科技讲座RFID技术现状与应用.ppt

2020 2 9 ByDr Zym P1 电子科技讲座安排 注 时间 周三5 6 7 8节 1 9周 教室 南1 1C105 2020 2 9 ByDr Zym P2 电子科技讲座安排 二 课程要求 考勤学习总结或心德或相关专题论文 自选一个专题 不少于3000字 A4纸打印 上 下 左 右各2cm 正文宋体小四 1 5倍行距 标题黑3排版 标题下标出班级姓名学号 接下是正文内容 最后是参考文献 三 成绩 平时考勤成绩 30 学习总结成绩 60 两部分组成 射频识别技术 原理与应用简介 Name ZHOUYongming 周永明 TEL 680288QQ 630715 2020 2 9 ByDr Zym P4 一 自动识别技术简介 1 自动识别技术的概念自动识别技术就是应用一定的识别装置 通过被识别物品和识别装置之间的接近活动 自动地获取被识别物品的相关信息 并提供给后台的计算机处理系统来完成相关后续处理的一种技术 例如 商场的条形码扫描系统就是一种典型的自动识别技术 售货员通过扫描仪扫描商品的条码 获取商品的名称 价格 输人数量 后台POS系统即可计算出该批商品的价格 从而完成顾客的结算 2020 2 9 ByDr Zym P5 一 自动识别技术简介 自动识别技术是以计算机技术和通信技术的发展为基础的综合性科学技术 它是信息数据自动识读 自动输入计算机的重要方法和手段 归根到底 自动识别技术是一种高度自动化的信息和数据采集技术 自动识别技术近几十年来在全球范围内得到了迅猛发展 初步形成了一个包括条码技术 磁条磁卡技术 IC卡技术 光学字符识别技术 射频技术 声音识别及视觉识别等集计算机 光 磁 物理 机电 通信技术为一体的高新技术学科 2020 2 9 ByDr Zym P6 一 自动识别技术简介 在一个信息系统中 数据的采集 识别 完成了系统原始数据的采集工作 解决了人工数据输入时的速度慢 误码率高 劳动强度大 工作简单重复性高等问题 为计算机信息处理提供了快速 准确地进行数据采集输人的有效手段 因此 自动识别技术作为一种革命性的高新技术 正迅速为人们所接受 自动识别系统通过中间件或接口 包括软件的和硬件的 将数据传输给后台的处理计算机 由计算机对所采集到的数据进行处理或加工 最终形成对人们有用的信息 在有的场合 中间件本身就具有数据处理功能 中间件还可以支持单一系统不同协议产品的工作 2020 2 9 ByDr Zym P7 一 自动识别技术简介 完整的自动识别系统框图完整的自动识别计算机管理系统包括自动识别系统 AutoIdentificationSystem AIDS 应用程序接口 ApplicationInterface API 或中间件 Middleware 应用系统软件 ApplicationSoftware 2020 2 9 ByDr Zym P8 一 自动识别技术简介 2 自动识别技术的种类自动识别技术有条码技术 光学字符识别OCR 磁条 卡 技术 IC卡识别技术 声音识别技术和生物识别技术 可以说 自动识别技术从条码开始 以无线射频结束 也就是说 条码技术是自动识别技术的始祖 而无线射频技术则是自动识别技术的未来终极 2020 2 9 ByDr Zym P9 一 自动识别技术简介 1 条码技术条码是由一组规则排列的条 空以及相应的数字组成的 这种用条 空组成的数据编码可以供条码阅读器识读 而且很容易译成二进制数和十进制数 这些条和空可以有各种不同的组合方法 构成不同的图形符号 即各种符号体系 也称码制 适用于不同的应用场合 条码目前有一维条码和二维条码之分 现在超市中常用的是一维条码识别技术 二维条码的信息量和密度高 2020 2 9 ByDr Zym P10 2020 2 9 ByDr Zym P11 2020 2 9 ByDr Zym P12 一 自动识别技术简介 二维条码 2020 2 9 ByDr Zym P13 一 自动识别技术简介 2 光学字符识别光学字符识别 OCR 技术已有30多年的历史 近几年又出现了图像字符识别 ImageCharacterRecognition ICR 技术和智能字符识别 IntelligentCharacterRecognition ICR 技术 OCR的三个重要的应用领域是 办公室自动化中的文本输人 