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1、第一章绪论1.1 射频识别的工作原理电子标签是RFID勺俗称，RFID!Radio Frequency Identification的缩写，术语为射频识别。射频识别是一种非接触式的自动识别技术，它利用射频信号及其空间耦合、传输特性，实现对静止的或移动中的待识别物品的自动机器识别并获取相关数据，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。射频识别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
2、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。典型的射频识别系统由电子标签（Tag）、阅读器（Read/Write Device ）以及数据 交换、管理系统等组成。电子标签具有智能读写及加密通信的能力。阅读器由无线收发模 块、天线、控制模块及接口电路等组成。电子标签内不含电池，电子标签工作的能量是由 阅读器发出的射频脉冲提供。电子标签接收射频脉冲，整流并给电容充电。电容电压经过 稳压后作为工作电压。数据解调部分从接收到的射频脉冲中解调出数据并送到控制逻辑。控制逻辑接受指令完成存储、发送数据或其它操作。EEPROM来
3、存储电子标签的ID号及其它用户数据。还有一种有源RFID系统，是由电池供电，可以在较高频段工作，识别距离较 长，和阅读器之间的通信速率也较高。应用中，电子标签附着在待识别物上，阅读器用于 当附着电子标签的待识别物品通过其读出范围时，自动以无接触的方式将电子标签中的约 定识别信息取出，从而实现自动识别物品或自动收集物品标识信息的功能。射频识别系统的基本模型如图 2-1 所示。其中，电子标签又称为射频标签、应答器、数据载体；阅读器又称为读出装置，扫描器、通讯器、读写器（取决于电子标签是否可以无线改写数据） 。电子标签与阅读器之间 通过耦合元件实现射频信号的空间（无接触）耦合、在耦合通道内，根据时序
4、关系，实现能量的传递、数据的交换。1.2 射频识别发展历史最早探索RFID的文件是哈里斯托克曼的一个里程碑式的论文“通过反射功率的通信装置”于1948年出版。随之接踵而来的是第二次世界大战期间对雷达和无线电进行研究。也有几个相关的射频识别技术，如远程应答器系统的 IFF（ 识别的朋友或敌人） 系统为飞机。然而 , 这是 30年前技术赶上了理论, 例如 , 发展集成电路、微处理器和不断变化的业务实践。在20世纪50年代有一个理论探索RFIDK术的一些开创性研究和科学技术论文被发表。在20世纪 60年代，许多发明者和研究人员开发出原型系统。一些商业系统（例如，?先讯美资和Checkpoints ）
5、推出的电子物品监控（EAS设备使用的防盗装置。这些系统使用 1-bittags 检测标签是否存在，并使用于检测附在高价值的物品和服装的标签的零售商店。这证明是一种有效的防盗措施，可以说是第一个和最广泛的商业使用RFID。在20世纪 70年代，研究人员，开发人员和学术机构，包括等组织的科学实验室和洛斯阿拉莫斯国家实验室瑞典微波研究所基金会都对RFID有很大的兴趣。在此期间，动物标签成为商业化并且多应用以开发工作。在20世纪80年代，RFIDS用扩展到许多区域。在欧洲动物跟踪系统成为普遍现象，在 意大利，法国，西班牙，葡萄牙和挪威的收费道路都有RFID设备。20世纪90年代，RFID在美国是重要的
