物流射频识别技术

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1、一、射频技术概述 1、无线射频（RF）的概念 射频技术（Radio Frequency，简称RF）是一 种无线电通信技术，其基本原理是电磁理论 ，利用无线电波对记录媒体进行读写。2、射频识别（RFID）技术 RFID是Radio Frequency Identification的 简称即无线射频识别技术。 是20世纪90年代 兴起的一种非接触式自动识别技术。射频识别技术2.RFID技术发展历史RFID技术不局限于 视线、识别距离比 光学系统远，可达 几十米以上（用于 自动收费或识别车 辆身份等）。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。RFID识别卡可具有 读写

2、能力；可携带 大量数据；具有难 以伪造和智能化等 特性；具有极高的 保密性； RFID技术的特点：1、信号发射机（射频标签）典型的最常用的形式是标签（Tag）。标签相当于条码技术中的条码符号，用来存储需要识 别传输的信息，但与条码不同的是，标签必须能够自动或 在外力的作用下，把存储的信息主动发射出去。标签一般是带有线圈、天线、存储器与控制系统的低 电压集成电路。（1）按工作方式分：主动式、被动式和半被动式标签 主动式标签:内含电源，用自身能量主动发射数据给阅 读器，其可靠性高，信号传送距离远。 被动式标签:通信能量要靠外界提供（即接收阅读器发 射的电磁波）才能正常工作。被动式标签既有不含电源

3、的标签，也有含电源的标签。含有电源的标签，电源只 够本身芯片运转时，其称为半主动标签。被动式标签具有永久的使用期，常常用在标签信息需要 每天读写或频繁读写多次的地方。被动式标签缺点：数据传输的距离要比主动式小。射频标签的分类：（2）按读写方式分：只读标签与读写标签。 只读型标签：在识别过程中，内容只能读出 ，不可写入。读写型标签：既可被阅读器读出、又可由阅 读器写入。 （3）按有无电源分：无源标签和有源标签 无源标签：不含电池,工作时距识读器天线较 近，无源标签使用寿命长。有源标签：含有电池，其距识读器天线距离 较远。有源标签需定期更换电池。（4）按工作频率分：低频、高频、微波标签 低频标签：

4、工作频率500 kHz以下，识别动物、行李等;高频标签：500 kHz到1GHz，电子门票、门禁控制等；微波标签：1GHz以上，如集装箱自动识别、高速公路不 停车收费用标签等。 （5）按工作距离分：远程、近程、超近程标签 远程标签：工作距离在100 cm以上；近程标签：工作距离在10 cm至100 cm；超近程标签：工作距离在0.2 cm至10cm。 （6）按简单与复杂分：标识标签与便携式数据文件 标识标签：存储的只是标识码，关于被标识项目的详细 信息，只能在与系统相连接的数据库中进行查找。便携式数据文件：标签中存储数据非常大，足可以看作 是一个数据文件。该标签可编程，识读就可得标识项目 的所

5、有信息，不再连接数据库。RFID工作频率的分类 v1低频（125134kHz） RFID技术首先在低频下得到广泛的应用和推广，该频率主要是通过电感耦合 的方式进行工作，也就是在读写器线圈和感应器线圈间存在着变压器耦合作 用，通过读写器交变磁场的作用在感应器天线中感应的电压被整流，可做供 电电压使用。磁场区域能够很好地被定义，但是场强下降得太快。 低频产品的特性如下： （1）感应器的一般工作频率从120134kHz，TI的工作频率为134.2kHz。 该频段的波长大约为2 500m。 （2）除了金属材料影响外，一般低频能够穿过任意材料的物品而不降低它 的读取距离。 （3）工作在低频的读写器在全球

