无线射频识别技术
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主要内容
第一节 第二节 第三节
RFID技术 物联网 （视频） 自动识别技术在物流中的应用
第一节 RFID技术
一、RFID技术概念 二、RFID系统组成 三、RFID工作流程 四、RFID工作原理 五、RFID系统分类 六、RFID技术的特点 七、RFID技术的应用
一、RFID技术概念
RFID技术 (Radio Frequency Identification) 无线射频识别技术
具有特殊功能 的货架
只要顾客移动 了一件商品， 显示屏会立刻 显示该商品的 信息包括号码、 颜色和价格等
量转变为直流电源存在标签中电容器里；
对于半有源射频标签
射频场起到了激活的作用。
完全有源射频标签始
终处于激活状态，和读头发射的射频波相互作用， 具有较远的识读距离
时序
时序是指读头和标签的工作次序问题
读头先讲的方式（无源标签）
标签先讲方式（有源标签）
多标签同时识读，同时也只是相对的。
读头先讲的方式。逐一／逐批隔离——与处于活动 状态标签建立无冲撞的通信——将当前标签 置休 眠状态——唤醒被隔离标签（重复）
能够自动或在外力的作用下，把存储的 信息主动发射出去。
1．信号发射机(射频标签)
按调制方式分
主动式标签 被动式标签
种类
按存储器的类 型分
按有无电源分
只读标签 读写标签
无源标签 有源标签
其它种类 标识标签 便携式数据文件
低频标签 中频标签 高频标签
主动式标签、被动式标签
标签电源
标签电池 所需信号强度
微波(Microwave)： 使用的频段范围为1GHz以上，常见的主要规格有2.45GHz、
5.8GHz。微波频段的特性与应用和超高频段相似，读取距离约 为2公尺，但是对于环境的敏感性较高，一般应用于行李追踪、
物品管理、供应链管理…等。
RFID主要频段标准及特性
按适度距离分
远程标签（100cm以上） 近程标签（10—100 cm） 超近程标签（0.2—10cm）
在线(on—line)式：在生产环境中作为交互式 便携数据文件来处理时使用。
4．天线(Antenna)
影响天线发射 接收的因素
系统功率 形状
相对位置
三、无线数据通讯（RFDC）
标签与阅读器之间的数据传输是通过空气介质 以无线电波的形式进行的。
为了实现数据高速、远距离的传输，必须把数 据信号叠加在一个规则变化的、信号比较强的 电波上，这个过程叫做调制，规则变化的电波 叫做载波。在RFID系统中，载波电波一般由阅 读器或编程器发出 。
射频识别系统工作过程中，空间传输通道中发生 的过程可归结为三种事件模型：
（1）能量是时序得以实现的基础。 （2）时序是数据交换的实现方式； （3）数据交换是目的
能量
阅读器向射频标签供给射频能量。 对于无源射频标签
标签离开射频识别场时，标签处于休眠状态； 标签进入射频识别场时，一般由整流方法将射频能
1.是一种非接触式的识别技术 2.基本原理是电磁理论。 3.是利用电磁能量实现自动识别
与数据采集技术。
RFID技术的发展
二、RFID系统组成
信号发射机(射频标签) 信号接收机(阅读器)
编程器 发射接收天线
1．信号发射机(射频标签)
概念
标签:带有线圈、天线、存储器与控制系统 的低电集成电路。
特点
缺点:数据传输的距离短
应用:零售行业的 传统标签
只读标签与读写标签
只读标签
内容在标签出厂 时已被写入
只读标签
一次性编程 只读标签
可重复编程 只读标签
只可在应用前一 次性编程写入
经擦除后可重新 编程写入，识别 过程中标签内容
不改写
读写标签
标签应用过程中数据 双向传输
无源标签和有源标签
无源标签： 标签中不含有电池的标签。
射频标签与阅读器之间的电磁耦合， 包含两种情况： 近距离的电感耦合 远距离的电磁耦合
电感耦合
变压器模型，通过空间高频交变磁场 实现耦合，依据的是电磁感应定律
电感耦合方式一般适合于中、低频工 作的近距离射频识别系统。
典型的工作频率有：125kHz、225kHz和 13．56MHz。