邮件自动处理 与自动获取文本过程相关的其他领域 这些领域包括 零售价格识读 订单数据输人 单证之支票和文件识读 徽电路及小件产品上状态特征识读等 例如车牌号码的识别扫描字符的识别 2020 2 9 ByDr Zym P14 一 自动识别技术简介 3 磁条 卡 技术磁条技术应用了物理学和磁力学的基本原理 对自动识别设备制造商来说 磁条就是一层薄薄的由定向排列的铁性氧化粒子组成的材料 也称为涂料 用树脂帖合在一起 并胶帖在诸如纸或者塑料这样的非磁性基片上 2020 2 9 ByDr Zym P15 一 自动识别技术简介 4 IC卡识别技术IC卡 IntegratedCard 是1970年由法国人RolandMoreno发明的 他第一次将可编程设置的IC芯片放于卡片中 使卡片具有更多的功能 通常说的IC卡大多数是指接触式IC卡 2020 2 9 ByDr Zym P16 一 自动识别技术简介 5 声音识别技术声音识别的迅速发展以及高效可靠的应用软件的开发 使声音识别系统在很多方面得到了应用 这种系统可以用声音指令来实现 不用手 的数据采集 其最大特点就是不用手和眼睛 这对那些采集数据同时还要完成手脚并用的工作场合 以及标签仅为识别手段 数据采集不实际或不合适的场合尤为适用 如汉字的语音输人系统就是典型的声音识别技术 但是其误码率很高 再举一个例子 GSM手机上的语音电话存储也是一个典型的语音识别的例子 但是我们都知道 电话号码的语音准确呼出距实用还有一段相当长的距离 2020 2 9 ByDr Zym P17 一 自动识别技术简介 6 视觉识别视觉识别系统可以看做是这样的系统 它能获取视觉图像 而且通过一个特征抽取和分析的过程 能自动识别限定的标志 字符 编码结构 或者可作为确切识别的基础呈现图像的其他特征 随着自动化的发展 视觉技术可与其他自动识别技术结合起来应用 2020 2 9 ByDr Zym P18 一 自动识别技术简介 7 生物识别技术生物识别技术 是利用指纹 手形 眼睛结构 语音模式或者其他生理特征作为识别身份标志的技术 如今由于人们对于安全保障机制的需求的逐渐增长 生物识别技术得到了越来越多的关注 生物识别技术主要包括指纹识别和虹膜 视网膜 识别技术等 2020 2 9 ByDr Zym P19 一 自动识别技术简介 8 射频识别技术 RFID 射频技术的基本原理是电磁理论 射频系统的优点是不局限于视线 识别距离比光学系统远 射频识别卡具有读写能力 可携带大量数据 同时具有难以伪造和智能性较高等特点 射频识别和条码一样 是非接触式识别技术 由于无线电波能 扫描 数据 所以RFID挂牌可做成隐形的 有些RFID识别产品的识别距离可以达到几百米 RFID标签可做成可读写的 射频标签最大的优点就在于非接触性 2020 2 9 ByDr Zym P20 9 各种自动识别技术的比较 2020 2 9 ByDr Zym P21 二 射频识别技术简介 1 射频识别技术及组成框图射频识别 即RadioFrequencyIdentification 以下简称RFID 技术是从九十年代兴起的一项自动识别技术 它利用无线射频方式进行非接触双向通信 以达到交换数据并识别目的 无线射频识别技术的基本原理是利用射频信号和空间耦合 电感或电磁耦合 传输特性 实现对被识别物体的自动识别 2020 2 9 ByDr Zym P22 二 射频识别技术简介 典型的RFID系统由电子标签 Tag 读写器 Reader WriteDevice 以及数据交换 管理系统等组成 与磁卡 IC卡等接触式识别技术不同 RFID系统的电子标签和读写器之间无须物理接触就可完成识别 因此它可实现多目标识别 运动目标识别 可在更广泛的场合中应用 目前的典型应用 韶关公交卡 广州羊城通卡和地铁票环币等都是Tag 北京奥运会电子门票 2020 2 9 ByDr Zym P23 二 射频识别技术简介 射频识别系统组成框图 2020 2 9 ByDr Zym P24 二 射频识别技术简介 阅读器 外要接读写器天线 2020 2 9 ByDr Zym P25 二 射频识别技术简介 电子标签 韶关公交卡即是电子标签 频率为13 56MHz 2020 2 9 ByDr Zym P26 二 射频识别技术简介 2020 2 9 ByDr Zym P27 二 射频识别技术简介 