射频识别技术及其发展现状
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ta :July 1995 ,USA 2 “The potential of RFID is finally a reality”, Small D. , Industrial
汽车的电子月票 、食堂餐卡等 。由于电子标签上的存储 单元能够分区 ,每个分区可以采用不同的加密体制 ,一个 电子标签就可同时应用于不同部门的收费系统 ,甚至可 同时作为医疗保险卡 、通行证 、驾驶执照 、护照等等使用 。
1983 ,44 ,5892610
《电子技术应用》1999 年第 1 期 四通工控 研华加值商 62626144 62626145
5
© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.
专家论谈
射频识别技术及其发展现状
北京邮电大学电子工程系 (100876) 沈宇超 沈树群
射频识别 ( 即 Radio Frequency Identification ,以下简称
RFID) 技术是从九十年代兴起的一项自动识别技术 。它
利用无线射频方式进行非接触双向通信 ,以达到识别目
的并交换数据[123] 。与磁卡 、IC 卡等接触式识别技术不
3. 7 铁路运输监控 在火车运营中使用 RFID 系统有个很大的优势在于
火车是按既定路线运行 ,所以可以在沿途安放读写器以 便监控火车的运行 。通过读到的数据 ,能够辨认火车的 身份 ,监控火车的运行安全 ,及火车的完整性 ,以防遗漏 在铁轨上的车厢发生撞车事故 。同时在车站能将车厢重
RFID 系统可以方便 、安全的应用于门禁保安 。同时 新编组 。起初的努力是用超声波和雷达测距系统读出车
1996 年 ,佛山市政府安装了 RFID 系统用于自动收
汽车 、福特汽车 、Mitisubishi 汽车和韩国 Hyundai 的欧洲车 型已将 RFID 用于防盗 。目前全世界已经有大约两百万 辆汽车装有该防盗系统 。
取路桥费以提高车辆通过率 ,缓解公路瓶颈 。车辆可以 在 250 公里的时速下用少于 015 毫秒的时间被识别 ,并 且正确率达 99195 %。上海最近安装的两套基于 RFID 的 自动收取养路费系统正在接收全面的测试和评估 。通过 采用 RFID 系统 ,中国有把握改善其公路基础设施 。 3. 2 门禁保安
就条码 、磁卡 、IC 卡 、RFID 等识别技术来说 ,它们都 有各自的特点及适于应用的场合 。表 1 列出了几种识别 技术的特点与区别 。
图 1 射频识别系统原理图 抗恶劣环境 。
2 国际射频识别技术发展状况 由于它的优点 ,在国外 RFID 技术已被广泛应用于诸
如工业自动化 、商业自动化 、交通运输控制管理等众多领 域 。汽车 、火车等交通监控 ; 高速公路自动收费系统 ; 物 品管理 ;流水线生产自动化 ;门禁系统 ;金融交易 ;仓储管 理 ;畜牧管理 ;车辆防盗等等 。如澳大利亚将 RFID 产品 用于澳机场旅客行李管理中并发挥了出色的作用 。欧共 体宣布 1997 年开始生产的新车型必须具有基于 RFID 技 术的防盗系统 ;瑞士国家铁路局在瑞士的全部旅客列车 上安装 RFID 自动识别系统 。调度员可以实时的掌握火 车运行情况 ,不仅利于管理 ,还大大减小发生事故的可能 性 ;1996 年 1 月 韩 国 在 汉 城 的 600 辆 公 共 汽 车 上 安 装 RFID 系统用于电子月票 ,还计划将这套系统推广到铁路 和其它城市 。德国汉莎航空公司试用非接触的电子标签 作为飞机票 ,改变了传统的机票购销方式等等 。
同 ,RFID 系统的电子标签和读写器之间无须物理接触就
可完成识别 ,因此它可实现多目标识别 、运动目标识别 ,
可在更广泛的场合中应用 。
1 RFID 技术原理
