1、第3章 无线射频识别技术,主要内容：,1.RFID的概念 2.RFID的构成 3.RFID基本原理与工作流程 4.RFID的种类 5.RFID的应用,RFID在生活中的应用,第二代身份证非接触式IC卡技术阅读器 ，内置RFID芯片，两公里内接收（犯罪分子行踪）,第二代身份证,3.1 RFID概述,1.什么是RFID？ 无线射频识别技术（简称RFID）是一种利用无线电波进行非接触双向通信的自动识别技术。 射频卡具有非接触、工作距离长、适于恶劣环境、可识别运动目标等优点。,2.RFID的发展史,40年代：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。RFID技术最早用
2、于战机的敌我识别系统。50年代：早期RFID技术的探索阶段，主要处于实验室实验研究。60年代：RFID技术的理论得到了发展，开始小范围试验性应用。,2.RFID的发展史,70年代：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。80年代：RFID技术及产品进入人员身份识别、自动收费系统等商业应用阶段。90年代：RFID技术标准化问题日趋得到重视，RFID技术在西方发达国家得到广泛采用，逐渐成为人们生活中的一部分。,2.RFID的发展史,2000年后：标准化问题日趋为人们所重视，射频识别产品种类更加丰富，有源电子标签、无源电子标签及半无源电子
3、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。 至今，射频识别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射频识别技术与产品正在成为现实并走向应用。,3. RFID的特点,无源远距离读写：可达1- 10米。防冲撞技术：与条形码相比，无须直线对准扫描，读写速度快，可多目标识别、运动中识别，每秒可同时识别 100 个以上。防水、防磁、耐高温。可在恶劣环境下使用 。,3. RFID的特点,可反复读写并能根据用户需要锁定重要信息。灵活的内部存储空间：厂家可以根据各自的需要定义各型号产品的存储容量，而且读写设备可以读取内存
4、配置信息，便于在一个综合应用中操作不同的标签产品。使用寿命长（ 10 年或读写 10 万次），无机械磨损、无机械故障，可在恶劣环境下使用。工作温度：-25 +70 。,3. RFID的特点,柔性封装，封装多样化，超薄和多种大小不一的外型，使电子标签能封装在纸张、塑胶制品，可应用于不同场合，也可多层压制卡。穿透性和无屏障阅读： RFID能够穿透纸张、木材和塑料等非金属或非透明的材料，并能够进行穿透性通信。,3.2 RFID系统的构成,RFID系统主要由两部分组成：读写器和射频标签。,1.读写器,1.读写器,RFID系统的读写器由三个主要部分组成： 射频模块用于发送和接收数据 读写模块接收射频模块
5、传输的信号，译码后获得标签内信息，或将要写入标签的信息译码后传给射频模块，完成写标签操作 天线是标签与读写器之间发射和接收射频载波信号的设备,思考：,视频读写器应具有哪些功能？,（1）读写器与标签通信的功能 （2）读写器与计算机通信的功能,2.射频标签,射频标签相当于条码技术中的条码符号，用来存储需要识别传输的信息。与条码不同的是标签必须能够自动或在外力的作用下，把存储的信息主动发射出去。,（1）射频标签构成,RFID系统的射频标签由射频模块、存储器、控制模块及天线四个主要部分构成。,（2）射频标签的功能,具有一定容量的存储器，用以存储被识别对象的信息。 在一定的工作环境及技术条件下标签数据可
6、读写。 具有确定的使用期限，使用期限内无需维修。 维持对识别对象的识别及相关信息的完整。 数据信息编码后，工作时可传输给读写器。 可编程，且一旦编程后，永久性数据不能再修改。 对于有源标签，通过读写器能显示出电池的工作情况。,（3）射频标签的分类,1）按标签获取电能的方式不同 有源射频标签（主动式标签）内部自带电池进行供电 无源射频标签（被动式标签）不带电池,（3）射频标签的分类,2）按内部使用存储器类型的不同 只读标签一次写入，多次读出 可读可写标签允许多次写入,（3）射频标签的分类,3）按标签中存储器数据存储能力的不同 标识标签 便携式数据文件 标识标签中存储的只是标识号码，用于对特定的标