电感线圈耦合型的射频识别系统 2020 2 9 ByDr Zym P28 二 射频识别技术简介 反射调制型射频识别系统 2020 2 9 ByDr Zym P29 二 射频识别技术简介 2 射频识别技术的发展1941 1950年雷达的改进和应用催生了RFID技术 1948年奠定了RFID技术的理论基础 1951 1960年早期RFID技术的探索阶段 主要处于实验室实验研究 1961 1970年RFID技术的理论得到了发展 开始了一些应用尝试 1971 1980年RFI D技术与产品研发处于一个大发展时期 各种RFID技术测试得到加速 并出现了一些最早的RFID应用 1981 1990年RFID技术及产品进人商业应用阶段 各种规模应用开始出现 2020 2 9 ByDr Zym P30 二 射频识别技术简介 1991 2000年RFID技术标准化问题日趋得到重视 RFID产品得到了广泛应用 RFID产品逐渐成为人们生活中的一部分 从2001年至今 RFID标准化问题日趋为人们所重视 RFID产品种类更加丰富 有源电子标签 无源电子标签及半无源电子标签均得到了发展 电子标签成本不断降低 规模应用行业不断扩大 RFID技术的理论得到了丰富和完善 单芯片电子标签 多电子标签识读 无线可读可写 无源电子标签的远距离识别 适应高速移动物体的RFID正在成为现实 特别是世界头号零售商沃尔玛宜布大范围使用RFID和美国军方宜布军需物品均使用RFID来进行识别与跟踪 极大地推动了RFID的研究与应用 2020 2 9 ByDr Zym P31 二 射频识别技术简介 3 射频识别技术的不同分类方法3 1根据标签的供电形式分为有源系统和无源系统射频标篆可分为有源的和无褥的两种 有源标签使用标签内电池的能量 识别距离较长 可达几十米甚至上百米 但是它的寿命有限并且价格较高 标签由于带有电池 因此 有源标签的体积比较大 无法制作成薄卡 比如信用卡标签 无源射频标签不含有电池 利用耦合的读写器发射的电磁场能量作为自己的能量 它的重量轻 体积小 寿命可以非常长 很便宜 可以制成各种各样的薄卡或挂扣卡 但它的发射距离受限制 一般是几十厘米到几十米 且需要有较大的读写器发射功率 2020 2 9 ByDr Zym P32 二 射频识别技术简介 3 2根据标签的数据调制方式分为主动式 被动式和半主动式根据调制方式的不同可分为主动式 被动式和半主动式 一般来讲 无源系统为被动式 有源系统为主动式 主动式的射频系统用自身的射频能量主动地发送数据给读写器 读头 调制方式可为调幅 调频或调相 被动式的射频系统 使用调制散射方式发射数据 它必须利用读写器的载波来调制自己的信号 在门禁或交通的应用中适宜 因为读写器可以确保只激活一定范围内的射频系统 2020 2 9 ByDr Zym P33 二 射频识别技术简介 在有障碍物的情况下 采用调制散射方式 读写器的能量必须来去穿过障碍物两次 而主动方式的射频标签发射的信号仅穿过障碍物一次 因此主动方式工作的射频标签主要用于有障碍物的应用中 距离更远 2020 2 9 ByDr Zym P34 二 射频识别技术简介 半主动标签系统也称为电池支援式反向散射调制系统 半主动标签本身也带有电池 只起到对标签内部数字电路供电的作用 但是标签并不通过自身能量主动发送数据 只有被阅读器的能量场 激活 时 才通过反向散射调制方式传送自身的数据 2020 2 9 ByDr Zym P35 二 射频识别技术简介 3 3根据标签的工作频率可以分为低须 高频及超高频和徽波系统读头发送无线信号时所使用的频率被称为RFID系统的工作频率 基本上划分为五个主要范围 低颇 30 300kHz 高频 3 30MHz 和超高频 300MHz 3GHz 以及微波 2 45GHz以上 低频系统常见的工作频率有125kHz 134 2kHz 高频系统常见的工作频率为13 56MHz 超高频常见的工作频率为915MHz 微波工作在2 4 5GHz的微波频段 低频系统用于短距离 低成本的应用中 如多数的门禁控制 动物监管 货物跟踪 高频系统用子门禁控制和需传送大量数据的应用 超高频系统应用于需要较长的读写距离和较高的读写速度的场合 如火车监控 高速公路收费等系统 2020 2 9 ByDr Zym P36 二 射频识别技术简介 3 4根据标签的可读写性分为只读 