《射頻識別技術(shù)及應用》課件RFID概論

1RFID概論

RFID概論1.RFID的概念及特點2.RFID系統(tǒng)構(gòu)成3.RFID系統(tǒng)工作流程及分類4.RFID系統(tǒng)案例相關自動識別技術(shù)對比2目錄RFID概論1.RFID的概念及特點2.RFID系統(tǒng)構(gòu)成3.RFID系統(tǒng)工作流程及分類4.RFID系統(tǒng)案例相關自動識別技術(shù)對比3為什么要學RFID物聯(lián)網(wǎng)的定義是，通過RFID、傳感器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設備，按照約定的協(xié)議，把任何物體與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進行信息交換和通訊，以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡。4什么是RFID

射頻識別是無線電頻率識別（RadioFrequencyIdentification,RFID）的簡稱，即通過無線電波進行識別。RFID技術(shù)是一種自動識別技術(shù)，它利用射頻信號實現(xiàn)無接觸信息傳遞，達到物體識別的目的。5RFID的優(yōu)點

RFID技術(shù)無須與被識別物體直接接觸，即可完成信息的輸入和處理，能快速、實時、準確地采集和處理信息，是二十一世紀十大重要技術(shù)之一。1．RFID標簽抗污損能力強2．RFID標簽安全性高3．RFID標簽容量大4．RFID可遠距離、同時識別多個標簽5．RFID是物聯(lián)網(wǎng)的基石6RFID的發(fā)展歷程RFID的誕生源于戰(zhàn)爭的需要，二戰(zhàn)期間，英國空軍首先在飛機上使用RFID技術(shù)，是用來分辨敵方飛機和我方飛機。1948年，HarryStockman發(fā)表的論文“用能量反射的方法進行通信”，是RFID理論發(fā)展的里程碑。20世紀50年代是RFID技術(shù)的探索階段。1961～1980年間，RFID技術(shù)變成了現(xiàn)實。20世紀60年代是RFID技術(shù)應用的初始期，一些公司引入RFID技術(shù)，開發(fā)電子監(jiān)控設備來保護財產(chǎn)、防止偷盜。例如，1位的電子標簽系統(tǒng)用于商場防盜。7RFID的發(fā)展歷程：現(xiàn)實階段20世紀70年代是RFID技術(shù)應用的發(fā)展期，RFID技術(shù)成為人們研究的熱門課題，出現(xiàn)了一系列RFID技術(shù)的研究成果。20世紀80年代是RFID技術(shù)應用的成熟期，挪威使用了RFID電子收費系統(tǒng)，美國鐵路用RFID系統(tǒng)識別車輛，歐洲用RFID電子標簽跟蹤野生動物來對野生動物進行研究。8RFID的發(fā)展歷程：推廣階段

20世紀90年代是RFID技術(shù)的推廣期，發(fā)達國家配置了大量的RFID電子收費系統(tǒng)，并將RFID用于安全和控制系統(tǒng)。RFID技術(shù)首先在美國的公路自動收費系統(tǒng)得到了廣泛應用。社區(qū)和校園大門控制系統(tǒng)也開始使用射頻識別系統(tǒng)。9RFID的發(fā)展歷程：普及階段

RFID技術(shù)在沃爾瑪公司的應用。沃爾瑪?shù)?00個主要供應商2005年應用RFID電子標簽，在2006年將擴展到其他的供應商，同時將很快在歐洲實施，然后是剩下的其他海外區(qū)域。RFID技術(shù)在美國國防部的應用。美國國防部認為，RFID在集裝箱聯(lián)運跟蹤和庫存物資跟蹤方面具有巨大的發(fā)展?jié)摿?。RFID在現(xiàn)代商店的應用RFID婚禮儀式現(xiàn)場RFID在門禁系統(tǒng)應用東莞RFID圖書管理系統(tǒng)雷諾RFID卡RFID應用案例11目錄RFID概論1.RFID的概念及特點2.RFID系統(tǒng)構(gòu)成3.RFID系統(tǒng)工作流程及分類4.RFID系統(tǒng)案例相關自動識別技術(shù)對比12什么是RFID系統(tǒng)RFID系統(tǒng)應答器閱讀器高層其它13什么是RFID系統(tǒng)RFID系統(tǒng)應答器閱讀器高層其它14什么是RFID系統(tǒng)RFID系統(tǒng)應答器閱讀器高層其它15應答器