识别作用距离小于1m，典型作用距离为10～ 20cm。
有很都方法可以实现数据在载波上的调制，如 调幅、调频、调相等。
三、无线数据通讯（RFDC）
影响数据传输距离远近的首要因素是载波信号 与标签中数据信号的强度。影响数据传输距离 的因素还包括障碍物、发射、接收天线的设计 和布置，噪声干扰等。
无线数据传输的方式：
窄带传输：单一的载波频率传输数据 宽带传输：即扩频技术传输，使用一定范围的频率
阅读器安装在移动的项目上，与MIS相连 电子标签固定在地表或其他位置（存储位置信息）
六、RFID技术的特点
优点
•不局限于视线，读取数据方便快速： •识别距离比光学系统远； •可重复使用：使用寿命长； •数据储存容量大； •可同时读取数个数据； •体积小； •不容易损坏； •难以伪造和有智能。
六、RFID技术的特点
范围 读取多标签
主动式 内置于标签内
有 低
可达100m 1000个
被动式 读卡器通过无线 电频率传输能量 无 高
3到5m 3米内几百个
数据存储
128 Kb可读可写 128字节可读可写
主动式标签
优点：工作可靠性高， 信号传送距离远。
缺点：标签的使用 寿命受到限制，贵
应用：军事; 交通控制
被动式标签
优点:具有永久的 使用期，便宜
(5)计算机控制器根据逻辑运算判断射频标签的合法性，针对 不同的设定做出相应的处理和控制，发出指令信号控制执 行机构的动作。
(6)执行机构按计算机的指令动作。
(7)通过计算机通信网络将各个监控点连接起来，构成总控信 息平台。
电子标签与阅读器之间通过耦合元件 实现射频信号的空间(无接触)耦合、 在耦合通道内，根据时序关系，实现 能量的传递、数据的交换。
缺点
价格
隐私
七、射频技术的应用
交通运输 仓储 生产 流通
高速公 路的自 动收费 系统
铁路货运
编组调度 系统
RFID库存 跟踪系统
集装 箱识 别系 统
拣选系统
自动拣选 系统
生产 物流 的自 动化 及过 程控 制
智能助手系统
在德国莱因伯格 的未来商店中， RFID货架能识别 货架上的物品缺 货时间或被摆放 错位置。只需按 键便显示价格的 电子货架标签可 以保证价格的准 确可信。
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。
电磁反向散射耦合方式一般适合于高频、微波工 作的远距离射频识别系统。
典型的工作频率有：433MHz，915MHz， 2．45GHz，5．8GHz。
识别作用距离大于1m，典型作用距离为3l0m
2.信号接收机(阅读器）
组成
天线、射频模块、读写模块
基本功能
1.利用射频技术读取标签信息，或将信息 写入标签，然后通过计算机及网络系统 进行管理和信息传输。 2.信号状态控制、奇偶错误校验与更正等
3.编程器(可读写标签系统用)
离线(off—line)式：预先在标签中写入数据， 等到开始应用时直接把标签附在被标识项目上。
传输数据，优点是数据传输速度更快，可靠性更高
三、RFID工作流程
1. 给产品加射频识 别标签
2. 给包装箱加识 别标签
3. 解读器对标 签识读
4. 传递信息给 应用软件
中央信息系统
四、RFID工作原理
读写器
数据 天 线
天 线
Internet
中央信息系统
货物
RFID的基本工作原理：标签进入磁场后，接收解读器发出的射频信号， 凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息 （Passive Tag，无源标签或被动标签），或者主动发送某一频率的 信号（Active Tag，有源标签或主动标签）；解读器读取信息并解 码后，送至中央信息系统进行有关数据处理。
优点：其标签靠近金属或液体的物品上时能够有效发射讯号， 缺点：读取距离短、无法同时进行多卷标读取以及信息量较低， 应用：门禁系统、动物芯片、汽车防盗器和玩具…等。
高频(High Frequency)： 使用的频段范围为1MHz-400MHz，常见的主要规格为
13.56MHz。这个频段的标签主要还是以被动式为主，
阅读器成本高，标签差异大。
