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1、射频识别技术Radio Frequency Identification (RFID),主讲人：江南大学 彭力,目录,射频识别技术,RFID的工作原理,RFID的分类及其与条码的区别,RFID技术的典型应用,RFID产品的开发案例,1、 RFID在物联网技术中的地位 2、RFID是什么 3、RFID的发展历史 4、RFID的基本组成原理 5、常见的RFID,一、射频识别技术,1.1 RFID在物联网技术中的地位,物联网是新一代信息技术的重要组成部分，其英文名称是“The Internet of things”。由此，顾名思义，物联网就是物物相连的互联网。这有两层意思：第一，物联网的核心和基础仍
2、是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；第二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信。因此，物联网的定义是通过无线射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连，进行信息交换和通信，以实现对物品的只能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。所以，RFID技术构成了物联网的核心技术。,1.2 RFID是什么,RFID（Radio Frequency Identification）即无线射频识别技术，又简称电子标签、无线射频识别，是20世纪90年代开始兴起的一种自动识别技术。可通过无线电讯号识别特定目标并
3、获取相关的数据信息，即无需在识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触，利用射频信号通过空间耦合实现无接触信息传递并通过所传递的信息达到识别目的的技术。RFID的识别工作不需要人工的干预，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，操作快捷方便。,1.3 RFID的发展历史,在二次大战之时，RFID已为英国空军采用，用来侦测并确认前往机场的飞机是否为己方所有，避免己方战机遭到误袭的可能，直到目前的飞机航安系统仍使用RFID做识别。进入了21世纪，RFID所具备的远距及一对多的读取、轻薄及小型化、讯号的穿透性及抗污性、可重复使用、高储存量等特性，让这项技术在自动化管理
4、的应用领域日渐受到瞩目。,1.3 RFID的发展历史,对于物流业与零售业者而言，期盼能有此项技术强化商品的自动化管理流程，提高供应链运作的整体效率。但直到近几年才真正开始应用。尤其是在全球百货零售业龙头沃尔玛宣布，将要求旗下前一百大供应商采用RFID系统。才更让这个小小的晶片瞬间成为炙手可热的明日之星。根据沃尔玛的估计，倘若所有的供应商和所有沃尔玛的分店全面采用 RFID 的标签，每年将可节省84 亿美元，削减 5% 的公司存货以及降低 7% 管理仓库的人事成本。,RFID的基本组成部分标签（Tag）：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（Rea
5、der）：读取（有时还可以写入）标签信息的设备，可设计为手持式RFID读写器（如：C5000W）或固定式读写器； 天线（Antenna）：在标签和读取器间传递射频信号。,1.4 RFID系统的组成,1.4 RFID系统的组成,常见,二、 RFID工作原理 RFID技术的基本工作原理：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。,电容器Cr与阅读器的天线线圈并联，电
6、容器与天线线圈的电感一起，形成谐振频率与阅读器发射频率相符的并联震荡回路，该回路的谐振使得阅读器的天线线圈产生较大的电流。 电子标签的天线线圈和电容器C1构成震荡回路，调谐到阅读器的发射频率。通过该回路的谐振，电子标签线圈上的电压U达到最大值。这两个线圈的结构可以被解释为变压器（变压器的耦合）。,以汽车收费站监控的例子说明。 RFID 系统由 Tag 芯片、天线、读卡器所组成，接收信息并传至计算机系统处理,三、RFID的分类及其与条码的区别,1、根据频率的不同划分 2、根据能源的供给方式不同划分 3、根据RFID系统完成的功能不同 4、RFID与条码的区别,RFID按应用频率的不同分为低频(L
7、F)、高频(HF)、超高频(UHF)、微波(MW)，相对应的代表性频率分别为：低频135KHz以下、高频13.56MHz、超高频860M960MHz、微波2.4G，5.8G。,3.1 按照频率的不同划分,通信 距离,应用 领域,1 cm-1.5 cm 1 cm-0.7 m 1-3 m 1-10 m,LF 30KHZ-1MHZ,HF 3MHZ-30MHZ,UHF 300HZ-1000MHZ,Micro wave 2.4 GHZ 5.8 GHZ,动物追踪、门禁 汽车防盗、POS,智慧卡、行李管理 供应链之物品管理 汽车生产管理 LCD/PDP生产、卖场,供应链之栈板/纸箱管理 电子收费及行李管理,
8、供应链之栈板/纸箱管理 电子收费及行李管理,RFID按照能源的供给方式分为无源RFID（被动式），有源RFID（主动式），以及半有源RFID。无源RFID读写距离近，价格低，几乎无使用寿命限制，但需要大功率读写装置；有源RFID可以提供更远的读写距离，但是需要电池供电，成本要更高一些，适用于远距离读写的应用场合，有限使用寿命，对读写装置依赖小。,3.2 按照能源供给方式的不同划分,3.2 按照能源供给方式的不同划分,半有源RFID，结合有源RFID和无源RFID的优势，在低频125KHZ频率的触发下，让微波2.45G发挥优势。半有源RFID技术，也可以叫做低频激活触发技术，利用低频近距离精确定