典型的 RFID 系统由电子标签 ( Tag) ,读写器 ( Read/
Write Device) 以及数据交换 、管理系统等组成[4] 。电子标
签也称射频卡 ,它具有智能读写及加密通信的能力 。读 写器由无线收发模块 、天线 、控制模块及接口电路等组 成 。图 1 是 RFID 系统的原理示意图 ,它是无源系统 ,即 电子标签内不含电池 ,电子标签工作的能量是由读写器 发出的射频脉冲提供 。电子标签接收射频脉冲 ,整流并 给电容充电 。电容电压经过稳压后作为工作电压 。数据 解调部分从接收到的射频脉冲中解调出数据并送到控制 逻辑 。控制逻辑接受指令完成存储 、发送数据或其它操 作 。EEPROM 用来存储电子标签的 ID 号及其它用户数 据 。还有有源 RFID 系统 ,是由电池供电 ,可以在较高频 段工作 ,识别距离较长 ,和读写器之间的通信速率也较 高。
RFID 系统还可以根据工作频率的不同分为低频 、中 频及高频系统 。低频系统一般工作在 100k~500kHz ,中 频系统工作在 10MHz~15MHz 左右 ,它们主要适用于识 别距离短 、成本低的应用中 ; 而高频系统则可达 850 ~ 950MHz 及 214~5GHz 的微波段 ,适用于识别距离长 ,读 写数据率高的场合 。
专家论谈
3 射频识别技术在我国发展前景 :
一卡多用符合未来的发展潮流 。
我国政府在 1993 年制定的金卡工程实施计划及全 3. 4 生产线自动化
国范围的金融卡网络系统的 10 年规划 ,是一个旨在加速
用 RFID 技术在生产流水线上实现自动控制 、监视 ,
推动我国国民经济信息化进程的重大国家级工程 。由此 提高生产率 ,改进生产方式 ,节约了成本 。例如德国宝马
各种自动识别技术的发展及应用十分迅猛 。现在 ,射频 汽车公司在装配流水线上应用电子标签实现了生产用户
识别技术做为一种新兴的自动识别技术 ,也正在中国很 定制的汽车 。Motorola ,SGSThomson 等集成电路制造商采
快地普及 。可以说 ,射频识别产品的市场是十分巨大的 。 用了 RFID 自动识别工序控制系统 。半导体生产对于超
信息载体
信息 量
表 1 识别技术的比较
读/ 写 性
读取方式
保密 性
智能 化
环境适应 能力
寿命
ISO 标准
成本
运动的电子标签 。它以无线 条码 纸
小 只读 光电转换 差 无
差 较短 有 最低
方式通信 ,无须外露电触点 , 磁卡 磁性物质 较小 读/ 写 电磁转换 一般 无
电子标签的芯片可以按不同 IC 卡 EEPROM 大 读/ 写 电擦写 最好 有 的应用要求来封装 , 可以抵 RFID EEPROM 大 读/ 写 无线通信 最好 有
RFID 技术在下列几种应用中比较有发展前景 。
净的特殊需要 ,使得 RFID 比条码等其他识别系统更适用
年销售量 ( 万套)
于此 。而生产线上每次误操作将造成近百万美元的损
70
失 ,也使减少误操作变得十分必要 。
10000
60
3. 5 仓储管理
8000
50
将 RFID 系统用于智能仓库货物管理有效地解决
纹等其它的识别方式 。1996 夏季奥林匹克运动会的安 说 ,RFID 技术将会改变我们的生活方式 。
全机构就是采用这种保安系统 。
参考文献
3. 3 RFID 金融卡 无纸交易是必然的发展方向 ,目前 RFID 系统开始抢
占收费这个市场 。原因是 RFID 系统更能适用于不同的 环境 ,包括磁卡 、IC 卡不能适用的恶劣环境 。比如公共
较差 好 最好
短有低 长 有 较高 最长 不全 较高
4
西安科兴工控 研华加值商 电话 : (029) 2234544/ 2225544 《电子技术应用》1999 年第 1 期
© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.
