RFID基础知识

RFID基础知识第一章RFID简介1.1概述什么是RFIDRFID是RadioFrequencyIdentification的缩写，即射频识别。常称为感应式电子芯片或近接卡、感应卡、非接触卡、电子标签、电子条码等等。一套完整RFID系统由Reader和Transponder两部份组成，其动作原理为由Reader发射一特定频率之无限电波能量给Transponder，用以驱动Transponder电路将内部之IDCode送出，此时Reader便接收此IDCode。Transponder的特殊在于免用电池、免接触、免刷卡故不怕脏污，且芯片密码为世界唯一无法复制，安全性高、长寿命。RFID的应用非常广泛，目前典型应用有动物芯片、汽车芯片防盗器、门禁管制、停车场管制、生产线自动化、物料管理。RFID标签有两种：有源标签和无源标签。什么是电子标签电子标签即为RFID，有的称为射频标签、射频识别。它是一种非接触式的自动识别技术，通过射频信号识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，作为条形码的无线版本，RFID技术具有条形码所不具备的防水、防磁、耐高温、使用寿命长、读取距离大、标签上数据可以加密、存储数据容量更大、存储信息更改自如等优点。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。短距离射频产品不怕油渍、灰尘污染等恶劣的环境，可在这样的环境中替代条码，例如用在工厂的流水线上跟踪物体。长距射频产品多用于交通上，识别距离可达几十米，如自动收费或识别车辆身份等。什么是RFID解决方案RFID解决方案是RFID技术供应商针对行业发展特点制定的RFID应用方案，可根据不同企业的实际要求“量身定做”。RFID解决方案可按照行业进行分类，物流、防伪防盗、身份识别、资产管理、动物管理、快捷支付等等。什么是RFID中间件RFID产业潜力无穷，应用的范围遍及制造、物流、医疗、运输、零售、国防等等。GartnerGroup认为，RFID是2005年建议企业可考虑引入的十大策略技术之一，然而其成功的关键除了标签（Tag）的价格、天线的设计、波段的标准化、设备的认证之外，最重要的是要有关键的应用软件（KillerApplication），才能迅速推广。而中间件（Middleware）可称为是RFID运作的中枢，因为它可以加速关键应用的问世。RFID系统的基本组成部分最基本的RFID系统由三部分组成：标签(Tag)：由耦合组件及芯片组成，每个标签具有唯一的电子编码，附着在物体上标识目标对象；阅读器(Reader)：读取(有时还可以写入)标签信息的设备，可设计为手持式或固定式；天线(Antenna)：在标签和读取器间传递射频信号。是什么让零售商如此推崇RFID据SanfordC.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1000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无线识别电子标签基础介绍无线射频识别技术（RadioFrequencyIdenfication，RFID）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（电感或电磁耦合）或雷达反射的传输特性，实现对被识别物体的自动识别。RFID系统至少包含电子标签和阅读器两部分。电子标签是射频识别系统的数据载体，电子标签由标签天线和标签专用芯片组成。依据电子标签供电方式的不同，电子标签可以分为有源电子标签(Activetag)、无源电子标签(Passivetag)和半无源电子标签(Semi—passivetag)。有源电子标签内装有电池，无源射频标签没有内装电池，半无源电子标签(Semi—passivetag)部分依靠电池工作。电子标签依据频率的不同可分为低频电子标签、高频电子标签、超高频电子标签和微波电子标签。依据封装形式的不同可分为信用卡标签、线形标签、纸状标签、玻璃管标签、圆形标签及特殊用途的异形标签等。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发展历程RFID直接继承了雷达的概念，并由此发展出一种生机勃勃的AIDC新技术——RFID技术。1948年哈里.斯托克曼发表的“利用反射功率的通讯”奠定了射频识别RFID的理论基础。RFID技术发展的历程表。在20世纪中，无线电技术的理论与应用研究是科学技术发展最重要的成就之一。RFID技术的发展可按10年期划分如下：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。1.1.1RFID工作原理和相关原理知识其中，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组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。