射频识别技术在汽车上的应用

射频识别技术在汽车上的应用第一章射频识别技术概述1.1射频识别技术发展射频识别（RadioFrequencyIdentification，简称RFID）技术，是一种利用射频通信实现的非接触式自动识别技术。RFID标签具有体积小、容量大、寿命长、可重复使用等特点，支持快速读写、非可视识别、移动识别、多目标识别、定位及长期跟踪管理。RFID技术与互联网、通讯等技术相结合，可实现全球范围内物品跟踪与信息共享。RFID技术应用于物流、制造、公共信息服务等行业，可大幅提高管理与运作效率，降低成本。随着相关技术的不断完善和成熟，RFID产业将成为一个新兴的高技术产业群，成为国民经济新的增长点。因此，研究RFID技术，发展RFID产业对提升社会信息化水平、促进经济可持续发展、提高人民生活质量、增强公共安全与国防安全等方面产生深远影响，具有战略性的重大意义。射频识别技术在汽车上的应用电磁理论是RFID技术的理论基础，贯穿RFID技术的整个发展历程。追溯历史，早在公元元年，中国古代人民就发现并开始利用天然磁石，并用磁石制成指南针。近代电磁理论的形成于18、19世纪，1752年，美国人本杰明·富兰克林（BenjaminFranklin）做了著名的风筝实验验证雷电属于自然放电现象。1846年英国科学家米歇尔·法拉（MichaelFaraday）发现了光波与电波均属于电磁能量。1864年苏格兰科学家詹姆士·克拉克·麦克斯韦尔（JamesClerkMaxwell）发表了他的电磁场理论，建立了著名的麦克斯韦尔方程组。1887年，德国科学家亨瑞士·鲁道夫·赫兹（HeinrichRudolfHertz）证实了麦克斯韦尔的电磁场理论并演示了电磁波以光速传播并可以被反射，具有类似光的极化特性，赫兹的实验不久也被俄国科学家亚力山大·波普重复。1896年马克尼（GuglielmoMarconi）成功地实现了横越大西洋的越洋电报，由此开创了利用电磁能量为人类服务的先河。更进一步，在1922年，诞生了雷达（Radar）。作为一种识别敌方空间飞行物(飞机)的有效兵器，雷达在第二次世界大战中发挥了重要的作用，同时雷达技术也得了极大的发展。至今，雷达技术还在不断发展，人们正在研制各种用途的高性能雷达。射频识别技术在汽车上的应用RFID技术是无线电技术和雷达技术的结合，并由此发展起来的一种新的自动识别与数据采集技术。1948年，哈里·斯托克曼（HarryStockman）在IRE发表的“利用反射功率的通信”奠定了RFID的理论基础，可以看作是当今RFID理论确立的最早的里程碑。从技术的整体发展历程来看，RFID技术的发展基本可按10年期划分为几个阶段。按照能量供给方式的不同，RFID标签分为有源、无源和半有源三种；按照工作频率的不同，RFID标签分为低频（LF）、高频（HF）、超高频（UHF）和微波频段（MW）的标签。从分类上看，因为经过多年的发展，13.56MHz以下的RFID技术已相对成熟，目前业界最关注的是位于中高频段的RFID技术，特别是860MHz～960MHz(UHF频段)的远距离RFID技术发展最快；而2.45GHz和5.8GHz频段由于产品拥挤，易受干扰，技术相对复杂，其相关的研究和应用仍处于探索的阶段。RFID技术涉及信息、制造、材料等诸多高技术领域，涵盖无线通信、芯片设计与制造、天线设计与制造、标签封装、系统集成、信息安全等技术。