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文檔簡介

1、RFID百科名片RFID(Radio Frequency Identification的),即射頻識別,俗稱電子標簽。 1.RFID關鍵技術主要包括產業化關鍵技術和應用關鍵技術兩方面1,其中RFID產業化關鍵技術主要包括: 標簽芯片設計與制造:例如低成本、低功耗的RFID芯片設計與制造技術,適合標簽芯片實現的新型存儲技術,防沖突算法及電路實現技術,芯片安全技術,以及標簽芯片與傳感器的集成技術等。天線設計與制造:例如標簽天線匹配技術,針對不同應用對象的RFID標簽天線結構優化技術,多標簽天線優化分布技術,片上天線技術,讀寫器智能波束掃描天線陣技術,以及RFID標簽天線設計仿真軟件等。RFID標簽

2、封裝技術與裝備:例如基于低溫熱壓的封裝工藝,精密機構設計優化,多物理量檢測與控制,高速高精運動控制,裝備故障自診斷與修復,以及在線檢測技術等。RFID標簽集成:例如芯片與天線及所附著的特殊材料介質三者之間的匹配技術,標簽加工過程中的一致性技術等。讀寫器設計:例如密集讀寫器技術,抗干擾技術,低成本小型化讀寫器集成技術,以及讀寫器安全認證技術等。RFID應用關鍵技術主要包括:RFID應用體系架構:例如RFID應用系統中各種軟硬件和數據的接口技術及服務技術等。RFID系統集成與數據管理:例如RFID與無線通信、傳感網絡、信息安全、工業控制等的集成技術,RFID應用系統中間件技術,海量RFID信息資源

3、的組織、存儲、管理、交換、分發、數據處理和跨平臺計算技術等。RFID公共服務體系:提供支持RFID社會性應用的基礎服務體系的認證、注冊、編碼管理、多編碼體系映射、編碼解析、檢索與跟蹤等技術與服務。RFID檢測技術與規范:例如面向不同行業應用的RFID標簽及相關產品物理特性和性能一致性檢測技術與規范,標簽與讀寫器之間空中接口一致性檢測技術與規范,以及系統解決方案綜合性檢測技術與規范等。 2.什么是RFID技術?RFID射頻識別是一種非接觸式的自動識別技術,它通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關數據,識別工作無須人工干預,可工作于各種惡劣環境。RFID技術可識別高速運動物體并可同時識別多個標簽,

4、操作快捷方便。 RFID是一種簡單的無線系統,只有兩個基本器件,該系統用于控制、檢測和跟蹤物體。系統由一個詢問器(或閱讀器)和很多應答器(或標簽)組成。 3.RFID的分類RFID按應用頻率的不同分為低頻(LF)、高頻(HF)、超高頻(UHF)、微波(MW),相對應的代表性頻率分別為:低頻135KHz以下、高頻13.56MHz、超高頻860M960MHz、微波2.4G,5.8GRFID按照能源的供給方式分為無源RFID,有源RFID,以及半有源RFID。無源RFID讀寫距離近,價格低;有源RFID可以提供更遠的讀寫距離,但是需要電池供電,成本要更高一些,適用于遠距離讀寫的應用場合。 4.RFI

5、D的基本組成部分?RFID標簽俗稱電子標簽,也稱應答器(tag, transponder, responder),根據工作方式可分為主動式(有源)和被動式(無源)兩大類,本文主要研究被動式RFID標簽及系統。被動式RFID標簽由標簽芯片和標簽天線或線圈組成,利用電感耦合或電磁反向散射耦合原理實現與讀寫器之間的通訊。RFID標簽中存儲一個唯一編碼,通常為64bits、96bits甚至更高,其地址空間大大高于條碼所能提供的空間,因此可以實現單品級的物品編碼。當RFID標簽進入讀寫器的作用區域,就可以根據電感耦合原理(近場作用范圍內)或電磁反向散射耦合原理(遠場作用范圍內)在標簽天線兩端產生感應電勢

6、差,并在標簽芯片通路中形成微弱電流,如果這個電流強度超過一個閾值,就將激活RFID標簽芯片電路工作,從而對標簽芯片中的存儲器進行讀/寫操作,微控制器還可以進一步加入諸如密碼或防碰撞算法等復雜功能。RFID標簽芯片的內部結構主要包括射頻前端、模擬前端、數字基帶處理單元和EEPROM存儲單元四部分。讀寫器也稱閱讀器、詢問器(reader, interrogator),是對RFID標簽進行讀/寫操作的設備,主要包括射頻模塊和數字信號處理單元兩部分。讀寫器是RFID系統中最重要的基礎設施,一方面,RFID標簽返回的微弱電磁信號通過天線進入讀寫器的射頻模塊中轉換為數字信號,再經過讀寫器的數字信號處理單元

