共三十頁，編輯于2023年，星期二射頻技術在應用中存在的問題1．硬件的操作與可靠性問題

RFID硬件的操作是其應用和普及中的一個較大的問題和挑戰(zhàn)。特別是閱讀器如何識別與讀取標簽信息、并將其發(fā)送到的計算機系統(tǒng)理的問題。據(jù)報道，目前電子標簽的識別失誤率還高達20%，離大量應用于供應鏈管理還有一定的距離，有待進一步的改善。在該問題中，還存在著在現(xiàn)場操作經(jīng)常遇到的一些物理問題環(huán)境，例如金屬、液體，高溫、粉塵等惡劣環(huán)境以及可能對無線電波產(chǎn)生的干擾等問題，這都可能影響到對RFID標簽信息的識別與讀取，如前面提及的汽車焊接生產(chǎn)線、噴漆生產(chǎn)線等在此的高溫、高灰塵、高金屬等場合，就會遇到各種各樣的干擾，這些干擾信號對RFID信息的讀取與傳輸?shù)木_性與性可靠性都會有較大的影響，這也將影響到對供應鏈上各個項業(yè)務的管理。沃爾瑪在RF技術應用的試驗中，在俄克拉荷馬州Tulsa倉儲中心的試驗中就實際發(fā)生上述問題，甚至在環(huán)境并不象上述那些惡劣的情況下的連鎖超市中，也存在著識別失誤的現(xiàn)象。人們還發(fā)現(xiàn)，當RFID系統(tǒng)啟動時，由于無線條碼掃瞄系統(tǒng)的訊號干擾而使整套系統(tǒng)出現(xiàn)故障、產(chǎn)生宕機。

2．儲存超載的問題

在供應鏈運行中，特別是在零售環(huán)節(jié)需要處理零售營運所產(chǎn)生的龐大數(shù)據(jù)，這也是一個棘手的問題。如果所有商品均采用了RFID標簽，而每個標簽中又儲存有眾多的信息，會使原有系統(tǒng)出現(xiàn)儲存超載的問題，如果在初建射頻系統(tǒng)時沒有考慮到對系統(tǒng)升級，會導致整個系統(tǒng)出現(xiàn)麻煩。美國佛羅里達州的一家公司在采用射頻技術系統(tǒng)時，其數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)就出現(xiàn)被RFID數(shù)據(jù)所灌爆的現(xiàn)象。

3．安全問題

安全也是一個讓人頭疼的問題，因為RFID系統(tǒng)很可能成為駭客攻擊的新目標，而丟失一些機密的數(shù)據(jù)。目前，RFID要在對信息有保密要求的領域展開應用，還面臨著信息安全方面的障礙，在最初的應用過程中，由于安全問題并不是非常重要，因此在原有的技術標準對安全問題考慮欠缺，并且較難再將安全規(guī)范添加進去。

如果安全問題無法保證，在使用射頻系統(tǒng)時就有被人竊取信息的可能性。目前，RFID閱讀器中的惟一標識符容易被人復制，RFID的基本驗證機制也存在嚴重的安全缺陷，同時某些RFID標簽一旦接近RF閱讀器，就會無條件地開始發(fā)射信號，極易被竊取信息。這樣一來，設想若有人坐在某家大公司總部的大廳里，只要利用藏在公文包里的閱讀設備就能輕易地收集情報。

由于無源RFID系統(tǒng)沒有讀寫能力，所以無法使用公鑰/私鑰，用來驗證口令發(fā)問/應答機制以及其他的各種主動驗證方法。有源標簽由于可以收到不斷變化的驗證密鑰，能夠大大提高其安全性，但是它們的成本較昂貴。目前，人們已經(jīng)開始研制采用一次性口令的發(fā)問/應答系統(tǒng)，這會在很大程度上解決RFID的安全問題。

第十九頁，共三十頁，編輯于2023年，星期二4．標準問題

標準問題決定了一項技術的發(fā)展與應用前途，如果一個企業(yè)內部、或供應鏈上的上下游企業(yè)之間所采用的頻率、編碼、存儲規(guī)則和數(shù)據(jù)的標準等參數(shù)不統(tǒng)一，相互的閱讀器與標簽不能通用，則供應鏈上的成員之間就無法實時交流信息，實現(xiàn)協(xié)同地運作。目前，業(yè)界標準已經(jīng)讓各種不同的系統(tǒng)可以相通，但設備的成本，特別是RFID芯片仍是另一項決定該技術成敗的重要因素。到目前為止，射頻技術已經(jīng)具有多項國際標準，如國際標準組織ISO的標準、美國國家標準化組織ANSI的標準、美國國家信息技術標準協(xié)會NCITS的標準、IEC/ISO聯(lián)合技術委員會JTC的標準、汽車工業(yè)協(xié)會AIAGB－11的標準、萬國郵政聯(lián)盟UPU的標準以及歐洲標準委員會CEN等機構的標準。由于在不同的地區(qū)，使用的頻率也有所不同，頻率資源的分配在各個國家也各不相同，因此，射頻技術的標準化將會影響到全球化供應鏈的運作。

5．隱私問題

另一個制約射頻技術應用的問題是隱私問題。隨著RFID的發(fā)展與應用，一些隱私權保護團體對其侵犯人們隱私權的問題產(chǎn)生了極大的疑慮，一些商品在售出后，由于其電子標簽未被清除，仍然會向由某些閱讀器發(fā)來的、相頻率匹配的無線電波發(fā)送信息，這樣，那些使用這些商品的消費者的行蹤與活動無疑將受到跟蹤，侵犯了他們的隱私權。因此，消費者擔心在消費商品中使用RFID芯片最終將造成警察社會。據(jù)國外的報道，人們對于在出售服裝上嵌入RFID標簽的做法表示不滿，認為這會對消費者造成人身跟蹤，侵犯了消費者的隱私權，并且號召廣大消費者予以抵制。同樣，在沃爾瑪和英國最大的零售商Tesco的初期試驗中，在個別的產(chǎn)品上加入RFID標簽時就受到抵制與抗議。第二十頁，共三十頁，編輯于2023年，星期二6．價格問題