时分多路法：把整个可供使用的通道容量按时 间分配给多个用户的技术。
时间序列
阅读器驱动（同步）
标签驱动（不同步）
轮寻
预 制 表
动 态 普 查
二进制检索
预动 制态 组组 选选 择择
读时断开 非开关 重播通告
屏
无连
蔽
穷续
启
回卷
动
路动
五、RFID系统分类
1．EAS系统 2．便携式数据采集系统 3．物流控制系统(也称RFID网络控制系统) 4．RFID定位系统
四、RFID工作原理
具体流程：
(1)编程器预先将数据信息写入标签中。
(2)阅读器经过发射天线向外发射无线电载波信号。
(3)当射频标签进入发射天线的工作区时，射频标签被激活后 即将自身信息经标签天线发射出去。
(4)系统的接收天线接收到射频标签发出的载波信号，经天线 的调节器传给阅读器，阅读器对接到的信号进行解调解码， 送后台计算机。
优点：和低频相较，传输速度较快且可进行多标签辨识 应用：最大的应用就是Smart Card，一般应用于图书馆管理、产
品管理等。
按频率分
超高频(Ultra High Frequency)： 使用的频段范围为400MHz-1GHz，常见的主要规格有433
MHz、868-950MHz。主动式和被动式的应用在这个频段都很 常见，被动式标签读取距离约3-4公尺左右，传输速率较快， 而且因为天线可采用蚀刻或印刷的方式制造，因此成本较低， 虽然在金属与液体的物品上的应用较不理想，但由于读取距离 较远、信息传输速率较快，而且可以同时进行大数量标签的读 取与辨识，因此目前已成为市场的主流，未来将广泛应用于航 空旅客与行李管理系统、货架及栈板管理、出货管理、物流管 理…等。
便携式数据文件 标签中存储的数据非常大，足可以看作是一个数据文件。
特点： 用户可编程 标签中除了存储标识码外，还存储有大量的被标识项 目其他的相关信息，如包装说明、工艺过程说明等。
按频率分
低频(Low Frequency)： 使用的频段范围为10KHz-1MHz，常见的主要规格有
125KHz、135KHz。一般这个频段的电子卷标都是被动式
1．EAS系统
含义 EAS(E1ectronic Article Surveillance） 电子物品监视
组成
•附着在物品上的电子标签 •电子标签灭活装置 •监视区域的监视器
应用库、数据中心出入口
2．便携式数据采集系统
工作 方式
手持式阅读器在读取数据的同时，通过无线电波 数据传输方式实时向主计算机系统传输数据， 或暂时将数据存储在阅读器中， 成批地向主计算机系统传输数据。
写入后一般均应对写入结果进行检验，检验的过程是 一个读取过程。
写入过程花费时间的增加非常不利于射频识别在鉴别 高速移动物体方面的应用。
信息的安全隐患
多标签同时识读与系统防冲撞
空分多路法：在分离的空间范围内进行多个目 标识别的技术（马拉松活动）
复杂的天线系统和相当高的实施费用
频分多路法：把若干个使用不同载波频率的传 输通道同时供通信用户使用的技术
应用
阅读器具有较大的灵活性， 适用于不宜安装固定式RFID系统的应用环境
3．物流控制系统
特点
阅读器固定分布在给定区域，与MIS相连 电子标签安装在需控制的项目上
Antenna
4．RFID定位系统
Antenna
特点
Antenna
Tag Antenna
Location Processor
Server
标签先讲方式。标签随机的发送自己的识别ID，不 同的标签可在不同的时间段内读取，完成多标签的 同时识读。
数据交换
阅读器向射频标签方向的数据交换可分为
离线（有线）写入方式。阅读器的作用是向射频 标签（中的存贮单元）写入数据信息。阅读器更 多地被称为编程器。
在线（无线）写入方式（可写标签）
采用集成电路芯片的标签写入信息要求的能量比读出 信息要求的能量要大10倍
特点： 工作时距识读器的天线比较近
使用寿命长。
有源标签 标签中含有电池的标签。
特点： 距识读器天线的距离较无源标签要远
有源标签需定期更换电池。
按标签含信息量大小分
标识标签 特点： •存储标识号码，用于对特定的标识项目， 如人、物、地点进行标识。 •被标识项目的详细的特定的信息， 需与系统相连接的数据库中进行查找。
