1、第三章第三章 RFID技術技術（Radio Frequency Identification)一、一、RFID技術概述技術概述（一）（一）RFID技術的產生與發展（二）RFID的定義（三）RFID的基本組成部分（四）RFID技術的工作原理（五）RFID系統的分類（六）RFID技術特點及優勢（七）RFID應用領域二、RFID技術在物流中的應用技術在物流中的應用（一）集裝箱的自動識別（二）RFID卡不停車收費（三）鐵路車號自動識別系統一、一、RFID技術概述技術概述 RFID是射頻識別技術的英文(Radio Frequency Identification)的縮寫，射頻識別技術是20世紀90年代開

2、始興起的一種自動識別技術，射頻識別技術是一項利用射頻信號通過空間耦合(交變磁場或電磁場)實現無接觸信息傳遞并通過所傳遞的信息達到識別目的的技術。（入庫操作；RFID和條碼技術具有哪些共性？相對于條碼技術具有哪些優點？）（一） RFID技術的產生與發展 （1） RFID技術的產生技術的產生 RFID在歷史上的首次應用可以追溯到第二次世界大戰期間 （約1940年代） ，其當時的功能是用于分辨出敵方飛機與我方飛機。我方的飛機上裝載有高耗電量的主動式標簽（Active Tag），當雷達發出詢問的訊號，這些標簽就會發出適當的響應，藉以識別出自己是友軍或是敵軍。此系統稱為IFF（Identify： Fri

3、end or Foe）。 1948年哈里斯托克曼發表的“利用反射功率的通信”奠定了射頻識別射頻識別技術的理論基礎。 到了1970年代末期，美國政府透過Los Alamos科學實驗室將RFID技術轉移到民間。RFID技術最先在商業上的應用是用于畜牧業。到了1980年代，美國與歐洲的幾家公司開始著手生產RFID標簽。 目前，RFID技術已經被廣泛應用于各個領域，從門禁管制、牲畜管理，到物流管理，皆可以見到其蹤跡。 （2）RFID技術的發展歷程技術的發展歷程時間時間RFID技術發展技術發展19411950年年雷達的改進和應用催生了雷達的改進和應用催生了RFID技術，技術，1948年奠定了年奠定了RF

4、ID技術技術的理論基礎。的理論基礎。19511960年年早期早期RFID技術的探索階段，主要處于實驗室實驗研究。技術的探索階段，主要處于實驗室實驗研究。19611970年年RFID技術的理論得到了發展，開始了一些應用嘗試。技術的理論得到了發展，開始了一些應用嘗試。19711980年年RFID技術與產品研發處于一個大發展時期，各種技術與產品研發處于一個大發展時期，各種RFID技術測技術測試得到加速。出現了一些最早的試得到加速。出現了一些最早的RFID應用。應用。19811990年年RFID技術及產品進入商業應用階段，各種封閉系統應用開始出技術及產品進入商業應用階段，各種封閉系統應用開始出現。現。

5、19912000年年RFID技術標準化問題日趨得到重視，技術標準化問題日趨得到重視，RFID產品得到廣泛采用產品得到廣泛采用2001今今標準化問題日趨為人們所重視，標準化問題日趨為人們所重視，RFID產品種類更加豐富，有源產品種類更加豐富，有源電子標簽、無源電子標簽及半無源電子標簽均得到發展，電子電子標簽、無源電子標簽及半無源電子標簽均得到發展，電子標簽成本不斷降低。標簽成本不斷降低。（二）RFID的定義 RFID是Radio Frequency Identification的縮寫，即射頻識別，俗稱電子標簽。RFID其主要核心部件是一個電子標簽，直徑僅為 2毫米不到，通過相距幾厘米到幾十米距離

