RFID射频识别技术

RFID 射 频 识 别 技 术 09 通信技术 王然然 刘盼盼 RFID 射频识别技术 RFIDRFID 技术简介技术简介 RFID 是Radio Frequency Identification的缩写 即射频识别 俗称 电子标签 是 20 世纪 90 年代开始兴起的一种自动识别技术 无线射频识别 是一种通信技术 可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据 而无需识 别系统与特定目标之间建立机械或光学接触 RFID 射频识别是非接触式的 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 无需人工干预 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 RFIDRFID 应用系统由四部分组成应用系统由四部分组成 一 RFID 电子标签 RFID 电子标签能够储存有关物体的数据信息 在自动 识别管理系统中 每个 RFID 标签中保存着一个物体的属性 状态 编号等信息 标签通常安装在物体表面 二 读写器 用于识读及写入标签数据 其主要功能是 查阅 RFID 电子标 签中当前储存的数据信息 向空白 RFID 电子标签中写入欲存储的数据信息 修改 RFID 电子标签中的数 据信息 与后台管理计 算机进行信息交互 三 发送接收信 号的天线 天线是标 签与阅读器之间传输 数据的发射 接收装 置 四 通信网络系 统 包括数据库服务 器和其他信息系统 数据库服务器负责处 理读写器传送过来的 信息 并进行信息处 理 其他信息系统根 据需要向读写器发送 指令 对标签进行相应操作 射频识别系统能支持多种不同的频率 但应用得最广泛的主要有四种 低频 频段 大约在 125kHz 高频频段 大约在 13 56MHz 超高频频段 大约 860 960MHz 微波频段 2 45GHz 或 5 8GHz 在不同的国家各个频段具体的 使用频率有所不同 R RF FI ID D 技技术术的的基基本本工工作作原原理理 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 当装有无源 RFID 电子标签的物体接近读写器时 读写器受控发出查询信号 RFID 电子标签收到此查询信号后 将此信号与标签中的数据信息结合后反射回 读写器 反射回的合成信号 已携带有 RFID 电子标签数据信息 读写器接收到 RFID 电子标签反射回的合成信号后 经读写器内部微处理器处理后即可将 RFID 电子标签储存的信息读取出来 一套完整的 RFID 系统 是由阅读器 Reader 与电子标签 TAG 也就是 所谓的应答器 Transponder 及应用软件系统三个部分所组成 其工作原理 是Reader发射一个特定频率的无线电波能量给Transponder 用以驱动 Transponder电路将内部的数据送出 此时 Reader便依序接收解读数据 送给应用程序做相应的处理 以 RFID 卡片阅读器及电子标签之间的通讯及能量感应方式来看大致上可 以分成 感应耦合 Inductive Coupling 及后向散射耦合 Backscatter Coupling 两种 一般低频的 RFID 大都采用第一种式 而较高频大多采用 第二种方式 RFIDRFID射频识别技术的优势射频识别技术的优势 现代物流业的发展 对识别技术提出了更高的要求 传统的磁卡 IC卡识 别技术已不能达到人们的期望 和传统的磁卡 IC卡相比 射频卡最大的优点 在于非接触 因此完成自动识别过程无需人工干预 适合实现系统的自动化 除此之外 射频卡不易损坏 可识别高速运动的物体 能同时识别多个射频卡 操作快捷方便 数据存储容量大 RFID 为各行业实时 动态 可视化管理提 供有效手段 RFID 电子标签具有体积小 容量大 寿命长 可重复使用等特点 RFID 比传统的识别技术的高明之处在于 RFID 芯片内部的数据是可以更改的 这意味着不同流程的操作人员可以对 RFID 添加记录 从而得到更加完整的信 息 同时 RFID 芯片可以做得非常小巧 使其与物体集成时更加方便 射频卡 不怕油腻 灰尘等恶劣环境 短距离的射频卡还可替代条形码 用在工厂的流 