读写和一次写入多次读出卡根据射频标签内部使用存储器类型的不同可分成三种 可读写卡 RW 一次写人多次读出卡 WORM 和只读卡 RO RW卡一般比WORM卡和RO卡贵 如信用卡等 WORM卡是用户可以一次性写人的卡 写人后数据不能改变 WORM卡比RW卡要便宜 RO卡存有一个惟一的号码ID 不能修改 这样具有较高的安全性 RO卡最便宜 2020 2 9 ByDr Zym P37 二 射频识别技术简介 3 5 根据标签中存储器数据存储能力分为标识标签与便携式数据文件对于标识标签来说 一个数字或多个数字 字母字符串存储在标签中 是为了识别的目的 也可能是进人信息管理系统中数据库的钥匙 Key 条码技术中标准码制的号码 如EAN UPC码 混合编码 或者标签使用者按照特别的方法编的号码 都可以存储在标识标签中 标识标签中存储的只是标志号码 用于对特定的标志项目 如人 物 地点进行标识 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 2020 2 9 ByDr Zym P38 二 射频识别技术简介 而便携式数据文件就是说标签中存储的数据非常大 足以看做是一个数据文件 这种标签一般都是用户可编程的 标签中除了存储标识码外 还存储有大量的被标识项目中其他的相关信息 如包装说明 工艺过程说明等 在实际应用中 关于被标识项目的所有信息都存储在标签中 读标签就可以得到关于被标识项目的所有信息 而不用再连接到数据库进行信息读取 另外 随着标签存储能力的提高 可以提供组织数据的能力 在读标签的过程中 可以根据特定的应用目的控制数据的读出 实现在不同情况下读出不同的数据 2020 2 9 ByDr Zym P39 二 射频识别技术简介 4 RFID所涉及到的关键技术RFID技术的发展得益于多项技术的综合发展 所涉及的关键技术有 芯片技术 天线技术 无线收发技术 数据变换与编码技术 电磁传播技术 目前 影响RFID技术推广应用的主要障碍是成本 其中主要是RFID电子标签的成本 随着微集成电路技术水平的迅猛发展 RFID电子标签芯片的制造成本大大降低 2020 2 9 ByDr Zym P40 二 射频识别技术简介 因此 RFID电子标签成本主要是天线设计制造的成本 当世界上所有物品都贴上RFID电子标签的时候 标签天线数量将是无数个天文数字 RFID技术的市场价值是极其巨大的 RFID技术是未来产生亿万富翁的产业与摇篮 2020 2 9 ByDr Zym P41 三 射频识别技术原理简介 1电磁耦合型的RFID系统工作原理电路与天线可以等效为一变压器耦合模型 即阅读器的天线线圈作为初级线圈和电子标签的天线线圈作为次级线圈之间的耦合 原理是电磁感应定律 阅读器的天线线圈产生高频的强电磁场 穿过线圈的横截面和周围的近场空间 2020 2 9 ByDr Zym P42 三 射频识别技术原理简介 当电子标签进入阅读器天线的近场时 阅读器天线线圈产生的磁场的一小部分磁力线穿入电子标签的天线线圈 通过感应 在标签线圈上产生电压降 此电压加到标签芯片的端口上 再由标签芯片电路整流 产生直流电压 给电子标签芯片电路提供工作能量 同时 电子标签芯片内部的数字逻辑电路控制标签负载电压的接通或断开 通过电磁场使得阅读器天线上的电压发生有规律性的变化 这个过程称为负载调制 通过负载调制 数据就能在阅读器和电子标签之间交互 2020 2 9 ByDr Zym P43 三 射频识别技术原理简介 2反向散射调制 BackScatterModulation 型的RFID系统工作原理 阅读器天线发射出一定功率的射频信号 经过自由空间衰减后 其中一部分功率为的射频信号到达电子标签天线 在这部分功率为的信号中 一部分信号成为电子标签的反射载波信号 其余部分功率为的信号 经过标签芯片高频整流电路后转化为电源能量 提供给电子标签芯片电路工作 2020 2 9 ByDr Zym P44 三 射频识别技术原理简介 标签天线的反射功率会受连接到标签天线的标签负载变化的影响 RFID标签通过改变标签天线的等效负载 以实现将标签需要发送的信息调制到标签反射信号的振幅上 2020 2 9 ByDr Zym P45 三 射频识别技术原理简介 标签反射的射频信号经过自由空间衰减后 一部分被阅读器天线接收 经定向耦合器隔离后 