9、位，微波远距离识别和上传数据，来解决单纯的有源RFID和无源RFID没有办法实现的功能。简单的说，就是近距离激活定位，远距离识别及上传数据。,根据RFID系统完成的功能不同，可以把RFID系统分成四种类型：EAS系统、便携式数据采集系统、物流控制系统和定位系统。1EAS系统EAS(Electronic Article Surveillance)是一种设置在需要控制物品出入门口的RFID技术。这种技术的典型应用场合是商店、图书馆和数据中心等地方，当未被授权的人从这些地方非法取走物品时，EAS系统会发出警告。,3.3 按照系统完成的功能的不同划分,典型的EAS系统一般由三部分组成： 附着在商品上的
10、电子标签，电子传感器。 电子标签灭活装置，以便授权商品能正常出入。 监视器，在出口形成一定区域的监视空间。2便携式数据采集系统便携式数据采集系统是使用带有RFID阅读器的手持式数据采集器采集RFID标签上的数据。这种系统具有比较大的灵活性，适用于不宜安装固定式RFID系统的应用环境。手持式阅读器(数据输入终端)可以在读取数据的同时，通过无线电波数据传输方式实时地向主计算机系统传输数据，也可以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。,3物流控制系统在物流控制系统中，RFID阅读器分散布置在给定的区域，并且阅读器直接与数据管理信息系统相连，信号发射机是移动的，一般安装在移动的物体、
11、人上面。当物体、人流经阅读器时，阅读器会自动扫描标签上的信息并把数据信息输入数据管理信息系统进行存储、分析和处理，以达到控制物流的目的。,4定位系统定位系统用于自动化加工系统中的定位，以及对车辆、轮船等进行运行定位支持。阅读器放置在移动的车辆、轮船或者自动化流水线中移动的物料、半成品和成品上，信号发射机嵌入到操作环境的地表下面。信号发射机上存储有位置识别信息，阅读器一般通过无线的方式(有的采用有线的方式)连接到主信息管理系统。,3.4 RFID与条码的区别,3.4 RFID与条码的区别,四、RFID技术的典型应用,物流和供应管理 生产制造和装配 航空行李处理 动物身份标识 门禁控制/电子门票
12、城市一卡通的应用 高校手机一卡通的应用 仓储中塑料托盘、周转筐中的应用,近年来，在上海举行的会展数量以每年20%的速度递增。上海市政府一直在积极探索如何应用新技术提升组委会能力，更好地展示上海城市形象。RFID 在大型会展中应用已经得到验证，2005年爱知世博会的门票系统就采用了RFID 技术，做到了大批参观者的快速入场。2006 年世界杯主办方也采用了嵌入RFID芯片的门票，起到了防伪的作用。这引起了大型会展的主办方的关注。在2008年的北京奥运会上，RFID 技术已得到了广泛应用。,4.1 RFID案例一：电子门票,2010 年世博会在上海举办，对主办者、参展者、参观者、志愿者等各类人群有
13、大量的信息服务需求，包括人流疏导、交通管理、信息查询等，RFID 系统正是满足这些需求的有效手段之一。世博会的主办者关心门票的防伪。参展者比较关心究竟有哪些参观者参观过自己的展台，关心内容和产品是什么以及参观者的个人信息。参观者想迅速获得自己所要的信息，找到所关心的展示内容。 而志愿者需要了解全局，去帮助需要帮助的人。这些需求通过RFID 技术能够轻而易举的实现。参观者凭借嵌入RFID 标签的门票入场，并且随身携带。,4.1 RFID案例一：电子门票,每个展台附近都部署有RFID 读取器，这样对参展者来说，参观者在展会中走过哪些地方，在哪里驻足时间较长，参观者的基本信息是什么等就了然于胸了，当
14、参观者走近时，可以更精确地提供服务。同时，主办者可以在会展上部署带有RFID 读取器的多媒体查询终端，参观者可以通过终端知道自己当前的位置及所在展区的信息， 还能通过查询终端追踪到走失的同伴信息。,4.1 RFID案例一：电子门票,作用：减少物品脱销，提高货架的利用率； 零售中有很重要的环节就是“补货”：补充什么货物，什么时候补充，补充的具体数量等。而一定比例的缺货现象是由于货架管理不善造成的。这个看似不大的比例往往会造成企业数百万美元的损失，甚至是影响企业生存的重要大因素。,4.2 RFID案例二：物流和供应管理,智能标签能对某些时效性强的商品的有效期限进行监控，这样利用RFID技术，制造商
15、、物流商和零售商等能够掌握商品的实时库存，及时补货，缩短库存周转期。 加强产品安全管理根据电子标签提供的即时信息，超市管理员可以了解商品的相关信息，应用RFID电子标签对新鲜食品实行供应链的管理，大大节约了资源，提高了效率，并能对食品开展全程控制，保证食品安全。,4.2 RFID案例二：物流和供应管理,五、RFID产品的开发案例,针对当前RFID技术的高速发展需要，面对RFID技术的研究及其现有的RFID的实验设备的需求，RFID射频识别教学实验平台也像雨后春笋般研制出来，它对于理解射频识别技术的原理，掌握物联网相关应用技术有很好的提高。,（AEI-510）RFID射频识别教学实验平台,RFI
16、D射频识别教学实验平台,本实验平台将帮助您学习和评估各个频段：低频（LF）、高频（HF）、超高频（UHF）和微波（2.4GHz）RFID的性能，帮助您对RFID开发有深一步的了解，使您迅速进入RFID开发领域。 本系统包含以下特征： 1、支持多频段（125KHz、13.56MHz、900MHz、2.4GHz）、多协议（ID、ISO 15693、ISO 14443A、ISO 14443B、Tag-it、ISO/IEC18000-6C）的RFID读卡器扩展板； 2、串口转USB，通过标准USB电缆与计算机主机软件GUI通信； 3、协议LED指示灯及LCD液晶模块显示标签卡片协议及编码内容； 4、通过拨码开关选择RFID类别，简单方便； 5、支持5V电源供电和USB供电。,AEI-500实验平台各频段实现功能,1）125K频段 在上位机上显示读卡的时间和次数。 2）13.56M频段 支持ISO/IEC15693协议、ISO14443A以及ISO14443B协议的标准卡片，通过上位机软件可以识别不同协议的卡片，读写卡片信息。 3）900M频段 支