6、广泛应用在电子收费。1991年，俄克拉何马开通 电子收费系统，汽车可以在高速公路上行驶通过收费点（无收费站点）。在欧洲对RFID勺应用也有相当大的兴趣，包括收费的集合，铁路应用和访问控制。RFID攵费和铁路应用程序出现在许多国家，包括阿根廷，澳大利亚，巴西，加拿大，中国，香港，日本，马来西亚，墨西哥，新西兰，南非韩国，南非，新加坡和泰国。20世纪90年代随着集成不断发展，微波电路开发和体积减少，最终RFID标签被减少到单个集成电路。目前为了让射频技术进行国家标准化，各国做了很多工作，开发和引进的许多商业应用之间的频谱分配的合理化。现在有超过 350个RFID及其应用在美国专利局注册专利。1.3
7、 射频识别的应用电子标签、读写器、天线和应用软件构成的RFID系统直接与相应的管理信息系统相连。 每一件物品都可以被准确地跟踪，这种全面的信息管理系统能为客户带来诸多的利益，包 括实时数据的采集、安全的数据存取通道、离线状态下就可以获得所有产品信息等等。在 国外，RFID技术已被广泛应用于诸如工业自动化、 商业自动化等众多领域。应用范围包括:(1)防伪(电子版以下略)通过扫描，详尽的物流记录就生成了。(2)生产流水线管理电子标签在生产流水线上可以方便准确地记录工序信息和工艺操作信息，满足柔性化 生产需求。对工人工号、时间、操作、质检结果的记录，可以完全实现生产的可追溯性。 还可避免生产环境中手
8、写、眼看信息造成的失误。(3)仓储管理将RFID系统用于智能仓库货物管理，有效地解决了仓储货物信息管理。对于大型仓储 基地来说，管理中心可以实时了解货物位置、货物存储的情况，对于提高仓储效率、反馈 产品信息、指导生产都有很重要的意义。它不但增加了一天内处理货物的件数，还可以监 看货物的一切信息。其中应用的形式多种多样，可以将标签贴在货物上，由叉车上的读写 器和仓库相应位置上的读写器读写；也可以将条码和电子标签配合使用。(4)销售渠道管理建立严格而有序的渠道，高效地管理好进销存是许多企业的强烈需要。产品在生产过 程中嵌入电子标签，其中包含惟一的产品号，厂家可以用识别器监控产品的流向， 批发商、
9、零售商可以用厂家提供的读写器来识别产品的合法性。(5)贵重物品管理还可用于照相机、摄像机、便携电脑、 CD身听、珠宝等。贵重物品的防盗、结算、 售后保证。其防盗功能属于电子物品监视系统( EAS的一种。标签可以附着或内置于物 品包装内。专门的货架扫描器会对货品实时扫描，得到实时存货记录。如果货品从货价上 拿走，系统将验证此行为是否合法，如为非法取走货品，系统将报警。买单出库时，不同类别的全部物品可通过扫描器，一次性完成扫描，在收银台生成销 售单的同时解除防盗功能。这样，顾客带着所购物品离开时，警报就不会响了。在顾客付 账时，收银台会将售出日期写入标签，这样顾客所购的物品也得到了相应的保证和承诺
10、。(6)图书管理、租赁产品管理在图书中贴入电子标签，可方便的接收图书信息，整理图书时不用移动图书，可提高工作效率，避免工作误差。（ 7）其他如物流、汽车防盗、航空包裹管理等。法定证件的RFID应用：第二代居民身份证、电子护照、港澳通行证、电子居住证、电 子暂住证等用于身份鉴别功能的证件是目前 RFID技术应用的最大量成功的领域.证件类通 常采用符合1SO/IEC18000-3的13.56M高频的RFID芯片.读写距离通常在3厘米内。2005年始发的中国第二代居民身份证至今已累计发行10亿张。第二代居民身份证采用非接触式IC卡.集成了个人安全数据的存储和数字防伪技术，具有高安全性和可机读性。 今
11、后将发行的第二代隐私电子护厢将嵌入高性能RFID智能芯片.成为目前公安领域内无源RFID高端芯片的典型应用。电子护照是指符合国目民航组织ICAO隹荐的DOC9303范.以生物特征识别技术为身 份鉴别的电子证件可以借助专门设备对护照持有者进行快速而准确的身份鉴别。其中脸 部图像是必须存储的同时可选地存放指纹图像、虹膜图像等其他生物特征信息。利用有 效的图像编码和压缩利用多个生物特征、多种识别方式的特征融合方式在口岸实现身份识别。为防止护照的伪造、变造.护照采用RFID芯片的安全措施是非常重要的。芯片数据的安全、通信的安全和持证人的身份安全必须全面而综台地考虑各个层次的安全不可缺漏。根据木桶效应攻