一些国家和国际跨国公司都在加速推动RFID技术的研发和应用进程。在过去十年间，共产生数千项关于RFID技术的专利，主要集中在美国、欧洲、日本等国家和地区。射频识别技术在汽车上的应用目前国际上RFID应用以LF和HF标签产品为主；UHF标签开始规模生产，由于其具有可远距离识别和低成本的优势，有望在未来五年内成为主流；MW标签在部分国家已经得到应用。中国已掌握HF芯片的设计技术，并且成功地实现了产业化，同时UHF芯片也已经完成开发。目前RFID标签天线制造以蚀刻/冲压天线为主，其材料一般为铝或者铜，随着新型导电油墨的开发，印刷天线的优势越来越突出。RFID标签封装以低温倒装键合工艺为主，也出现了流体自装配、振动装配等新的标签封装工艺。中国低成本、高可靠性的标签制造装备和封装工艺正在研发中。RFID读写器产品类型较多，部分先进产品可以实现多协议兼容。中国已经推出了系列RFID读写器产品，小功率读写模块已达到国外同类水平，大功率读写模块和读写器片上系统（SoC）尚处于研发阶段。射频识别技术在汽车上的应用射频识别技术在汽车上的应用在应用系统集成和数据管理平台等方面，某些国际组织提出基于RFID的应用体系架构，各大软件厂商也在其产品中提供了支持RFID的服务及解决方案，相关的测试和应用推广工作正在进行中。中国在RFID应用架构、公共服务体系、中间件、系统集成以及信息融合和测试工作等方面取得了初步成果，建立国家RFID测试中心已经被列入科技发展规划。中国已经将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。射频识别技术在汽车上的应用1.2射频识别技术系统组成RFID系统主要由标签、阅读器和天线三部分组成，一般由阅读器收集到的数据信息传送到后台系统进行处理，下面分别介绍这三部分：1.标签（Tag）：由耦合元件及芯片组成，每个电子标签都具有唯一的电子编码，附着在物体上标识目标对象；每个标签都有一个全球唯一的ID号码——UID（UserIdentification，用户身份证明），其在制作标签芯片时存放在ROM中，无法修改，其对物联网的发展有着很重要的影响。2.阅读器（Reader）：读取或写入标签信息的设备，可设计为手持式或固定式等多种工作方式。对标签进行识别、读取和写入操作，一般情况下会将收集到的数据信息传送到后台系统，由后台系统处理数据信息。射频识别技术在汽车上的应用3.天线（Antenna）：用来在标签和阅读器之间传递射频信号。射频电路中的天线是联系阅读器和电子标签的桥梁，阅读器发送的射频信号能量，通过天线以电磁波的形式辐射到空间，当电子标签的天线进入该空间时，接收电磁波能量，但只能接收其很小的一部分。阅读器和电子标签之间的天线耦合方式有两种：一种是电感耦合方式，适用于低频段射频识别系统；另一种是反向散射耦合模式，适用于超高频段的射频识别系统应用。天线可视为阅读器和电子标签的空中接口，是RFID系统的一个非常重要的组成部分。RFID系统接口框图如下图所示。射频识别技术在汽车上的应用。射频识别技术在汽车上的应用1.3射频识别系统的工作流程RFID系统主要包括阅读器、天线和电子标签三部分，能量和数字信息在这三个部分之间流通，RFID系统的具体工作流程是：1.首先是阅读器通过其发射天线发射射频信号，并产生一个电磁场区域作为工作区域；射频识别技术在汽车上的应用2.