7、识项目，如人、物、地点进行标识，关于被标识项目的详细的特定信息，只能在与系统相连接的数据库中进行查找。便携式数据文件是指标签中存储的数据非常大，可以看作是一个数据文件。这种标签一般都是用户可编程的，如包装说明、工艺过程说明等。,3.3基本原理与工作流程,3.3.1 RFID的工作原理 阅读器通过天线发送出一定频率的射频信号，当标签进入磁场时产生感应电流从而获得能量，发送出自身编码等信息被读取器读取并解码后送至电脑主机进行有关处理。 RFID工作原理图,RFID的工作原理,3.3.2RFID的工作过程,标签与阅读器之间的数据传输是通过空气介质以无线电波的形式进行的。 读写器将设定数据的无线电载波
8、信号经过发射天线向外发射。 当射频标签进入发射天线的工作区时，射频标签被激活后即将自身信息代码经天线发射出去。 系统的接收天线接收到射频标签发出的载波信号，经天线的调制器传给读写器。读写器对接到的信号进行解调解码，送后台电脑控制器。,3.3.2RFID的工作过程, 计算机控制器根据逻辑运算判断该射频标签的合法性，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。 执行机构按计算机的指令动作。 通过计算机通信网络将各个监控点连接起来，构成总控信息平台，根据不同的项目设计不同的软件来完成要达到的功能。,3.4 RFID的种类,根据RFID系统完成的功能不同，可以把RFID系统分成
9、四种类型： EAS系统 便携式数据采集系统 物流控制系统 定位系统,1.EAS系统,EAS (Electronic Article Surveillance)是一种设置在需要控制物品出入门口的RFID技术。,想一想，一般这种系统 应用在哪些地方？,商店、图书馆、数据中心等地方,1.EAS系统,典型的EAS系统一般由三部分组成： 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，在出口形成一定区域的监视空间。,2.便携式数据采集系统,便携式数据采集系统是使用带有RFID阅读器的手持式数据采集器采集RFID标签上的数据。这种系统具有比较大的灵活性，适用于不宜
10、安装固定式RFID系统的应用环境。 手持式阅读器(数据输入终端)可以在读取数据的同时，通过无线电波数据传输方式实时地向主计算机系统传输数据，也可以暂时将数据存储在阅读器中，成批地向主计算机系统传输数据。,3.物流控制系统,在物流控制系统中，RFID阅读器分散布置在给定的区域，并且阅读器直接与数据管理信息系统相连，信号发射机是移动的，一般安装在移动的物体、人上面。当物体、人流经阅读器时，阅读器会自动扫描标签上的信息并把数据信息输入数据管理信息系统进行存储、分析和处理，以达到控制物流的目的。,4.定位系统,定位系统用于自动化加工系统中的定位，以及对车辆、轮船等进行运行定位支持。阅读器放置在移动的车
11、辆、轮船或者自动化流水线中移动的物料、半成品和成品上，信号发射机嵌入到操作环境的地表下面。信号发射机上存储有位置识别信息，阅读器一般通过无线的方式(有的采用有线的方式)连接到主信息管理系统。,3.5RFID的应用,3.5 RFID的应用,1.交通运输管理 高速公路自动收费系统（系统特点、工作过程、作用） 城市交通管理,高速公路自动收费系统,系统特点：车辆高速通过收费站的同时自动完成缴费。 工作过程：在距收费口约50100米处，当车辆经过天线时，车上的射频卡被头顶上的天线接收到，判断车辆是否带有有效的射频卡。识读器指示灯指示车辆进入不同的车道，人工收费口仍维持现有的操作模式，进入自动收费的车辆，