传送到阅读器接收电路 进行解析和数据处理 读写器最后得到有关标签的信息 原理是电磁波的空间传播规律 发生在阅读器和电子标签之间的射频信号的耦合类型就是这两种 2020 2 9 ByDr Zym P46 三 射频识别技术原理简介 通常 工作频率在100MHz以下的RFID系统 是通过线圈之间的电磁场耦合的方式工作 属于电感线圈耦合型的RFID系统 其特点是工作距离近 成本低 天线尺寸大 通讯速度低等 一般认为 100MHz以下的电磁信号对有机体没有明显的影响 发射功率受限制较少 工作频率400MHz以上的RFID系统 2020 2 9 ByDr Zym P47 三 射频识别技术原理简介 是通过无线电波发射和反射的方式工作 属于反射调制型的RFID系统 其通常具有工作距离远 天线尺寸小 通讯速度高等特点 但此类RFID系统一般会有发射功率限制 以避免高频电磁信号给环境带来电磁污染 给有机体带来伤害 2020 2 9 ByDr Zym P48 三 射频识别技术原理简介 3 RFID中用到的其它技术3 1天线辐射与接收的概念近区场与远区场 辐射场 近区场 无功近区场 电抗贮能场 近距离的RFID系统使用 远区场 辐射场 此区域内为电磁波传播区 场满足电磁场传播特性 远距离的RFID系统使用 2020 2 9 ByDr Zym P49 三 射频识别技术原理简介 3 2能量耦合与数据传输1 耦合类型密耦合系统的典型作用距离范围从0 1cm 实际应用中要将标签插入到读写器中或者将其放置到读写器天线的表面 依据电感耦合型的RFID系统原理 密耦合方式的电磁泄漏很小 密耦合获得的能量较大 因而适合要求安全性较高 作用距离无要求的应用系统 例如电子门锁等 2 遥耦合系统遥耦合系统的典型作用距离可以达到1m 遥耦合系统又可细分为近耦合系统 2020 2 9 ByDr Zym P50 三 射频识别技术原理简介 典型的作用距离为15cm 与疏耦合系统 典型的作用距离为lm 两类 遥耦合系统利用的是射频标签与读写器天线的无功近场区之间的电感耦合 闭合磁路 构成的无接触空间信息传输射频通道工作的 遥耦合系统的典型工作频率为13 56MHa 也有一些其他频率 如6 75MHx 27 125MHx等 2020 2 9 ByDr Zym P51 三 射频识别技术原理简介 3 远距离系统远距离系统的典型作用距离为1 10m 个别系统具有更远的作用距离 所有的远距离系统均是利用标签与读写器天线辐射远场区之间的电磁耦合 电磁波的发射与反射 所构成无接触空间信息传输通道工作的 2020 2 9 ByDr Zym P52 三 射频识别技术原理简介 4 数据传输原理负载调钊近距离低频射频识别系统是通过准静态场的鹉合来实现的 在这种情况下读头和标签之间的天线能量交换方式类似于变压器结构 称之为负载调制 这种调制方式在I25KHz和I3 56MHz射频识别系统中得到了广泛的应用 2020 2 9 ByDr Zym P53 三 射频识别技术原理简介 反向散射调制而在典型的远场 如915MHz和2 45GHz系统中 阅读器与标签间距离有几米 而载波波长仅有几到几十厘米 阅读器与标签间的能量传输方式为反向散射调制 反向散射调制技术是指无源RFID电子标签将数据发送回读写器所采用的通信方式 电子标签返回数据的方式是控制天线的阻抗 控制电子标签天线阻抗的方法有许多种 都是基于一种称为 阻抗开关 的方法 实际采用的几种阻抗开关有变容二极管 逻辑门 高速开关等 2020 2 9 ByDr Zym P54 三 射频识别技术原理简介 要发送的数据信号是具有两种电平的信号 通过一个简单的混频器 逻辑门 与中频信号完成调制 调制结果连接到一个 阻抗开关 由阻抗开关改变天线的反射系数 从而对载波信号完成调制 2020 2 9 ByDr Zym P55 三 射频识别技术原理简介 这种数据调制方式和普通的数据通信方式有较大的区别 在整个数据通信链路中 仅存在一个发射机 却完成了双向的数据通信 电子标签根据要发送的数据通过控制天线开关 从而改变匹配程度 例如 要发送的数据为 0 时 天线开关打开 标签天线处于失配状态 辐射到标签的电磁能量大部分被反射回阅读器 当要发送的数据为 1 时 天线开关关闭 标签天线处于匹配状态 辐射到标签的电磁能量大部分被吸收了 从而反射回的电磁能量相应地减少了 