智慧物流信息技术与应用0203RFID技术

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日本:也非常重视RFID技术的发展,在电子标签领 域的研究起步较早。
➢ 日本曾在包括消费电子、书籍、服装、音乐、建筑机 械、制药和物流等七大产业做好RFID的应用试验。
➢ 2004年,三菱成功地开发出了避免RFID读卡器之间 干扰的新技术。
➢ NEC宣布,生产笔记本、个人电脑产品公司引进了使 用RFID的生产管理系统。
1.RFID的起源与发展
欧洲:RFID技术的研发和应用紧随美国之后,开发 速度很快,开发能力也非常强大。
➢ 1990年,飞利浦半导体公司研发了第一个芯片读写 RFID系统;
➢ 最早对RFID中的反碰撞问题进行研究; ➢ 最先试验成功了低频RFID(13.56MHZ)系统。
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1.RFID的起源与发展
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1.RFID的起源与发展
我国:对RFID系统的研究较晚。
➢ 1993年,国家制定金卡工程实施计划,旨在加速推动 我国国民经济信息化进程,由此RFID在我国的发展及 应用迅速展开,这也是我国开展RFID技术研究的标志。
➢ 在我国,RFID的典型应用是二代身份证技术,采用 13.56MHZ的RFID作为内核技术,在防伪方面取得了 重大突破。
TTF 有 低 可达100m 1000个 128Kb可读可写
RTF 无 高 3~5m 3m内几百个 128字节可读可写
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(1)电子标签
只读型标签。只能读出不能写入的标签。可分为以下三类:
✓只读标签:内容出厂时已写入,识别时只可读出,不可改写。 ✓一次性编程只读标签:标签内容只可在应用前一次性编程写入,识
➢ 高速公路自动收费系统、大型养殖场的动物跟踪管理系统以及 车辆的防抢防盗系统
➢ 积极开发相应的软件及系统来支持RFID的应用 ➢ 沃尔玛、家乐福等企业不断加强RFID技术在其仓储管理中的应
用。 ➢ 2004年,美军方宣布军用物资均使用RFID技术进行识别与跟
踪,极大地推进了RFID的研究和应用。
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2000年以后。标准化问题日趋为人们所重视, RFID产品种类更加丰富,有源电子标签、无源电子 标签及半无源电子标签均得到发展,电子标签成本 不断降低,规模应用行业扩大。
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1.RFID的起源与发展
美国:对RFID的研究起步较早,无论是民间还是政府 都非常重视RFID技术的开发和应用,对RFID系统的标 签芯片、天线、射频模块等都有较深入的探索和研究。
别过程中内容不可改写。 ✓可重复编程只读标签:标签内容经擦除后可重新编程写入,识别过
程中内容不可改写。
读写型标签。标签内容既可被读写器读出,又可由读写器 写入的标签。
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(1)电子标签 标识标签:一般只存储被标识对象的标记代码, 不存储其属性信息。 便携式数据文件:不仅存储被标识对象的标记 代码,还存储有被标识对象其他相关信息。
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(1)电子标签
低频标签。典型工作频率为125KHZ和133KHZ,一般为无源标签, 工作能量通过电感耦合(近场)获得,阅读距离小于1m。
中高频标签。典型工作频率为13.56MHZ,一般也采用无源设置, 其工作能量和低频标签一样,也是通过电感耦合(近场)获 得,可以选用较高的传输速度,天线设计相对简单,标签一 般制成卡片形状,如电子身份证、电子车票等。
1~17Kbps
106Kbps;最高 847.5Kbps
存货控制 门禁系统 动物识别
迟钝
智能卡 图书馆管理 票据管理
超高频(UHF) 433MHz 860~960 MHz
分米波
电磁反射散射耦合
有源型
无源/有源型
0-200m
1~8m
微波(uW) 2.45GHz,5.8 GHz 分米波&厘米波 电磁反射散射耦合 有源型 >10m或100m(有源)
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1.RFID系统的体系结构
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1.RFID系统的体系结构 信息的传递与分发
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1.RFID系统的体系结构
企业前端软件,如设备供应商提供的系统演示软件、 驱动软件、接口软件、集成商或者客户自行开发的 RFID前端软件等。
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1.RFID系统的体系结构 企业后端软件,如后台应用软件、管理信 息系统(MIS)软件等。
超高频标签。典型工作频率为433MHZ、800/900MHZ频段和 2.45G/5.8GHZ频段,其耦合方式为反向散射耦合(远场), 阅读距离一般大于1m,最大可达10m以上(微波有源可达 100m)。
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(2)阅读器
负责射频信号与基带信号之间的转换和数据信息的 调制解调。
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(2)阅读器 负责与平台系统及RFID标签间的通信管理、基带信 号的编解码、执行防碰撞算法、数据传送过程中的 加解密、身份认证以及对外设的控制等功能。
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(2)遥耦合系统
遥耦合系统的典型作用距离可以达到1m。遥耦合系统又可细分为近 耦合系统(典型作用距离为15cm)与疏耦合系统(典型作用距离为1m) 两类。遥耦合系统利用的也是电子标签与阅读器天线无功近场区之间的 电感耦合构成无接触的空间信息传输射频通道工作的。遥耦合系统的典 型工作频率为13.56MHz,也有一些其他频率,如6.75MHz、 27.125MHz等。遥耦合系统目前仍然是低成本射频识别系统的主流。