6、没有任何特殊的许可限制。 （4）低频产品有不同的封装形式。好的封装形式价格太贵，但是有10年以 上的使用寿命。 （5）虽然低频下的磁场强度下降很快，但是能够产生相对均匀的读写区域 。 （6）相对于其他频段的RFID产品，该频段数据传输速率比较慢。 （7）感应器的价格相对于其他频段来说要贵。 v主要应用场合： （1）畜牧业的管理系统； （2）汽车防盗和无钥匙开门系统； （3）马拉松赛跑系统； （4）自动停车场收费和车辆管理系统； （5）自动加油系统； （6）酒店门锁系统； （7）门禁和安全管理系统。v低频产品应符合的国际标准有： （1）ISO 11784RFID畜牧业的应用编码结构； （2）IS

7、O 11785RFID畜牧业的应用技术理论； （3）ISO 14223-1RFID畜牧业的应用空气接口； （4）ISO 14223-2RFID畜牧业的应用协议定义； （5）ISO 18000-2定义低频的物理层、防冲撞和通信协议； （6）DIN 30745等主要是欧洲对垃圾管理应用定义的标准。v2高频（工作频率为13.56MHz） 在该频率下的感应器不再需要绕制线圈，可以通过腐蚀或者印刷的方 式制作天线。感应器一般通过负载调制的方式进行工作，也就是通过 感应器上的负载电阻的接通和断开促使读写器天线上的电压发生变化 ，实现用远距离感应器对天线电压进行振幅调制。如果人们通过数据 控制负载电压的接通

8、和断开，那么这些数据就能够从感应器传输到读 写器。 v高频产品的特性如下： （1）工作频率为13.56MHz，该频率的波长大概为22m； （2）除了金属材料外，该频率的波长可以穿过大多数的材料，但是往往会 降低读取距离。感应器需要离开金属一段距离； （3）该频段在全球都得到认可并没有特殊的限制； （4）感应器一般为电子标签的形式； （5）虽然该频率的磁场强度下降很快，但是能够产生相对均匀的读写区域 ； （6）该系统具有防冲撞特性，可以同时读取多个电子标签； （7）可以把某些数据信息写入标签中； （8）数据传输速率比低频要快，价格不是很贵。 v主要应用场合： （1）图书管理系统； （2）瓦斯钢瓶

9、的管理； （3）服装生产线和物流系统的管理； （4）三表预收费系统； （5）酒店门锁的管理； （6）大型会议人员通道系统； （7）固定资产的管理系统； （8）医药物流系统的管理； （9）智能货架的管理。 v高频产品应符合的国际标准有： （1）ISO/IEC 14443近耦合IC卡，最大的读取距离为10cm； （2）ISO/IEC 15693疏耦合IC卡，最大的读取距离为1m； （3）ISO/IEC 180003，该标准定义了13.56MHz系统的物理层，防冲撞 算法和通信协议； （4）13.56MHz ISM Band Class 1定义13.56MHz符合EPC的接口定义。 v3甚高频（工作

10、频率为860960MHz） 甚高频系统通过电场来传输能量。电场的能量下降的不是 很快，但是读取的区域不能很好进行定义。该频段读取距 离比较远，无源可达10m左右，主要是通过电容耦合的方 式进行实现。v甚高频产品的特性如下： （1）在该频段，全球的定义不同欧洲和部分亚洲定义的 频率为868MHz，北美定义的频段为902905MHz，在日本 建议的频段为950956MHz。该频段的波长大概为30cm左 右。 （2）目前，该频段功率输出美国定义为4W，欧洲定义为 500mW。 （3）甚高频频段的电波不能通过许多材料，特别是水、灰尘 、雾等悬浮颗粒物。相对于高频的电子标签来说，该频段的 电子标签不需要

11、和金属分开。 （4）电子标签的天线一般是长条和标签状，天线有线性和圆 极化两种设计，以满足不同的应用需求。 （5）该频段的读取距离远，但是对读取区域很难进行定义。 （6）有很高的数据传输速率，在很短的时间内可以读取大量 的电子标签。v主要应用场合： （1）供应链上的管理； （2）生产线自动化的管理； （3）航空包裹的管理； （4）集装箱的管理； （5）铁路包裹的管理； （6）后勤管理系统。v甚高频产品应符合的国际标准有： （1）ISO/IEC 180006，定义了甚高频的物理层和通信协议；空气接口定 义了Type A和Type B两部分；支持可读和可写操作。 （2）EPC global，定义了