这样 从标签返回的数据就被调制到返回的电磁波幅度上 这有些类似于ASIA调制 2020 2 9 ByDr Zym P56 三 射频识别技术原理简介 5 反向散射调制的能量传输电磁波从天线向周围空间发射 会遇到不同的目标 到达目标的电磁能量一部分被目标吸收 另一部分以不同的强度散射到各个方向上去 反射能量的一部分最终返回给发射天线 在雷达技术中 用这种反射测量目标的距离和方位 对射频识别系统来说 可以采用反向散射调制的系统 利用电磁波反射完成从电子标签到读写器的数据传输 这主要是应用在915MHz 2 45GHz或者更高频率的系统中 2020 2 9 ByDr Zym P57 三 射频识别技术原理简介 4 无线射频识别的数据传输协议与安全性4 1数据传输协议与方式从读写器到标签方向的数据传输过程中 所有已知的数字调制方法都可以选用 而与工作频率和耦合方式无关 常用的数据调制解调方式有幅度调制键控 ASK 频移键控 FSK 和相移键控 PSK 等方式 为了简化电子标签设计并降低成本 多数射频识别系统采用ASK调制方式 2020 2 9 ByDr Zym P58 三 射频识别技术原理简介 数字调制与编码方式要实现传输就有调制与编码 数据编码一般又称为基带数据编码 一方面便于数据传输 另一方面可以对传输的数据进行加密 常用的数据编码方式有反向不归零码 NRZ 曼彻斯特编码 Manchester 单极性归零编码 UnipolarRZ 差动双相编码 DBP 米勒编码 Miller 差动编码 脉冲宽度编码 PulseWidthModulation PWM 脉冲位置编码 PulsePositionModulation PPM 等方式 这些都是通信原理中的内容 2020 2 9 ByDr Zym P59 三 射频识别技术原理简介 4 2数据安全在选择射频识别系统时 应该根据实际情况考虑是否选择具有密码功能的系统 在一些对安全功能没有要求的应用中 如工业自动控制 工具识别 动物识别等应用领域 如果引用密码过程 会使费用增高 与此相反 在高安全性的应用中 例如车票 支付系统 如果省略密码过程 可能会由于使用假冒的应答器来获取未经许可的服务 从而形成非常严重的疏漏 2020 2 9 ByDr Zym P60 三 射频识别技术原理简介 高度安全的射频识别系统对于以下单项攻击应能够予以防范 为了复制或改变教据 未经授权的读取数据载体 将外来的数据载体置入某个读写器的询问范围内 企图得到非授权出入建筑物或不付费的服务 为了假冒真正的数据载体 窃听无线电通信并重放数据 射频识别系统常用的系统安全手段有 相互对称的鉴别 利用导出密钥的鉴别和加密的数据传输 2020 2 9 ByDr Zym P61 三 射频识别技术原理简介 4 3数据完整性数据的完整性用来描述数据传愉过程中一组 一帧或一包数据的内在关联一致性 使用非接触技术传输数据时 很容易遇上干扰 使传输数据发生改变 从而导致传输错误 通常采用数据检错与纠错算法来解决 最常采用的方法有奇偶校验 纵向冗余校验 循环冗余校验等 这些方法用于识别传输错误 并启动校正措施 或者舍弃错误传输的数据 或者要求重新传输有错误的数据块 2020 2 9 ByDr Zym P62 三 射频识别技术原理简介 4 4干扰与抗干扰由于标签与读写器之间的数据传输经过空间传输信道 因而空间信道面临的干扰问题同样会出现在读写器与标签之间的数据传愉过程中 干扰带来的直接影响是读写器与标签通信过程的数据错误 标签和读写器两个方面都有可能出错 抗干扰措施有 2020 2 9 ByDr Zym P63 三 射频识别技术原理简介 通过标签与读写器通信约定的数据完整性方法 检验出收到干扰出错的数据 通过数据编码提高数据传输过程中的抗干扰能力 使得数据传输过程中不容易受到干扰 通过数据编码与数据完整性校验 纠正数据传输过程中的某些差错 通过多次重发 比较 剔除出错的数据并保留判断为正确的数据 2020 2 9 ByDr Zym P64 三 射频识别技术原理简介 4 5多标签同时识别与系统防冲撞射频识别的一个优点就是多个目标识别 在射频识别系统工作时 在阅读器的作用范围内 可能会有多个应答器 标签 同时存在 在多个读头和多标签的射频识别系统中 存在着两种形式的冲突方式 一种是同一标签同时收到不同读头发出的命令 