6、內傳感器發射的無線電波，可以讀取電可以讀取電子標簽內儲存的信息，識別電子標簽代表子標簽內儲存的信息，識別電子標簽代表的物品、人和器具的身份。的物品、人和器具的身份。 （三）RFID的基本組成部分 最基本的RFID系統由三部分組成： 1.標簽（Tag）：由耦合元件及芯片組成，每個標簽具有唯一的電子編碼，附著在物體上標識目標對象。標簽載有可用于認證識別其所附著的目標物的相關信息數據。標簽可以是只讀的、讀/寫兼具的形式；可以是“主動式”也可以是“被動式”的（主動式標簽自帶電池，被動式標簽沒有電池）。 射頻模塊天線天線射頻模塊電 源時 鐘讀寫模塊計 算 機 網 絡 系 統電 池能 量時 鐘數 據輸 入

7、數 據輸 出能 量時 鐘數 據 輸 入數 據 輸 出控制模塊（RAM/ROM/EEPROM）存儲器（CPU）數 據輸 出數 據輸 入標簽讀 寫 器射頻模塊天線天線射頻模塊電 源時 鐘讀寫模塊計 算 機 網 絡 系 統電 池能 量時 鐘數 據輸 入數 據輸 出能 量時 鐘數 據 輸 入數 據 輸 出控制模塊（RAM/ROM/EEPROM）存儲器（CPU）數 據輸 出數 據輸 入標簽讀 寫 器RFID系統的組成（1）射頻標簽的功能1）具有一定容量的存儲器，用以存儲被識別對象的信息。2）在一定的工作環境及技術條件下標簽數據可讀、寫。3）具有確定的使用期限，使用期限內無需維修。4）維持對識別對象的識別

8、及相關信息的完整。5）數據信息編碼后，工作時可傳輸給讀寫器。6）可編程，且一旦編程后，永久性數據不能再修改。7）對于有源標簽，通過讀寫器能顯示出電池的工作情況。（2）射頻標簽的分類1）按標簽獲取電能的方式不同 主動式標簽 被動式標簽2）按內部使用存儲器類型的不同 只讀標簽可讀可寫標簽3）按標簽中存儲器數據存儲能力的不同 標識標簽便攜式數據文件 標識標簽和便攜式數據文件就功能來說和一維、二維條碼怎樣對應？標簽例圖標簽例圖 2.閱讀器（Reader）：RFID閱讀器，讀取（有時還可以寫入）標簽信息的設備，又稱解讀器、識讀器，它的任務是控制射頻收發器發射射頻信號；通過射頻收發器接收來自標簽上的已編碼

9、射頻信號，對標簽的認證識別信息進行解碼；將認證識別信息連帶標簽上其它相關信息傳輸到主機以供處理。 閱讀器例圖閱讀器例圖 3.天線（Antenna）：在標簽和讀取器間傳遞射頻信號。任一RFID系統至少應包含一根天線（不管是內置還是外置）以發射和接收射頻信號。有些RFID系統是由一根天線來同時完成發射和接收；而另一些RFID系統則是由一根天線來完成發射而另一根天線來承擔接收，所采用天線的形式及數量應視具體應用而定。 天線例圖天線例圖 標簽與閱讀器之間的數據傳輸是通過空氣介質以無線電波的形式進行的。 1）讀寫器將設定數據的無線電載波信號經過發射天線向外發射。 2）當射頻標簽進入發射天線的工作區時，射

10、頻標簽被激活后即將自身信息代碼經天線發射出去。 3）系統的接收天線接收到射頻標簽發出的載波信號，經天線的調制器傳給讀寫器。讀寫器對接到的信號進行解調解碼，送后臺電腦控制器。（四）RFID技術的基本工作原理 4）電腦控制器根據邏輯運算判斷該射頻標簽的合法性，針對不同的設定作出相應的處理和控制，發出指令信號控制執行機構的動作。 5）執行機構按電腦的指令動作。 6）通過計算機通信網絡將各個監控點聯接起來，構成總控信息平臺，根據不同的項目設計不同的軟件來完成要達到的功能。RFID技術的基本工作原理圖技術的基本工作原理圖 （五）RFID系統的分類 根據RFID系統完成的功能不同，可以把RFID系統分成四