Байду номын сангаас
6000 4000 2000
40 30
20 10
年销售额 (亿美元)
了仓储货物信息管理 。对于大型仓储基地来说 ,管理中 心可以实时了解货物位置 ,货物存储的情况 ,对于提高 仓储效率 ,反馈产品信息 ,指导生产都有很重要的意义 。
0 93 94
97
(年)
0 89
92 97
99 3. 6 汽车防盗
用于出入口安全检查 ,考勤及公司财产监控等方面 ,由于 厢侧的条码 ,现在被 RFID 系统取代 。
系统可以同时识别多个电子标签 ,消灭了上班前排队打
新兴的 RFID 技术正在我国快速普及 ,技术本身的优
卡的现象 。安全级别要求高的地方 ,还可以结合指纹 、掌 势使它具有宽广的应用前景及巨大的市场潜能 。可以
中占据的位置也越来越重要 。而现在的人工收费系统却 信号 ,中央计算机将关闭汽车引擎 。用这种电子验证的
常常造成交通堵塞 。将 RFID 系统用于高速公路自动收 方法就能容易的防止目前常见的盗车手段 。欧洲的丰田
费 ,能够在携带电子标签的车辆高速通过收费站的同时 自动完成收费 。可以有效解决这个问题 。
据有关权威数据显示 ,射频识别产品的年销售量及 销售额发展趋势见图 2 。其中在 1992~1999 年间射频识 别产品在全世界销售额的年平均增长率将达 2513 %。由 此可见 ,射频识别技术具有广阔的市场前景 。
RFID 系 统 最 大 的 特 点 是非接触识别 ,因此可以同 时识别多个电子标签及高速
Engineering ,Vol 24 Iss :10 p. 4627 ,Date :Oct. 1992 3 “Tomorrow’s Toll Road”, Hartje , Ronald L. , Civil Engineering
Vol :61 Iss :2 ,Feb. 1991 p60261 4 Mawhinney D. Microwave tag identification systems. RCA Rev ,
1 “A microwave noncontact identification transpondent using subhar2 monic inerrogation”, Pobanz , C. W. IEEE Transactions on Mi2 crowave Theory and Techniques Vol :43 Iss :7 ,pt. 2 p. 167329 ,Da2
图 2 R F ID 系统销售发展趋势
由于已经开发了小到能够封装到汽车钥匙当中的 电子标签 ,使 RFID 系统可方便地应用于汽车防盗中 。
3. 1 高速公路自动收费
当钥匙插入到点火器中时 ,汽车上的读写器能够辨别钥
目前中国的高速公路发展非常快 ,在地区经济发展 匙的身份 。如果读写器接收不到电子标签发送来的特定
汽车的电子月票 、食堂餐卡等 。由于电子标签上的存储 单元能够分区 ,每个分区可以采用不同的加密体制 ,一个 电子标签就可同时应用于不同部门的收费系统 ,甚至可 同时作为医疗保险卡 、通行证 、驾驶执照 、护照等等使用 。
1983 ,44 ,5892610
《电子技术应用》1999 年第 1 期 四通工控 研华加值商 62626144 62626145
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© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.
专家论谈
射频识别技术及其发展现状
北京邮电大学电子工程系 (100876) 沈宇超 沈树群
射频识别 ( 即 Radio Frequency Identification ,以下简称
RFID) 技术是从九十年代兴起的一项自动识别技术 。它
利用无线射频方式进行非接触双向通信 ,以达到识别目
的并交换数据[123] 。与磁卡 、IC 卡等接触式识别技术不
3. 7 铁路运输监控 在火车运营中使用 RFID 系统有个很大的优势在于
火车是按既定路线运行 ,所以可以在沿途安放读写器以 便监控火车的运行 。通过读到的数据 ,能够辨认火车的 身份 ,监控火车的运行安全 ,及火车的完整性 ,以防遗漏 在铁轨上的车厢发生撞车事故 。同时在车站能将车厢重
RFID 系统可以方便 、安全的应用于门禁保安 。同时 新编组 。起初的努力是用超声波和雷达测距系统读出车