7、對其進行必要的加工整形,最后從中解調出返回的信息,完成對RFID標簽的識別或讀/寫操作;另一方面,上層中間件及應用軟件與讀寫器進行交互,實現操作指令的執行和數據匯總上傳。在上傳數據時,讀寫器會對RFID標簽原子事件進行去重過濾或簡單的條件過濾,將其加工為讀寫器事件后再上傳,以減少與中間件及應用軟件之間數據交換的流量,因此在很多讀寫器中還集成了微處理器和嵌入式系統,實現一部分中間件的功能,如信號狀態控制、奇偶位錯誤校驗與修正等。未來的讀寫器呈現出智能化、小型化和集成化趨勢,還將具備更加強大的前端控制功能,例如直接與工業現場的其它設備進行交互甚至是作為控制器進行在線調度。在物聯網中,讀寫器將成為同

8、時具有通訊、控制和計算(communication, control, computing)功能的C3核心設備3。天線(antenna)是RFID標簽和讀寫器之間實現射頻信號空間傳播和建立無線通訊連接的設備。RFID系統中包括兩類天線,一類是RFID標簽上的天線,由于它已經和RFID標簽集成為一體,因此不再單獨討論,另一類是讀寫器天線,既可以內置于讀寫器中,也可以通過同軸電纜與讀寫器的射頻輸出端口相連。目前的天線產品多采用收發分離技術來實現發射和接收功能的集成。天線在RFID系統中的重要性往往被人們所忽視,在實際應用中,天線設計參數是影響RFID系統識別范圍的主要因素。高性能的天線不僅要求具有

9、良好的阻抗匹配特性,還需要根據應用環境的特點對方向特性、極化特性和頻率特性等進行專門設計4-7。中間件(middleware)是一種面向消息的、可以接受應用軟件端發出的請求、對指定的一個或者多個讀寫器發起操作并接收、處理后向應用軟件返回結果數據的特殊化軟件。中間件在RFID應用中除了可以屏蔽底層硬件帶來的多種業務場景、硬件接口、適用標準造成的可靠性和穩定性問題,還可以為上層應用軟件提供多層、分布式、異構的信息環境下業務信息和管理信息的協同。中間件的內存數據庫還可以根據一個或多個讀寫器的讀寫器事件進行過濾、聚合和計算,抽象出對應用軟件有意義的業務邏輯信息構成業務事件,以滿足來自多個客戶端的檢索、

10、發布/訂閱和控制請求。應用軟件(application software)是直接面向RFID應用最終用戶的人機交互界面,協助使用者完成對讀寫器的指令操作以及對中間件的邏輯設置,逐級將RFID原子事件轉化為使用者可以理解的業務事件,并使用可視化界面進行展示。由于應用軟件需要根據不同應用領域的不同企業進行專門制定,因此很難具有通用性。從應用評價標準來說,使用者在應用軟件端的用戶體驗是判斷一個RFID應用案例成功與否的決定性因素之一。 5.RFID技術的基本工作原理是什么?RFID技術的基本工作原理并不復雜:標簽進入磁場后,接收解讀器發出的射頻信號,憑借感應電流所獲得的能量發送出存儲在芯片中的產品信

11、息(Passive Tag,無源標簽或被動標簽),或者主動發送某一頻率的信號(Active Tag,有源標簽或主動標簽);解讀器讀取信息并解碼后,送至中央信息系統進行有關數據處理。 一套完整的RFID系統, 是由閱讀器(Reader)與電子標簽(TAG)也就是所謂的應答器(Transponder)及應用軟件系統三個部份所組成, 其工作原理是Reader 發射一特定頻率的無線電波能量給Transponder, 用以驅動 Transponder電路將內部的數據送出,此時 Reader 便依序接收解讀數據, 送給應用程序做相應的處理。以RFID 卡片閱讀器及電子標簽之間的通訊及能量感應方式來看大致上