另一种是一个读写器同时收到多个不同标签返回的数据 第一种情况在实际使用中要尽量避免 目前大多仅考虑实际系统中最容易出现的情况 即一个读写器和多个标签的系蜂 在这种形式的系统中 存在着两种基本的通信 从读写器到标签的通信和从标签到读写器的通信 2020 2 9 ByDr Zym P65 三 射频识别技术原理简介 从读写器到标签的通信 类似于无线电广播方式 多个接收机 标签 同时接收同一个发射机 读写器 发出的信息 这种通倍方式也被称为 无线电广播 从标签到读写器的通信称为多路存取 使之在读头的作用范围内有多个标签的数据同时传送给读头 2020 2 9 ByDr Zym P66 三 射频识别技术原理简介 无线电通信系统中多路存取方法一般具有以下几种形式 空分多路法 SCDMA 时分多路法 TDMA 频分多路法 FDMA 码分多路法 CDMA 射频识别系练多路存取技术的实现对射频标签和读头提出了一些特殊的要求 因为必须使人们感觉不到浪费时间 必须可靠地防止由于射频标签的数据相互冲突而不能读出 2020 2 9 ByDr Zym P67 四 RFID技术的应用现状简介 1 身份识别和资产管理身份识别和资产管理是目前RFID技术应用最为广泛和成熟的领域之一 电子标签可以通过嵌入到身份证 护照 工作证的各种证件中 用作人员身份识别 如门禁管理 证件检查等等 也可以用于企业资产的标识和管理 应用在该领域的电子标签一般使用13 56MHz频段 这是因为这些频段的电磁辐射对人体影响较小 而且技术成熟 成本低廉 2020 2 9 ByDr Zym P68 四 RFID技术的应用现状简介 在身份识别方面 国内很多单位都应用了封闭型的RFID系统做门禁管理等用途 而全社会使用的开放型RFID系统主要有 中国正在试用的第二代身份证 基于ISO IEC14443 B标准的13 56MHz非接触卡产品 国内教育部颁发的大学生学生证 用于寒暑假的往返火车票购买 基于13 56MHz的ISO IEC15693标准的非接触芯片 2020 2 9 ByDr Zym P69 四 RFID技术的应用现状简介 而在资产管理领域 较典型的成功案例是机场的旅客行李管理 机场通过引进RFID系统 对旅客的行李进行实时的跟踪 不仅行李丢失率大幅下降 而且节约了大量用于行李处理的人力和时间 从而提高了安全性和旅客的满意程度 根据测试 RFID电子标签的识别准确率高达99 远高于条形码的85 目前 国内仅香港机场大规模应用了RFID行李追踪系统 国内的市场潜力很大 目前 这一领域的研究重点是长距离的13 56MHz电子标签识别 大约75cm 使得在人员门禁控制或传送带上物品识别的过程中对人员或物体的位置不需要太严格的要求 2020 2 9 ByDr Zym P70 四 RFID技术的应用现状简介 2 商品防伪防伪是RFID技术的另一个重要应用 将电子标签应用在防伪的领域中具有识别快速 伪造难 成本低等优点 大大提高伪造者造假的难度和成本 使其知难而退 日前 这一领域中使用的电子标签有13 56MHz和2 45GHz两种 由于13 56MHz射频信号可以 穿透 含水量大的物质以及有机物质 所以食品 药品等领域的防伪使用13 56MHz电子标签居多 而对电子标签体积要求较严格的商品的防伪 比如烟 酒类 票据 甚至钞票上 国外使用2 45GHz电子标签比较多 2020 2 9 ByDr Zym P71 四 RFID技术的应用现状简介 在食品防伪上 以肉类为例 RFID电子标签可以提供食品链中的肉类食品与来源动物之间的可靠联系 确保到达超市货架及餐馆厨房肉类食品的来源史是清楚可知的 并可跟踪到具体的动物个体及农场 动物来源识别解决方案 比如欧洲Philips公司13 56MHz的HITAG电子标签方案 能够通过一个记载每个动物的兽医史及来源的标签 在每个农场的动物与其电子身份之间建立联系 当动物适合屠宰时 此信息与宰杀该动物的屠宰场一起被储存在出售该动物肉片的超市展卖的标签中 2020 2 9 ByDr Zym P72 四 RFID技术的应用现状简介 RFID解决方案方便 可靠地在整个供应链中提供高水平的数据完整性功能 食品内容或源产地 以及分销数据 可以通过各种食品制造阶段进行跟踪 并通过餐馆供应网的分销链 或者家庭消费者购买食品的超市来进行精确监控 RFID系统可以对用户有关 