12、击者通常都是从最薄弱环节入手所以每项安全策略的制定都 需要从系统的角度综台考虑。防范对RFID芯片的物理攻击，是整个电子护照应用系统安全性的基础。目前.在芯片 制造过程中，通过将RFID芯片的诸多功能随机地分布在微处理器的各个逻辑层中.同时将 易于分析部分（特别是ROM於可能地隐藏于较低层.实现对反向工程的防范.并采用总线 加密和不规则编址。同时利用RFID芯片内部设计的各种诸如电压/频率/光照/温度/干扰 等传感器进行非法工作状态的监测。电子护照内嵌CO歌件.通过多种认证方式约束访问权限。在电子护照内嵌的RFID芯片中.存储了十人基本信息DG仪件、个人脸部图像DG2c 件、指纹图像DG文件和
13、安全文彳如公钥文件DG15、数据安全对象文件SODS通过相应的 认证，才能读取或修改特定文件的数据。电子护照增加RFID芯片存储高容量生物特征数据.可以有效防止证件伪造和变造，预 防偷渡、 预防外来恐怖活动， 并可采用电于化读取 可实现自助通关 筒化人出境手续 加 快通关速度。公安物联网的RFID应用：物联网是指通过传感器、无线射频识别 （RFID）等感知技术和 无线通信技术实现物体与物体之间的通信对感知和采集的信息进行传输和交换，实现信息共享和智能处理及控制的网络。目前世界上有多个国家和地区都在投入巨资深入探索 和研究物联网大力推动物联网的发展。2010年10月 10日国务院已将物联网作为新
14、一代信息技术产业列入了战略性新兴产业之中。2010年初，在公安部“十二五”重大科技专项的论证中，明确提出了要围绕与公安业务密切相连的物联网社会公共安全综合应用需求研究物联网相关的关键技术。公安物联网是在整台金盾一期工程建设的系统和资源坚实基础上，利用更透彻智能精确感知的基础设施通过智能网络技术在区域化、竖井式的信息系统之间架起智能数据链接并提供信息融台、泛在协同、智能存储、交互共享、高性能计算等服务覆盖全国各业务警种的智能网络系统。公安物联网是公安信息化建设发展的新机遇和新目标是对金 盾工程的继承和发展。公安物联网为RFID应用的高速发展带来新的契机。对重点物品(如警用装备、危险品、 物证、枪
15、支等)统一加装RFID5片.进行统一管理。例如利用RFI/物联网智能感知技术.将 公安系统中的物证串台在一起 并将物证信息的收集、 存储和传输实现电子化和网络化 达 到公安业务信息化要求的新高度。美国军方使用了 RFIDK术在20世纪90年代中期，90年代初以来的首次部署到波斯尼 亚。英国军队采用了 RFID在2003年和谈判正在进行中与北约的合作伙伴。美国能源部，国防部和沃尔玛( Wal-Mart )要求其主要供应商2005年1月 1日实施RFID技术在其供应链。所有的纸箱和托盘都必须配备有RFID标签。这将提供一个广泛采用的技术，在美国的主要动力。英国的特易购连锁超市已经开始工作，推出一个
16、RFIM络跟踪的出货量从中央配送中心的所有98个额外的超市，乐购2004年圣诞节。这是跨越超过2000家门店和配送中心在英国实施RFID计划的第一阶段。在2003年1月，吉列宣布订购500万个RFID标签被纳入剃刀和刀片包装。在2003年3月，贝纳通宣布了类似的计划，编织成名牌服装的RFID标签，虽然这是在面对一个有组织的消费者抵制逆转。德尔塔航空公司正在测试RFID&某些航线上，标注40,000袋。许多其他航空公司已经 测试RFID技术，但三角洲是致力于采用 RFID技术的首家航空公司。目前，三角洲乱放4每1000袋耗资1亿美元，每年复苏，交付或更换。英国航空公司最近宣布，他们也将被投资于RFID