1996 年 ,佛山市政府安装了 RFID 系统用于自动收
汽车 、福特汽车 、Mitisubishi 汽车和韩国 Hyundai 的欧洲车 型已将 RFID 用于防盗 。目前全世界已经有大约两百万 辆汽车装有该防盗系统 。
取路桥费以提高车辆通过率 ,缓解公路瓶颈 。车辆可以 在 250 公里的时速下用少于 015 毫秒的时间被识别 ,并 且正确率达 99195 %。上海最近安装的两套基于 RFID 的 自动收取养路费系统正在接收全面的测试和评估 。通过 采用 RFID 系统 ,中国有把握改善其公路基础设施 。 3. 2 门禁保安
就条码 、磁卡 、IC 卡 、RFID 等识别技术来说 ,它们都 有各自的特点及适于应用的场合 。表 1 列出了几种识别 技术的特点与区别 。
图 1 射频识别系统原理图 抗恶劣环境 。
2 国际射频识别技术发展状况 由于它的优点 ,在国外 RFID 技术已被广泛应用于诸
如工业自动化 、商业自动化 、交通运输控制管理等众多领 域 。汽车 、火车等交通监控 ; 高速公路自动收费系统 ; 物 品管理 ;流水线生产自动化 ;门禁系统 ;金融交易 ;仓储管 理 ;畜牧管理 ;车辆防盗等等 。如澳大利亚将 RFID 产品 用于澳机场旅客行李管理中并发挥了出色的作用 。欧共 体宣布 1997 年开始生产的新车型必须具有基于 RFID 技 术的防盗系统 ;瑞士国家铁路局在瑞士的全部旅客列车 上安装 RFID 自动识别系统 。调度员可以实时的掌握火 车运行情况 ,不仅利于管理 ,还大大减小发生事故的可能 性 ;1996 年 1 月 韩 国 在 汉 城 的 600 辆 公 共 汽 车 上 安 装 RFID 系统用于电子月票 ,还计划将这套系统推广到铁路 和其它城市 。德国汉莎航空公司试用非接触的电子标签 作为飞机票 ,改变了传统的机票购销方式等等 。
同 ,RFID 系统的电子标签和读写器之间无须物理接触就
可完成识别 ,因此它可实现多目标识别 、运动目标识别 ,
可在更广泛的场合中应用 。
1 RFID 技术原理
典型的 RFID 系统由电子标签 ( Tag) ,读写器 ( Read/
Write Device) 以及数据交换 、管理系统等组成[4] 。电子标
签也称射频卡 ,它具有智能读写及加密通信的能力 。读 写器由无线收发模块 、天线 、控制模块及接口电路等组 成 。图 1 是 RFID 系统的原理示意图 ,它是无源系统 ,即 电子标签内不含电池 ,电子标签工作的能量是由读写器 发出的射频脉冲提供 。电子标签接收射频脉冲 ,整流并 给电容充电 。电容电压经过稳压后作为工作电压 。数据 解调部分从接收到的射频脉冲中解调出数据并送到控制 逻辑 。控制逻辑接受指令完成存储 、发送数据或其它操 作 。EEPROM 用来存储电子标签的 ID 号及其它用户数 据 。还有有源 RFID 系统 ,是由电池供电 ,可以在较高频 段工作 ,识别距离较长 ,和读写器之间的通信速率也较 高。
RFID 系统还可以根据工作频率的不同分为低频 、中 频及高频系统 。低频系统一般工作在 100k~500kHz ,中 频系统工作在 10MHz~15MHz 左右 ,它们主要适用于识 别距离短 、成本低的应用中 ; 而高频系统则可达 850 ~ 950MHz 及 214~5GHz 的微波段 ,适用于识别距离长 ,读 写数据率高的场合 。
专家论谈
3 射频识别技术在我国发展前景 :
一卡多用符合未来的发展潮流 。
我国政府在 1993 年制定的金卡工程实施计划及全 3. 4 生产线自动化
国范围的金融卡网络系统的 10 年规划 ,是一个旨在加速
用 RFID 技术在生产流水线上实现自动控制 、监视 ,
推动我国国民经济信息化进程的重大国家级工程 。由此 提高生产率 ,改进生产方式 ,节约了成本 。例如德国宝马
各种自动识别技术的发展及应用十分迅猛 。现在 ,射频 汽车公司在装配流水线上应用电子标签实现了生产用户
识别技术做为一种新兴的自动识别技术 ,也正在中国很 定制的汽车 。Motorola ,SGSThomson 等集成电路制造商采
快地普及 。可以说 ,射频识别产品的市场是十分巨大的 。 用了 RFID 自动识别工序控制系统 。半导体生产对于超
信息载体
信息 量
表 1 识别技术的比较
读/ 写 性
读取方式
保密 性
智能 化
环境适应 能力
寿命
ISO 标准
成本
运动的电子标签 。它以无线 条码 纸
小 只读 光电转换 差 无