第一节 第二节 第三节
RFID技术 物联网 （视频） 自动识别技术在物流中的应用
第一节 RFID技术
一、RFID技术概念 二、RFID系统组成 三、RFID工作流程 四、RFID工作原理 五、RFID系统分类 六、RFID技术的特点 七、RFID技术的应用
一、RFID技术概念
RFID技术 (Radio Frequency Identification) 无线射频识别技术
具有特殊功能 的货架
只要顾客移动 了一件商品， 显示屏会立刻 显示该商品的 信息包括号码、 颜色和价格等
量转变为直流电源存在标签中电容器里；
对于半有源射频标签
射频场起到了激活的作用。
完全有源射频标签始
终处于激活状态，和读头发射的射频波相互作用， 具有较远的识读距离
时序
时序是指读头和标签的工作次序问题
读头先讲的方式（无源标签）
标签先讲方式（有源标签）
多标签同时识读，同时也只是相对的。
读头先讲的方式。逐一／逐批隔离——与处于活动 状态标签建立无冲撞的通信——将当前标签 置休 眠状态——唤醒被隔离标签（重复）
能够自动或在外力的作用下，把存储的 信息主动发射出去。
1．信号发射机(射频标签)
按调制方式分
主动式标签 被动式标签
种类
按存储器的类 型分
按有无电源分
只读标签 读写标签
无源标签 有源标签
其它种类 标识标签 便携式数据文件
低频标签 中频标签 高频标签
主动式标签、被动式标签
标签电源
标签电池 所需信号强度
微波(Microwave)： 使用的频段范围为1GHz以上，常见的主要规格有2.45GHz、
5.8GHz。微波频段的特性与应用和超高频段相似，读取距离约 为2公尺，但是对于环境的敏感性较高，一般应用于行李追踪、
物品管理、供应链管理…等。
RFID主要频段标准及特性
按适度距离分
远程标签（100cm以上） 近程标签（10—100 cm） 超近程标签（0.2—10cm）
在线(on—line)式：在生产环境中作为交互式 便携数据文件来处理时使用。
4．天线(Antenna)
影响天线发射 接收的因素
系统功率 形状
相对位置
三、无线数据通讯（RFDC）
标签与阅读器之间的数据传输是通过空气介质 以无线电波的形式进行的。
为了实现数据高速、远距离的传输，必须把数 据信号叠加在一个规则变化的、信号比较强的 电波上，这个过程叫做调制，规则变化的电波 叫做载波。在RFID系统中，载波电波一般由阅 读器或编程器发出 。
射频识别系统工作过程中，空间传输通道中发生 的过程可归结为三种事件模型：
（1）能量是时序得以实现的基础。 （2）时序是数据交换的实现方式； （3）数据交换是目的
能量
阅读器向射频标签供给射频能量。 对于无源射频标签
标签离开射频识别场时，标签处于休眠状态； 标签进入射频识别场时，一般由整流方法将射频能
1.是一种非接触式的识别技术 2.基本原理是电磁理论。 3.是利用电磁能量实现自动识别
与数据采集技术。
RFID技术的发展
二、RFID系统组成
信号发射机(射频标签) 信号接收机(阅读器)
编程器 发射接收天线
1．信号发射机(射频标签)
概念
标签:带有线圈、天线、存储器与控制系统 的低电集成电路。
特点
缺点:数据传输的距离短
应用:零售行业的 传统标签
只读标签与读写标签
只读标签
内容在标签出厂 时已被写入
只读标签
一次性编程 只读标签
可重复编程 只读标签
只可在应用前一 次性编程写入
经擦除后可重新 编程写入，识别 过程中标签内容
不改写
读写标签
标签应用过程中数据 双向传输
无源标签和有源标签
无源标签： 标签中不含有电池的标签。
射频标签与阅读器之间的电磁耦合， 包含两种情况： 近距离的电感耦合 远距离的电磁耦合
电感耦合
变压器模型，通过空间高频交变磁场 实现耦合，依据的是电磁感应定律
电感耦合方式一般适合于中、低频工 作的近距离射频识别系统。
典型的工作频率有：125kHz、225kHz和 13．56MHz。
识别作用距离小于1m，典型作用距离为10～ 20cm。