12、过路费款被自动从用户账户上扣除，且用指示灯及蜂鸣器告诉司机收费是否完成，不同停车就可通过，挡车器将拦下恶意闯入的车辆。 作用：自动完成缴费；解决通过瓶颈问题，避免拥堵；防止了现金结算中贪污路费等问题。,应用于交通,城市交通管理,1.武汉ETC,2.厦门让你不走拥堵路,2.流通领域,（1）嵌入RFID的电子票证。电子票证不易损毁且防伪性能佳，可多次使用，减少了资源浪费，票证中的信息可以修改和实时更新，后台系统利用电子票证的信息可以完成各种数据的实时统计，进行群体个性分析，了解客户需求倾向。,德国世界杯门票,在每张球票的夹层里有写入持票人个人信息的储存标签，在球迷进入赛场时，纸质门票需要经过专门的
13、扫描识别，用以识别球迷身份，保证安全。 同时，RFID识别技术还可防止非法倒卖以及伪造门票。,世博会安检口,2.流通领域,（2）零售行业利用RFID技术进行商品跟踪、及时补货和金融支付等。,3. RFID集装箱管理,大型集装箱港口（如上海港）在集装箱上安装有源电子标签，通过手持式RFID读写器对整个港口内的集装箱扫描识别管理。,3.RFID集装箱管理,电子标签 记录集装箱号码 记录集装箱的运输信息 记录集装箱装载货品信息 电子封条 记录集装箱开门的时间及次数,固定读写设备 读取电子标签与电子封条信息，传给服务器 写入相关信息 手持设备 随时读取感兴趣集装箱的信息,RFID集装箱管理优势,减少港
14、口集装箱误放，及集装箱和货物丢失现象，可对集装箱精确控制 。 有效消除集装箱在运输过程中的错箱、漏箱。 加快集装箱通关速度，提高集装箱运输的准确性，全面提升集装箱运输的服务水平。 电子封条能实时记录集装箱开门的时间和次数，有效地解决了“谁动了我的箱子”的问题。 解决了人工抄号易出现人为差错和全程信息交流不及时的问题。 避免检查登记工作人员长期接触恶劣的环境。,4.智能包装箱或托盘系统,一些大型企业进行了小规模的局部RFID试点应用，一般以包装箱或托盘为基本单位，进行RFID电子标签的绑定，固定式RFID读写器和手持式RFID读写器两种扫描方式对电子标签进行快速扫描识别，有效地解决了配送中心对大
15、批量货物在单位时间内进行快速分拣运输的难题，有效避免了货物的错拣、漏拣、错发和漏发。,包装箱固定射频标签,正常通过的包装箱，激发绿色信号,不该通过的包装箱通过时，红色信号亮,5.人力资源领域,使用RFID标签对人员标识 每人携带一个RFID标签 在车间内、出入口等位置安装RFID读写设备 人员通过时，记录通过的时间等信息 标签与人员的信息绑定（如：姓名、年龄、工种、班次等） RFID系统采集信息联入数据库，实时掌握人员信息,高校一卡通、二代身份证、RFID防伪、门禁系统、汽车防盗等。,还有哪些地方有应用呢？,案例分析：,2007年，德国麦德龙集团在国内130个百货商场安装了RFID查询器。麦德
16、龙集团不是要求供应商将标签直接贴在货物货箱上，而是让供应商将标签贴在托运货物的托盘上，目前已经有近200个供应商这样做了。所以商场所售货物的40%都放在贴了标签的托盘中。对那些杂货托盘，麦德龙集团将自己开发的RFID标签贴在托盘上，以使货物跟踪与数据操作自动化。,回答：,（1）什么是RFID技术？ （2）RFID技术与条形码技术相比有哪些优势？ （3）目前RFID技术还需解决的缺陷体现在哪些方面？,从概念上来说，两者很相似，目的都是快速准确地确认追踪目标物体 主要的区别如下：有无写入信息或更新内存的能力。条形码的内存不能更改。射频标签不像条形码，它特有的辨识器不能被复制。 标签的作用不仅仅局限
17、于视野之内，因为信息是由无线电波传输，而条形码必须在视野之内。 由于条形码成本较低，有完善的标准体系，已在全球散播，所以已经被普遍接受，从总体来看，射频技术只被局限在有限的市场份额之内。 目前，多种条形码控制模版已经在使用之中，在获取信息渠道方面，射频也有不同的标准 。,RFID与条形码的比较：,不足之处：,数据读写效果可能受到附近的金属介质的影响。 读写操作存在距离上的限制（一般写距离是读距离的70%左右）。 设备成本比较高。 标签的用户可用数据存储容量有一定的限制。,现阶段存在的问题：,高昂的成本 技术进展和标准制定缓慢 安全问题 隐私问题,感兴趣的同学可以浏览RFID专业门户网站 http:/www.rfidchina.org/,
