RFID技术原理简介及应用

1、 RFID技术 近距离无线通信技术之一 RFID技术简介 RFID是物联网发展的排头兵和中枢技术之一 射频识别技术RFID(Radio Frequency Identification) 通过无线射频方式进行非接触、 双向数据通信对目标加以识别。 可以快速读写、长期跟踪管理。 作为物联网的核心基础之一，RFID产业能否健康发展将直接关系到物 联网建设的成败。 RFID标签可谓是早期物联网最为关键的技术与产品环节，现阶段物联网 最大规模、最有前景的应用就是在零售和物流领域，利用RFID技术，通过计 算机互联网实现物品的自动识别和信息的互联共享。 RFID技术简介 有源 无源 射频识别技术RFID

2、(Radio Frequency Identification)是 自动识别技术的一种，即通过无线射频方式进行非接触 、双向数据通信对目标加以识别。一个典型的RFID系统 一般由RFID标签、读写器以及计算机系统等部分组成。 RFID技术简介 RFID技术的发展最早可以追溯至第二次世界大战时期，那 时它被用来在空中作战行动中进行敌我识别。 RFID技术简介 时间时间 RFIDRFID技术发展技术发展 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。 196l-1970

3、年 RFID技术的理论得到了发展，开始了一些应用尝试。 1971-1980年 RFID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。出现了一些最早的RFID应用。 1981-1990年 RFID技术及产品进入商业应用阶段，各种封闭系统应用开始 出现。 1991-2000年 RFID技术标准化问题日趋得到重视，RFID产品得到广泛采用。 2001-今 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发展，电 子标签成本不断降低。 RFIDRFID并不是一个崭新的技术并不是一个崭新的技术 RFID系统架构与工作原理 RFI

4、D系统架构与工作原理 中间件中间件 及应用及应用 软件软件 数据协议处理器数据协议处理器 标签驱动标签驱动 ( (射频单元射频单元) ) 响应单元响应单元 编码编码 存储器存储器 解码解码 物理接口物理接口( (调制解调调制解调) ) 读数据读数据 写数据写数据 命令命令 查询查询 写入写入 读取读取 芯片芯片 天线天线 封装封装 数据数据 能量能量 RFID系统架构与工作原理 根据阅读器及电子标签之间的能量感应方式，FDID有两种 耦合类型 n电感耦合（感应耦合）电感耦合（感应耦合）：变压器模型，通过空间高频交 变磁场实现耦合，依据为电磁感应定律，如下图所示。 RFID系统架构与工作原理 n

5、反向散射耦合：反向散射耦合：雷达原理模型，发射出去的电磁波 ，碰到目标后反射，同时携带回目标信息，依据的 是电磁波的空间传播规律 RFID系统架构与工作原理 电感耦合方式一般适合于中、低频工作的电感耦合方式一般适合于中、低频工作的 近距离射频识别系统。近距离射频识别系统。 反向散射耦合方式一般适合于高频、微波反向散射耦合方式一般适合于高频、微波 工作的远距离射频识别系统。工作的远距离射频识别系统。 RFID系统架构与工作原理 电感耦合与反向散射耦合的差别电感耦合与反向散射耦合的差别 在反向散射耦合方式中，阅读器的天线将读写射在反向散射耦合方式中，阅读器的天线将读写射 频能量以电磁波的方式发送到

6、空间范围内，建立有频能量以电磁波的方式发送到空间范围内，建立有 效阅读区域，位于该区域中的标签从阅读器天线发效阅读区域，位于该区域中的标签从阅读器天线发 出的电磁场中提取工作能量，并将标签内存的数据出的电磁场中提取工作能量，并将标签内存的数据 信息传送到阅读器，阅读器对信号解码后送计算机信息传送到阅读器，阅读器对信号解码后送计算机 系统进行处理。反向散射耦合将射频能量以电磁波系统进行处理。反向散射耦合将射频能量以电磁波 的形式发送出去。的形式发送出去。 在电感耦合方式中，阅读器将射频能量束缚在阅在电感耦合方式中，阅读器将射频能量束缚在阅 读器电感线圈周围，通过交变闭合的线圈磁场，沟读器电感线圈

