无线射频识别技术及其应用开展趋势.docx

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1、无线射频识别技术及其应用开展趋势0导语：无线射频识别技术RadioFrequencyIdentification，RFID，或者称射频识别技术无线射频识别技术RadioFrequencyIdentification，RFID，或者称射频识别技术，是从二十世纪90年代兴起的一项非接触式自动识别技术。它是利用射频方式进展非接触双向通讯，以到达自动识别目的对象并获取相关数据，具有精度高、适应环境才能强、抗干扰强、操纵快捷等很多优点。目前常用的自动识别技术中，条码和磁卡的本钱较低，但是都轻易磨损，且数据量很小；接触式IC卡的价格稍高些，数据存储量较大，平安性好，但是也轻易磨损，寿命短；而射频卡实现了免

2、接触操纵，应用便利，无机械磨损，寿命长，无需可见光源，穿透性好，抗污染才能和耐久性强，而且，可以在恶劣环境下工作，对环境要求低，读取间隔远，无需与目的接触就可以得到数据，支持写入数据，无需重新制作新的标签，可重复使用，并且使用了防冲撞技术，可以识别高速运动物体并可同时识别多个射频卡。近年来，无线射频识别技术在国内外开展很快，RFID产品种类很多，像TI、Motorola、Philips、Microchip等世界著名厂家都消费RFID产品，并且各有特点，自成系列。RFID已被广泛应用于工业自动化、贸易自动化、交通运输控制治理等诸多领域，例如汽车或者火车等的交通监控系统、高速公路自动收费系统、物品

3、治理、流水线消费自动化、门禁系统、金融交易、仓储治理、畜牧治理、车辆防盗等。随着本钱的下降和标准化的实话，RFID技术的全面推广和普遍应用将是不可逆转的趁势。1无线射频识别技术1.1RFID系统的组成及其工作原理RFID系统因应用不同其组成会有所不同，但根本都由电子标签Tag、浏览器Reader和数据交换与治理系统Processor三大局部组成。电子标签或者称射频卡、应答器等，由耦合元件及芯片组成，其中饱含带加密逻辑、串行EEPROM电可擦除及可编程式只读存储器、微处理器CPU以及射频收发及相关电路。电子标签具有智能读写和加密通讯的功能，它是通过无线电波与读写设备进展数据交换，工作的能量是由浏

4、览器发出的射频脉冲提供。浏览器，有时也被称为查询器、读写器或者读出装置，主要由无线收发模块、天线、控制模块及接口电路等组成。浏览器可将主机的读写命令传送到电子标签，再把从主机发往电子标签的数据加密，将电子标签返回的数据解密后送到主机。数据交换与治理系统主要完成数据信息的存储及治理、对卡进展读写控制等。RFID系统的工作原理如下：浏览器将要发送的信息，经编码后加载在某一频率的载波信号上经天线向外发送，进入浏览器工作区域的电子标签接收此脉冲信号，卡内芯片中的有关电路对此信号进展调制、解码、解密，然后对命令恳求、密码、权限等进展判定。假设为读命令，控制逻辑电路那么从存储器中读取有关信息，经加密、编码

5、、调制后通过卡内天线再发送给浏览器，浏览器对接收到的信号进展解调、解码、解密后送至中央信息系统进展有关数据处理；假设为修改信息的写命令，有关控制逻辑引起的内部电荷泵提升工作电压，提供擦写EEPROM中的内容进展改写，假设经判定其对应的密码和权限不符，那么返回出错信息。RFID根本原理框图如图1所示。在RFID系统中，浏览器必须在可浏览的间隔范围内产生一个适宜的能量场以鼓励电子标签。当当前有关的射频约束下，欧洲的大局部地区各向同性有效辐射功率限制在500mW，这样的辐射功率在870MHz，可近似到达0.7米。美国、加拿大以及其他一些国家，无需受权的辐射约束为各向同性辐射功率为4W，这样的功率将到