RFID系統(tǒng)中，識別信息存放在電子數(shù)據(jù)載體中，電子數(shù)據(jù)載體稱為應答器。應答器中存放的識別信息由閱讀器讀出。由芯片及天線組成，附著在物體上標識目標對象，每個電子標簽具有唯一的電子編碼，存儲著被識別物體的相關信息。16應答器（射頻卡或標簽）射頻卡物理尺寸符合ID-1型卡的規(guī)范，其寬度*高度*厚度為85.6mm*53.98mm*0.76mm容許誤差。通常用于身份識別和收費。17應答器（射頻卡或標簽）（1）我國第二代身份證

我國第二代身份證相當于一個電子標簽。（2）城市一卡通

城市一卡通的消費領域包括公交汽車、地鐵、路橋收費和水電煤繳費等。（3）門禁卡

門禁卡的厚度是信用卡厚度的2～3倍，允許進入的特定人員會配發(fā)門禁卡。18應答器（射頻卡或標簽）標簽可用于動物標識、商品貨物識別、集裝箱識別等。應答器芯片安放在一張薄紙膜或塑料膜內(nèi)，這種薄膜往往與一層紙膠合在一起，較為容易粘貼到被識別物體上。19應答器的主要性能參數(shù)：工作頻率讀/寫能力編碼調(diào)制方式數(shù)據(jù)傳輸速率信息數(shù)據(jù)存儲容量工作距離多應答器識讀能力（亦稱防碰撞或防沖突能力）安全性能（密鑰、認證）等。20無源應答器：不附有電池，從閱讀器發(fā)出射頻能量中提取工作所需的電能。采用電感耦合方式的應答器多為無源應答器。應答器的分類21無源應答器：不附有電池，從閱讀器發(fā)出射頻能量中提取工作所需的電能。采用電感耦合方式的應答器多為無源應答器。半無源應答器：內(nèi)裝有電池，起輔助作用，對維持數(shù)據(jù)的電路供電或?qū)鹌餍酒ぷ魉璧碾妷鹤鬏o助支持，用于傳輸通信的射頻能量源自閱讀器。

應答器的分類22無源應答器：不附有電池，從閱讀器發(fā)出射頻能量中提取工作所需的電能。采用電感耦合方式的應答器多為無源應答器。半無源應答器：內(nèi)裝有電池，起輔助作用，對維持數(shù)據(jù)的電路供電或?qū)鹌餍酒ぷ魉璧碾妷鹤鬏o助支持，用于傳輸通信的射頻能量源自閱讀器。

有源應答器：工作電源完全由內(nèi)部電池供給，同時內(nèi)部電池能量也部分地轉(zhuǎn)換為應答器與閱讀器通信所需的射頻能量。應答器的分類23應答器電路的基本結(jié)構(gòu)24應答器電路的基本結(jié)構(gòu)天線電路用于獲取射頻能量25應答器電路的基本結(jié)構(gòu)電源電路整流穩(wěn)壓后為應答器電路提供直流工作電壓。對于可讀寫應答器，電源電路還需要產(chǎn)生寫入數(shù)據(jù)時所需的直流高電壓。26應答器電路的基本結(jié)構(gòu)如果應答器帶有微控制器或者數(shù)字信息處理器，成為智能應答器。27什么是RFID系統(tǒng)RFID系統(tǒng)應答器閱讀器高層其它28閱讀器

閱讀器不僅可以讀出存放的信息，而且可以對其進行寫入，讀寫過程是通過雙方之間的無線通信來實現(xiàn)的。29閱讀器（也稱讀寫器或基站）：是讀取和寫入電子標簽內(nèi)存信息的設備。閱讀器又可以與計算機網(wǎng)絡進行連接，計算機網(wǎng)絡可以完成數(shù)據(jù)信息的存儲、管理和控制。30閱讀器（也稱讀寫器或基站）：是讀取和寫入電子標簽內(nèi)存信息的設備。閱讀器又可以與計算機網(wǎng)絡進行連接，計算機網(wǎng)絡可以完成數(shù)據(jù)信息的存儲、管理和控制。