(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：125kHz、225kHz和13．56MHz。识别作用距离小于1m，典型作用距离为10～20cm。电磁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。典型的工作频率有：433MHz，915MHz，2．45GHz，5．8GHz。识别作用距离大于1m，典型作用距离为3～l0m。1.1.2RFID应用领域RFID应用的领域相当广泛1、物流：物流过程中的货物追踪，信息自动采集，仓储应用，港口应用，邮政，快递。2、零售：商品的销售数据实时统计，补货，防盗。3、制造业：生产数据的实时监控，质量追踪，自动化生产。4、服装业：自动化生产，仓储管理，品牌管理，单品管理，渠道管理。5、医疗：医疗器械管理，病人身份识别，婴儿防盗。6、身份识别：电子护照，身份证，学生证等各种电子证件。7、防伪：贵重物品（烟，酒，药品）的防伪，票证的防伪等。8、资产管理：各类资产（贵重的或数量大相似性高的或危险品等)。9、交通：高速不停车，出租车管理，公交车枢纽管理，铁路机车识别等。10、食品：水果，蔬菜，生鲜，食品等保鲜度管理。11、动物识别：训养动物，畜牧牲口，宠物等识别管理。12、图书馆：书店，图书馆，出版社等应用。13、汽车：制造，防盗，定位，车钥匙。14、航空：制造，旅客机票，行李包裹追踪。15、军事：弹药，枪支，物资，人员，卡车等识别与追踪。1.1.3RFID相关术语RFID相关术语射频：一般指微波。微波：波长为0.1～100cm或频率在1～100GHZ的电磁波。电子标签：以电子数据形式存储标识物体代码的标签，也叫射频卡。被动式电子标签：内部无电源、靠接收微波能量工作的电子标签。主动式电子标签：靠内部电池供电工作的电子标签。微波天线：用于发射和接受微波信号。读出装置：用于读取电子标签内电子数据。阅读器：用于读取电子标签内电子数据。编程器：用于将电子数据写入电子标签或查阅电子标签内存储数据。波束范围：指天线发射微波的照射功率范围。标签容量：电子标签编程时所能写入的字节数或逻辑位数。振幅(Amplitude)：无线电波最高点和零值之间的距离。只读存储（Read-onlymemory，ROM）：一种将信息存储在芯片上的形式，不能被覆盖。只读芯片要比读写芯片便宜得多。自动数据采集（Automaticdatacapture，ADC）：用于收集数据并直接将其导入（不涉及人工参与）计算机系统的方法（见自动识别与数据采集）。智能卡（SmartCard）：内嵌有微芯片的塑料卡的通称。一些智能卡包含一个RFID芯片，所以它们不需要与读写器的任何物理接触就能够识别持卡人。RFID智能卡常常被称为“遥控”智能卡。a-Biz—自动识别技术的应用案例框架。a-Biz是一项自动识别工程，它的终极目标是将自动识别技术与现实世界中的应用案例结合，以此实现“商业自动化”，或者说是a-Biz。ASN—高级货运通知，也可称之为DA，此电子文档先于货物被发送出去，以通知对方货物在运送途中。BIS—商业信息系统，商业信息系统，即BIS，是用来处理商业交易信息的系统。DA—发货通知，此电子文档先于货物被发送出去，以通知对方货物在运送途中。EAN—欧洲物品编码组，该组织创建于1974年，是由欧洲12个国家的生产商和分销商建立了一个ad-hoc委员会。它的任务是调查在欧洲制订统一的标准化的编码体系的可能性，类似于美国使用的UPC体系。最终创立了与UPC兼容的“欧洲物品编码”。EPCTM—产品电子码，产品电子码，即EPC，是自动识别体系中用来唯一标识对象的编码。它的目的类似于GTIN及UPC等。ONS—对象名解析服务，对象名称解析服务，即ONS，是自动识别系统的一个组件。类似于Internet中的域名解析服务DNS，跟DNS类似，ONS也执行名称解析功能。PML—实体标记语言，自动识别设备使用实体标记语言传递实体信息。SavantTM—自动识别技术框架的一部分。它是一个在全球范围内分布的服务器，提供数据路由服务，实现数据捕获、数据监视及数据传送功能。UCC—统一编码委员会，统一编码委员会的任务是在全球范围内，其目标是建立与推动物品识别及相关电子通讯技术的多元化工业标准。提高供应链内的管理水平，为使用者带来附加价值。UML—统一建模语言，统一建模语言，即UML，是一种使用案例和活动图等工具，为商业需求和商业流程建模的描述性语言。1.2标签1.2.1什么是电子产品代码标签电子产品代码是全球产品代码的发展，可以识别视野之外的目标。电子产品代码并不仅仅是一个无线电波条形码，它包含着一系列的数据和信息，象产地，日期代码和其它关键的供应信息，这些信息储存在一个小的硅片中，利用标签，解读器和计算机的联网，生产者和零售商就可以随时了解精确的产品和库存信息。1.2.2RFID标签的价格是多少RFID标签的价格一直是抑制RFID发展的桎梏。射频标签价格根据标签种类和应用价格从30美分到50美元不等，总的来说，用在高档产品中的智能标签在50美分以上，主动标签要贵的多，带有复杂灵敏