有很都方法可以实现数据在载波上的调制，如 调幅、调频、调相等。
三、无线数据通讯（RFDC）
影响数据传输距离远近的首要因素是载波信号 与标签中数据信号的强度。影响数据传输距离 的因素还包括障碍物、发射、接收天线的设计 和布置，噪声干扰等。
无线数据传输的方式：
窄带传输：单一的载波频率传输数据 宽带传输：即扩频技术传输，使用一定范围的频率
阅读器安装在移动的项目上，与MIS相连 电子标签固定在地表或其他位置（存储位置信息）
六、RFID技术的特点
优点
•不局限于视线，读取数据方便快速： •识别距离比光学系统远； •可重复使用：使用寿命长； •数据储存容量大； •可同时读取数个数据； •体积小； •不容易损坏； •难以伪造和有智能。
六、RFID技术的特点
范围 读取多标签
主动式 内置于标签内
有 低
可达100m 1000个
被动式 读卡器通过无线 电频率传输能量 无 高
3到5m 3米内几百个
数据存储
128 Kb可读可写 128字节可读可写
主动式标签
优点：工作可靠性高， 信号传送距离远。
缺点：标签的使用 寿命受到限制，贵
应用：军事; 交通控制
被动式标签
优点:具有永久的 使用期，便宜
(5)计算机控制器根据逻辑运算判断射频标签的合法性，针对 不同的设定做出相应的处理和控制，发出指令信号控制执 行机构的动作。
(6)执行机构按计算机的指令动作。
(7)通过计算机通信网络将各个监控点连接起来，构成总控信 息平台。
电子标签与阅读器之间通过耦合元件 实现射频信号的空间(无接触)耦合、 在耦合通道内，根据时序关系，实现 能量的传递、数据的交换。
缺点
价格
隐私
七、射频技术的应用
交通运输 仓储 生产 流通
高速公 路的自 动收费 系统
铁路货运
编组调度 系统
RFID库存 跟踪系统
集装 箱识 别系 统
拣选系统
自动拣选 系统
生产 物流 的自 动化 及过 程控 制
智能助手系统
在德国莱因伯格 的未来商店中， RFID货架能识别 货架上的物品缺 货时间或被摆放 错位置。只需按 键便显示价格的 电子货架标签可 以保证价格的准 确可信。
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。
电磁反向散射耦合方式一般适合于高频、微波工 作的远距离射频识别系统。
典型的工作频率有：433MHz，915MHz， 2．45GHz，5．8GHz。
识别作用距离大于1m，典型作用距离为3l0m
2.信号接收机(阅读器）
组成
天线、射频模块、读写模块
基本功能
1.利用射频技术读取标签信息，或将信息 写入标签，然后通过计算机及网络系统 进行管理和信息传输。 2.信号状态控制、奇偶错误校验与更正等
3.编程器(可读写标签系统用)
离线(off—line)式：预先在标签中写入数据， 等到开始应用时直接把标签附在被标识项目上。
传输数据，优点是数据传输速度更快，可靠性更高
三、RFID工作流程
1. 给产品加射频识 别标签
2. 给包装箱加识 别标签
3. 解读器对标 签识读
4. 传递信息给 应用软件
中央信息系统
四、RFID工作原理
读写器
数据 天 线
天 线
Internet
中央信息系统
货物
RFID的基本工作原理：标签进入磁场后，接收解读器发出的射频信号， 凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息 （Passive Tag，无源标签或被动标签），或者主动发送某一频率的 信号（Active Tag，有源标签或主动标签）；解读器读取信息并解 码后，送至中央信息系统进行有关数据处理。
优点：其标签靠近金属或液体的物品上时能够有效发射讯号， 缺点：读取距离短、无法同时进行多卷标读取以及信息量较低， 应用：门禁系统、动物芯片、汽车防盗器和玩具…等。
高频(High Frequency)： 使用的频段范围为1MHz-400MHz，常见的主要规格为
13.56MHz。这个频段的标签主要还是以被动式为主，
阅读器成本高，标签差异大。
时分多路法：把整个可供使用的通道容量按时 间分配给多个用户的技术。
