RFID技術(shù)RadioFrequencyIdentification教學(xué)講解課件

第三章RFID技術(shù)（Radio

Frequency

Identification)第三章RFID技術(shù)1一、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（七）RFID應(yīng)用領(lǐng)域二、RFID技術(shù)在物流中的應(yīng)用（一）集裝箱的自動識別（二）RFID卡不停車收費(fèi)（三）鐵路車號自動識別系統(tǒng)一、RFID技術(shù)概述2一、RFID技術(shù)概述RFID是射頻識別技術(shù)的英文(Radio

Frequency

Identification)的縮寫，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(xiàng)利用射頻信號通過空間耦合(交變磁場或電磁場)實(shí)現(xiàn)無接觸信息傳遞并通過所傳遞的信息達(dá)到識別目的的技術(shù)。（入庫操作；RFID和條碼技術(shù)具有哪些共性？相對于條碼技術(shù)具有哪些優(yōu)點(diǎn)？）一、RFID技術(shù)概述3（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式標(biāo)簽（ActiveTag），當(dāng)雷達(dá)發(fā)出詢問的訊號，這些標(biāo)簽就會發(fā)出適當(dāng)?shù)捻憫?yīng)，藉以識別出自己是友軍或是敵軍。此系統(tǒng)稱為IFF（Identify：FriendorFoe）。（一）RFID技術(shù)的產(chǎn)生與發(fā)展（1）RFID技術(shù)的產(chǎn)4

1948年哈里?斯托克曼發(fā)表的“利用反射功率的通信”奠定了射頻識別射頻識別技術(shù)的理論基礎(chǔ)。到了1970年代末期，美國政府透過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，美國與歐洲的幾家公司開始著手生產(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，皆可以見到其蹤跡。1948年哈里?斯托克曼發(fā)表的“利用反射5（2）RFID技術(shù)的發(fā)展歷程時(shí)間RFID技術(shù)發(fā)展1941～1950年雷達(dá)的改進(jìn)和應(yīng)用催生了RFID技術(shù)，1948年奠定了RFID技術(shù)的理論基礎(chǔ)。1951—1960年早期RFID技術(shù)的探索階段，主要處于實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)研究。1961—1970年RFID技術(shù)的理論得到了發(fā)展，開始了一些應(yīng)用嘗試。1971—1980年RFID技術(shù)與產(chǎn)品研發(fā)處于一個(gè)大發(fā)展時(shí)期，各種RFID技術(shù)測試得到加速。出現(xiàn)了一些最早的RFID應(yīng)用。1981～1990年RFID技術(shù)及產(chǎn)品進(jìn)入商業(yè)應(yīng)用階段，各種封閉系統(tǒng)應(yīng)用開始出現(xiàn)。1991～2000年RFID技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化問題日趨得到重視，RFID產(chǎn)品得到廣泛采用2001—今標(biāo)準(zhǔn)化問題日趨為人們所重視，RFID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。（2）RFID技術(shù)的發(fā)展歷程時(shí)間RFID技術(shù)發(fā)展1941～16（二）RFID的定義

RFID是RadioFrequencyIdentification的縮寫，即射頻識別，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，通過相距幾厘米到幾十米距離內(nèi)傳感器發(fā)射的無線電波，可以讀取電子標(biāo)簽內(nèi)儲存的信息，識別電子標(biāo)簽代表的物品、人和器具的身份。（二）RFID的定義RFID是RadioFreq7（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)識目標(biāo)對象。標(biāo)簽載有可用于認(rèn)證識別其所附著的目標(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“主動式”也可以是“被動式”的（主動式標(biāo)簽自帶電池，被動式標(biāo)簽沒有電池）。（三）RFID的基本組成部分最基本的RFID系統(tǒng)由三8RFID系統(tǒng)的組成RFID系統(tǒng)的組成9（1）射頻標(biāo)簽的功能1）具有一定容量的存儲器，用以存儲被識別對象的信息。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)無需維修。4）維持對識別對象的識別及相關(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）對于有源標(biāo)簽，通過讀寫器能顯示出電池的工作情況。（1）射頻標(biāo)簽的功能1）具有一定容量的存儲器，用以存儲被識別10（2）射頻標(biāo)簽的分類1）按標(biāo)簽獲取電能的方式不同