閱讀器是一種數(shù)據(jù)采集設備，其基本作用就是作為數(shù)據(jù)交換的一環(huán)，將前端電子標簽所包含的信息，傳遞給后端的計算機網(wǎng)絡。31閱讀器基本由射頻模塊、控制處理模塊和天線三部分組成。閱讀器通過天線與應答器進行無線通信，閱讀器可以看成一個特殊的收發(fā)信機；同時，閱讀器也是應答器與計算機網(wǎng)絡的連接通道。

32閱讀器基本由射頻模塊、控制處理模塊和天線三部分組成。閱讀器通過天線與應答器進行無線通信，閱讀器可以看成一個特殊的收發(fā)信機；同時，閱讀器也是應答器與計算機網(wǎng)絡的連接通道。根據(jù)讀寫器外形和應用場合，讀寫器可以分為固定式讀寫器、OEM模塊式讀寫器、手持式讀寫器、工業(yè)讀寫器和讀卡器等。33固定式讀寫器

固定式讀寫器一般是指天線、閱讀器與主控機分離，閱讀器和天線可以分別安裝在不同位置，閱讀器可以有多個天線接口和多種I/O接口。34

手持便攜式讀寫器是指天線、讀寫器與主控機集成在一起，適合用戶手持使用的電子標簽讀寫設備，其工作原理與固定式讀寫器基本相同。

RFID閱讀器Android工業(yè)級平板電腦35

手持便攜式讀寫器是指天線、讀寫器與主控機集成在一起，適合用戶手持使用的電子標簽讀寫設備，其工作原理與固定式讀寫器基本相同。

手持便攜式讀寫器一般帶有液晶顯示屏，并配有輸入數(shù)據(jù)的鍵盤，常用在付款掃描、巡查、動物識別和測試等場合。36工業(yè)讀寫器

工業(yè)讀寫器是指應用于礦井、自動化生產(chǎn)或畜牧等領域的讀寫器，工業(yè)讀寫器一般有現(xiàn)場總線接口，很容易集成到現(xiàn)有設備中。讀卡器

讀卡器也稱為發(fā)卡器，主要用于電子標簽對具體內(nèi)容的操作，包括建立檔案、消費糾錯、掛失、補卡和信息修正等。37閱讀器的功能：以射頻方式向應答器傳輸能量；從應答器中讀出數(shù)據(jù)或向應答器寫入數(shù)據(jù)；完成對讀取數(shù)據(jù)的信息處理并實現(xiàn)應用操作；④若有需要，應能和高層處理交互信息。38閱讀器的技術(shù)參數(shù)

