RFID关键技术及应用案例分析

RFID关键技术及应用案例分析

第一章RFID系统的基本组成及工作原理

1 RFID系统简介

RFID 是Radio Frequency Identification 的缩写，即射频识别。它是一种非接触式的自动识别技术，通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，无需人工干预，可工作于各种恶劣环境。RFID技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作方便。

2 RFID的组成

射频识别系统由电子标签、阅读器、天线组成。

电子标签：由耦合元件及芯片组成，每个标签具有唯一的电子编码，附着在物体上标识目标对象。

阅读器：又为读写装置，可无接触的读取并识别电子标签中所保存的电子数

据，从而达到自动识别物体的目的，有手持或固定式两种，通过阅读器和电脑相连，所读取的标签信息被传送到电脑上进行下一步的处理。

天线：在标签和阅读器之间传递射频信号。

3 RFID系统的特点

3.1射频技术

射频识别系统最重要的优点是非接触识别，它能穿透雪、雾、冰、涂料、尘垢和条形码无法使用的恶劣环境阅读标签，并且阅读速度极快，大多数情况下不到100毫秒。有源式射频识别系统的速写能力也是重要的优点。可用于流程跟踪和维修跟踪等交互式业务。

制约射频识别系统发展的主要问题是不兼容的标准。射频识别系统

的主要厂商提供的都是专用系统，导致不同的应用和不同的行业采用不同厂商的频率和协议标准，这种混乱和割据的状况已经制约了整个射频识别行业的增长。许多欧美组织正在着手解决这个问题，并已经取得了一些成绩。标准化必将刺激射频识别技术的大幅度发展和广泛应用。

3.2适用性

物流管理的本质是通过对物流全过程的管理，实现降低成本和提

高服务水平两个目的。如何以正确的成本和正确的条件，去保证正确

的客户在正确的时间和正确的地点，得到正确的产品，成为物流企业

追求的最高目标。一般来说，企业存货的价值要占企业资产总额的25%左右，占企业流动资产的50%以上。所以物流管理工作的核心就是对供应链中存货的管理。

在运输管理方面采用射频识别技术，只需要在货物的外包装上的安装电子标签，在运输检查站或中转站设置阅读器，就可以实现资产的可视化管理。与此同时，货主可以根据权限，访问在途可视化网页，了解货物的具体位置，这对提高物流企业的服务水平有着重要意义。

3.3性能特点

(1) 快速扫描。RFID辨识器可同时辨识读取数个RFID标签。

(2) 体积小型化、形状多样化。RFID在读取上并不受尺寸大小与形

状限制，不需为了读取精确度而配合纸张的固定尺寸和印刷品

质。此外，RFID标签更可往小型化与多样形态发展，以应用于不同产品。

(3) 抗污染能力和耐久性。传统条形码的载体是纸张，因此容易受到污染，但RFID对水、油和化学药品等物质具有很强抵抗性。此外，由于条形码是附于塑料袋或外包装纸箱上，所以特别容易受到折损；RFID卷标是将数据存在芯片中，因此可以免受污损。

(4) 可重复使用。现今的条形码印刷上去之后就无法更改，RFID

标签则可以重复地新增、修改、删除RFID卷标内储存的数据，

方便信息的更新。

(5) 穿透性和无屏障阅读。在被覆盖的情况下，RFID能够穿透纸

张、木材和塑料等非金属或非透明的材质，并能够进行穿透性通

信。而条形码扫描机必须在近距离而且没有物体阻挡的情况下，才可以辨读条形码。

(6) 数据的记忆容量大。一维条形码的容量是50Bytes，二维条形码最大的容量可储存2至3000字符，RFID最大的容量则有数MegaBytes.随着记忆载体的发展，数据容量也有不断扩大的趋

势。未来物品所需携带的资料量会越来越大，对卷标所能扩充容量的需求也相应增加。

(7) 安全性。由于RFID承载的是电子式信息，其数据内容可经由密码保护，使其内容不易被伪造及变造。

RFID因其所具备的远距离读取、高储存量等特性而备受瞩

目。它不仅可以帮助一个企业大幅提高货物、信息管理的效率，

还可以让销售企业和制造企业互联，从而更加准确地接收反馈信息，控制需求信息，优化整个供应链。

4 RFID系统的分类

根据射频识别系统的系统特征，可以将射频识别系统进行多种分类。下面是

系统特征及按照该系统特征进行射频识别系统的分类，如下表2所示：

射频识别系统按照其采用的频率不同可分为低频系统、高频系统和微波三大类;根据标签是否装有电池为其供电，又可将其分为有缘系统和无源系统两大类；从标签内保存的信息注入的方式可将其分为集成电路固化式、现场有线改写和现场无线改写式三大类；根据读取电子标签数据的技术实现手段，可将其分为广播发射式、倍频式和反射调制式三大类。

5 RFID系统的基本原理

RFID技术的基本工作原理并不复杂：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），或者由标签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。

一套完整的RFID系统，是由阅读器（Reader）与电子标签（TAG）也就是所谓的应答器（Transponder）及应用软件系统三个部份所组成，其工作原理是Reader发射一特定频率的无线电波能量给Tran spo nder，用以驱动Transponder电路将内部的数据送出，此时Reader便依序接收解读数据，送给应用程序做相应的处理。

以RFID卡片阅读器及电子标签之间的通讯及能量感应方式来看大致上可

以分成：感应耦合（Inductive Coupling ）及后向散射耦合（Backscatter Coupling）两种。一般低频的RFID大都采用第一种式，而较高频大多采用第二种方式。

阅读器根据使用的结构和技术不同可以是读或读/写装置，是RFID系统信息控制和处理中心。阅读器通常由耦合模块、收发模块、控制模块和接口单元组成。阅读器和应答器之间一般采用半双工通信方式进行信息交换，同时阅读器通过耦

合给无源应答器提供能量和时序。在实际应用中，可进一步通过Ethernet或

WLAN等实现对物体识别信息的采集、处理及远程传送等管理功能。应答器是RFID系统的信息载体，应答器大多是由耦合原件（线圈、微带天线等）和微芯

片组成无源单元。[3]

射频识别系统的基本模型如图8—1所示。其中，电子标签又称为射频标签、应答器、数据载体；阅读器又称为读出装置，扫描器、通讯器、读写器（取决于电

子标签是否可以无线改写数据）。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。

发生在阅读器和电子标签之间的射频信号的耦合类型有两种。

（1）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，如右图所示。

（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