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RFID介绍与集成案例解析2Copyright(C)2007ZHONGYUHENGXINTECHNOLOGYCO.,LTD.AllRightsReserved.目录•概要性介绍•各领域典型案例简析•实际案例详解•如何成功实现RFID解决方案–需求分析–硬件选择–软件设计第一部分概要性介绍RFID概念、原理、各种应用简介4Copyright(C)2007ZHONGYUHENGXINTECHNOLOGYCO.,LTD.AllRightsReserved.何谓RFID?•无线射频识别技术（RFID，RadioFrequencyIdentification）是一种非接触的自动识别技术，其基本原理是利用射频信号和空间耦合（电感或者电磁耦合）传输特性，实现对被识别物体的自动识别。•我们称无线射频识别技术也为电子标签系统5RFID系统组成•天线(Antenna,orcoil)•读取器(Reader,transceiver)•感应标签(Transponder,orRFTag,或硅芯片)6Copyright(C)2007ZHONGYUHENGXINTECHNOLOGYCO.,LTD.AllRightsReserved.RFID优点•体积小：Hitachi研发的被动式RFID芯片仅0.4mmX0.4mm大小，与一颗沙粒相仿，可贴附在任何大小的商品上。•成本低廉：估计RFID芯片被大量应用时单颗成本降至5分美金以下。•不易被仿制：RFID可隐藏于物品内，除大型IC制造厂外无法被仿制。•可储存大量数据：芯片内藏96bits容量，可辨识1600万种产品，680亿个不同序号。相对条形码方式常遭遇序号重复等问题。•快速非接触式读取方式：间隔7米（某些超高频设备）即可感应，每秒可读取250个标签，比条形码辨识快数十倍，无须人工手持条形码机逐个扫描。•其它特色：减少人工手动错误确保品质降低成本，提供实时性数据等。7Copyright(C)2007ZHONGYUHENGXINTECHNOLOGYCO.,LTD.AllRightsReserved.感应标签(Transponder)的分类(Page1of3)•感应标签(Transponder)的主要功用在于接收到Reader的命令后，将本身所储存的编码(Code)回传给Reader。根据不同的功能可区分为：–只读(RO)：成本最低，其程序及数据编码于制造时便写入，使用者无法更改数据内容。–单次写入多次读取(OTP)：•允许使用者单次写入数据，在写入数据后便成为只读，数据无法更改。•因良率问题，故目前市面上此规格芯片较少。–多次读写(RW)：价格最为昂贵，但它却可以让使用者多次写入。8Copyright(C)2007ZHONGYUHENGXINTECHNOLOGYCO.,LTD.AllRightsReserved.感应标签(Transponder)的分类(Page2of3)•根据有无电源而区分为Passive和Active两种：–PassiveTag(被动式)•Passive感应器本身并无电源，其电源是来自Reader，由Reader发射一频率使感应器产生能量而将数据回传给Reader。•体积比较轻薄短小并且拥有相当长的使用年限。•感应的距离较短。–BatteryAssisted(半主动)•本身有电池,电池只对自身的数字电路供电,数据发送通过阅读器的能量场激活后,通过反射方式发送。•感应的距离较远。–ActiveTag(主动式)•价格较高；因内建电池，所以体积比Passivetag大。•有使用之年限。•较长的感应距离。9Copyright(C)2007ZHONGYUHENGXINTECHNOLOGYCO.,LTD.AllRightsReserved.感应标签(Transponder)的分类(Page3of3)•根据频率的高低，大致上可分为以下三类:–低频率(LowFrequency)：100~500KHz低频率的感应距离较短以及读取速度较慢，以125KHz为主。穿透能力好。–高频率(HighFrequency)：10~15MHz高频率的感应距离略长，读取速度也较低频率来的快，以13.56MHz为主。–超高频率(UltraHighFrequency/Microwave)介于860~960MHz(UHF)以及2.45GHz之间，超高频率的感应距离最长，速度也最快。穿透性差.•复合频率双频125KHz+6.8MHz混频/复合卡LF+HF10Copyright(C)2007ZHONGYUHENGXINTECHNOLOGYCO.,LTD.AllRightsReserved.RFID频率特征─低频(LF:125-134KHz)•用于:门禁管理、家畜识别、运动计时、托盘跟踪、汽车点火、无线商务等•电感耦合•天线很多圈，不能印刷•阅读距离短（最远1米）,可以通过增加功率提高距离•存储容量64-2kbits•带宽窄，数据传输速率较低•不能多标签同时识别•识别速度慢•对干扰不敏感,在金属或液体(潮湿)环境中拥有较高的识读能力11Copyright(C)2007ZHONGYUHENGXINTECHNOLOGYCO.,LTD.AllRightsReserved.RFID频率特征─高频（HF：6-13.56MHz）•应用于：供应链、无线商务、票务、产品防伪•电感耦合•比低频线圈圈数少，天线可以印刷•阅读距离可达1.5米•传输速率高于低频•可以多标签同时识别•对金属比较敏感会减少识读距离和识读率•在高湿环境和液体中识读能力较差12Copyright(C)2007ZHONGYUHENGXINTECHNOLOGYCO.,LTD.AllRightsReserved.RFID频率特征─超高频（UHF:433－960MHz）•用于：供应链、收费、实时监控等•电磁传播•天线比低频和高频小,印刷容易•阅读距离可达20米•传输速率高•阅读速度快•多标签同时识别(80张/秒)•对高湿和金属敏感,基本无法识读13Copyright(C)2007ZHONGYUHENGXINTECHNOLOGYCO.,LTD.AllRightsReserved.RFID频率特征─微波（2.45GHz-5.8GHz）•用于交通工具控制和管理等•电磁传播•简单的双极天线•阅读距离大于10米•传输速率高•阅读速度快•对高湿和金属敏感,基本无法识读14Copyright(C)2007ZHONGYUHENGXINTECHNOLOGYCO.,LTD.AllRightsReserved.