（1）工作頻率

（2）輸出功率

（3）輸出接口

（4）讀寫器形式

（5）工作方式

（6）讀寫器優(yōu)先與電子標簽優(yōu)先39閱讀器的電路組成

40閱讀器的電路組成

包括編碼、調(diào)制和功率放大電路，用于向應答器傳送命令和寫數(shù)據(jù)。41閱讀器的電路組成

產(chǎn)生符合RFID系統(tǒng)要求的射頻振蕩信號。42閱讀器的電路組成

包括解碼、解碼電路，用于接收應答器返回的應答信息和數(shù)據(jù)。根據(jù)應答器的設置，還應考慮防碰撞電路。43閱讀器的電路組成

微控制器是閱讀器工作的核心，完成收/發(fā)控制、向應答器發(fā)送命令與寫數(shù)據(jù)、應答器數(shù)據(jù)讀取與處理、與應用系統(tǒng)的高層進行通信等任務。44什么是RFID系統(tǒng)RFID系統(tǒng)應答器閱讀器高層其它45高層對于獨立的應用，閱讀器可以完成應用的需求，例如，公交車上的閱讀器可以實現(xiàn)對公交票卡的驗讀和收費。但對于多閱讀器構(gòu)成網(wǎng)絡架構(gòu)的信息系統(tǒng)，高層是必不可少的。46高層如何將現(xiàn)有的系統(tǒng)與RFID閱讀器連接？47高層如何將現(xiàn)有的系統(tǒng)與RFID閱讀器連接？中間件48高層如何將現(xiàn)有的系統(tǒng)與RFID閱讀器連接？中間件49中間件RFID中間件是介于RFID閱讀器和后端應用程序之間的獨立軟件，能夠與多個RFID閱讀器和多個后端應用程序連接。應用程序使用中間件所提供的一組通用應用程序借口（API），就能連接到RFID閱讀器，讀取RFID應答器數(shù)據(jù)。50什么是RFID系統(tǒng)RFID系統(tǒng)應答器閱讀器高層其它51天線的特點閱讀器和應答器都需要安裝天線。天線的目標是取得最大的能量傳輸效果。選擇天線時，應考慮天線類型、天線的阻抗、應答器附著物的射頻特性、閱讀器與應答器周圍的金屬物體等因素。在應答器中，天線和應答器芯片封裝在一起。

52天線的分類

RFID系統(tǒng)所用的天線類型主要有偶極子天線、微帶貼片天線、線圈天線等。53天線的分類

RFID系統(tǒng)所用的天線類型主要有偶極子天線、微帶貼片天線、線圈天線等。偶極子天線輻射能力強，制造工藝簡單，成本低，具有全向方向性，常用于遠距離RFID系統(tǒng)。微帶貼片天線的方向圖是定向的，但工藝較復雜，成本較高。線圈天線用于電感耦合方式的RFID系統(tǒng)中，適用于近距離（1m以下）的RFID。54目錄RFID概論1.RFID的概念及特點2.RFID系統(tǒng)構(gòu)成3.RFID系統(tǒng)工作流程及分類4.RFID系統(tǒng)案例相關自動識別技術(shù)對比55RFID系統(tǒng)的工作流程56RFID系統(tǒng)的工作流程閱讀器通過發(fā)射天線發(fā)送一定頻率的射頻信號57RFID系統(tǒng)的工作流程應答器獲得能量被激活58RFID系統(tǒng)的工作流程59RFID系統(tǒng)的工作流程應答器將自身信息通過內(nèi)置天線發(fā)送出去60RFID系統(tǒng)的工作流程閱讀器天線接收到從應答器發(fā)送來的載波信號61RFID系統(tǒng)的工作流程閱讀器天線將載波信號傳送到閱讀器62RFID系統(tǒng)的工作流程閱讀器對接收信號進行解調(diào)和解碼，然后送到系統(tǒng)高層63RFID系統(tǒng)的工作流程系統(tǒng)高層根據(jù)邏輯運算判斷該電子標簽的合法性64RFID系統(tǒng)的工作流程系統(tǒng)高層做出相應處理，發(fā)出指令信號，控制執(zhí)行機構(gòu)動作65RFID系統(tǒng)射頻識別的應用系統(tǒng)構(gòu)架最簡單的應用系統(tǒng)只有單個閱讀器，它一次對一個應答器進行操作，如公交汽車上的票務操作。

66RFID系統(tǒng)射頻識別的應用系統(tǒng)構(gòu)架較復雜的應用需要一個閱讀器可同時對多個應答器進行操作，即要具有防碰撞（亦稱防沖突）的能力。67RFID系統(tǒng)射頻識別的應用系統(tǒng)構(gòu)架