水线等场合跟踪物体 长距离的射频卡可用于交通上 如自动收费或车辆身份识 别等 RFID 射频识别技术和传统识别技术相比 具有以下七大明显优势 1 快速扫描 条形码识别技术一次只能扫描一个条形码 而 RFID 射频识别技术支持批量处 理 可同时识别数个 RFID 电子标签 2 体积小型化 形状多样化 RFID 在读取上并不受尺寸大小与形状限制 不需为了读取精确度而配合纸张的 固定尺寸和印刷品质 此外 RFID 标签更可往小型化与多样形态发展 以应用 于不同产品 3 抗污染能力和耐久性 传统条形码的载体是纸张 因此容易受到污染 但 RFID 对水 油和化学药品 等物质具有很强抵抗性 此外 由于条形码是附于塑料袋或外包装纸箱上 所 以特别容易受到折损 RFID 卷标是将数据存在芯片中 因此可以免受污损 4 可重复使用 现今的条形码印刷上去之后就无法更改 RFID 标签则可以重复地新增 修改 删除 RFID 卷标内储存的数据 方便信息的更新 5 穿透性和无屏障阅读 在被覆盖的情况下 RFID 能够穿透纸张 木材和塑料等非金属或非透明的材质 并能够进行穿透性通信 而条形码扫描机必须在近距离而且没有物体阻挡的情 况下 才可以辨读条形码 6 数据的记忆容量大 一维条形码的容量是 50bytes 二维条形码最大的容量可储存 2 至 3000 字符 RFID 最大的容量则有数 M Bytes 随着记忆载体的发展 数据容量也有不断扩 大的趋势 未来物品所需携带的资料量会越来越大 对卷标所能扩充容量的需 求也相应增加 7 安全性 由于 RFID 承载的是电子式信息 其数据内容可经由密码保护 使其内容不易 被伪造及变造 射射频频识识别别技技术术的的应应用用领领域域 射频识别技术的理论得到丰富和完善 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射频 识别技术与产品正在 成为现实并走向应用 如下为 RFID 技术的 典型应用 一 物流和供应 管理 二 生产制造和 装配 三 航空行李处 理 四 邮件 快运 包裹处理 五 文档追踪 图书馆管理 六 动物身份标 识 七 运动计时 八 门禁控制 电子门票 九 道路自动收费等 RFIDRFID 技术在物流领域的运用技术在物流领域的运用 射频识别技术 RFID 是一种利用无线电射频信号进行物体识别的新兴技术 可应用于防盗 门禁 仓储管理等方面 尤其在物流系统中 RIFD 可以加快供 应链的运转 提高物流的效率 在物流中会有许多的物品 那射频识别系统是怎么区别这些物品的呢 在 射频识别系统中电子产品编码 Electronic Product Code EPC 可用于供应链 中来唯一标识商品 与条形码 Ubiquitous Product Code UPC 相对应 EPC 提供对物理对象的唯一标识 即一个 EPC 编码只分配给一个物品使用 EPC 储存在 RFID 标签上 称为电子产品编码标签 EPC Tags 它是一种无 源 低成本的 RFID 标签 由读写器发出的射频信号提供电源并进行读写操作 电子产品编码 EPC 由四部分组成 版本号 Version Number 域名管理 Domain Manager Number 对象分类 Object Class Number 和序列号 Serial Number 均按二进制编码 EPC 与 RIFD 读写器通信时 一次只能传送几个比特 因此无法提前知道 EPC 的长度 这时版本号就显得特别重要 获得它就可以了解 EPC 的长度 如 果不知道版本号而获得的 EPC 长度是不可靠的 EPC 系统是一个非常先进的 综合性的复杂系统 同时也是一个开放的系 统 其最终目标是为每一单品建立全球的 开放的标识标准 商业供应链是 RFID 技术应用的最广泛的舞台 它可以实现对商品设计 原 材料采购 半成品与成品的生产 运输 仓储 配送 一直到销售 甚至退货 处理和售后服务等所有供应链上的环节进行实时监控 准确地随时获得例如种 类 生产商 生产时间 地点 颜色 尺寸 数量 到达地 接收者等等的产 品相关信息 生产制造环节 应用 RFID 技术 生产制造环节可以完成自动化生产线运作 准确找到规格复杂的零部件 及时将其运送到生产线上 实现在整个生产线上 对原材料 零部件 半成品和成品的识别与跟踪 