7、周围，通过交变闭合的线圈磁场，沟 通阅读器线圈与射频标签之间的射频通道，没有向通阅读器线圈与射频标签之间的射频通道，没有向 空间辐射电磁能量。空间辐射电磁能量。 RFID系统架构与工作原理 阅读器（功能） 读取器读/写装置 阅读器（组成） 控制模块 收发模块接口单元耦合模块 应答器（组成） 耦合元件（线圈、天线）微芯片 RFID系统架构与工作原理 RFID系统架构与工作原理 RFID系统架构与工作原理 RFID技术的基本工作原理：标签进入磁场 后，接收阅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）， 或者由标签主动发

8、送某一频率的信号（Active Tag，有源标签或主动标签），阅读器读取信 息并解码后，送至中央信息系统进行有关数据 处理。 参数参数低频低频(LF)(LF)高频高频(HF)(HF)超高频超高频(UHF)(UHF)微波微波(uW)(uW) 频率频率 125125134 KHz134 KHz13.513.56 MHz6 MHz433MHz433MHz，860860 960 MHz960 MHz 2.45GHz2.45GHz， 5.85.8 GHz GHz 技术技术 特点特点 穿透及绕射能穿透及绕射能 力强力强( (能穿透水能穿透水 及绕射金属物及绕射金属物 质质) )；但速度慢、；但速度慢、 距

9、离近距离近 性价比适中，性价比适中， 适用于绝大多适用于绝大多 数环境；但抗数环境；但抗 冲突能力差冲突能力差 速度快、作用距速度快、作用距 离远；但穿透能离远；但穿透能 力弱力弱( (不能穿透水，不能穿透水， 被金属物质全反被金属物质全反 射射) )， 一 般 为 有一 般 为 有 源 系 统 ，源 系 统 ， 作 用 距 离作 用 距 离 远 ； 但 抗远 ； 但 抗 干扰力差干扰力差 作用作用 距离距离 0.10.10.45m0.45m1 1 3m3m3 39m9m 1 0 m 1 0 m 或或 100m(100m(有源有源) ) 主要主要 应用应用 门禁、防盗系门禁、防盗系 统统 畜牧

10、、宠物管畜牧、宠物管 理理 智能卡智能卡 电子票务电子票务 图书管理图书管理 商品防伪商品防伪 仓储管理仓储管理 物流跟踪物流跟踪 航空包裹航空包裹 自动控制自动控制 道路收费道路收费 RFID系统架构与工作原理 只要通过RFID 阅读器，不需接触，直接读取信息 至数据库，一次处理多个标签，并可以将物流处 的状态写入标签，供下一阶段物流处理使用。 RFID对水、油和药品等物质有强力的抗污性。 RFID在黑暗或脏污的环境中也可以读取数据。 形状小型化和形状小型化和 多样化多样化 RFID为电子数据，可以反复被覆写，因此可以回 收标签重复使用。如被动式RFID，不需要电池就 可以使用，没有维护保养

11、的需要。 数据容量会随着记忆规格的发展而扩大，未来物 品所需携带的资料将越来越大，对卷标所能扩充 的容量的需求也增加，RFID则不会受到此类限制 数据记忆量大数据记忆量大 数据的读写机能数据的读写机能 耐环境性耐环境性 可重复使用可重复使用 RFID在读取上尺寸不受大小与形状限制，不需要为 了读取精确度而配合纸张的固定尺寸和印刷品质。 因此，RFID电子标签便可往小型化以及应用在不同 产品。因此，可以更加灵活的控制产品的生产。 RFID系统架构与工作原理 RFID技术标准与关键技术 ISO/IEC IOSIOS标准标准 技术标准技术标准 射频识别 技术标准 IC卡标准 数据内容与数据内容与 编