6、达2米的浏览间隔，在获得受权的情况下，在美国发射30W的功率将使浏览区增大到5.5米左右。12RFID技术的分类RFID技术的分类方式常见的有下面四种：根据电子标签工作频率的不同通常可分为低频30kHz300kHz、中频3MHz30MHz和高频系统300MHz3GHz。RFID系统的常见工作频率有低频125kHz、134.2kHz，中频13.56MHz，高频860MHz930MHz、2.45GHz、5.8GHz等。低频系统特点是电子标签内保存的数据量较少，浏览间隔较短，电子标签外形多样，浏览天线方向性不强等。主要用于短间隔、低本钱的应用中，如多数的门禁控制、校园卡、煤气表、水表等；中频系统那么

7、用于需传送大量数据的应用系统；高频系统的特点是电子标签及浏览器本钱均较高，标签内保存的数据量较大，浏览间隔较远可达十几米，适应物体高速运动，性能好。浏览天线及电子标签天线均有较强的方向性，但其天线宽波束方向较窄且价格较高，主要用于需要较长的读写间隔和高读写速度的场合，多在火车监控、高速公路收费等系统中应用。根据电子标签的不同可分为可读写卡RW、一次写入屡次读出卡WORM和只读卡RO。RW卡一般比WORM卡和RO卡贵得多，如卡、信誉卡等；WORM卡是用户可以一次性写入的卡，写入后数据不能改变，比RW卡要廉价；RO卡存有一个唯一的号码，不能逐改，保证了平安性。根据电子标签的有源和无源又可分为有源的

8、和无源的。有源电子标签使用卡内电流的能量、识别间隔较长，可达十几米，但是它的寿命有限310年，且价格较高；无源电子标签不含电池，它接收到浏览器读出装置发出的微波信号后，利用浏览器发射的电磁波提供能量，一般可做到免维护、重量轻、体积小、寿命长、较廉价，但它的发射间隔受限制，一般是几十厘米，且需要浏览器的发射功率大。根据电子标签调制方式的不同还可分为主动式Activetag和被动式Passivetag。主动式的电子标签用自身的射频能量主动地发送数据给读写器，主要用于有障碍物的应用中，间隔较远可达30米；被动式的电子标签，使用调制散射方式发射数据，它必须利用浏览器读写器的载波调制自己的信号，适宜在门

9、禁或者交通的应用中使用。13RFID技术标准目前常用的RFID国际标准主要有用于对动物识别的ISO11784和ISO11785，用于非接触智能卡的ISO10536Closecoupledcards、ISO15693Vicinitycards、ISO14443(Proximitycards)，用于集装箱识别的ISO10374等。目前国际上制定RIFD标准的组织比拟著名的有三个：ISO，以美国为首的EPCglobal以及日本的UbiquitousIDCenter，而这三个组织对RFID技术应用标准都有各自的目的与开展规划。下面对常见的几个标准加以简介。ISO11784和ISO11785技术标准：I

10、SO11784和ISO11785分别规定了动物识别的代码构造和技术准那么，标准中没有对应答器款式尺寸加以规定，因此可以设计成合适于所涉及的动物的各种形式，如玻璃管状、卫标或者项圈等。代码构造为64位，其中的27至64位可由各个国家自行定义。技术准那么规定了应答器的数据传输方法和浏览器标准。工作频率为134.2kHz，数据传输方式有全双工和半双工两种，浏览器数据以差分双相代码表示，应答器件采用FSK调制，NRZ编码。由于存在较长的应答器充电时间和工作频率的限制，通讯速率较低。ISO10536、ISO15693和ISO14443技术标准：ISO10536标准开展于1992年1995年间，由于这种卡