当相应的电子标签进入阅读器发射天线产生的磁场区域时，电子标签就在空间耦合的作用下产生感应电流给自身电路供能，此后电子标签就被激活开始工作；3.电子标签被激活后，内部存储控制模块将存储器中的数据信息调制到载波上并通过标签的发射天线发送出去；4.阅读器接收天线接收到从电子标签发送来的含有数据信息的载波信号，由天线传送到阅读器相关解调、解码等数据处理电路，对接收到的信号进行解调、解码后送到后台系统进行处理；5.后台系统首先判断该标签的合法性，然后根据预先的设定做出相应处理和控制，然后发送指令信号进行其他操作。射频识别技术在汽车上的应用1.4射频识别技术的应用RFID技术的应用已趋成熟。在北美、欧洲、大洋洲、亚太地区及非洲南部都得到了相当广泛的应用。典型的应用领域包括：(1)铁路车号自动识别管理。如：北美铁路、中国铁路、瑞士铁路等。(2)车辆道路交通自动收费管理。如：北美部分收费高速公路的自动收费、中国部分高速公路自动收费管理、东南亚国家部分收费公路的自动收费管理。(3)旅客航空行包的自动识别、分拣、转运管理。如：北美部分机场。(4)车辆出入控制。如：停车场、垃圾场、水泥场车辆出入、称重管理等。射频识别技术在汽车上的应用(5)校园卡、饭卡、乘车卡、会员卡、驾照卡、健康卡（医疗卡）等国内、国外均有大应用。(6)生产线产品加工过程自动控制。主要应用在大型工厂的自动化流水作业线上。(7)动物识别。如：大型养殖厂、家庭牧场、赛鸽比赛。(8)物流、仓储自动管理。主要应用在大型物流、仓储企业上。(9)贮气容器的自动识别管理。(10)汽车遥控门锁、电子门锁等。射频识别技术在汽车上的应用目前国内RFID成功的行业应用有中国铁路的车号自动识别系统。其辐射作用已涉及到铁路红外轴温探测系统的热轴定位、轨道衡、超偏载检测系统等。正在计划推广的应用项目还有电子身份证、电子车牌、铁路行包自动追踪管理等。RFID技术的发展，一方面受到应用需求的驱动，另一方面RFID的成功应用反来又极大地促进了应用需求的扩展。从技术角度说，RFID技术的发展体现在若干关键技术的突破。从应用角度来说，RFID技术的发展目的在于不断满足日益增涨的应用需求。射频识别技术在汽车上的应用1.5射频识别技术未来的发展RFID技术的发展得益于多项技术的综合发展。所涉及的关键技术大致包括：芯片技术、天线技术、无线收发技术、数据变换与编码技术、电磁传播特性。RFID技术的发展已经走过50余年，在过去的10多年里得到了更快的发展。随着技术的不断进步，RFID产品的种类将越来越丰富，应用也越来越广泛。可以预计，在未来的几年中，RFID技术将持续保持高速发展的势头。RFID技术的发展将会在电子标签（射频标签）、阅读器、系统种类、标准化等方面取得新的进展。射频究识别竟技术漠在汽灵车上君的应虑用第二章晴射频抽识别贵技术傻在汽抬车上恭的应渣用RF波ID技术凑在汽阶车上捎的应标用大喂约在20年前晓就开刊始了,比如,基于RF摸ID技术例的电帆子熄稀火器线等。RF猎ID在汽忆车电清器方递面的愈应用扒主要益有:无钥菠匙系慈统,轮胎促气压弊监测凯系统(T究PM科S)季,汽车冤生产倦线,电子斤不停秒车收屑费系卸统(宪ET至C)故,车辆自动拒识别(炭AV挥I)等。扒专家词认为,汽车RF待ID市场最大请的增央长潜力晕在于塘改进范汽车脏生产避过程,实现省生产舱过程忽自动徐化。妥可以座说,通RF迎ID对于榴汽车披产业盲是商孟机无捏限。射频常识别利技术肠在汽塌车上盗的应谨用2.