第3章RFID技术.

射频识别技术（RFID）2019/12/20天津大学仁爱学院Slide2RFID•RFID技术简介•RFID技术应用范围•RFID技术在物流中的应用•RFID技术在供应链中的应用•RFID技术发展趋势•RFID技术面临的主要问题•RFID技术应用中的技术问题•案例——RFID应用成效•RFID解决方案与实施（深圳立格射频科技有限公司）•案例分析——拉美零售巨头:法拉贝拉集团•案例分析——坦桑尼亚物流公司采用RFID追踪货车•案例分析——巴西时装连锁店采用RFID技术•案例分析——RFID系统提高丹麦邮政的工作效率•案例分析（制药流程）2019/12/20天津大学仁爱学院Slide3RFID技术简介•RFID技术概述•RFID技术发展概况•RFID系统构成•RFID工作流程及原理•RFID系统性能指标•RFID技术优势•RFID系统分类•RFID工作频率•RFID技术标准•RFID在供应链中的应用•电子商品代码（EPC）2019/12/20天津大学仁爱学院Slide4RFID技术概述•RFID是“RadioFrequencyIdentification”的缩写，即射频识别，是一种非接触式的自动识别技术，通过射频信号自动识别目标对象并获得相关数据。•射频识别技术（RFID）最早的应用可追溯到二战中飞机的敌我目标识别，1948年提出相关技术理论，1950年始有专利发明，1975年RFID科技正式公诸于市。•RFID技术得到重视的时间还要追溯到2003年6月19日，当时沃尔玛在美国芝加哥召开大的“零售业系统展览会”上，提出它最大的100家供应商在2005年1月1日之前在所供应的货盘上粘贴RFID标签，并逐渐扩大到单件产品。•近年来，随着大规模集成电路、网络通信、信息安全等技术的发展，射频识别技术进入商业化应用阶段。2019/12/20天津大学仁爱学院Slide5RFID技术发展概况•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。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，各种规模应用开始出现。•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，RFID产品逐渐成为人们生活中的一部分。•2001至今。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，规模应用行业扩大。RFID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RFID正在成为现实。2019/12/20天津大学仁爱学院Slide6RFID技术发展概况•国外的RFID产业发展现状–美国、英国、德国、瑞典、瑞士、日本、南非目前均有较为成熟且先进的RFID系统。–广泛用于工业自动化、商业自动化、交通运输控制管理等领域–从产业格局来看，RFID技术主要集中在欧美市场。•RFID芯片市场：飞利浦、西门子、SI、TI•RFID中间件、系统集成研究：IBM、HP、微软、SAP、Sybase、Sun•RFID标签、天线、读写器等产品及设备：Alien、Intermec、Symbol、Transcore、Matrics、Impinj。2019/12/20天津大学仁爱学院Slide7RFID技术发展概况•MIT发起的Auto-IDCenter非营利组织在规范RFID应用方面所发挥的作用巨大：–提出电子产品代码EPC（ElectronicProductCode）概念及格式–提出了实物互联网的概念及构架–建立了开放性的国际自动识别技术应用共用技术研究平台2019/12/20天津大学仁爱学院Slide8RFID技术发展概况•国内的RFID产业发展现状–较国外落后，缺乏关键核心技术–低频RFID门槛低，发展较早，应用较广泛，处于完全竞争状况。（复旦微电子、上海华虹、清华同方）–超高频RFID门槛高，发展晚，技术相对欠缺。2019/12/20天津大学仁爱学院Slide9RFID技术发展概况•2006年由科技部、发改委、商务部、信产部等15个部委联合发布了《中国RFID技术政策白皮书》，为我国在RFID技术与产业未来发展方向指明了道路。我国的RFID产业发展将分为3个阶段进行实施–培育期（2006年至2008年）–成长期（2008年至2012年）–成熟期（2012年以后）2019/12/20天津大学仁爱学院Slide10RFID系统构成•信号发射机——标签（Tag）•信号接收机——阅读器（Reader）•编程器（Programmer）•发射接收天线——天线（Antenna）•计算机网络系统2019/12/20天津大学仁爱学院Slide11能量时钟数据输入数据输出RFID系统构成电源时钟读写模块射频模块存储器计算机网络系统天线射频模块天线控制模块数据输入数据输出能量时钟数据输入数据输出电源2019/12/20天津大学仁爱学院Slide12信号发射机——标签（Tag）•标签一般是带有线圈、天线、存储器与控制系统的低电集成电路。•基本功能–一定的存储容量，存储识别对象的信息–能够被读入或写入，可编程，一旦编程后，就成为不可更改的数据–使用、维护简单2019/12/20天津大学仁爱学院Slide13信号发射机——标签（Tag）•标签的分类–主动式标签与被动式标签–只读标签与可读写标签–标识标签与便携式数据文件2019/12/20天津大学仁爱学院Slide14信号接收机——阅读器（Reader）•基本功能–提供与标签进行数据传输的途径–信号状态控制–奇偶错误校验与更正2019/12/20天津大学仁爱学院Slide15编程器（Programmer）•只有可读写标签系统才需要编程器•一般来说，编程器写入数据是离线完成的•有些RFID应用系统，写入数据是在线上完成的，尤其是在生产环境中作为交互式便携数据文件来处理时。