1、RFID RFID(Radio Frequency Identification 的) ,即 射频识别 ,俗称 电子标签。目录 隐藏RFID 关键技术什么是 RFID 技术?RFID 的分类RFID 的基本组成部分?RFID 的基本系统组成及功能RFID 技术的基本工作原理是什么?是什么让零售商如此推崇 RFID?RFID 技术的典型应用是什么?RFID 关键技术什么是 RFID 技术?RFID 的分类RFID 的基本组成部分?RFID 的基本系统组成及功能RFID 技术的基本工作原理是什么?是什么让零售商如此推崇 RFID?RFID 技术的典型应用是什么? RFID 说明 RFID 读写设备
2、 金属及液体环境对 RFID 的影响 无源电子标签和有源电子标签的区别 RFID 在中国的发展现状 RFID 与物联网的关系 RFID 与开源项目RFID 关键技术什么是 RFID主要包括产业化关键技术和应用关键技术两方面 1,其中 RFID 产业化关键技术主要包括: 标签芯片设计与制造:例如低成本、低功耗的 RFID 芯片设计与制造技术,适合标签芯片实现的新型存储技术,防冲突算法及电路实现技术,芯片安全技术,以及标签芯片与传感器的集成技术等。 天线设计与制造:例如标签天线匹配技术,针对 不同应用对象的 RFID 标签天线结构优化技术,多标签天线优化分布技术,片上天 线技术, 读写器智能波束扫
3、描天线阵技术,以及 RFID 标签天线设计仿真软件等。 RFID 标签封装技术与装备:例如基于低温热压的封装工 艺,精密机构设计优化,多物理量检测与控制,高速高精运动控制,装 备故障自诊断与修复,以及在 线检测技术等。 RFID 标签集成:例如芯片与天线及所附着的特殊材料介 质三者之间的匹配技术,标签加工过程中的一致性技术等。 读写器设计:例如密集读写器技术,抗干扰技术 ,低成本小型化读写器集成技术,以及读写器安全认证技术等。 RFID 应用关键技术主要包括: RFID 应用体系架构:例如 RFID 应用系统中各种软硬件和数据的接口技术及服务技术等。 RFID 系统集成与数据管理:例如 RFI
4、D 与无线通信、传感网络、信息安全、工 业控制等的集成技术,RFID 应用系统中间件技术,海量 RFID 信息资源的组织、存储、管理、交换、分发、数据 处理和跨平台计算技术等。 RFID 公共服务体系:提供支持 RFID 社会性应用的基础服务体系的认证、注册、编码管理、多编码体系映射、编码解析、检索与跟踪等技 术与服务。 RFID 检测技术与规范:例如面向不同行业应用的 RFID 标签及相关产品物理特性和性能一致性检测技术与规范,标签与读写器之间空中接口一致性检测技术与规范,以及系统解决方案综合性检测技术与规范等。什么是 RFID 技术 ?RFID 射频识别是一种非接触式的自动识别技术 ,它通
5、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。RFID 是一种简单的无线系统,只有两个基本器件,该系统用于控制、检测和跟踪物体。系统由一个询问器(或阅读器)和很多应答器(或标签)组成。RFID 的分类RFID 按应用频率的不同分为低频(LF)、高频(HF)、超高频(UHF)、微波(MW ),相对应的代表性频率分别为:低频 135KHz 以下、高频 13.56MHz、超高频860M960MHz、微波 2.4G,5.8G RFID 按照能源的供给方式分为无源 RFID,有源 RFID,以
6、及半有源 RFID。无源RFID 读写距离近,价格低;有源 RFID 可以提供更远 的读写距离,但是SRR110U UHF 超高频桌面 读写器需要电池供电,成本要更高一些,适用于远距离读写的应用场合。SRR400 2.4G 有源读写器SD5800UHF 手持机RFID 的基本组成部分?RFID 标签俗 称电子标签,也称 应答器(tag, transponder, responder),根据工作方式可分为主动式(有源)和被动式(无源)两大类,本文主要研究被动式 RFID 标签及系统。被动式 RFID 标签由标签芯片 和标签天线或线圈组成,利用 电感耦合或电磁反向散射耦合原理实现与读写器之间的通讯
