RFID射频识别技术介绍

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1、第 1 页 共 117 页RFID 射频识别技术介绍编辑：徐盛日期：2006.2.12第 2 页 共 117 页目录第一章 RFID 的基础知识1.1 RFID 的 定义1.2 RFID 射频识别技术的概念1.3 RFID 的基本组成部分1.4 RFID 技术的基本工作原理第二章 RFID 技术的标准2.1 RFID 相关标准总览 2.2 RFID 技术标准面面观2.3 RFID 前端技术标准体系简述2.4 RFID 相关标准的推动力 2.5 RFID 相关标准的社会影响因素2.6 RFID 相关标准在中国的运行情况第三章 RFID 技术特点和面临的困难3.1 射频技术与条形码技术的区别3.2

2、 智能标签特点及其制印技术现状分析3.3 SAW 射频识别无源电子标签技术及应用3.4 成本高标准不统一 电子标签中国推行遇困第四章 RFID 技术配套产品介绍4.1 电子标签中的射频天线 4.2 基于 TI S6700 系列芯片的 RFID 阅读器 4.3 射频标签读写设备基本原理4.4 EPCglobal 网络实现 RFID 数据交换 第五章 RFID 技术的应用5.1 RFID 技术的典型应用5.2 零售商推崇 RFID 的原因5.3 电子标签与电子标签库存管理 5.4 RFID 在食品医药等重要市场的最新发展第六章 行业信息6.1 富士通发布配备 FRAM 的无源型 UHF 频带无线标

3、签系统6.2 飞利浦 RFID 芯片通过 EPC Gen 2 标准认证 6.3 汽车电子标签纳入全 国汽标委 2006 工作计划 6.4 国际纸业应用 RFID 技术进行原材料跟踪 6.5 国家金卡工程协调领导小组成员兼办公室主任-在国家金卡工程第七次全国 IC 卡应用工作会议上的讲话 6.6 我国标签芯片发展现状6.7 RFID 系统将无处不在第 3 页 共 117 页第七章 生产 900MHz 电子标签的厂家7.1 深圳市联祥瑞和科技开发有限公司7.2 广东劲翔金卡有限公司7.3 美国德州仪器公司第 4 页 共 117 页第一章 RFID 基础知识简介1.1 RFID 的定义 RFID 是

4、什么？ RFID 是 Radio Frequency Identification 的缩写，即射频识别，俗称电子标签。RFID 其主要核心部件是一个电子标签，直径仅为 2 毫米不到，通过相距几厘米到几米距离内传感器发射的无线电波，可以读取电子标签内储存的信息，识别电子标签代表的物品、人和器具的身份。返回 第 5 页 共 117 页1.2 RFID 射频识别技术的概念RFID 射频识别是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，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， 操作快捷方便。 埃森哲实验室首席科学家

5、弗格森认为 RFID 是一种突破性的技术：“第一，可以识别单个的非常具体的物体，而不是像条形码那样只能识别一类物体；第二，其采用无线电射频，可以透过外部材料读取数据，而条形码必须靠激光来读取信息；第三，可以同时对多个物体进行识读，而条形码只能一个一个地读。此外，储存的信息量也非常大。 ”返回 第 6 页 共 117 页1.3RFID 的基本组成部分最基本的 RFID 系统由三部分组成：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(Reader)：读取(有时还可以写入) 标签信息的设备，可设计为手持式或固定式；天线(Antenna)：在标签和

6、读取器间传递射频信号。返回 第 7 页 共 117 页1.4 RFID 技术的基本工作原理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。返回 第 8 页 共 117 页第二章 RFID 技术的标准2.1RFID 相关标准总览 摘要 本文就 RFID 技术及其应用的相关标准作一结构化梳理，并分析了 RFID 相关标准在中国的发展、R

7、FID 标准的社会影响因素、标准的推动力等方面。标准能够确保协同工作的进行，规模经济的实现，工作实施的安全性以及其他许多方面。RFID 标准化的主要目的在于通过制定、发布和实施标准解决编码、通信、空气接口和数据共享等问题，最大程度的促进 RFID 技术及相关系统的应用。但是，如果标准采用过早，有可能会制约技术的发展进步；如果采用太晚的话，则可能会限制技术的应用范围，导致危险事件的发生以及不必要的开销。 事实上，RFID 的相关标准涉及到其许多具体的应用，例如：不停车收费系统，宠物标识，货物集装箱标识以及智能卡应用等。而RFID 主要用于物流管理等行业，需要标签能够实现数据共享。目前，许多与 R

8、FID 有关的 ISO 标准正在研制当中，主要包括可回收货运集装箱，可回收运输单品，运输单元，产品包装，产品标识以及电子货柜封条等。从 GS1(电子商务、物品标识、数据同步交换方面的全球标准化组织)、EPC Global 及 ISO 到国家与地方的众多组织（如日本 UID 等）以及 US IEEE 和 AIM Global 等都已参与到 RFID 相关标准的研制当中。 由于 WiFi，WiMax，蓝牙，ZigBee，专用短程通信协议（DSRC）以及其他短程无线通信协议正用于 RFID 系统或融入到第 9 页 共 117 页RFID 设备当中，这使得 RFID 等的实际应用变得更为复杂。此外，R