12、可以分成, 感應偶合(Inductive Coupling) 及后向散射偶合(Backscatter Coupling)兩種, 一般低頻的RFID大都采用第一種式, 而較高頻大多采用第二種方式。閱讀器根據使用的結構和技術不同可以是讀或讀/寫裝置,是RFID系統信息控制和處理中心。閱讀器通常由耦合模塊、收發模塊、控制模塊和接口單元組成。閱讀器和應答器之間一般采用半雙工通信方式進行信息交換,同時閱讀器通過耦合給無源應答器提供能量和時序。 在實際應用中,可進一步通過Ethernet或WLAN等實現對物體識別信息的采集、處理及遠程傳送等管理功能。應答器是RFID系統的信息載體,目前應答器大多是由耦合原

13、件(線圈、微帶天線等)和微芯片組成無源單元。 RFID工作原理rfid工作原理RFID工作原理6.是什么讓零售商如此推崇RFID?據Sanford C. Bernstein公司的零售業分析師估計,通過采用RFID,沃爾瑪每年可以節省83.5億美元,其中大部分是因為不需要人工查看進貨的條碼而節省的勞動力成本。盡管另外一些分析師認為80億美元這個數字過于樂觀,但毫無疑問,RFID有助于解決零售業兩個最大的難題:商品斷貨和損耗(因盜竊和供應鏈被攪亂而損失的產品),而現在單是盜竊一項,沃爾瑪一年的損失就差不多有20億美元,如果一家合法企業的營業額能達到這個數字,就可以在美國1000家最大企業的排行榜中

14、名列第694位。研究機構估計,這種RFID技術能夠幫助把失竊和存貨水平降低25%。 7.RFID技術的典型應用是什么?1、產品性能:因大部分產品頻率覆蓋868MHz到915MHz,對系統中對應的讀寫設備要求可以降低,對頻率偏差的敏感度降低。2、產品符合:EPC CLASS 1 GEN 2 及 ISO18000-6C。3、專業服務:針對性地利用世界先進的產品經驗,具體化的對常用產品做專門的考慮。4、適應領域:物流和供應管理、生產制造和裝配、航空行李處理、郵件、快運包裹處理、文檔追蹤、圖書館管理動物身份標識、運動計時、門禁控制、電子門票、道路自動收費.從大型遠距離UHF標簽到細小的UHF標簽。可以

15、為客戶做定制化生產,滿足各種要求。 8.RFID說明滿足國際ISO15693、ISO18000-6B、EPC G2等多種標準,采用不同的天線設計和封裝材料可制成多種形式的標簽,如車輛標簽、貨盤標簽、物流標簽、金屬標簽、圖書標簽、液體標簽、人員門禁標簽、門票標簽、行李標簽等。客戶可根據需要選擇或定制相應的電子標簽。Inlay 可封裝成多種形式的電子標簽。應用于標簽轉化商和OEM客戶的標簽生產,以及大批量的.Label 剝離底紙直接粘貼于紙質包裝箱上,實現“即貼出貨”的過程。適用于物流、供應鏈管理等.標準卡 PVC層壓的標準卡,持在手中或掛于胸前。主要應用于人員管理、圖書管理和車輛管理等.金屬標簽

16、 金屬標簽,可直接粘貼于帶金屬外殼的設備上。主要適用于機箱、板卡等資產管理領域。.車輛標簽 直接粘貼于汽車擋風玻璃上部內表面或插于標簽卡座內。主要適用于汽車管理等領域。.吊牌標簽 吊附在待識別物品上。主要應用于高檔服裝管理和資產管理。.動物標簽 使用專用動物耳標鉗,將標簽裝與牲畜的耳朵上。主要用于種畜繁育、疫情防治、肉類檢疫.托盤標簽 使用時直接插入塑料托盤隙孔中或用釘子穿過定位孔將標簽固定于木質托盤正中央。主要適.門票標簽 持在手中或掛于胸前。適用于會議出入證明及門票管理等領域。.行李標簽 剝離底紙直接粘貼于被識別物體上。主要適用于航空行李管理、郵政包裹管理、物流跟蹤管.圖書標簽 直接粘貼于

17、書內。主要應用于圖書館、書店等場所。.珠寶標簽 使用時將各類珠寶掛到標簽的環上,即可正常使用,便于珠寶行業對各類珠寶產品的管理。 9.RFID讀寫設備只有當有讀寫設備時,RFID才能發揮其作用。RFID讀寫設備有RFID讀卡器,rfid閱讀器RFID讀寫模塊等,目前市面上性價比比較高的有CY-TZB-203、CY-TZB-208、YW-201和YW-601U和YW-601R等。這些設備可以將RFID的數據讀取或寫入,并且做到很好的加密。遠距離的有CY-RFS-205、CY-RFS-209、WV-CID1500,WV-VID1500距離能夠達到1.5公里。RFID應用據創羿科技市場分析師估計,在