侦1无钥箩匙系剧统人们对车花辆的毅安全填性、途舒适糠性、胃便利猴性提棒出了更更高茂的要规不求刘，现魄代信息显技术与车捷辆的杂结合柄已成单为不倡可阻骗挡的兴发展竖趋势窃。19渴93年，培汽车柿电子窃引擎胶防盗构中首焦次应用涂了无线淡通信嘱技术艺，取候代了孙第一交代的叛机械奋啮合编防盗胁技术跳，使罗车辆崖的安啄全性亡与便烫利性强得到了极大的像提高锅，此乘后，淡无线资通信丧技术悼在车嚼辆上泉的应权用就株得到量了飞镇速的旁发展瞒，出纺现了农基于钥匙芯片顷认证禾的第诞三代肉防盗技术羡。在开铅启车牙门的虑方式识上也年发生处了巨升大的樱变化御，由糟传统的机制械式开启丝式车门较，变遥成了抹遥控矩式进扩入。射频轻识别棚技术责在汽柴车上席的应量用但是恩，遥备控式熊进入今也存臣在着两极大妥的安汽全隐渴患，朗越来眨越多献的盗众车事浸件使址得车朴辆的处安全锋性备崇受争匹议。难同时痒，由衫于这竿种进应入方漏式必检须按六下遥折控按贱钮开沉关，盗当人榆们手泡中握楚着东享西无委法拿陡出钥盆匙时绘，就黄必须券放下浪手中腾的东龄西，秀否则归就打型不开侮车门县，这爽给车湖主们慰带来骄了不医便。雷因此蹄，为巷了解搭决上宅述问恨题汽贡车无术钥匙齿进入依系统庸就应籍运而婶生了辉，一焦般将屠其简误称为PK粗E（PA说SS著IV固E子KE习YL赵ES画S衡EN葱TE读R）。屯由于PK愉E采用炮了RF毯ID无线谨射频调技术怒，实张现了纲双向努射频穗识别车，等叉于拥揉有两躺重的酱防盗那保护提。同据时它健还使琴用了简车辆决身份泽自动漠编码穗识别悟系统葱，成驴功地天融合叫了遥坊控系筐统和冰无钥呜匙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显示付器能失实时近显示每个轮胎骄的压张力、狡温度殿和每隶一个尼轮胎岔的ID识别寺码以及滤声光报租警。膨数据集采集沿发送背模块叙和接贡收、丑控制该模块如图蜜所示。射频录识别既技术书在汽都车上核的应抗用2.敌3车牌申、重装要零气部件防伪在防厕伪领坚域,射频活主要耍应用经于各起类电波子票酒证、身厉份证明草、特赶殊商铃品(烟酒截等)、车之牌防烛伪等逝。形形夕色色的假栗车牌素、克盗隆车间牌现筝象一线直屡苍禁不鹊止,长期困扰俗着交届警、稳交通刊稽查赶人员撑。利馅用快焰速、曲安全、高闻效、方舰便的狂高科挖技手国段来浮管理嫩车辆,成为博管理部门迫切窜需要浪解决铃的问坐题。切将射廊频技宋术应宁用在倍防伪领域有它拉自身值的技绩术优析势。蹈防伪锤技术浩要求塔成本尚低,且难乔以伪造下。射辱频防摩伪技谷术利旷用了唯射频直技术但的非接触旗性、存垮储性威、寿隙命长努、难框仿制肃、难按读取痛、高保密调性、操务作方码便等欧优点郑。射频黄识别庸技术猴在汽背车上罩的应击用如图所示,基本韵原理行是将充车牌欠号、发动斜机号、车劝辆类挣型、消颜色偶、车槐主信清息、幕驾驶羞证号关、发证机吧关、年哗审情缓况等夺基本鼻信息界保存茧在射怨频芯歪片中,可以使用窜验证啦器(读写膊器)读出剖这些莲数据,通过核对累这些信息,以验构证车垒辆、国车主逝及车稻牌的咽身份痕。此匪芯片催不断着发射江车辆烟的ID号码,在任砌何天看气和帜车速订下均可识别,撞击淡、油赵污或鄙者破纯坏均毯不影摩响车籍牌工沿作,并且不能缴从一昼辆车装拆下烧而放裂到另省一辆筹车。份通过核对丙这些信息,来判婶断车叨辆、店车主递、车喂牌的踩真伪饮和查验带车辆违规踏违纪晃、年汗检的答状况鞭。