從前面的介紹可知，RF設備的價格問題也會制約射頻技術的應用與推廣。因為昂貴的設備將增加供應鏈運行的成本，會將眾多的企業(yè)擋在RF應用的門外。為了降低RF設備的成本，AlienTechnology、Matrics等設備商正在極力降低RFID系統(tǒng)的主要元件－微芯片的成本；還有一些公司也正在通過研制新的天線印制技術來降低天線的成本；以及開展對導電墨水的研制。一些公司在過去主要生產(chǎn)摻有銀、鍍銀銅、碳及石墨的導電墨水，用于RFID和智能卡產(chǎn)品當中。如今導電墨水的生產(chǎn)商在研究新配方。該項研究是RF技術最近的一個發(fā)展熱點。利用導電墨水，可以將RFID的天線以接近于零的成本印制到產(chǎn)品包裝上。

FlintInk公司最近就斥巨資研究開發(fā)新的導電墨水。通過導電墨水在產(chǎn)品的包裝盒上印制RFID天線，比傳統(tǒng)的金屬天線成本低、印制速度快、節(jié)省空間，并有利于環(huán)保。由于RFID系統(tǒng)中的閱讀器等基本設備幾乎不需要什么維護，人們認為，隨著設備價格的繼續(xù)下降，雖然其實施過程會有較大的的成本，但基本上不會高于其他任何ERP或供應鏈系統(tǒng)的投資。

目前在我國，電子標簽尚不普及，國外電子標簽的價格也造價不菲，每個標簽的價格一般都在20－30美分的高價位上，就拿我國為沃爾瑪供貨的廠商來說，很大一部分都是來自東莞等地的中小企業(yè)，從實力上是很難接受的。

除了技術問題之外，還面臨了勞工組織的政治性議題的障礙。工會不希望供應鏈上越來越多的作業(yè)從人工化轉向自動化和近似計算化，這樣，哪些工人的工作將被斷送，美國西岸導入商業(yè)化的新技術時遭受罷工抗議就是個這個問題的最有力的例證。

第二十一頁，共三十頁，編輯于2023年，星期二射頻技術在物流管理中的應用射頻技術在物流配送中的應用可分為商品的入庫、出庫、存儲、運輸跟蹤、配送等。RFID技術可以加快供應鏈的運轉，提高物流管理的效率。

1.商品出庫與入庫物資配送中心所派車隊進入倉儲中心時通過門禁，閱讀器讀取到射頻標簽信息并在倉儲中心系統(tǒng)中顯示此時車隊所載物資為空。車隊裝載物資完畢離開發(fā)物倉庫時再次通過門禁，物流系統(tǒng)將出庫物資信息寫入到系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中并上報給物資配送中心，這樣就等于射頻標簽承載了其所運物資的相關信息，自動完成物資出庫，此時運送物資的車輛和物資進入在途狀態(tài)。運輸車隊到達收物倉庫時再次通過門禁，閱讀器讀取到射頻標簽中的信息后傳輸給倉儲中心系統(tǒng)，系統(tǒng)即顯示待入庫物資的相關信息并寫入數(shù)據(jù)庫，自動完成物資入庫，并上報給物資配送中心，通知物流配送中心配送任務已經(jīng)完成。

2.存儲與庫存盤點在倉庫里，射頻技術最廣泛的應用是存取貨物與庫存盤點，它能用來實現(xiàn)自動化的商品的登記、存貨和取貨等操作。在倉儲管理中，通過將供應計劃系統(tǒng)與射頻識別技術相結合，能夠高效地完成各種操作?？稍鰪娮鳂I(yè)的準確性和快捷性，提高服務質量，降低成本，減少物流中由于偷竊、損害、出貨錯誤等造成的損耗，實現(xiàn)快速供貨并最大限度地減少儲存成本。

第二十二頁，共三十頁，編輯于2023年，星期二

3.運輸跟蹤在運輸管理中，通過在貨物和車輛上貼RFID標簽，完成設備的跟蹤控制。接收裝置收到RFID標簽信息后，連同接收地的位置信息上傳至通信衛(wèi)星，再由衛(wèi)星傳送給運輸調度中心，送入數(shù)據(jù)庫中。利用射頻技術可準確、迅速地完成配送任務并實現(xiàn)對在途物資的跟蹤。在物資運輸期間，物資配送中心根據(jù)發(fā)/收物倉儲中心上報的數(shù)據(jù)可知在途物資的名稱、品種和數(shù)量等信息，達到在途物資的可見性。

4.物流配送在配送環(huán)節(jié)，采用射頻技術能大大加快配送的速度和提高揀選與分發(fā)過程的效率與準確率，并能減少人工、降低配送成本。到達中央配送中心的所有商品都貼有RFID標簽，在進入中央配送中心時，托盤通過一個門閱讀器，讀取托盤上所有貨箱上的標簽內容。系統(tǒng)將這些信息與發(fā)貨記錄進行核對，以檢測出可能的錯誤，然后將RFID標簽更新為最新的商品存放地點和狀態(tài)。這樣就確保了精確的庫存控制，甚至可確切了解目前有多少貨箱處于轉運途中、轉運的始發(fā)地和目的地，以及預期的到達時間等信息。RFID技術可以實現(xiàn)合理的產(chǎn)品庫存控制和智能物流技術。借助電子標簽，可以實現(xiàn)商品對原料、半成品、