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1、.数字信号处理(2)作业RFID在电子标签（物联网）中的应用班级:通研1103班姓名:李 鹏学号:11013201902011年10月21日 RFID在电子标签（物联网）中的应用射频识别技术（Radio-frequency Identification，RFID），作为新兴的非接触式自动识别技术，正以其独特的优良性能从上世纪90年代以来在电子防盗、便携数据采集和定位等系统中得到成功应用。本文主要对RFID技术在电子标签中的主要应用和研究现状进行了概述。一、提出问题RFID是英文“Radio Frequency Identification”的缩写，中文称为无线射频身份识别，是非接触式自动识别技
2、术的一种。射频识别是20世纪90年代兴起的一项识别技术，它是一种指利用无线信道实现双向通路。随着大规模集成电路技术的发展，射频识别系统的体积大大缩小，进入实用化的阶段。同其它的磁卡、IC卡等识别技术相比，射频识别技术最大的优势在于它是以非接触方式进行工作，可以称之为第三代识别技。射频识别技术（RFID）是利用射频方式进行远距离通信以达到物品（身份）识别的目的，可用来追踪和管理几乎所有物理对象。作为现在悄然兴起的新技术，各国都正在致力于这项技术的开发与应用。RFID具有识别距离远，穿透能力强，多物体识别，抗污染等优点，现已成为IT业研究的热点技术之一，并在工业自动化、商业自动化、交通运输控制管理
3、、物流配送、产品证件防伪及防盗等众多领域，甚至军事用途都具有广泛应用前景，并且引起了广泛的关注。RFID系统一般包括阅读器和电子标签(或称应答器)两个部分。电子标签由RFID芯片和天线组成，按供电方式可以分为无源和有源的两种。无源的电子标签从读写器发出的射频波中获取工作所需能量，有源应答器本身带有电池，不需要射频供电。另外，按照阅读器发射频率的不同，RFID系统由频率还可分为低频（135kHz以下）、高频（13.56MHz）、超高UHF(860960MHz)和微波（2.4GHz以上）频段等几大类。目前大多数应用中的RFID系统使用的是低频和高频的标签，但研究发现，更适合未来、特别是商业供应链中
4、应用的是UHF频段标签1。现在，沃尔玛、吉列等跨国大公司甚至美国军方已经开始了UHF频段RFID的应用测试。随着美国、欧洲、日本陆续确定和开放UHF频段给RFID，一个用UHF频段的电子标签追踪商品的全球系统正逐步形成。可以说,未来大多数RFID的应用将会集中在超高频的UHF频段。在信息社会飞速发展的今天，人们的对信息处理速度的要求越来越高。特别是物流业飞速发展的今天，传统的条形码已经不能满足人们对物资储备、管理、流通的管理要求。于是，一项应用于电子标签的UHF频段的射频识别技术悄然兴起。为了加快物流管理的速度和效率，该技术提出了在某范围内同时识别出若干个电子标签的要求，这就意味着在同一时间阅
5、读器准确无误的识别若干张电子标签。作为RFID应用的一般规律，频率越高系统的识别距离就越远。这一特点在带来众多便利的同时，也势必导致阅读器工作区域内同时出现待识别的标签数目的增多。另外随着RFID应用的进一步推广，客户的个人隐私及数据安全方面的问题也越发突出。对于一个RFID系统，电子标签中存储有需要识别、交互的数据 ，而阅读器对这些信息进行识别和读取当有多于一个电子标签进入阅读器的作用范围内时，所有应答器都被阅读器发送的命令激活，它们将同时向阅读器发送自己存储的信息，这就导致各应答器之间传输信号的相互干扰，阅读器接收不到正确的信急，这就是所谓的碰撞问题。为了保证信息的正确传输，应采用防冲突技