12、码标准编码标准 编码格式 语法标准 应用标准应用标准 船运标签 标准 产品包装 标准 一致性与一致性与 性能标准性能标准 测试规范 RFID技术标准与关键技术 EPC Global nEPC系统是一种基于EAN/UCC编码的系统，将产品与服务流通过程的信息 进行代码化表示。 nEPC Global 于2004年4月公布了第一代RFID技术标准。 nEPC Global 提出的物联网体系构架由EPC编码、管理软件、对象名解析 系统服务器、物体标识语言服务器等部分构成。 nEPC Global 鼓励用户采用EPC标准，发展EPC用户，强调各地区均衡发 展，加强对各国编码组织的支持，在全球各个行业推

13、广应用EPC。 RFID技术标准与关键技术 EPC 标准中的RFID关键技 术 物理层关键技术 PIEPIE编码编码 以脉冲 间隔为 编码依 据 基带基带FM0FM0 编码编码 采用电 平变化 表示逻 辑 差错控差错控 制编码制编码 技术技术 减少标 签阅读 器之间 干扰 副载波副载波 调制调制 13.56M Hz系统 电子标 签向阅 读器传 输中使 用 信息数信息数 据调制据调制 基带数 字信号 变换为 频带数 字信号 数据信数据信 息加密息加密 技术技术 加密与 解密算 法 概率概率/ / 分槽防分槽防 冲突算冲突算 法法 多目标 识别情 况下 RFID技术标准与关键技术 EPC 标准中的

14、RFID关键技 术 MAC层关键技术 安全加安全加 密技术密技术 在MAC 层三种 操作中 标签访问标签访问 控制技术控制技术 选择 清点 访问 防碰撞防碰撞 算法算法 多标签 时，碰 撞仲裁 RFID技术应用与发展 在马拉松比赛中，由于马拉松比赛人员太多，有时在马拉松比赛中，由于马拉松比赛人员太多，有时 第一个出发的同最后一个出发的人离开起跑线能相隔第一个出发的同最后一个出发的人离开起跑线能相隔 4040分钟、如果没有一个精确的计时装置会造成不公平分钟、如果没有一个精确的计时装置会造成不公平 的竞争。射频卡应用于马拉松比赛的精确计时。运动的竞争。射频卡应用于马拉松比赛的精确计时。运动 员在自

15、己的鞋带上很方便地系上射频卡，在比赛的起员在自己的鞋带上很方便地系上射频卡，在比赛的起 跑线和终点线处放置带有微型天线的小垫片，当运动跑线和终点线处放置带有微型天线的小垫片，当运动 员越过此垫片时，计时系统接收运动员所带的射频卡员越过此垫片时，计时系统接收运动员所带的射频卡 发出的发出的IDID号，并记录当时的时间。这样每个运动员都号，并记录当时的时间。这样每个运动员都 有自己的起始和结束时间，不带有不公平的竞争可能有自己的起始和结束时间，不带有不公平的竞争可能 性了。在比赛路线的中如果每隔性了。在比赛路线的中如果每隔5 5公里就设置这样的垫公里就设置这样的垫 片，也可以很方便地记录运动员的阶

16、段跑所用时间。片，也可以很方便地记录运动员的阶段跑所用时间。 运动计时 RFID技术应用与发展 动物识别与跟踪 在牲畜出生饲养的时候，在牲畜的身上安装在牲畜出生饲养的时候，在牲畜的身上安装 上上RFIDRFID标签标签( (如做成耳标或脚环如做成耳标或脚环) )，标签在牲畜一，标签在牲畜一 出生时就打在耳上，此后饲养员用一个手持设备出生时就打在耳上，此后饲养员用一个手持设备 ，不断地设定、采集或存储它成长过程中的信息，不断地设定、采集或存储它成长过程中的信息 ，从源头上对生产安全进行控制。同时记录牲畜，从源头上对生产安全进行控制。同时记录牲畜 在各个时期的防疫记录、疾病信息及养殖过程关在各个时期的防疫记录、疾病信息及养殖过程关 键信息的记录。在牲畜屠宰前，首先要通过手持键信息的记录。在牲畜屠宰前，首先要通过手持 机读取机读取RFIDR