更復雜的應用系統(tǒng)要解決閱讀器的高層處理問題，包括多閱讀器的網(wǎng)絡連接。

68目錄RFID概論1.RFID的概念及特點2.RFID系統(tǒng)構(gòu)成3.RFID系統(tǒng)工作流程及分類4.RFID系統(tǒng)案例相關自動識別技術(shù)對比69RFID的應用RFID應用領域廣泛，且每種應用的實現(xiàn)，都會形成一個龐大的市場，因此可以說射頻識別是一個重要的新的經(jīng)濟增長點。目前，RFID在票務系統(tǒng)（城市公交車、高速公路收費、門票等）、收費卡、城市交通管理、安檢門禁、物流、家政、食品安全追溯、藥品、礦井生產(chǎn)安全、防盜、防偽、證件、集裝箱識別、動物追蹤、運動計時、生產(chǎn)自動化、商業(yè)供應鏈等眾多領域獲得廣泛應用。70汽車防盜1RFID的較新應用。已經(jīng)開發(fā)出足夠小的應答器，能夠封裝到汽車鑰匙里。該鑰匙中含有特定的應答器，在汽車上裝有閱讀器。當鑰匙插入到點火器中時，閱讀器能夠辨識鑰匙的身份。如果閱讀器接收不到射頻卡發(fā)送來的特定信號，汽車的引擎將不會發(fā)動。用這種電子驗證的方法，汽車的中央計算機也就能容易地防止短路點火。71汽車防盜2在另一種汽車防盜系統(tǒng)中，司機自己帶有一應答器，其作用范圍是在司機座椅44-45cm以內(nèi)，閱讀器安裝在座椅的背部。當閱讀器讀取到有效的ID號時，系統(tǒng)發(fā)出信號，然后汽車才能啟動。如果司機離開汽車，車門敞開等，閱讀器不能讀到有效ID號，引擎會自動關閉同時觸發(fā)報警裝置。這種應答器也可用于辦公室和家庭。72汽車防盜3RFID可應用于尋找丟失的汽車。在城市的各主要街道裝置RFID系統(tǒng)，只要車輛帶有應答器，當其路過時，該汽車的ID號和當時時間都將會被自動記錄，被送至城市交通管理中心的計算機。若警察駕駛?cè)舾蓭в虚喿x器的流動巡邏車，更方便地檢測車輛的行蹤。73RFID應用案例74RFID應用案例

RFID在現(xiàn)代商店的應用RFID在門禁系統(tǒng)應用東莞RFID圖書管理系統(tǒng)雷諾RFID卡RFID婚禮儀式現(xiàn)場RFID應用案例76目錄RFID概論1.RFID的概念及特點2.RFID系統(tǒng)構(gòu)成3.RFID系統(tǒng)工作流程及分類4.RFID系統(tǒng)案例相關自動識別技術(shù)對比77相關的自動識別技術(shù)自動識別技術(shù)：包括條形碼、接觸式IC卡、生物特征識別、光學字符識別（OCR）以及射頻識別（RFID）等。78相關的自動識別技術(shù)自動識別技術(shù)：包括條形碼、接觸式IC卡、生物特征識別、光學字符識別（OCR）以及射頻識別（RFID）等。條形碼（BarCode）技術(shù)：最早產(chǎn)生在20世紀20年代，由一組規(guī)則排列的條和空、相應的數(shù)字組成。一維碼二維碼79一維條形碼全球貿(mào)易項目代碼（GTIN），為全球貿(mào)易提供唯一標識的一種代碼，有四種編碼結(jié)構(gòu)：EAN