6、术尽可能地避免冲突的发生防冲突技术是RFID系统中的关键技术之一，合理地应用防冲突技术能够积极地促进RFID系统在各个领域的推广2。二、国内外在该方向的发展历史及研究现状1、发展历史任何新技术的产生和发展都源于实际应用的需要。RFID技术也不例外。RFID技术是无线电广播技术和雷达技术的结合。雷达采用的是无线电波的反射和回射理论，而无线电广播技术是关于如何用无线电波发射，传播和接收语音，图像，数字和符号的技术。雷达在第二次世界大战中的应用极大地促进了雷达理论的发展，也为RFID的产生奠定了基础。RFID的诞生源于战争的需要。1942年，因为被德军占领的法国海岸线离英国只有25英里，英国空军为了
7、识别返航的飞机是我机还是敌机，就在盟军的飞机上装备了一个无线电收发器。当控制塔上的探询器向返航的飞机发射一个询问信号，飞机上的收发器接收到这个信号后，回传一个信号给探询器，探询器根据接收到的回传信号来识别敌我机。这是有记录的第一个RFID敌我识别系统，也是RFID的第一次实际应用。这一技术至今还在商业和私人航空控制系统中使用。1948年，Harry Stockman发表的论文“用能量反射的方法进行通信”是RFID理论发展的里程碑。Stockman预言：“显然，在能量反射通信中的其它基本问题得到解决之前，在开辟它的实际应用领域之前，我们还要做相当多的研究和发展工作。”事实正如他所预言。在RFID
8、成为现实之前，人类花了大约三十年时间才解决了他所说的问题。1950年代是RFID技术和应用的探索阶段。远距离信号转发器的发明扩大了敌我识别系统的识别范围。D。 B。 Harris的“使用可模式化的被动反应器的无线电波传送系统”提出了信号模式化的理论和被动标签的概念。1961-1980年期间RFID变成了现实。回射（Backscatter）理论以及其它电子技术如集成电路和微处理器的发展为RFID技术的商业应用奠定了基础。1960年代出现了RFID技术的第一个商业应用系统 - 商品电子监视器（EAS）。贵重商品被贴上了“一位”码的电子标签，并在商店门口装置一个探测器。当顾客携带被盗的商品经过门口的
9、探测器时，探测器会自动报警。1977年，美国的RCA公司运用RFID技术开发了“机动车电子牌照”。另外，RFID在动物追踪，车辆追踪，监狱囚犯管理，公路自动收费以及工厂自动化方面得到了广泛应用3。1990年代，RFID技术在美国的公路自动收费系统得到了广泛应用。1991年，美国奥克拉荷马州出现了世界上第一个开放式公路自动收费系统。装有RFID标签的汽车在经过收费站时无需减速停车，按正常速度通过，固定在收费站的阅读机识别车辆后自动从帐户上扣费。这个系统的好处是消除了因为减速停车造成的交通堵塞。RFID公路自动收费系统在许多国家都得到了应用。RFID的其它应用包括汽车门遥控开关，停车场管理，社区和
10、校园大门控制系统，等等。1990年代末，随著RFID应用的扩大，为了保证不同RFID设备和系统的相互兼容，人们开始认识到建立一个统一的RFID技术标准的重要性。EPCglobal（全球电子产品码协会）就应运而生了。EPCglobal是由UCC（北美统一码协会）和EAN（欧洲商品编码协会）共同发起组建的专责RFID技术标准的机构。2、国外RFID技术的发展概况射频识别技术在国外发展的很快，RFID产品种类很多，像德州仪表、Motorola、Philips等等世界著名厂家都生产RFID产品，并且它们的产品各有特点，自成系列。射频识别技术被广泛应用于工业自动化、商业自动化、交通运输控制管理等众多领域
11、。如汽车火车等交通监控、高速公路自动收费系统、停车场管理系统、物品管理、流水线生产自动化、安全出入检查、仓储管理、动物管理、车辆防盗等等。RFID的应用仍在层出不穷。如澳大利亚将它的RFTD产品用于澳洲机场旅客行李管理中并发挥了出色的作用，欧共体宣布1997年开始生产的新车型必须具有基于RFID技术的防盗系统，瑞士国家铁路局在瑞士的全部旅客列车上安装RFID自动识别系统，调度员可以实时的掌握火车运行情况，不仅利于管理，还大大减小发生事故可能性。1996年1月韩国在汉城的600辆公共汽车上安装RFID系统用于电子月票，还计划将这套系统推广到铁路和其它城市，德国汉莎航空公司试用非接触的射频卡作为飞