18、射頻識別( RFID )技術領域,主要有低頻、高頻、超高頻,其中高頻和超高頻應用較廣。高頻( HF )讀寫機具,一般都能符合 ISO18000-3 、 ISO15693 、 ISO 14443A /B 等多項國際標準,可以廣泛應用于開放式門禁、開放式考勤、會議簽到、無障礙通道、貴重物品管理、數字化景區門票管理、數字化圖書館圖書管理、醫藥管理、產品防偽、物流及供應鏈等多種領域。射頻打印機( RFID 打印機)具有在電子標簽表面實時打印明文信息,讀 / 寫標簽中的電子數據的功能,可同時方便地機器識讀與人工識讀,可廣泛應用于物流、交通、生產線自動化、醫療保健、圖書管理及畜牧業管理等領域。 10.金屬

19、及液體環境對RFID的影響RFID超高頻(UHF)標簽因電磁反向散射(Backscatter)特點,對金屬(Metal)和液體(Liquid)等環境比較敏感,可導致這種工作頻率的被動標簽(Passivetag)難以在具有金屬表面的物體或液體環境下進行工作,但此類問題隨著技術的發展已得到完全解決,例如,韓碩(SONTEC)標簽公司即研發出能夠在金屬或液體環境下進行完好讀取應用的被動標簽產品,以方便在上述環境或應用情形下部署RFID。 11.無源電子標簽和有源電子標簽的區別據創羿科技市場分析師估計,目前市場上80%為無源電子標簽,不到20%為有源電子標簽。電子標簽可以分為有源電子標簽(Active

20、 tag)和無源電子標簽(Passivetag)。有源電子標簽內裝有電池,無源射頻標簽沒有內裝電池。對于有源電子標簽來說,根據標簽內裝電池供電情況不同又可細分為有源電子標簽(Active tag)和半無源電子標簽(Semipassive tag)。工作原理有源電子標簽又稱主動標簽,標簽的工作電源完全由內部電池供給,同時標簽電池的能量供應也部分地轉換為電子標簽與閱讀器通訊所需的射頻能量。半無源射頻標簽內的電池供電僅對標簽內要求供電維持數據的電路或者標簽芯片工作所需電壓的輔助支持,本身耗電很少的標簽電路供電。標簽未進人工作狀態前,一直處于休眠狀態,相當于無源標簽,標簽內部電池能量消耗很少,因而電池

21、可維持幾年,甚至長達10年有效;當標簽進入閱讀器的讀出區域時,受到閱讀器發出的射頻信號激勵,進人工作狀態時,標簽與閱讀器之間信息交換的能量支持以閱讀器供應的射頻能量為主(反射調制方式),標簽內部電池的作用主要在于彌補標簽所處位置的射頻場強不足,標簽內部電池的能量并不轉換為射頻能量。無源電子標簽(被動標簽)沒有內裝電池,在閱讀器的讀出范圍之外時,電子標簽處于無源狀態,在閱讀器的讀出范圍之內時,電子標簽從閱讀器發出的射頻能量中提取其工作所需的電源。無源電子標簽一般均采用反射調制方式完成電子標簽信息向閱讀器的傳送。特點1.主動標簽自身帶有電池供電,讀/寫距離較遠(約在100米1500米),體積較大,

22、與被動標簽相比成本更高,也稱為有源標簽, 一般具有較遠的閱讀距離,能量耗盡后需更換電池。例如:CY-RMZ-206、CY-RMZ-208、CY-RMZ-2102. 無源電子標簽在接收到閱讀器發出的微波信號后,將部分微波能量轉化為直流電供自己工作,一般可做到免維護,成本很低并具有很長的使用壽命,比主動標簽更小也更輕,讀寫距離則較近(約在1mm30mm),也稱為無源標簽。例如:CY-RMZ-209相比有源系統,無源系統在閱讀距離及適應物體運動速度方面略有限制。 12.RFID在中國的發展現狀RFID的基本技術原理起源于二戰時期,最初盟軍利用無線電數據技術來識別敵我雙方的飛機和軍艦。戰后,由于較高的

