RFID技术原理简介及应用ppt课件.ppt

在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确RFID技术原理简介及应用技术原理简介及应用2021/2/211 RFID技术近距离无线通信技术之一22021/2/21RFID技术简介 RFID是物联网发展的排头兵和中枢技术之一射频识别技术RFID(Radio Frequency Identification)通过无线射频方式进行非接触、双向数据通信对目标加以识别。可以快速读写、长期跟踪管理。作为物联网的核心基础之一，RFID产业能否健康发展将直接关系到物联网建设的成败。RFID标签可谓是早期物联网最为关键的技术与产品环节，现阶段物联网最大规模、最有前景的应用就是在零售和物流领域，利用RFID技术，通过计算机互联网实现物品的自动识别和信息的互联共享。32021/2/21RFID技术简介有源无源 射频识别技术RFID(Radio Frequency Identification)是自动识别技术的一种，即通过无线射频方式进行非接触、双向数据通信对目标加以识别。一个典型的RFID系统一般由RFID标签、读写器以及计算机系统等部分组成。42021/2/21RFID技术简介 RFID技术的发展最早可以追溯至第二次世界大战时期，那时它被用来在空中作战行动中进行敌我识别。52021/2/21RFID技术简介时间时间 RFIDRFID技术发展技术发展 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。196l-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，各种封闭系统应用开始出现。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。2001-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。RFIDRFID并不是一个崭新的技术并不是一个崭新的技术 62021/2/21RFID系统架构与工作原理72021/2/21RFID系统架构与工作原理中间件中间件及应用及应用软件软件数据协议处理器数据协议处理器标签驱动标签驱动(射频单元射频单元)应用系统应用系统应用系统应用系统读写器读写器读写器读写器电子标签电子标签电子标签电子标签响应单元响应单元编码编码存存储储器器解码解码物物理理接接口口(调调制制解解调调)读数据读数据写数据写数据命令命令查询查询写入写入读取读取应用程序接口应用程序接口应用程序接口应用程序接口(API)(API)(API)(API)空中接口空中接口空中接口空中接口(Air Interface)(Air Interface)(Air Interface)(Air Interface)芯片芯片天线天线封装封装数据数据能量能量82021/2/21RFID系统架构与工作原理 根据阅读器及电子标签之间的能量感应方式，FDID有两种耦合类型n电感耦合（感应耦合）电感耦合（感应耦合）：变压器模型，通过空间高频交变磁场实现耦合，依据为电磁感应定律，如下图所示。92021/2/21RFID系统架构与工作原理n反向散射耦合：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 102021/2/21RFID系统架构与工作原理电感耦合方式一般适合于中、低频工作的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。近距离射频识别系统。反向散射耦合方式一般适合于高频、微波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。工作的远距离射频识别系统。112021/2/21RFID系统架构与工作原理电感耦合与反向散射耦合的差别电感耦合与反向散射耦合的差别 在反向散射耦合方式中，阅读器的天线将读写射在反向散射耦合方式中，阅读器的天线将读写射频能量以电磁波的方式发送到空间范围内，建立有效频能量以电磁波的方式发送到空间范围内，建立有效阅读区域，位于该区域中的标签从阅读器天线发出的阅读区域，位于该区域中的标签从阅读器天线发出的电磁场中提取工作能量，并将标签内存的数据信息传电磁场中提取工作能量，并将标签内存的数据信息传送到阅读器，阅读器对信号解码后送计算机系统进行送到阅读器，阅读器对信号解码后送计算机系统进行处理。