12、机票，简化了机场人关的手续，德国BMW公司将射频识别系统应用在汽车生产流水线的生产过程控制中，Motorola公司在超净车间里利用RFID系统来控制流水线的零件流向等等4。2003年6月19日，在美国芝加哥召开的“零售业系统展览会”上，沃尔玛宣布将采用一项名为RFID的技术，以最终取代目前广泛使用的条形码，成为第一个公布正式采用该技术时间表的企业。按计划，该公司最大的100个供应商应从2005年1月1日开始在供应的货物包装箱上粘贴RFID标签，并逐渐扩大到单件商品。麦德龙在德国莱茵堡开设的“未来商店”于2003年4月底正式开张营业，该店的基石就是RFID技术。现在，沃尔玛又迅速跟进，并宣布了更
13、加激进和大胆的计划。一石激起千层浪，RFID技术突然走到了聚光灯下。目前，RFID 已成为IT 业界的研究热点，被视为IT 业的下一个“金矿”。各大软硬件厂商，包括IBM、Motorola、Philips、TI、Microsoft、Oracle、Sun、BEA、SAP 等在内的各家企业都对 RFID 技术及其应用表现出了浓厚的兴趣，相继投入大量研发经费，推出了各自的软件或硬件产品及系统应用解决方案。在应用领域，以Wal-Mart、 UPS、Gillette 等为代表的大批企业已经开始准备采用RFID 技术对业务系统进行改造，以提高企业的工作效率并为客户提供各种增值服务。在标签领域，RFID 标
14、签与条码相比，具有读取速度快、存储空间大、工作距离远、穿透性强、外形多样、工作环境适应性强和可重复使用等多种优势5。3、RFID在中国的发展RFID在中国应该还在起步阶段，RFID进入中国企业和政府产业管理部门是从2004年4月22日EPC与物网论坛开始的。我国几年来在许多领域也成功导入了RFID应用，主要是高、低频范围。已涉入城铁、公交一卡通、医保卡、校园一卡通、驾驶员卡、入场门票、压力容器管理等领域。如果按照物流领域和非物流领域的应用来划分RFID技术与应用的发展现状，RFID在中国已经发展了十几年，主要集中在非物流领域，在非物流领域的应用，各个频率的技术都已经成熟，用户的投资收益模型也清
15、晰明确，有很多应用案例可以支撑，包括：125K广泛用于门禁等领域；13M广泛用于各种票证防伪；915M广泛用于车辆识别等。在物流领域，目前在技术实现、用户应用模型、投资收益模型等几个方面都还需要进一步探讨。包括：采用哪种频率的技术；如何保证读取率（速度、数量、标签的位置等）；如何结合用户现有的系统，真正提升用户的使用模型；如何获取更大的投资收益；如何实现上下游信息共享，实现EPC与物联网。由于RFID的大规模应用涉及到成本、隐私保护以及安全等诸多因素，这些因素制约了RFID技术在我国的推广应用。但机遇同样存在：（1）由于中国在半导体设计、制造、封装、测试产业的蓬勃发展，RFID研发应用产业将成为半导体产业新增长点。（2）中国IT产业正大力发展，RFID也将带来IT更新、更深入、更广阔的应用。（3）中国作为全球制造中心之一，已是跨国公司的主要产品生产基地，RFID的发展及应用，关系着企业全球供应链的效率及企业竞争力提升，因此中国必然成为RFID的主要市场。（4）RFID应用多元，可创新各服务产业的营运模式，并可促成服务产业的蓬勃发展。（5）借助政府各项产业扶植计划及大型国家发展计划，将有效推动我国RFID产业发展。当然在这里仅仅罗列了RFID技术应用的一部分，但都是可行的且十分重大。可以毫不夸张的预测，任何一种应用如果成为现实，都将会孕育一个庞大的市场。RFID将是未来一个新的经济