频谱划分及用途15Copyright(C)2007ZHONGYUHENGXINTECHNOLOGYCO.,LTD.AllRightsReserved.工作频段16Copyright(C)2007ZHONGYUHENGXINTECHNOLOGYCO.,LTD.AllRightsReserved.RFID运作原理(Page1of3)17Copyright(C)2007ZHONGYUHENGXINTECHNOLOGYCO.,LTD.AllRightsReserved.RFID运作原理(Page2of3)18Copyright(C)2007ZHONGYUHENGXINTECHNOLOGYCO.,LTD.AllRightsReserved.RFID运作原理(Page3of3)以汽车收费站监控的例子说明。RFID系统由Tag芯片、天线、读卡器所组成，接收信息并传至计算机系统处理19Copyright(C)2007ZHONGYUHENGXINTECHNOLOGYCO.,LTD.AllRightsReserved.标签生产过程20Copyright(C)2007ZHONGYUHENGXINTECHNOLOGYCO.,LTD.AllRightsReserved.RFID芯片卡构造示例21Copyright(C)2007ZHONGYUHENGXINTECHNOLOGYCO.,LTD.AllRightsReserved.RFID芯片卡构造示例22Copyright(C)2007ZHONGYUHENGXINTECHNOLOGYCO.,LTD.AllRightsReserved.标签天线23Copyright(C)2007ZHONGYUHENGXINTECHNOLOGYCO.,LTD.AllRightsReserved.电子标签的未来发展•无源系统是未来主流趋势•性能更加优越：作用距离更远、无线读写性能更加完善、高度移动识别、快速多标签读写、一致性更好、环境适应性更好、体积更小。•标签功能多元化，如带有蜂鸣器的标签等。•新技术的应用，使标签成本更加低廉。和市场的发展相关。•专用标签的研发与应用。•RFID的工业应用：传感器功能24Copyright(C)2007ZHONGYUHENGXINTECHNOLOGYCO.,LTD.AllRightsReserved.RFID读卡器示例25Copyright(C)2007ZHONGYUHENGXINTECHNOLOGYCO.,LTD.AllRightsReserved.阅读器的结构26Copyright(C)2007ZHONGYUHENGXINTECHNOLOGYCO.,LTD.AllRightsReserved.阅读器简介•读头也称为阅读器，它在射频识别（RFID）系统中在起到举足轻重的作用。首先读头的频率决定了射频识别系统的工作频段，其次，读头的功率直接影响到射频识别的距离。•对于有的厂家提供的标签芯片来讲，是全频段的。即，对于所有频率（超高频、微波等）而言，芯片是一样的。在实际应用中，不同频率的阅读器均可以读出相同的芯片。但在标签封装时，根据不同的应用和标识的产品频率范围需要采取不同的天线和封装形式。27Copyright(C)2007ZHONGYUHENGXINTECHNOLOGYCO.,LTD.AllRightsReserved.RFID读取流程读卡器外部天线RFID芯片资料中心标签RadioFrequency资料显示28Copyright(C)2007ZHONGYUHENGXINTECHNOLOGYCO.,LTD.AllRightsReserved.阅读器的发展趋势••读头模块化，甚至可以将不同协议集成在一个读头模块上。••智能多天线接口，采用相位控制技术。••多种通信数据接口，适应不同的应用系统需求。接口之间是可以转化的。••多制式兼容，可以兼容读取多种协议的标签，如EPC、ISO18000-6等。••小型化、便携化、嵌入化、模块化。••多频段兼容。••多种自动识别技术集成，如条码与RFID集成。••更多新技术的应用。如智能信道分配技术、扩频技术、码分多址技术等。29Copyright(C)2007ZHONGYUHENGXINTECHNOLOGYCO.,LTD.AllRightsReserved.电子标签系统基本参数•识别距离•抗冲撞性能•识别速度•系统频率•发射功率•识别率•电子标签系统应用环境•无线电政府监管•隐私权•认证体系30Copyright(C)2007ZHONGYUHENGXINTECHNOLOGYCO.,LTD.AllRightsReserved.数据安全性••只读卡仅存ID信息，相关内容在后台••可写卡•–一次写入/锁存/多次读出•–密码访问机制••数字签名方式•–防止伪造/防止抵赖••金融领域一般采用CPU卡（3DES/椭圆曲线加密算法31Copyright(C)2007ZHONGYUHENGXINTECHNOLOGYCO.,LTD.AllRightsReserved.RFID应用方式•在RFID的实际应用中，电子标签附着在被识别的物体上（表面或者内部），当带有电子标签的被识别物品通过读头的可识读区域时，读头自动以无接触的方式将电子标签中的约定识别信息取出，从而实现自动识别物品或自动收集物品标识信息的功能。读头系统又包括读头和天线，有的读头是将天线和读头模块集成在一个设备单元中的，成为集成式读头。32Copyright(C)2007ZHONGY