反向散射耦合将射频能量以电磁波的形式发送处理。反向散射耦合将射频能量以电磁波的形式发送出去。出去。在电感耦合方式中，阅读器将射频能量束缚在阅在电感耦合方式中，阅读器将射频能量束缚在阅读器电感线圈周围，通过交变闭合的线圈磁场，沟通读器电感线圈周围，通过交变闭合的线圈磁场，沟通阅读器线圈与射频标签之间的射频通道，没有向空间阅读器线圈与射频标签之间的射频通道，没有向空间辐射电磁能量。辐射电磁能量。122021/2/21RFID系统架构与工作原理阅读器（功能）读取器读/写装置阅读器（组成）控制模块收发模块接口单元耦合模块应答器（组成）耦合元件（线圈、天线）微芯片132021/2/21RFID系统架构与工作原理142021/2/21RFID系统架构与工作原理152021/2/21RFID系统架构与工作原理 RFID技术的基本工作原理：标签进入磁场后，接收阅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），或者由标签主动发送某一频率的信号（Active Tag，有源标签或主动标签），阅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。162021/2/21参数参数低频低频(LF)(LF)高频高频(HF)(HF)超高频超高频(UHF)(UHF)微波微波(uW)(uW)频率频率125125134 KHz134 KHz13.513.56 MHz6 MHz433MHz433MHz，860860960 MHz960 MHz2.45GHz2.45GHz，5.85.8 GHz GHz技术技术特点特点穿穿透透及及绕绕射射能能力力强强(能能穿穿透透水水及及绕绕射射金金属属物物质质)；但但速速度度慢慢、距离近距离近性性价价比比适适中中，适适用用于于绝绝大大多多数数环环境境；但但抗抗冲突能力差冲突能力差速速度度快快、作作用用距距离离远远；但但穿穿透透能能力力弱弱(不不能能穿穿透透水水，被被金金属属物物质质全全反反射射)，一一 般般 为为 有有源源 系系 统统，作作 用用 距距 离离远远；但但 抗抗干扰力差干扰力差作用作用距离距离0.10.10.45m0.45m1 1 3m3m3 39m9m10m10m或或100m(100m(有有源源)主要主要应用应用门门禁禁、防防盗盗系系统统畜畜牧牧、宠宠物物管管理理智能卡智能卡电子票务电子票务图书管理图书管理商品防伪商品防伪仓储管理仓储管理物流跟踪物流跟踪航空包裹航空包裹自动控制自动控制道路收费道路收费RFID系统架构与工作原理172021/2/21只要通过RFID 阅读器，不需接触，直接读取信息至数据库，一次处理多个标签，并可以将物流处的状态写入标签，供下一阶段物流处理使用。RFID对水、油和药品等物质有强力的抗污性。RFID在黑暗或脏污的环境中也可以读取数据。形状小型化和形状小型化和形状小型化和形状小型化和多样化多样化多样化多样化RFID为电子数据，可以反复被覆写，因此可以回收标签重复使用。如被动式RFID，不需要电池就可以使用，没有维护保养的需要。数据容量会随着记忆规格的发展而扩大，未来物品所需携带的资料将越来越大，对卷标所能扩充的容量的需求也增加，RFID则不会受到此类限制数据记忆量大数据记忆量大数据记忆量大数据记忆量大数据的读写机能数据的读写机能数据的读写机能数据的读写机能耐环境性耐环境性耐环境性耐环境性可重复使用可重复使用可重复使用可重复使用RFID在读取上尺寸不受大小与形状限制，不需要为了读取精确度而配合纸张的固定尺寸和印刷品质。因此，RFID电子标签便可往小型化以及应用在不同产品。因此，可以更加灵活的控制产品的生产。RFID系统架构与工作原理182021/2/21RFID技术标准与关键技术ISO/IEC IOSIOS标准标准技术标准技术标准射频识别技术标准IC卡标准数据内容与数据内容与编码标准编码标准编码格式语法标准应用标准应用标准船运标签标准产品包装标准一致性与一致性与性能标准性能标准测试规范192021/2/21RFID技术标准与关键技术EPC GlobalnEPC系统是一种基于EAN/UCC编码的系统，将产品与服务流通过程的信息进行代码化表示。