食品从哪里来 中间处理环节是否完善 等问题 给出详尽 可靠的回答 2020 2 9 ByDr Zym P73 四 RFID技术的应用现状简介 在药物管理领域 美国FDA FoodandDrugAdministration 食品及药物管理局 2004年2月18日发布了 combatingcounterfeitdrug 翻译 向假药开战 的报告 呼吁在2007年1月1日前 全美国大多数医药品在大规模批量生产时必须在包装 容器和货盘上标贴RFID电子标签做防伪用途 同时 全美大多数药品制造商 药品批发商 药品连锁店以及医药都必须有使用RFID技术的能力 2020 2 9 ByDr Zym P74 四 RFID技术的应用现状简介 3 供应链管理RFID技术在商业供应链上的应用 是RFID技术所有应用领域中最广泛和深入的应用 如下图所示 一个比较完整的商业供应链是由一级制造商 制造商 第三方物流 零售商 售后服务商 维修服务商等多个环节的不同种类企业构成的 日前 在上述企业和企业之间 没有一个标准化的信急查询与交换机制 可以使企业共享上下游合作伙伴的商品信息 实时地 看见 产品在整个供应链中的位置和移动 2020 2 9 ByDr Zym P75 四 RFID技术的应用现状简介 2020 2 9 ByDr Zym P76 四 RFID技术的应用现状简介 4 物流管理为了保证物品在运输流通中不会被误送或丢失 或者为了降低物流成本 提高运输的效率 需要对整个物流过程进行监控和管理 目前RFID技术在物流领域中应用主要集中在以下几个方面 铁路和公路的货运调度 集装箱识别和跟踪 物品 包裹的自动识别等 在物品的包装箱和运输车辆上安装电子标签 把阅读器安装在运输的各个环节上 仓库门口 叉车 车辆出入口等等 就可实时得到车辆的运行情况和车上装的物品信急 就可以提高铁路运能和运输的效率 降低运输的时间和成本 2020 2 9 ByDr Zym P77 四 RFID技术的应用现状简介 2020 2 9 ByDr Zym P78 四 RFID技术的应用现状简介 在物流管理的RFID应用中 由于需要电子标签实现远距离的识别 所以在物品包装箱级别上使用的是UHF频段的RFID标签 但是在集装箱级别上 由于集装箱的识别距离在100米的数量级上 而且集装箱还涉及到安全和防盗 防走私问题 需要有类似 电子封条 的手段防范在运输过程中被非法打开 所以集装箱的电子标签一般采用的是有源电子标签 双频有源电子标签 2020 2 9 ByDr Zym P79 四 RFID技术的应用现状简介 目前 集装箱己经成为大宗货运的主要载体 集装箱在运输过程中的跟踪和监控一直是一个很难解决的问题 每年因为集装箱的误送 丢失或损坏而引起的损失是十分惊人的 在第一次海湾战争期间 美军有数千个集装箱被送到了错误的目的地 另有数千个集装箱因箱上标号不清而根本没有打开 造成很大损失 而在第二次海湾战争和最近的伊拉克战争中 美军通过在集装箱使用双频有源电子标签 125kHz下行频段和433MHz上行频段 来记录货物的目的地和货物信急 结合卫星通讯动态跟踪和监控集装箱的运输过程 大大改善了后勤保障的效率 2020 2 9 ByDr Zym P80 四 RFID技术的应用现状简介 美国国防部己宣布 从2005年开始 所有供应商在运输箱 集装箱 包装箱上都要使用有源和无源RFID电子标签 9 11 恐怖袭击以后 美国要求所有进出美国港口的集装箱都必须使用电子标签来监控运输的全过程 2020 2 9 ByDr Zym P81 四 RFID技术的应用现状简介 5 公共交通管理公共交通管理是应用RFID技术最早的 也是最成功的领域之一 主要涉及一个方面的应用 电子车票 不停车收费和车辆管理 目前 中国有许多城市如上海 广州 深圳等都在使用非接触式IC卡作为地铁 出租 公交的电子车票 这些电子标签使用的是13 56MHz频率的ISO IEC14443标准 电子车票由于具有交易便捷 快速通过 可靠性高等优点 所以越来越多的城市正准各使用电子车票 并准备给它增加更多的功能 2020 2 9 ByDr Zym P82 四 RFID技术的应用现状简介 在不停车收费系统特别是高速公路自动收费应用上 RFID技术可以充分体现出已的优势 在让车辆高速通过完成自动收费的同时 还可以解决原来收费成本高