9、FID 当中接口间的接口 近距无线通信（Near Field Communication，NFC)的采用有其根源所在：因其用到了 RFID 设备通常采用的最佳频率。 引用业界某专家的分析来说，RFID 与标准的关系可以从处理以下几个问题来说： （1）技术如接口和转送技术。比如，中间件技术RFID 中间件扮演 RFID 标签和应用程序之间的中介角色，从应用程序端使用中间件所提供一组通用的应用程序接口（API） ，即能连到 RFID 读写器，读取 RFID 标签数据。RFID 中间件采用程序逻辑及存储再转送（Store-and-Forward）的功能来提供顺序的消息流，具有数据流设计与管理的能力。

10、 （2）一致性。主要指其能够支持多种编码格式，比如支持EPC， DOD 等规定的编码格式，也包括 EPCglobal 所规定的标签数据格式标准。 （3）性能尤其是指数据结构和内容，即数据编码格式及其内存分配。 （4）电池辅助及传感器的融合。目前，RFID 同传感逐步相融合，物品定位采用 RFID 三角定位法以及更多复杂的技术，还有一些RFID 技术中用传感代替芯片。比如，能够实现温度和应变传感的声表面波（SAW）标签用于 RFID 技术中。然而，几乎所有的传感器系统，包括有源 RFID 等都需要从电池获取能量。 第 10 页 共 117 页（一）ISO/IEC 相关 RFID 标准 ISO/I

11、EC 已出台的 RFID 标准主要关注基本的模块构建，空中接口，涉及到的数据结构以及其实施问题。具体可以分为技术标准、数据内容标准、一致性标准及应用标准四个方面。图： ISO/IEC 已制定的 RFID 相关标准其中，ISO18000 系列含括了有源和无源 RFID 技术标准，主要是基于物品管理的 RFID 空中接口参数。 ISO 17363 至 17364 是一系列物流容器识别的规范，它们还未被认定为标准。该系列内的每种规范都用于不同的包装等级，比如货盘、货箱、纸盒与个别物品。目前在我国常用的两个 RFID 标准为用于非接触智能卡两个 ISO标准：ISO 14443，ISO 15693。IS

12、O 14443 和 ISO 15693 标准在 1995第 11 页 共 117 页年开始操作，其完成则是在 2000 年之后，二者皆以 13.56MHz 交变信号为载波频率。ISO 15693 读写距离较远，而 ISO 14443 读写距离稍近，但应用较广泛。目前的第二代电子身份证采用的标准是 ISO 14443 TYPE B 协议。ISO 14443 定义了 TYPE A、TYPE B 两种类型协议，通信速率为 106kbit/s，它们的不同主要在于载波的调制深度及位的编码方式。TYPE A 采用开关键控（On-Off keying）的曼切斯特编码，TYPE B 采用 NRZ-L 的 BP

13、SK 编码。TYPE B 与 TYPE A相比，具有传输能量不中断、速率更高、抗干扰能力列强的优点。RFID 的核心是防冲撞技术，这也是和接触式 IC 卡的主要区别。ISO 14443-3 规定了 TYPE A 和 TYPE B 的防冲撞机制。二者防冲撞机制的原理不同，前者是基于位冲撞检测协议，而 TYPE B 通信系列命令序列完成防冲撞。ISO 15693 采用轮寻机制、分时查询的方式完成防冲撞机制。防冲撞机制使得同时处于读写区内的多张卡的正确操作成为可能，既方便了操作，也提高了操作的速度。 ISO 技术委员会及联合工作组 TC104/SC4 主要处理有关ISO/IEC 贸易应用方面，如货运

14、集装箱及包装，制定了 RFID 电子封条 (ISO 18185)、集装箱标签(ISO 10374)和供应链标签 (ISO 17363)等标准。 （二）EPCglobal 标准 EPCglobal 主要关注的是： 物理对象系统标识的数据载体/内容； 物联网自动识别基础架构最低性能； 第 12 页 共 117 页网络数据交换准如对象名解析系统（Object Numbering System，ONS） ； 其中 EPCglobal 的第二代（Gen2 ）RFID 标签标准已在今年 6 月作为 ISO180006 Part C 部分的提案修改稿在没有作任何大的技术改动的情况下通过了 ISO 委员会的第

15、一轮投票，最后的通过要在今年底明年初完成。 返回 第 13 页 共 117 页2.2 RFID 技术标准面面观 通常情况下，RFID 阅读器发送的频率称为 RFID 系统的工作频率或载波频率。RFID 载波频率基本上有 3 个范围：低频(30kHz300kHz)、高频(3MHz30MHz)和超高频 (300MHz3GHz) 。常见的工作频率有低频 125kHz 与 134.2kHz、高频 13.56MHz、超高频 433Mhz、860MHz 930MHz、2.45GHz 等。 RFID 的低频系统主要用于短距离、低成本的应用中，如多数的门禁控制、校园卡、煤气表、水表等；高频系统则用于需传送大量

16、数据的应用系统；超高频系统应用于需要较长的读写距离和高读写速度的场合，其天线波束方向较窄且价格较高，在火车监控、高速公路收费等系统中应用。另外值得一提的是在供应链中的应用，EPC Global 规定用于 EPC 的载波频率为 13.56MHz 和 860MHz930MHz两个频段，其中 13.56MHz 频率采用的标准原型是 ISO/IEC15693，已经收入到 ISO/IEC18000-3 中。这个频点的应用已经非常成熟。 而 860930MHz 频段的应用则较复杂，国际上各国家采用的频率不同：美国为 915MHz，欧洲为 869MHz，而我国由于被GSM、CDMA 等占用，目前仍然待定。 目前常用的 RFID 国际标准主要有用于对动物识别的 I