2019/12/20天津大学仁爱学院Slide16天线（Antenna）和计算机网络系统•天线–标签与读写器之间传输数据的发射、接收装置•计算机网络系统–用于对数据进行管理，读写器可以通过接口模块与计算机网络系统连接，实现通信与数据传输功能。2019/12/20天津大学仁爱学院Slide17RFID产品2019/12/20天津大学仁爱学院Slide18RFID产品2019/12/20天津大学仁爱学院Slide19RFID产品2019/12/20天津大学仁爱学院Slide20RFID产品2019/12/20天津大学仁爱学院Slide21RFID工作流程及原理•工作原理–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RFID芯片中的产品信息（PassiveTag，无源标签或被动标签），或者主动发送某一频率的信号（ActiveTag，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。–在实际应用中，标签附着在待识别物体的表面。阅读器可无接触地读取并识别电子标签中所保存的电子数据，从而达到自动识别体的目的。通常阅读器与电脑相连，所读取的标签信息被传送到电脑上进行下一步处理。2019/12/20天津大学仁爱学院Slide22RFID工作流程及原理•工作流程–读写器将无线电载波信号经过发射天线向外发射–当电子标签进入发射天线的工作区域时，电子标签被激活，将自身信息的代码经过天线发射出去–系统的接收天线接收电子标签发出的载波信号，经天线的调节器传输给读写器。读写器对接收到的信号进行解调解码，送往后台的电脑控制器–电脑控制器根据逻辑运算判断该标签的合法性，针对不同的设定做出相应的处理和控制，发出指令信号控制执行机构的动作–执行机构按照电脑的指令动作–通过计算机通信网络将各个监控点连接起来，构成总信息平台，可以根据不同的项目设计不同的软件来完成要实现的功能2019/12/20天津大学仁爱学院Slide23RFID工作流程及原理天线天线读写器数据货物Internet中央信息系统2019/12/20天津大学仁爱学院Slide24RFID系统性能指标•电子标签存储容量•数据传输速度•多标签可读写性•读写距离•连通性•工作温度•载码体——天线间的射频载波频率2019/12/20天津大学仁爱学院Slide25RFID技术优势•快速扫描，RFID阅读器可同时辨别读取数个RFID标签。•体积小型化、形状多样化，RFID不需要为了读取精确度而配合纸张的固定尺和印刷品质，更适合往小型化与多样化形态发展，以方便嵌入或附着在不同形状、类型的产品上。•抗污染能力和耐久性，RFID技术是将数据存在芯片中，可以免受污染。在粉尘、污染、寒冷、炎热等恶劣环境中，RFID对水、油和化学药品等物质具有很强抵抗性，完全不怕灰尘、潮湿、油污、冷却剂、粉屑、有毒气体、高温以及在生产环境中产生的类似影响，对环境要求不高，具有很强的优势。•可重复使用，RFID标签具有可读写的特性，标签内存储的数据可以动态更新，可多次重复使用。2019/12/20天津大学仁爱学院Slide26RFID技术优势•穿透性和无屏障阅读，RFID可以穿透纸张、木材和塑料等非金属或非透明的材质，进行穿透性通信，不需要光源，读取距离更远。长距产品介绍多用于交通上，识别距离可达几十米，如自动收费或识别车辆身份等。但不能透过金属等导电物体进行识别。•数据的记忆容量大，RFID最大的容量则有数Megabytes。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，对标签所能扩充容量的需求也相应增加。•安全性高，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，安全性更高。2019/12/20天津大学仁爱学院Slide27功能一维条码技术二维条码技术RFID技术读取数量一次只能读取一个标签一次只能读取一个标签可同时读取多个标签远距读取必须在读取光束范围内必须在读取光束范围内在几厘米到数米的范围内，不需要光线就可以读取或更新数据容量容量小，约1~100B约1000B容量大约128KB读写能力数据不可以更新数据不可以更新可以反复被读写资料正确性需要人工读取，有人为疏漏的可能性需要人工读取，有人为疏漏的可能性无需人工参与，正确性高读取方便性和安全性读取时要求标签可视、清晰，任何相容扫描器都可读取，安全性较低可用扫描仪直接读取，保密性高（可加密）标签在物品表面或隐藏于包装内均可读取，较条码安全性高坚固性脏污或损坏后无法读取污损不超50%仍可破译完整信息在恶劣或肮脏环境下仍可读取读写方向必须对条码进行表面定位必须对条码进行表面定位在RFID发送/读取范围内，可全方位穿透性读取通信距离50厘米左右50厘米左右最大达5~6米高速读取移动中读取有限制移动中读取有限制可进行高速读取成本非常低低高不正当复制容易较容易困难2019/12/20天津大学仁爱学院Slide28RFID技术优势•人工登入、条码与RFID处理速度比较1笔10笔100笔1000笔人工登入10秒100秒1000秒2小时47分扫描条码2秒20秒200秒33分RFID辨识0.1秒1秒10秒1分40秒2019/12/20天津大学仁爱学院Slide29RFID系统分类•EAS（ElectronicArticleSurveillance）系统•便携式数据采集系统•物流控制系统•定位系统2019/12/20天津大学仁爱学院Slide30EAS（ElectronicArticleSurveillance）•EAS组成–附着在商品上的电子标签，电子传感器–电子标签灭活装置，以便授权商品能正常出入–监视器，在出口造成一定