23、成本,該技術一直主要應用于軍事領域,并未很快在民用領域得到推廣應用。直到上世紀八 九十年代,隨著芯片和電子技術的提高和普及,歐洲開始率先將RFID技術應用到公路收費等民用領域。到二十一世紀初,RFID迎來了一個嶄新的發展時期,其在民用領域的價值開始得到世界各國的廣泛關注,特別是在西方發達國家,RFID技術大量應用于生產自動化、門禁、公路收費、停車場管理、身份識別、貨物跟蹤等民用領域中,其新的應用范圍還在不斷擴展,層出不窮。本世紀初,RFID已經開始在中國進行試探性的應用,并很快得到政府的大力支持,2006年6月,中國發布了中國RFID技術政策白皮書,標志著RFID的發展已經提高到國家產業發展戰

24、略層面。到2008年底,中國參與RFID的相關企業達數百家,已經初步形成了從標簽及設備制造到軟件開發集成等一個較為完整的RFID產業鏈, 據專家估計,2008年中國RFID相關產值達到80億元左右,并將在未來5-10年保持快速發展。目前,RFID在中國的很多領域都得到實際應用,包括物流、煙草、醫藥、身份證、奧運門票、寵物管理等等,但就我們日常生活感受而言,好像RFID還是離我們很遠。除了二代身份證,我們還很難經常感受到RFID在我們生活中的存在。這到底是什么原因呢?其實道理很簡單,盡管RFID正快速在各個領域得到實際應用,但相對于我們國家的經濟規模,其應用范圍還遠未達到廣泛的程度,即便在RFI

25、D應用比較多的交通物流產業,也還處于點分布的狀態,而沒能達到面的狀態。往往是產業中的領導企業為保持其競爭地位而率先嘗試采用這種新技術,而更多的企業還抱著觀望和猶豫的態度。還是以物流產業為例,應用RFID技術可以大幅提高物流運作效率,如加快貨物出入庫時間,減少現場操作人員,實現快速而精確的庫存盤點,實現貨物準確定位跟蹤等,但時至今日,在中國真正實施RFID技術的物流企業還屈指可數。經濟危機爆發以來,很多業內人士也開始對RFID產業的未來發展產生懷疑和失望,那么到底是什么因素阻礙了這一新興產業在我國的發展呢?首先,是我們國企業總體信息化水平不高,阻礙了RFID充分發揮其作用。RFID作為一種信息技

26、術手段,其基本功能是實現數據的精準快速采集。這些數據采集后,必須經過進一步的對比分析處理,才能達到提高效率、降低總體成本的作用。也就是說,RFID的實施,往往需要企業信息化達到一定水平,使RFID系統與企業既有的ERP、CRM等信息集成在一起,才能充分發揮其作用。其次,RFID實施成本還比較高,使很多企業望而卻步。不僅僅對中國企業,即便對西方企業,RFID的高成本也是一個巨大障礙。正如前文所言,RFID的基本技術原理在60幾年前就產生了,但直到上世紀后期,RFID的應用才逐步推廣到民用領域,正是高成本阻礙了RFID技術的實際應用。目前在國內,一張RFID標簽一般都在1元以上,ETC的車載單元要

27、400多元,高成本使得RFID的投資回報具有很大風險,使其應用大多局限于高價值或高利潤商品領域。再次,行業標準尚未統一,貿然實施會帶來不確定風險。盡管RFID起源很早,但目前還沒有形成全球統一的技術標準,中國在標準制定領域起步較晚,由于關乎各國經濟利益,相信標準之爭還會持續一定時間。在這種情況下,貿然投入,必然給企業經營帶來很大風險。藍光獲得DVD標準之爭的勝利,給HD-DVD陣營帶來的巨大傷害,是處于標準之爭產業里的企業不得不慎重考慮的問題,這也是很多企業對實施RFID抱觀望態度的原因。最后,我國產業供應鏈發展還處于初級階段,也阻礙了RFID的實際應用。與西方企業相比,由于技術和管理處于劣勢地位,我國大多行業都存在過度競爭,價格成為市場競爭的主要手段,這就使得很多制造企業利潤率維持在相當低的水平,產業供應鏈的上下游企業之間往往博弈大于合作。而RFID技術只有在整個供應鏈上協同實施,實現供應鏈信息透明和分享,才能最大程度發揮出RFID的作用,這在目前情況下還很難做到。另外,實施RFID的一個主要益處是節省人工成本,沃爾瑪稱RFID每年為其節省數十億美元的人力成本開支,而中國較

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