差 较短 有 最低
方式通信 ,无须外露电触点 , 磁卡 磁性物质 较小 读/ 写 电磁转换 一般 无
电子标签的芯片可以按不同 IC 卡 EEPROM 大 读/ 写 电擦写 最好 有 的应用要求来封装 , 可以抵 RFID EEPROM 大 读/ 写 无线通信 最好 有
RFID 技术在下列几种应用中比较有发展前景 。
净的特殊需要 ,使得 RFID 比条码等其他识别系统更适用
年销售量 ( 万套)
于此 。而生产线上每次误操作将造成近百万美元的损
70
失 ,也使减少误操作变得十分必要 。
10000
60
3. 5 仓储管理
8000
50
将 RFID 系统用于智能仓库货物管理有效地解决
纹等其它的识别方式 。1996 夏季奥林匹克运动会的安 说 ,RFID 技术将会改变我们的生活方式 。
全机构就是采用这种保安系统 。
参考文献
3. 3 RFID 金融卡 无纸交易是必然的发展方向 ,目前 RFID 系统开始抢
占收费这个市场 。原因是 RFID 系统更能适用于不同的 环境 ,包括磁卡 、IC 卡不能适用的恶劣环境 。比如公共
较差 好 最好
短有低 长 有 较高 最长 不全 较高
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西安科兴工控 研华加值商 电话 : (029) 2234544/ 2225544 《电子技术应用》1999 年第 1 期
© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.
Байду номын сангаас
6000 4000 2000
40 30
20 10
年销售额 (亿美元)
了仓储货物信息管理 。对于大型仓储基地来说 ,管理中 心可以实时了解货物位置 ,货物存储的情况 ,对于提高 仓储效率 ,反馈产品信息 ,指导生产都有很重要的意义 。
0 93 94
97
(年)
0 89
92 97
99 3. 6 汽车防盗
用于出入口安全检查 ,考勤及公司财产监控等方面 ,由于 厢侧的条码 ,现在被 RFID 系统取代 。
系统可以同时识别多个电子标签 ,消灭了上班前排队打
新兴的 RFID 技术正在我国快速普及 ,技术本身的优
卡的现象 。安全级别要求高的地方 ,还可以结合指纹 、掌 势使它具有宽广的应用前景及巨大的市场潜能 。可以
中占据的位置也越来越重要 。而现在的人工收费系统却 信号 ,中央计算机将关闭汽车引擎 。用这种电子验证的
常常造成交通堵塞 。将 RFID 系统用于高速公路自动收 方法就能容易的防止目前常见的盗车手段 。欧洲的丰田
费 ,能够在携带电子标签的车辆高速通过收费站的同时 自动完成收费 。可以有效解决这个问题 。
据有关权威数据显示 ,射频识别产品的年销售量及 销售额发展趋势见图 2 。其中在 1992~1999 年间射频识 别产品在全世界销售额的年平均增长率将达 2513 %。由 此可见 ,射频识别技术具有广阔的市场前景 。
RFID 系 统 最 大 的 特 点 是非接触识别 ,因此可以同 时识别多个电子标签及高速
Engineering ,Vol 24 Iss :10 p. 4627 ,Date :Oct. 1992 3 “Tomorrow’s Toll Road”, Hartje , Ronald L. , Civil Engineering
Vol :61 Iss :2 ,Feb. 1991 p60261 4 Mawhinney D. Microwave tag identification systems. RCA Rev ,
1 “A microwave noncontact identification transpondent using subhar2 monic inerrogation”, Pobanz , C. W. IEEE Transactions on Mi2 crowave Theory and Techniques Vol :43 Iss :7 ,pt. 2 p. 167329 ,Da2
图 2 R F ID 系统销售发展趋势
由于已经开发了小到能够封装到汽车钥匙当中的 电子标签 ,使 RFID 系统可方便地应用于汽车防盗中 。
3. 1 高速公路自动收费
当钥匙插入到点火器中时 ,汽车上的读写器能够辨别钥
目前中国的高速公路发展非常快 ,在地区经济发展 匙的身份 。如果读写器接收不到电子标签发送来的特定