时间序列
阅读器驱动（同步）
标签驱动（不同步）
轮寻
预 制 表
动 态 普 查
二进制检索
预动 制态 组组 选选 择择
读时断开 非开关 重播通告
屏
无连
蔽
穷续
启
回卷
动
路动
五、RFID系统分类
1．EAS系统 2．便携式数据采集系统 3．物流控制系统(也称RFID网络控制系统) 4．RFID定位系统
四、RFID工作原理
具体流程：
(1)编程器预先将数据信息写入标签中。
(2)阅读器经过发射天线向外发射无线电载波信号。
(3)当射频标签进入发射天线的工作区时，射频标签被激活后 即将自身信息经标签天线发射出去。
(4)系统的接收天线接收到射频标签发出的载波信号，经天线 的调节器传给阅读器，阅读器对接到的信号进行解调解码， 送后台计算机。
优点：和低频相较，传输速度较快且可进行多标签辨识 应用：最大的应用就是Smart Card，一般应用于图书馆管理、产
品管理等。
按频率分
超高频(Ultra High Frequency)： 使用的频段范围为400MHz-1GHz，常见的主要规格有433
MHz、868-950MHz。主动式和被动式的应用在这个频段都很 常见，被动式标签读取距离约3-4公尺左右，传输速率较快， 而且因为天线可采用蚀刻或印刷的方式制造，因此成本较低， 虽然在金属与液体的物品上的应用较不理想，但由于读取距离 较远、信息传输速率较快，而且可以同时进行大数量标签的读 取与辨识，因此目前已成为市场的主流，未来将广泛应用于航 空旅客与行李管理系统、货架及栈板管理、出货管理、物流管 理…等。
便携式数据文件 标签中存储的数据非常大，足可以看作是一个数据文件。
特点： 用户可编程 标签中除了存储标识码外，还存储有大量的被标识项 目其他的相关信息，如包装说明、工艺过程说明等。
按频率分
低频(Low Frequency)： 使用的频段范围为10KHz-1MHz，常见的主要规格有
125KHz、135KHz。一般这个频段的电子卷标都是被动式
1．EAS系统
含义 EAS(E1ectronic Article Surveillance） 电子物品监视
组成
•附着在物品上的电子标签 •电子标签灭活装置 •监视区域的监视器
应用库、数据中心出入口
2．便携式数据采集系统
工作 方式
手持式阅读器在读取数据的同时，通过无线电波 数据传输方式实时向主计算机系统传输数据， 或暂时将数据存储在阅读器中， 成批地向主计算机系统传输数据。
写入后一般均应对写入结果进行检验，检验的过程是 一个读取过程。
写入过程花费时间的增加非常不利于射频识别在鉴别 高速移动物体方面的应用。
信息的安全隐患
多标签同时识读与系统防冲撞
空分多路法：在分离的空间范围内进行多个目 标识别的技术（马拉松活动）
复杂的天线系统和相当高的实施费用
频分多路法：把若干个使用不同载波频率的传 输通道同时供通信用户使用的技术
应用
阅读器具有较大的灵活性， 适用于不宜安装固定式RFID系统的应用环境
3．物流控制系统
特点
阅读器固定分布在给定区域，与MIS相连 电子标签安装在需控制的项目上
Antenna
4．RFID定位系统
Antenna
特点
Antenna
Tag Antenna
Location Processor
Server
标签先讲方式。标签随机的发送自己的识别ID，不 同的标签可在不同的时间段内读取，完成多标签的 同时识读。
数据交换
阅读器向射频标签方向的数据交换可分为
离线（有线）写入方式。阅读器的作用是向射频 标签（中的存贮单元）写入数据信息。阅读器更 多地被称为编程器。
在线（无线）写入方式（可写标签）
采用集成电路芯片的标签写入信息要求的能量比读出 信息要求的能量要大10倍
特点： 工作时距识读器的天线比较近
使用寿命长。
有源标签 标签中含有电池的标签。
特点： 距识读器天线的距离较无源标签要远
有源标签需定期更换电池。
按标签含信息量大小分
标识标签 特点： •存储标识号码，用于对特定的标识项目， 如人、物、地点进行标识。 •被标识项目的详细的特定的信息， 需与系统相连接的数据库中进行查找。