12、电子物品编码的结构和甚高频的空气接口以及通 信协议，例如：Class 0，Class 1，UHF Gen2。 （3）Ubiquitous ID，日本的组织，定义了UID编码结构和通信管理协议。 不用置疑，在将来，甚高频的产品会得到大量的应用，例如WalMart， Tesco，美国国防部和麦德龙超市都会在它们的供应链上应用RFID技术 。 部分地区和国家的RFID频率控管领域3、天线（Antenna）天线（Antenna）是标签与阅读器之间传输数 据的发射、接收装置。4、编程器 只有可读写标签系统才需要编程器。 图:车载编程器三、RFID工作原理与流程（1）编程器预先将数据信息写入标签中。 （2

13、）阅读器经过发射天线向外发射无线电载波信号。 （3）当射频标签进入发射天线工作区时，射频标签被激活后即 将自身信息经标签天线发射出去。 （4）系统接收天线接收标签的载波信号，经天线调节器传给阅 读器，阅读器对解码，送后台计算机器。 （5）计算机控制器判断标签合法性，发出指令控制执行机构动 作。 （6）执行机构按计算机指令动作。 （7）计算机网络将各监控点连接起来，构成总控平台1、EAS系统 EAS（Electronic Article Surveillance电子物品 监视技术）系统由附在物品上的电子标签、电子传 感器和出入监视器组成。如商店、仓库、数据中心 、图书馆等出入口。 2、便携式数据

14、采集系统 使用带有RFID阅读器的手 持式数据采集器（如图） 采集RFID标签上的数据。四、RFID系统分类RFID阅读器分散布置在给定区域，信号发射机安 装在移动的物体、人体上面。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存储、分析处理，达到控制物流 的目的。 4、定位系统阅读器安装在移动车辆、轮船上，或自动化流水 线上移动原材料、半成品、成品上。通过阅读器和发 射器的配合工作，可用于自动化加工系统中定位以及 提供对车辆、轮船等的运行定位支持。 3、物流控制系统（也称网络控制系统）（1）不需要光源，甚至透过包装箱读取数据。 （2）信息容量大，能容

15、纳上百亿字符（一维条码，不过几 十字符，二维条码PDF417，最多也2725个数字）。 (3)可重复使用，使用寿命长（最高可达到10年以上），能 在恶劣环境下工作。 (4)能够轻易嵌入或附着在不同形状、类型的产品上。 (5)穿透性强，读取距离远（数十米），可无屏障阅读 (6)可以写入及存取数据，写入时间相比打印条形码短 (7)标签的内容可以动态改变。 (8)能够同时处理多个标签（同时处理200个以上标签） （9）标签数据存取有密码保护，安全性高。 (10)可以对RFID标签所附着的物体进行追踪定位。五、RFID技术的特点1、高速公路的自动收费系统车辆通过自动收费卡口车速可保持在40 km/h，

16、与停车 领卡交费相比，行车可节省时间3070%. 2、交通督导和电子地图可以对车辆实时跟踪，通过交通网络向司机报告交通 状况，指挥车辆绕开堵塞路段，大大提高道路利用率。 3、停车智能化管理系统出入无需停车，系统自动识别车辆的合法性，完成 放行（禁止）、记录等管理功能，节约进出场的时间。 4、邮政包裹管理系统在邮票和包裹标签中贴上RFID芯片，可实现分拣过 程的全自动化，邮件包裹到达某个地方，标签信息就会 被自动读入管理系统，融入“物联网”供顾客和企业查询 。六、射频技术在物流中的应用5、铁路货运编组调度系统（演示片） 火车按既定路线运行，读写器安在铁路沿线，就可得 到火车的实时信息及车厢内装的物品信息，同时在车 站能将车厢重新编组。 6、集装箱识别系统 将记录有集装箱位置、物品类别、数量等数据的标签 安装