11、種類型：EAS系統、便攜式數據采集系統、網絡系統、定位系統。 1.EAS技術：ELECTRONIC ARTICLE SURVEILLANCE（EAS）是一種設置在需要控制物品出入的門口的RFID技術。這種技術的典型應用場合是商店、圖書館、數據中心等地方，當未被授權的人從這些地方非法取走物品時，EAS系統會發出警告。 EAS系統組成 a）附著在商品上的電子標簽，電子傳感器；b）電子標簽滅活裝置，以便授權商品能正常出入；c）監視器，在出口造成一定區域的監視空間EAS系統的工作原理 在監視區，發射器以一定的頻率向接收器發射信號。發射器與接受器一般安裝在零售店、圖書館的出入口，形成一定的監視空間。當具

12、有特殊特征的標簽進入該區域時，會對發射器發出的信號產生干擾，這種干擾信號也會被接收器接收，再經過微處理器的分析判斷，就會控制警報器的鳴響。根據發射器所發出的信號不同以及標簽對信號干擾原理不同。 2.便攜式數據采集系統 便攜式數據采集系統是使用帶有RFID閱讀器的手持式數據采集器采集RFID標簽上的數據。這種系統具有比較大的靈活性，適用于不宜安裝固定式RFID系統的應用環境。 （這個設備包括識讀器、天線、電子標簽中的哪幾個？你設想這個系統可以應用在哪些環境下？） 3.物流控制系統 在物流控制系統中，固定布置的RFID閱讀器分散布置在給定的區域，并且閱讀器直接與數據管理信息系統相連，信號發射機是移

13、動的，一般安裝在移動的物體、人上面。當物體、人流經閱讀器時，閱讀器會自動掃描標簽上的信息并把數據信息輸入數據管理信息系統存儲、分析、處理，達到控制物流的目的。（入庫、出庫） 4.定位系統：定位系統用于自動化加工系統中的定位以及對車輛、輪船等進行運行定位支持。閱讀器放置在移動的車輛、輪船上或者自動化流水線中移動的物料、半成品、成品上，信號發射機嵌入到操作環境的地表下面。信號發射機上存儲有位置識別信息，閱讀器一般通過無線的方式或者有線的方式連接到主信息管理系統。（運動定位）（六）RFID技術特點及優勢 （1）讀取方便快捷：數據的讀取無需光源，甚至可以透過外包裝來進行。有效識別距離更長，采用自帶電池

14、的主動標簽時，有效識別距離可達到30米以上； （條形碼掃描器可以在黑暗中識度條碼嗎？） （2）識別速度快：標簽一進入磁場，閱讀器就可以即時讀取其中的信息，而且能夠同時處理多個標簽，實現批量識別；（條形碼掃描器在識度條碼時可以做到批量識別嗎？） （3）數據容量大：數據容量最大的二維條形碼（PDF417），最多也只能存儲2725個數字；若包含字母，存儲量則會更少；RFID標簽則可以根據用戶的需要擴充到數十千字節； （4）使用壽命長，應用范圍廣：其無線電通信方式，使其可以應用于粉塵、油污等高污染環境和放射性環境，而且其封閉式包裝使得其壽命大大超過印刷的條形碼；（海上石油開采） （5）標簽數據可動態更

15、改：利用編程器可以向電子標簽里寫入數據，從而賦予RFID標簽交互式便攜數據文件的功能，而且寫入時間比打印條形碼更短； （6）更好的安全性：RFID電子標簽不僅可以嵌入或附著在不同形狀、類型的產品上，而且可以為標簽數據的讀寫設置密碼保護，從而具有更高的安全性； （7）動態實時通信：標簽以每秒50100次的頻率與閱讀器進行通信，所以只要RFID標簽所附著的物體出現在解讀器的有效識別范圍內，就可以對其位置進行動態的追蹤和監控。 （根據以上的優點，你能設想RFID的用途嗎？）（七） RFID應用領域區分區分領域領域主要內容主要內容適用技術適用技術物流物流/流流通通制造業制造業附著在部件，附著在部件，T