7、。RFID 标签中存储一个唯一编码,通常为 64bits、96bits 甚至更高,其地址空间大大高于条码所能提供的空间,因此可以实现单品级的物品编码。当 RFID 标签进入读写器的作用区域,就可以根据 电感耦合原理(近场作 用范围内)或电磁反向散射耦合原理(远场作用范围内)在标签天线两端产生感应电势差,并在标签芯片通路中形成微弱电流,如果这个电流强度超过一个阈值,就 将激活 RFID 标签芯片电路工作,从而对标签芯片中的存储器进行读/写操作,微控制器还可以进一步加入诸如密码或防碰撞算法等复杂功能。RFID 标签芯片 的内部结构主要包括射频前端、模拟前端、数字基 带处理单元和EEPROM 存储单
8、元四部分。 读写器也称阅读器、 询问器(reader, interrogator),是 对 RFID 标签进行读/写操作的设备,主要包括射频模块和数字信号处理单元两部分。读写器是 RFID 系统中最重要的基础设 施,一方面,RFID 标签返回的微弱 电磁信号通过天线进入读写器的射频模块中转换为数字信号,再经过读写器的数字信号处理单元对其进行必要的加工整形,最 后从中解调出返回的信息,完成 对 RFID 标签的识别或读/写操作;另一方面,上层中间件及应用软件与读写器进行交互,实现操作指令的执行和数据汇总上传。 在上传数据时, 读写器会对 RFID 标签 原子事件进行去重过滤或简单的条件过滤,将其
9、加工为读写器事件后再上传,以减少与中间件及应用软件之间数据交换的流 量,因此在很多读写器中还集成了微处理器和嵌入式系统,实现一部分中间件的功能,如信号状态控制、奇偶位 错误校验与修正等。未来的读写器呈现出智能化、小 型化和集成化趋势, 还将具备更加强大的前端控制功能,例如直接与工业现场的其它设备进行交互甚至是作为控制器进行在线调度。在物联网中,读写器将成为同时 具有通讯、控制和计算(communication, control, computing)功能的C3 核心设备3 。 天线(antenna )是 RFID 标签和读写器之间实现射频信号空间传播和建 立无线通讯连接的设备。RFID 系统中
10、包括两类天线,一类 是 RFID 标签上的天线,由于它已经和 RFID 标签集成为一体,因此不再单独讨论,另一类是读写 器天线,既可以内置于读写器中,也可以通过同轴电缆与读写器的射频输出端口相连。目前的天线产品多采用收发分离技术来实现发射和接收功能的集成。天线在 RFID 系统中的重要性往往被人们所忽视,在实际应用中,天 线设计参数是影响 RFID 系统识别范围的主要因素。高性能的天线不仅要求具有良好的阻抗匹配特 性,还需要根据应用环境的特点对方向特性、极化特性和频率特性等进行专门设计4-7。 中间件(middleware)是一 种面向消息的、可以接受 应用软件端发出的 请求、 对指定的一个或
11、者多个读写器发起操作并接收、处理后向应用软件返回结果数据的特殊化软件。中间件在 RFID 应用中除了可以屏蔽底层硬件带来的多种业 务场景、硬件接口、适用标准造成的可靠性和稳定性问题, 还可以为上层应用软件提供多层、分布式、异构的信息环境下业务信息和管理信息的协同。中间件的内存 数据库还可以根据一个或多个读写器的读写器事件进行过滤、聚合和计算,抽象出对应用软件有意义的业务逻辑信息构成业务事件,以满足来自多个客户端的检索、 发布/订阅和控制请求。 应用软件(application software)是直接面向 RFID 应用最终用户的人机交互界面,协助使用者完成对读写器的指令操作以及对中间件的逻辑
12、设置,逐级将 RFID 原子事件转 化为使用者可以理解的业务事件,并使用可视化界面进行展示。由于应用软件需要根据不同应用领域的不同企业进行专门制定,因此很难具有通用性。从应用评价标 准来说,使用者在应用软件端的用户体验是判断一个 RFID 应用案例成功与否的决定性因素之一。RFID 的基本系统组 成及功能系统组成中心数据库系统、种植养殖安全管理系统、安全生产与加工管理系统、食品供应链管理系统、监控系统、食品安全基础信息服务系统等组成,通 过种植养殖生产、加工生产、流通、消费的信息化建立起来的信息链接, 实现了企业内部生产过程的安全控制和对流通环节的实时监控,达到食品的追溯与召回。各系统功能1.