主動式標(biāo)簽

被動式標(biāo)簽2）按內(nèi)部使用存儲器類型的不同

只讀標(biāo)簽可讀可寫標(biāo)簽3）按標(biāo)簽中存儲器數(shù)據(jù)存儲能力的不同標(biāo)識標(biāo)簽便攜式數(shù)據(jù)文件標(biāo)識標(biāo)簽和便攜式數(shù)據(jù)文件就功能來說和一維、二維條碼怎樣對應(yīng)？（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式標(biāo)簽11標(biāo)簽例圖標(biāo)簽例圖122.閱讀器（Reader）：RFID閱讀器，讀取（有時(shí)還可以寫入）標(biāo)簽信息的設(shè)備，又稱解讀器、識讀器，它的任務(wù)是控制射頻收發(fā)器發(fā)射射頻信號；通過射頻收發(fā)器接收來自標(biāo)簽上的已編碼射頻信號，對標(biāo)簽的認(rèn)證識別信息進(jìn)行解碼；將認(rèn)證識別信息連帶標(biāo)簽上其它相關(guān)信息傳輸?shù)街鳈C(jī)以供處理。2.閱讀器（Reader）：RFID閱讀器，讀取（有時(shí)13閱讀器例圖

閱讀器例圖143.天線（Antenna）：在標(biāo)簽和讀取器間傳遞射頻信號。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。有些RFID系統(tǒng)是由一根天線來同時(shí)完成發(fā)射和接收；而另一些RFID系統(tǒng)則是由一根天線來完成發(fā)射而另一根天線來承擔(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。3.天線（Antenna）：在標(biāo)簽和讀取器間傳遞射頻信15天線例圖

天線例圖16

標(biāo)簽與閱讀器之間的數(shù)據(jù)傳輸是通過空氣介質(zhì)以無線電波的形式進(jìn)行的。

1）讀寫器將設(shè)定數(shù)據(jù)的無線電載波信號經(jīng)過發(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，經(jīng)天線的調(diào)制器傳給讀寫器。讀寫器對接到的信號進(jìn)行解調(diào)解碼，送后臺電腦控制器。（四）RFID技術(shù)的基本工作原理標(biāo)簽與閱讀器之間的數(shù)據(jù)傳輸是通過空氣介質(zhì)以無線17

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，針對不同的設(shè)定作出相應(yīng)的處理和控制，發(fā)出指令信號控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動作。

5）執(zhí)行機(jī)構(gòu)按電腦的指令動作。

6）通過計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)將各個(gè)監(jiān)控點(diǎn)聯(lián)接起來，構(gòu)成總控信息平臺，根據(jù)不同的項(xiàng)目設(shè)計(jì)不同的軟件來完成要達(dá)到的功能。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18RFID技術(shù)的基本工作原理圖

RFID技術(shù)的基本工作原理圖19（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)用場合是商店、圖書館、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)會發(fā)出警告。（五）RFID系統(tǒng)的分類根據(jù)RFID系統(tǒng)完成的功能不20EAS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)組成a）附著在商品上的電子標(biāo)簽，電子傳感器；21EAS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。發(fā)射器與接受器一般安裝在零售店、圖書館的出入口，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)，會對發(fā)射器發(fā)出的信號產(chǎn)生干擾，這種干擾信號也會被接收器接收，再經(jīng)過微處理器的分析判斷，就會控制警報(bào)器的鳴響。根據(jù)發(fā)射器所發(fā)出的信號不同以及標(biāo)簽對信號干擾原理不同。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222.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，信號發(fā)射機(jī)是移動的，一般安裝在移動的物體、人上面。當(dāng)物體、人流經(jīng)閱讀器時(shí)，閱讀器會自動掃描標(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、分析、處理，達(dá)到控制物流的目的。（入庫、出庫）2.便攜式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)234.定位系統(tǒng)：定位系統(tǒng)用于自動化加工系統(tǒng)中的定位以及對車輛、輪船等進(jìn)行運(yùn)行定位支持。閱讀器放置在移動的車輛、輪船上或者自動化流水線中移動的物料、半成品、成品上，信號發(fā)射機(jī)嵌入到操作環(huán)境的地表下面。信號發(fā)射機(jī)上存儲有位置識別信息，閱讀器一般通過無線的方式或者有線的方式連接到主信息管理系統(tǒng)。（運(yùn)動定位）4.定位系統(tǒng)：定位系統(tǒng)用于自動化加工系統(tǒng)中的定位以及對24（六）RFID技術(shù)特點(diǎn)及優(yōu)勢