16、QM及部件傳送（及部件傳送（JIT）915MHz物質流管理物質流管理附著在附著在palette、貨物、集裝箱等。降低費用及提供配送信息，收集、貨物、集裝箱等。降低費用及提供配送信息，收集CRM數據數據433MHz支付支付需要注油、過路費等非現金支付時自動計算費用需要注油、過路費等非現金支付時自動計算費用13.56MHz零售業零售業商品檢索及陳列場所的檢索，庫存管理，防盜，特性化廣告等商品檢索及陳列場所的檢索，庫存管理，防盜，特性化廣告等915MHz裝船裝船/受領受領附著附著palette或集裝箱、商品，縮短裝船過程及包裝時間或集裝箱、商品，縮短裝船過程及包裝時間433MHz倉儲業倉儲業個別貨物

17、的調查及減少發生錯誤，節省勞動力個別貨物的調查及減少發生錯誤，節省勞動力915MHz健康管健康管理理/食品食品制藥制藥為了視覺障礙者，在藥品容器附著存儲處方、用藥方法、警告等信息的為了視覺障礙者，在藥品容器附著存儲處方、用藥方法、警告等信息的RFID標簽，并通過識別器把信息轉換成語音，并進行傳送標簽，并通過識別器把信息轉換成語音，并進行傳送915MHz健康管理健康管理防止制藥的偽造和仿造，提供利用設施的識別手段，附著在老年性癡呆患者防止制藥的偽造和仿造，提供利用設施的識別手段，附著在老年性癡呆患者的收容設施及醫藥品的收容設施及醫藥品/醫學消耗品醫學消耗品915MHz畜牧業流通管畜牧業流通管理理

18、家畜出生時附著家畜出生時附著RFID標簽，把飼養過程及宰殺過程信息存儲在中央數據庫里標簽，把飼養過程及宰殺過程信息存儲在中央數據庫里125KHz、134KHz確認身確認身份份/保安保安/支付支付游樂公園游樂公園/活活動動給訪客附著內置給訪客附著內置RFID芯片的手鐲子或芯片的手鐲子或ID標簽，進行位置跟蹤及防止迷兒，群標簽，進行位置跟蹤及防止迷兒，群體間位置確認服務體間位置確認服務433MHz圖書館、錄像圖書館、錄像帶租賃店帶租賃店在書和錄像帶附著在書和錄像帶附著RFID芯片，進行借出和退還管理，防止盜竊芯片，進行借出和退還管理，防止盜竊13.56MHz、915MHz保安保安用作個人用作個人I

19、D標簽，防止偽造，確認身份及控制出入，跟蹤對象及防止盜竊標簽，防止偽造，確認身份及控制出入，跟蹤對象及防止盜竊2.45GHz接待業接待業自動支付及出入控制自動支付及出入控制13.56MHz運輸運輸交通交通在車輛附著在車輛附著RFID標簽，進行車輛管理（注冊與否、保險等）及交通控制實時標簽，進行車輛管理（注冊與否、保險等）及交通控制實時監控管理大眾交通情況監控管理大眾交通情況433MHz、915MHz、2.45GHz牲畜管理運動定位探針追蹤二、RFID技術在物流中的應用 （一）集裝箱的自動識別 將記錄有集裝箱號、箱型、裝載的貨物種類、數量等數據的標簽按照在集裝箱上，在經過安裝有識別設備的公路、鐵路的出入口，碼頭的檢查口時，讀寫器發出無線電波，RFID標簽自動感