13、系 统管理及中心数据 1)数据备份恢复 2)用户权限、口令管理 3)操作日志、痕迹保留 4)食品分类库及样品库 5)食品生产单位属性数据库 6)食品安全标准与安全指标 7)食品生产与管理信息 8)食品安全监测与检测数据 2场舍管理 种 植养殖场的数据上传管理中心,监管部门可实时监控。主要包括以下功能: 1)食品维护管理:对于本种养殖场或外购的畜禽、果蔬、渔类等建立基本信息档案,并用 电子标签标识; 2)生长发育管理:根据标准参数,判断其发育及健康状况,调整营养措施及饲养方法; 3)饲养管理:记录各饲养情况,查看在不同生长发育阶段的营养需求,选用合理的饲养配方; 4)繁殖管理:记录家谱信息和繁殖
14、信息; 5)疾病管理:根据相应的管理标准,建立疫病档案; 6)防疫管理:建立检疫和免疫档案,包括疫苗、喂药等,将各种违禁药物信息嵌入在系统中,用来防止动物等在休药期内出栏,杜绝源头污染。 3安全生产与加工 本系统主要为对种养殖场食品进行生产加工的管理,具体的来讲,畜、禽、渔等肉类的屠宰与生产加工,果蔬谷物大米等食品的挑选加工、奶类生产与奶制品加工、 饮料的生产等等。在生产与加工环节中,将种植养殖环节中标签所标识的信息传递入生产加工环节信息链,按管理标准与规范采集生产加工不同节点上的信息,通过 电子标签唯一标识,并将该信息传送到物流环节中。 4供 应管理 主要为仓储与物流配送管理,通过条码在生产
15、加工及商店供应链中建立可追溯系统。在物流上,货品信息记录在托盘或货品箱的标签上。 这样条码系统能够清楚地获 知托盘上货箱甚至单独货品的各自位置、身份、储运历史、目的地、有效期及其它有用信息。条码系统能够为供应链中的实际货品提供详尽的数据,并在货品与其完 整的身份之间建立物理联系,用户可方便地访问这些完全可靠的货品信息。并通过条码高效的数据采集,可以及时的将仓储物流信息反馈到生产加工,指导生产。 5. 销售管理 在食品进入最终端销售时,可根据具体情况分析,采用现有的成熟的条码技术。 6检疫监控 不仅在种植养殖、生 产加工过程进行检验检疫,基于条码的检疫监控系统还在道口实施使用,并将监控链延伸到超
16、市,监控对象覆盖各类食品。 7基 础信息 本 系统为统一的资源发布、食品安全数据信息共享服务网,提供全方位的食品安全数据信息共享与服务。主要为各环节的信息查询、食品安全监测分析、事件预防等, 并可部署到消 费终端如超市。通过最终产品的电子质量安全码扫描,可以查询到所购食品的各供应环节信息,也可以向上层层进行追溯,最终确定问题所在, 这种方 法主要用于问题产品的召回RFID 技术的基本工作原理是什 么?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
17、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。 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 软件系统三个部份所组成, 其工作原理是 Reader 发射一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, 感应偶合(Inductive C
18、oupling) 及后向散射偶合(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。 阅读器根据使用的结构和技术不同可以是读或读/写装置,是 RFID 系统信息控制和处理中心。 阅读器通常由耦合模块、收 发模块、控制模 块和接口单元组成。阅读器和应答器之间一般采用半双工通信方式进行信息交换,同时阅读器通过耦合给无源应答器提供 能量和时序。 在实际应用中,可进一步通过 Ethernet 或 WLAN等实现对物体识别信息的采集、处理及远程传送等管理功能。应答器是 RFID 系统的信息载体,目前应 答器大多是由耦合原件(线圈、微
19、带天线等)和微芯片组成无源单元。RFID 工作原理rfid 工作原理RFID 工作原理是什么让零售商如此推崇 RFID?据 Sanford C. Bernstein 公司的零售业分析师估 计,通 过采用 RFID,沃尔玛每年可以节省 83.5 亿美元,其中大部分是因 为不需要人工 查看进货的条码而节省的劳 动力成本。尽管另外一些分析师认为 80 亿美元这个数字过于乐观,但毫无疑问,RFID 有助于解决零售业两个最大的难题:商品断货和损耗(因盗窃和供应链被 搅乱而损失的产品),而现在单是盗窃一项,沃 尔玛一年的损失就差不多有 20 亿美元,如果一家合法企业的营业额能达到这个数字,就可以在美国 1