（1）讀取方便快捷：數(shù)據(jù)的讀取無需光源，甚至可以透過外包裝來進(jìn)行。有效識別距離更長，采用自帶電池的主動標(biāo)簽時(shí)，有效識別距離可達(dá)到30米以上；（條形碼掃描器可以在黑暗中識度條碼嗎？）

（2）識別速度快：標(biāo)簽一進(jìn)入磁場，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)批量識別；（條形碼掃描器在識度條碼時(shí)可以做到批量識別嗎？）

（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2725個(gè)數(shù)字；若包含字母，存儲量則會更少；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)；（六）RFID技術(shù)特點(diǎn)及優(yōu)勢（1）讀取方便快捷：數(shù)據(jù)的讀取25（4）使用壽命長，應(yīng)用范圍廣：其無線電通信方式，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印刷的條形碼；（海上石油開采）（5）標(biāo)簽數(shù)據(jù)可動態(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；（4）使用壽命長，應(yīng)用范圍廣：其無線電通信方式，使其可以應(yīng)用26（7）動態(tài)實(shí)時(shí)通信：標(biāo)簽以每秒50～100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)在解讀器的有效識別范圍內(nèi)，就可以對其位置進(jìn)行動態(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？）（7）動態(tài)實(shí)時(shí)通信：標(biāo)簽以每秒50～100次的頻率與閱讀器進(jìn)27（七）RFID應(yīng)用領(lǐng)域區(qū)分領(lǐng)域主要內(nèi)容適用技術(shù)物流/流通制造業(yè)附著在部件，TQM及部件傳送（JIT）915MHz物質(zhì)流管理附著在palette、貨物、集裝箱等。降低費(fèi)用及提供配送信息，收集CRM數(shù)據(jù)433MHz支付需要注油、過路費(fèi)等非現(xiàn)金支付時(shí)自動計(jì)算費(fèi)用13.56MHz零售業(yè)商品檢索及陳列場所的檢索，庫存管理，防盜，特性化廣告等915MHz裝船/受領(lǐng)附著palette或集裝箱、商品，縮短裝船過程及包裝時(shí)間433MHz倉儲業(yè)個(gè)別貨物的調(diào)查及減少發(fā)生錯(cuò)誤，節(jié)省勞動力915MHz健康管理/食品制藥為了視覺障礙者，在藥品容器附著存儲處方、用藥方法、警告等信息的RFID標(biāo)簽，并通過識別器把信息轉(zhuǎn)換成語音，并進(jìn)行傳送915MHz健康管理防止制藥的偽造和仿造，提供利用設(shè)施的識別手段，附著在老年性癡呆患者的收容設(shè)施及醫(yī)藥品/醫(yī)學(xué)消耗品915MHz畜牧業(yè)流通管理家畜出生時(shí)附著RFID標(biāo)簽，把飼養(yǎng)過程及宰殺過程信息存儲在中央數(shù)據(jù)庫里125KHz、134KHz確認(rèn)身份/保安/支付游樂公園/活動給訪客附著內(nèi)置RFID芯片的手鐲子或ID標(biāo)簽，進(jìn)行位置跟蹤及防止迷兒，群體間位置確認(rèn)服務(wù)433MHz圖書館、錄像帶租賃店在書和錄像帶附著RFID芯片，進(jìn)行借出和退還管理，防止盜竊13.56MHz、915MHz保安用作個(gè)人ID標(biāo)簽，防止偽造，確認(rèn)身份及控制出入，跟蹤對象及防止盜竊2.45GHz接待業(yè)自動支付及出入控制13.56MHz運(yùn)輸交通在車輛附著RFID標(biāo)簽，進(jìn)行車輛管理（注冊與否、保險(xiǎn)等）及交通控制實(shí)時(shí)監(jiān)控管理大眾交通情況433MHz、915MHz、2.45GHz（七）RFID應(yīng)用領(lǐng)域區(qū)分領(lǐng)域主要內(nèi)容適用技術(shù)物流/流制造28牲畜管理運(yùn)動定位探針追蹤牲畜管理29二、RFID技術(shù)在物流中的應(yīng)用（一）集裝箱的自動識別將記錄有集裝箱號、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)過安裝有識別設(shè)備的公路、鐵路的出入口，碼頭的檢查口時(shí)，讀寫器發(fā)出無線電波，RFID標(biāo)簽自動感應(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)集裝箱的動態(tài)跟蹤與管理，提高集裝箱運(yùn)輸?shù)男屎托畔⒌墓蚕?。（這種系統(tǒng)可以帶來哪些好處？）二、RFID技術(shù)在物流中的應(yīng)用30（二）RFID卡收