射频奋识别锻技术猛在汽扬车上寒的应征用2.临4电子冲不停转车收遮费系统电子巾不停距车收参费系命统(E券le轰ct世ro浅ni泼c志To像ll轧C益ol搂le阶ct恭io饲n,简称ET院C)是一湿种用蛾于公斧路、茅大桥保和隧匪道的艺电子自动收费楼系统伞。其皆示意纷图如图所示。驻它应我用RF御ID技术,通过漆路侧哑天线厌与车微载电扣子标蛮签之抹间的泡专用短程通讯,在不剃需要遣驾驶雪员停姻车和佛其他络收费必人员采取灰任何操作奴的情队况下,自动检完成朽收费却处理伐全过私程。通灵过应暑用不停民车收粘费系据统可斯以提葵高通萌过效终率,是缓俘解收费兼站交通料堵塞傍的有骑效手膝段。射频党识别智技术抱在汽聪车上铅的应雅用ET护C系统吉的工愿作流虏程如轮下。a.存储盖有车婶型、忧车号虎、金段额、欣有效馋期等纽奉信息的射盖频电子仅标签丸卡被奶安装所在汽坑车前慌方挡妄风玻础璃内队侧的左欧下角,以不握遮挡挑驾驶扶员视劈燕线为劫准,当持卡蕉车辆菠进入尤不停办车收锡费车划道时,读写黎器读格取该管车SE至NS饮E-颠9炭52竿0系列迷射频他电子晒标签伪卡上紫的信碰息(车型、车独号、低剩余内金额强和有帅效期利等)。b.从车桶载射致频电斗子标薯签卡大读取闭的信皮息、制所采集敬到的数羡据均汗被送任到车抖道控垮制计镜算机穿内进垫行分纲析比较,进行却收费洋等一斗系列幕处理顶。c.如来浴车所酬持射泊频电兵子标般签卡踏为有打效卡,则通己行。d.如来吐车所蜓持射派频电理子标辱签卡慕为无鬼效卡,则通行激信号灯、骆自动骂栏杆周关闭;转到今人工显收费杯进行贺处理静。e.射频索电子剪标签何卡的未销售质和费叫用结凑算均园在收费丸中心透进行射频潮识别兆技术徒在汽被车上吐的应输用2.捡5汽车生产鹿线上轰的应用将射蓝频技霸术用哗在汽翠车生京产流仆水线坊上,实现自动漆控制、监笔视,提高沙生产庆率,改进启生产础方式,节约了成确本,使生渴产流长程更映加合盛理。恩如图所示。猾目前国外一些设汽车咐生产磁厂在在焊接秀、喷意漆和跃装配城等生产例线上,都采忘用了RF林ID技术呆来监协控生例产过扫程,比较团早的是丰田测汽车驶南非裹厂、变大众棒、福便特。芳国内梁汽车制造扭厂也逐步冬认识究到该捆技术梯的优去势,有采葬用的沃倾向架和行动。如偷上汽甩集团辨下属经的上潜海汽哗车制名动系妨统有限敞公司限在制动辜器生录产流榆水线善上已百经采锄用了RF租ID技术广。据悉,通过蛇对电倦子标稻签读戚取信骨息,再与宵生产叫计划声、排程排序融相结毕合,对生徐产线耀上的畜车体件等给归出一徐个独立普的识别沉编号,实现幼对车帖辆跟盐踪;在焊痛接生主产线施上,采用耐高裤温、乡丰防粉巡寿尘/金属送、防回磁场茂、可怎重复使用杰的有源拢封装RF征ID标签,通过铃自动欣识别贤作业筒件来监控榆焊接生产需作业;在喷插漆车肆间采摊用防篇水、蝇防漆RF最ID标签,对汽悦车零枕部件锤和整比车进巾行监兴控,根据壤排程安排枕完成喷漆端作业,同时臂减少誉污染;在装晒配生掠产线敏上,根据有供纽奉应链仔计划厕器编烫排出避的生蚕产计女划、止生产勒排程与排序,通过里识别RF名ID标签荐中的炮信息,完成遭混流生状产。射频堤识别编技术炎在汽垦车上策的应斜用射频尘识别近技术努在汽竞车上挎的应跑用本设绪计希恶望通驾过射本频识鄙别技倘术，椒乘客评上车慰进行翁射频样扫描处，该福系统货能对蝇生活躺中一扰些常算见物系品进纺行识枪别，玩列如匀手机绩、电哑脑、围银行片卡、候身份脏证等绿，因鸟此需祸要对恳射频界