20、000 家最大 企业的排行榜中名列第 694 位。研究机构估计, 这种 RFID 技术能够帮助把失窃和存货水平降低 25%。RFID 技术的典型 应用是什么?1、产 品性能:因大部分产品频率覆盖 868MHz 到 915MHz,对系统中对应的读写设备要求可以降低,对频率偏差的敏感度降低。 2、产 品符合:EPC CLASS 1 GEN 2 及 ISO18000-6C。 3、专业 服务:针对性地利用世界先进的产品经验 ,具体化的对常用产品做专门的考虑。 4、适 应领域:物流和供应管理、生产制造和装配、航空行李处理、邮件、快运包裹处理、文档追踪、图书馆管理动物身份标识、运动计时 、门禁控制、电子门
21、票、道路自动收费.从大型远距离 UHF 标签到细小的 UHF 标签。可以为客户做定制化生产,满足各种要求。RFID 说明满足国际 ISO15693、ISO18000-6B、EPC G2 等多种标准,采用不同的天线设计和封装材料可制成多种形式的标签,如车辆标签、 货盘标签、物流 标签、金属标签、图书标签、液体标签、人员门禁标签、门 票标签、行李标签等。客户可根据需要选择或定制相应的电子标签。 Inlay 可封装成多种形式的电子标签。应用于标签转化商和 OEM 客户的标签生产,以及大批量的. Label 剥离底纸直接粘贴于纸质包装箱上, 实现“即贴 出货”的过程。适用于物流、供 应链管理等. 标准
22、卡 PVC 层压的标准卡,持在手中或挂于胸前。主要应用于人员管理、图书管理和车辆管理等. 金属标签 金属标签,可直接粘贴于带金属外壳的设备上。主要适用于机箱、板卡等资产管理领域。. 车辆标签 直接粘贴于汽车挡风玻璃上部内表面或插于标签卡座内。主要适用于汽 车管理等领域。. 吊牌标签 吊附在待识别物品上。主要 应用于高档服装管理和 资产管理。. 动物标签 使用专用动物 耳标钳,将标签装与牲畜的耳朵上。主要用于种畜繁育、疫情防治、肉类检疫. 托盘标签 使用时直接插入塑料托盘隙孔中或用钉子穿过定位孔将标签固定于木质托盘正中央。主要适. 门票标签 持在手中或挂于胸前。适用于会议出入证明及门 票管理等领
23、域。. 行李标签 剥离底纸直接粘贴于被识别物体上。主要适用于航空行李管理、邮政包裹管理、物流跟踪管. 图书标签 直接粘贴于书内。主要 应用于图书馆、 书店等场所。. 珠宝标签 使用时将各类珠宝挂到标签的环上,即可正常使用,便于珠宝行业对各类珠宝产品的管理。RFID 读写设备只有当有读写设备时,RFID 才能发挥其作用。RFID 读写设备有 RFID 读卡器, rfid阅读器 RFID 读写模块等,目前市面上性价比比较高的有 CY-TZB-203、CY-TZB-208、YW-201 和 YW-601U 和 YW-601R 等。 这些设备可以将 RFID 的数据读取或写入,并且做到很好的加密。远距
24、离的有 CY-RFS-205、CY-RFS-209、WV-CID1500,WV-VID1500 距 离能够达到 1.5 公里。 RFID 应用 据 创羿科技市场分析师估计,在射频识别( RFID )技术领域,主要有低频、 高频、超高频,其中高频和超高频应用较广。高 频( HF )读写机具,一般都能符合 ISO18000-3 、 ISO15693 、 ISO 14443A /B 等多项国际标准,可以广泛应用于开放式门禁、开放式考勤、会议签到、无障碍通道、贵重物品管理、数字化景区门票管理、数字化图书馆图书管理、医药管理、产 品防伪 、物流及供应链等多种领域。射频打印机( RFID 打印机)具有在电
25、子标签表面实时打印明文信息,读 / 写标签中的电子数据的功能,可同时方便地机器识读与人工识读,可广泛应用于物流、交通、生产线自动化、医疗保健、图书管理及畜牧业管理等领域。 RFID 系统至少包含电子标签和阅读器两部分。RFID 阅读器(读写器)通过天线与 RFID 电子标签进行无线通信,可以 实现对标签识别码和内存数据的读出或写入操作。典型的阅读器包含有高频模块(发送器和接收器)、控制单元以及阅读器天线。 RFID 读写大致分为以下几种 低频阅读器 、高频读写器 、超高频读写器 、双频读写器 、433MHz 有源读写器。 RFID 的工作原理: 射频识别系统中, 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,根据时序关系,实现能量的传递、数据的交换。 发生在阅读器和电子标签之间的射频信号的耦合类型有两种。 (1)电感耦合。变压器模型,通过空间高频交变磁场实现耦合,依据的是电磁感应定 律,如右图所示。 (2) 电磁反向散射耦合: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。 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。典型的工作频率有:
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