nEPC Global 于2004年4月公布了第一代RFID技术标准。nEPC Global 提出的物联网体系构架由EPC编码、管理软件、对象名解析系统服务器、物体标识语言服务器等部分构成。nEPC Global 鼓励用户采用EPC标准，发展EPC用户，强调各地区均衡发展，加强对各国编码组织的支持，在全球各个行业推广应用EPC。202021/2/21RFID技术标准与关键技术EPC 标准中的RFID关键技术 物理层关键技术PIEPIE编码编码以脉冲间隔为编码依据基带基带FM0FM0编码编码采用电平变化表示逻辑差错控差错控制编码制编码技术技术减少标签阅读器之间干扰副载波副载波调制调制13.56MHz系统电子标签向阅读器传输中使用信息数信息数据调制据调制基带数字信号变换为频带数字信号数据信数据信息加密息加密技术技术加密与解密算法概率概率/分槽防分槽防冲突算冲突算法法多目标识别情况下212021/2/21RFID技术标准与关键技术EPC 标准中的RFID关键技术 MAC层关键技术安全加安全加密技术密技术在MAC层三种操作中标签访问标签访问控制技术控制技术选择清点访问防碰撞防碰撞算法算法多标签时，碰撞仲裁222021/2/21RFID技术应用与发展 在在马马拉拉松松比比赛赛中中，由由于于马马拉拉松松比比赛赛人人员员太太多多，有有时时第第一一个个出出发发的的同同最最后后一一个个出出发发的的人人离离开开起起跑跑线线能能相相隔隔 4040分分钟钟、如如果果没没有有一一个个精精确确的的计计时时装装置置会会造造成成不不公公平平的的竞竞争争。射射频频卡卡应应用用于于马马拉拉松松比比赛赛的的精精确确计计时时。运运动动员员在在自自己己的的鞋鞋带带上上很很方方便便地地系系上上射射频频卡卡，在在比比赛赛的的起起跑跑线线和和终终点点线线处处放放置置带带有有微微型型天天线线的的小小垫垫片片，当当运运动动员员越越过过此此垫垫片片时时，计计时时系系统统接接收收运运动动员员所所带带的的射射频频卡卡发发出出的的IDID号号，并并记记录录当当时时的的时时间间。这这样样每每个个运运动动员员都都有有自自己己的的起起始始和和结结束束时时间间，不不带带有有不不公公平平的的竞竞争争可可能能性性了了。在在比比赛赛路路线线的的中中如如果果每每隔隔5 5公公里里就就设设置置这这样样的的垫垫片，也可以很方便地记录运动员的阶段跑所用时间。片，也可以很方便地记录运动员的阶段跑所用时间。运动计时232021/2/21RFID技术应用与发展动物识别与跟踪 在牲畜出生饲养的时候，在牲畜的身上安装在牲畜出生饲养的时候，在牲畜的身上安装上上RFIDRFID标签标签(如做成耳标或脚环如做成耳标或脚环)，标签在牲畜一，标签在牲畜一出生时就打在耳上，此后饲养员用一个手持设备，出生时就打在耳上，此后饲养员用一个手持设备，不断地设定、采集或存储它成长过程中的信息，不断地设定、采集或存储它成长过程中的信息，从源头上对生产安全进行控制。同时记录牲畜在从源头上对生产安全进行控制。同时记录牲畜在各个时期的防疫记录、疾病信息及养殖过程关键各个时期的防疫记录、疾病信息及养殖过程关键信息的记录。在牲畜屠宰前，首先要通过手持机信息的记录。在牲畜屠宰前，首先要通过手持机读取读取RFIDRFID标签，以确认无疾病牲畜才能出栏。标签，以确认无疾病牲畜才能出栏。屠宰环节：在屠宰前，读取牲畜身上的屠宰环节：在屠宰前，读取牲畜身上的RFIDRFID标签信息，确认牲畜是有过防疫记录并切实健康标签信息，确认牲畜是有过防疫记录并切实健康的，才可以屠宰并进入市场，同时将该信息写入的，才可以屠宰并进入市场，同时将该信息写入包装箱标签、货物托盘标签和价格标签之中去。包装箱标签、货物托盘标签和价格标签之中去。242021/2/21RFID技术应用与发展商品防伪五粮液在酒瓶盖上集成小型超高频电子标签，实现酒类防伪功能。252021/2/21在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确谢谢观赏谢谢观赏谢谢观赏谢谢观赏2021/2/2126