减少人工识别成本和出错率 提高效率和效益 RFID 技术还能帮助管理人员及时根据生产进度发出补货信息 实现存货管理的自动化和流水线的均衡 稳步生产 同时也加强了对质量的控 制与追踪 存储环节 RFID 技术在仓库里最广泛的使用是存取货物与库存盘点 射频 识别系统可以解决物品在仓库中装卸 处理和跟踪问题 提高了效率 并保证 有关信息的准确可靠 并降低由于商品误置 送错 偷窃 损害和出货错误等 造成的损耗 配送 分销环节 产品贴上 RFID 标签 在进入中央配送分销中心时 托盘 通过一个门阅读器 读取托盘上所有货箱上的标签内容 系统将这些信息与发 货记录进行核对 以检测出可能的错误 然后将 RFID 标签更新为最新的产品存 放地点和状态 运输环节 便携式数据终端和射频通信被能够及时掌握在途物资和实时跟 踪运输工具 零售环节 由于射频标签的体积很小 很容易植入产品或者其外包装中间 很难被小偷发现或者剪除 可以有效地防止商品被盗 RFID 技术还能在付款台 实现自动扫描和计费 取代人工收款方式 售后服务环节 厂商在大型产品 如汽车等 上植入永久性标签 不仅记录 制造过程中的数据 而且记录顾客和车辆保修的有关信息 每次顾客开车去服 务门店接收服务或者车辆保养时 门店系统就会自动读取标签中的数据 对顾 客本人和车辆的服务记录一目了然 而无需顾客携带任何证明和维修记录等资 料 射频识别技术的发展趋势射频识别技术的发展趋势 一 市场趋势 近年来 RFID 技术已经在物流 零售 制造业 服装业 医疗 身份识别 防伪 资产管理 食品 动物识别 图书馆 汽车 航空 军事等众多领域开 始应用 对改善人们的生活质量 提高企业经济效益 加强公共安全以及提高 社会信息化水平产生了重要的影响 我国已经将 RFID 技术应用于铁路车号识别 身份证和票证管理 动物标识 特种设备与危险品管理 公共交通以及生产过 程管理等多个领域 据 ABI 公司根据预测 RFID 技术将在未来 2 5 年逐渐开 始大规模应用 2003 年全球 RFID 市场规模为 16 5 亿美元 至 2008 年达到 52 5 亿美元 2009 受到金融危机影响增长幅度趋缓 估计将达到 55 6 亿美元 预计到 2013 年全球 RFID 规模将达到 98 亿美元 2003 2013 年均复合增长率为 19 RFID 电子标签方面 2005 年全球共发货 10 2 亿 2008 年达到 19 7 亿 预计至 2009 年将为 23 5 枚 2005 2009 年均复合增长率为 23 据 Frost Sullivan 公司 2008 年发布的调查显示 2004 2014 年间 亚 太地区不同种类 RFID 构成将发生变化 低频 RFID 市场份额将快速下降 高频 RFID 市场份额小幅下降 但仍占各类 RFID 的主导地位 而超高频 RFID 市场份 额呈现快速上升的格局 至 2014 年 其市场份额将与高频 RFID 接近 二 技术趋势 就技术而言 在未来的几年中 RFID 技术将继续保持高速发展的势头 电 子标签 读写器 系统集成软件 公共服务体系 标准化等方面都将取得新的 进展 随着关键技术的不断进步 RFID 产品的种类将越来越丰富 应用和衍生 的增值服务也将越来越广泛 RFID 芯片设计与制造技术的发展趋势是芯片功 耗更低 作用距离更远 读写速度与可靠性更高 成本不断降低 芯片技术将 与应用系统整体解决方案紧密结合 RFID 标签封装技术将和印刷 造纸 包 装等技术结合 导电油墨印制的低成本标签天线 低成本封装技术将促进 RFID 标签的大规模生产 并成为未来一段时间内决定产业发展速度的关键因素之一 RFID 读写器设计与制造的发展趋势是读写器将向多功能 多接口 多制式 并向模块化 小型化 便携式 嵌入式方向发展 同时 多读写器协调与组网 技术将成为未来发展方向之一 RFID 技术与条码 生物识别等自动识别技术 以及与互联网 通信 传感网络等信息技术融合 构筑一个无所不在的网络环 境 海量 RFID 信息处理 传输和安全对 RFID 的系统集成和应用技术提出了新 的挑战 RFID 系统集成软件将向嵌入式 智能化 可重组方向发展 通过构建 RFID 公共服务体系 将使 RFID 信息资源的组织 管理和利用更为深入和广泛 RFIDRFID