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1.RFID的起源与发展
韩国:主要通过国家联合民间企业的力量来推动 RFID的发展。
➢ 2004年3月韩国提出了IT839计划,RFID的重要性得 到了进一步加强。
➢ 2005年3月,韩国政府耗资7.84亿美元在仁川新建技 术中心,主要从事电子标签技术包括RFID的研发及生 产,以帮助韩国企业快速确立在全球RFID市场的主流 地位。
1971~1980年。RFID技术与产品研发处于一个大 发展时期,各种RFID技术测试得到加速,出现了一 些最早的RFID应用。
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1.RFID的起源与发展
1981~1990年。RFID技术及产品进入商业应用阶 段,各种规模应用开始出现。
1991~2000年。RFID技术标准化问题日趋得到重 视,RFID产品得到广泛采用,RFID产品逐渐成为 人们生活中的一部分。
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(1)电子标签
无源标签:标签中不含电池的标签。工作能量来自阅 读器射频能量。
有源标签:标签中含有电池的标签。不需利用阅读器 的射频能量。
半有源标签:阅读器的射频能量起到唤醒标签转入工 作状态的作用。
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(1)电子标签
主动式标签:内部自带电池进行供电,它的电能充足, 工作可靠性高,信号传送的距离远。另外,主动式标签 可以通过设计电池的不同寿命对标签的使用时间或使用 次数进行限制。 ✓缺点主要是标签的使用寿命受到限制,而且随着标签内 电池电力的消耗,数据传输的距离会越来越小,影响系 统的正常工作。 ✓应用于军事;交通控制。
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(1)电子标签
被动式标签:具有永久的使用期,常常用在标签信息需 要每天读写或频繁读写多次的地方,而且被动式标签支 持长时间的数据传输和永久性的数据存储。 缺点主要是数据传输的距离要比主动式标签小。例如应 用于零售行业的传统标签。
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(1)电子标签
指标 标签电池 所需信号强度 通信范围 读取多标签 数据存储量
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(2)阅读器 负责接收或者发送射频信号,实现数据信息和能量 的传送。有时阅读器的电线是一个独立的部分,不 包含在阅读器中。
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(2)阅读器
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(3)RFID中间件
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3.RFID系统的耦合方式
密耦合系统 遥耦合系统 远距离系统
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(1)密耦合系统
密耦合系统的典型作用距离范围为0~1cm。实际应用中,通常需要 将电子标签插入阅读器中或将其放置到阅读器天线的表面。密耦合系统 利用的是电子标签与阅读器天线无功近场区之间的电感耦合构成无接触 的空间信息传输射频通道工作的。密耦合系统的工作频率一般局限在 30MHz以下的任意频率。由于密耦合方式的电磁泄露很小、耦合获得的 能量较大,因而可适合要求安全性较高,作用距离无要求的应用系统, 如电子门锁等。
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(1)电子标签 从接收的信号中去除载波,解调出原信号。
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(1)电子标签
将逻辑控制单元所送出的数据经调制器后加载到天 线并送给阅读器。
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(1)电子标签 对来自阅读器的信号进行译码,并依阅读器的要求 回发信号。
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(1)电子标签
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(1)电子标签
✓按 供 电 方 式 分 : 有 源 (Active) 标 签 、 无 源 (Passive) 标 签 和 半 有 源 (Semi-passive)标签。 ✓按通信方式分:主动式标签(TTF)和被动式标签(RTF)。 ✓按标签芯片分:只读(R/O)标签、读写(R/W)标签和CPU标 签。 ✓按数据存储能力分:标识标签和便携式数据文件。 ✓按 工 作 频 率 分 : 低 频 ( LF ) 标 签 、 高 频 ( HF ) 标 签 、 超 高 频 (UHF)标签以及微波(uW)标签。 ✓按工作距离分:远程标签、近程标签及超近程标签。
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3.RFID的工作频率
RFID频率是RFID系统的一个很重要的参数指标,它 决定了工作原理、通信距离、设备成本、天线形状和应 用领域等各种因素。RFID典型的工作频率有125KHz、 133KHz、13.56MHz、27.12MHz、433MHz、860~ 960MHz、2.45GHz、5.8GHz等。
速度快、作用距离远;但穿透 速度快、作用距离远;
能力弱。
但抗干扰力差
40~640Kbps
人员定位 车辆定位
EPC 供应链管理 集装箱管理
250k~1Mbps 道路收费
敏感
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3.RFID的工作频率
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4.RFID的技术优势
➢ 非接触式数据读写 ➢ 形状小型化和多样化 ➢ 环境适应强 ➢ 可重复使用 ➢ 穿透性强 ➢ 数据容量大 ➢ 安全性高