UCC-13（EAN13）、EAN

UCC-8（EAN8）、UCC-12以及EAN

UCC-14。（P294表10.1）80零售商品的標識代碼主要采用EAN.UCC-13，EAN.UCC-8和UCC-12。在我國，通常情況下選用13位數(shù)字代碼結(jié)構(gòu)的EAN.UCC-13條形碼，出口到北美時才申請UCC-12代碼。（類似于電話號碼分區(qū)）81結(jié)構(gòu)種類廠商識別代碼商品項目代碼檢驗碼結(jié)構(gòu)1X1X2X3X4X5X6X7X8X9X10X11X12X13結(jié)構(gòu)2X1X2X3X4X5X6X7X8X9X10X11X12X1382結(jié)構(gòu)種類廠商識別代碼商品項目代碼檢驗碼結(jié)構(gòu)1X1X2X3X4X5X6X7X8X9X10X11X12X13結(jié)構(gòu)2X1X2X3X4X5X6X7X8X9X10X11X12X13EAN編碼組織在EAN分配的前綴碼的基礎上分配給廠商唯一標識。左起三位前綴碼690-693是EAN分配給中國物品編碼中心的前綴碼。83結(jié)構(gòu)種類廠商識別代碼商品項目代碼檢驗碼結(jié)構(gòu)1X1X2X3X4X5X6X7X8X9X10X11X12X13結(jié)構(gòu)2X1X2X3X4X5X6X7X8X9X10X11X12X13690和691采用結(jié)構(gòu)一，692和693采用結(jié)構(gòu)二84結(jié)構(gòu)種類廠商識別代碼商品項目代碼檢驗碼結(jié)構(gòu)1X1X2X3X4X5X6X7X8X9X10X11X12X13結(jié)構(gòu)2X1X2X3X4X5X6X7X8X9X10X11X12X13商品項目代碼可由廠商自行編碼，但必須符合唯一性、永久性和無含義等原則。85結(jié)構(gòu)種類廠商識別代碼商品項目代碼檢驗碼結(jié)構(gòu)1X1X2X3X4X5X6X7X8X9X10X11X12X13結(jié)構(gòu)2X1X2X3X4X5X6X7X8X9X10X11X12X13用于檢驗廠商識別代碼、商品項目代碼的正確性86前綴碼商品項目代碼檢驗碼X1X2X3X4X5X6X7X887二維條形碼一類由矩陣代碼和點代碼組成，其數(shù)據(jù)以二維空間的形態(tài)編碼。矩陣代碼有MaxiCode，DataMatrix，CodeOne等，這種條形碼可以做得很小，甚至可以硅芯片實現(xiàn)，很適用于小物件。88二維條形碼一類由矩陣代碼和點代碼組成，其數(shù)據(jù)以二維空間的形態(tài)編碼。一類二維條形碼是包含重疊的或多行的條形碼符號，代表性的條形碼編碼有PDF417和CODE49等。89RFID與條形碼RFID可以識別單個非常具體的物體，而條形碼僅能夠識別物體的類別。90RFID與條形碼RFID可以識別單個非常具體的物體，而條形碼僅能夠識別物體的類別。RFID采用無線電射頻，可以透過外部材料讀取數(shù)據(jù)，而條形碼是靠激光來讀取外部數(shù)據(jù)。91RFID與條形碼RFID可以識別單個非常具體的物體，而條形碼僅能夠識別物體的類別。RFID采用無線電射頻，可以透過外部材料讀取數(shù)據(jù)，而條形碼是靠激光來讀取外部數(shù)據(jù)。RFID可以同時對多個物體進行識讀，而條形碼只能一個一個地順序讀取。92RFID與條形碼RFID可以識別單個非常具體的物體，而條形碼僅能夠識別物體的類別。RFID采用無線電射頻，可以透過外部材料讀取數(shù)據(jù)，而條形碼是靠激光來讀取外部數(shù)據(jù)。RFID可以同時對多個物體進行識讀，而條形碼只能一個一個地順序讀取。RFID的應答器可存儲的信息量大，并可進行多次改寫。93RFID與條形碼RFID可以識別單個非常具體的物體，而條形碼僅能夠識別物體的類別。RFID采用無線電射頻，可以透過外部材料讀取數(shù)據(jù)，而條形碼是靠激光來讀取外部數(shù)據(jù)。RFID可以同時對多個物體進行識讀，而條形碼只能一個一個地順序讀取。RFID的應答器可存儲的信息量大，并可進行多次改寫。RFID易于構(gòu)成網(wǎng)絡應用環(huán)境，對于商品貨物而言，可都建所謂“物流網(wǎng)”。94RFID的不足RFID標簽的價格問題RFID標簽涉及的隱私問題RFID標簽的安全性問題標準統(tǒng)一的問題95RFID的不足RFID標簽的價格問題RFID標簽涉及的隱私問題RFID標簽的安全性問題標準統(tǒng)一的問題96RFID的不足RFID標簽的價格問題目前，RFID標簽的整體價格約為9美分，而條形碼的價格要便宜很多。RFID標簽的整體價格在5美分以下時，才會獲得大面積的