读/写 无线通信Fra Baidu bibliotek好

很好
最长
较 低
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2.3.2 RFID系统
射频识别系统(Radion Frequency Identification System)是在计算机技术支持下,由射频标签、识读 器、计算机网络和应用程序及数据库组成的自动识别和 数据采集系统。
智慧物流信息技术与应用
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1.RFID系统的体系结构
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4.RFID的技术优势
名称
信 息 载 信息


读写性 读取方式
保密 性
智能 化
抗干 扰
寿命
成 本
纸、塑
条码
料薄膜、 金属表

只读
CCD或 光束扫描



较短
最 低
面等
磁卡
磁性物 质
一般
读/写 电磁转换 一般

较差 短 低
IC卡
EEPRO M

读/写
电擦除、 写入




较 高
RFID标 EEPRO 签M
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1.RFID系统的体系结构
为不同的RFID系统管理提供安全通信连接。包括有线或无 线网络和读写器或控制器与计算机连接的串行通信接口。
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2.RFID系统的主要组件
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(1)电子标签 接收来自阅读器的信号,并把所要求的数据送回给 阅读器;
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(1)电子标签 利用阅读器发射的电磁场能量或自身电池提供的能 量,经稳压电路输出为其它模块提供稳定的电源。
2.3
2.3.1 RFID技术概述 2.3.2 RFID系统 2.3.3 EPC系统
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2.3.1 RFID技术概述
射频识别技术(Radio Frequency Identification,RFID), 是一种利用射频通信实现的非接触式自动识别技术。由于具有高 速移动物体识别、多目标识别和非接触识别等特点,RFID技术显 示出巨大的发展潜力与应用空间,被认为是21世纪的最有发展前 途的信息技术之一,同时也是物联网等现代信息技术的重要支撑。
➢ RFID在车辆管理、交通管理、物流管理、图书管理等 领域的应用也不在断推进。
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2.RFID的基本原理
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(1)电感耦合
通过空间高频交变磁场实现耦合,依据的是电磁感应 定律。
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(2)电磁反向散射耦合
雷达原理模型,发射出去的电磁波碰到目标后反射, 同时携带回目标信息,依据的是电磁波的空间传播规律。
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3.RFID的工作频率
参数 频段 波长 工作原理 运行方式 识别距离
技术特点
识别速度
典型应用 环境影响
低频(LF) 125~134 KHz 长波
高频(HF) 13.56 MHz 短波
电感耦合
电感耦合
无源型
无源型
<60cm
<1.5m
穿透及绕射能力强; 但无法同时进行多 标签读取。
性价比适中,适 用于绝大多数环 境;但抗冲突能 力差
智慧物流信息技术与应用
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1.RFID的起源与发展
1941~1950年。雷达的改进和应用催生了RFID技 术,1948年奠定了RFID技术的理论基础。
1951~1960年。早期RFID技术的探索阶段,主要 处于实验室实验研究。
1961~1970年。RFID技术的理论得到了发展,开 始了一些应用尝试。
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