11、的本钱高，与接触式IC卡相比优点很少，因此这种卡从未在市场上销售。ISO14443和ISO15693标准在1995年开场操纵，其完成那么是在2000年之后，二者皆以13.56MHz交变信号为载波频率。ISO15693读写间隔较远，而ISO14443读写间隔稍近，但应用较广泛。目前的第二代电子身份证采用的标准是ISO14443TYPEB协议。ISO14443定义了TYPEA、TYPEB两种类型协议，通讯速率为106kbit/s，它们的不同主要在于载波的调制深度及位的编码方式。TYPEA采用开关键控On-Offkeying的Manchester编码，TYPEB采用NRZ-L的BPSK编码。TYPE

12、B与TYPEA相比，具有传输能量不中断、速率更高、抗干扰才能列强的优点。RFID的核心是防冲撞技术，这也是和接触式IC卡的主要区别。ISO14443-3规定了TYPEA和TYPEB的防冲撞机制。二者防冲撞机制的原理不同，前者是基于位冲撞检测协议，而TYPEB通讯系列命令序列完成防冲撞。ISO15693采用轮寻机制、分时查询的方式完成防冲撞机制。防冲撞机制使得同时处于读写区内的多张卡的正确操纵成为可能，既方便了操纵，也进步了操纵的速度。ISO18000技术标准：ISO18000是一系列标准，此标准是目前较新的标准，原因是它可用于商品的供给链，其中的局部标准也正在形成之中。ISO18000-6根本

13、上是整合了一些现有RFID厂商的减速器规格和EAN-UCC所提出的标签架构要求而订出的标准。ISO18000只规定了空气接口协议，对数据内容和数据构造无限制，因此可用于EPC。2RFID的典型产品介绍通常RFID的产品按其使用功能可以分为身份识别ID卡、消费IC、物流标记卡、远间隔识别卡等。目前各家厂商的RFID产品在功能上各有侧重；瑞士EM公司的ID卡主要用于身份识别，荷兰Philips公司的MifareOne卡主要用于消费，美国TI公司的标签卡主要用于物流，瑞典TagMaster公司的远间隔卡主要用于停车人员物资远间隔识别等。3应用和开展趋势当前RFID应用和开展面临着几个关键问题是标准、

14、本钱、技术和平安。31标准目前行业标准以及相关产品标准还不统一，电子标准签迄今为止全球也还没有正式形成一个统一的包括各个频段国际标准。标准十分是关于数据格式定义的标准的不统一是制约RFID开展的重要因素，而数据格式的标准问题又涉及到各个国家自身的利用和平安。标准的不统一也使当前各个厂家推出的RFID产品互不兼容，这势必阻碍了将来RFID产品的互通和开展，因此，怎样使这些标准互相兼容，让一个RFID产品能顺利地在民办范围中流通是当前重要而紧迫的问题。目前，很多国家都正在抓紧时间制定各自的标准，我国电子标签技术还正处在研发阶段。32本钱目前美国一个电子标签最低的价格是20美分左右，这样的价格是无法

15、应用于某些价值较低的单件商品，只有电子标签的单价下降到10美分以下，才可能大规模应用于整箱整包的商品。随着技术的不断提升和在各大行业的日益推广，RFID的各个组成局部，包括电子标签、浏览器和天线等，制造本钱都有望大幅度降低。33技术固然在RFID电子标签的单项技术上已经趋于成熟，但总体上产品技术还不够成熟，还存在较高的过失率RFID被误读的比率有时高达20%，在集成应用中也还需要攻克大量的技术难题。34平安当前广泛使用的无源RFID系统还没有非常可靠的平安机制，无法对数据进展很好的保密，RFID数据还轻易受到攻击，主要是由于RFID芯片本身，以及芯片在读或写数据的经过中都很轻易被黑客所利用。此

16、外，还有识别率的问题，由于液体和金属制口等对无线电信号的干扰很大，RFID标签的准确识别率目前还只有80%左右，离大规模实际应用所要求的成熟程度也还有一定差距。从总体上而方，RFID技术已经逐步开展成为一个独立的跨学科的专业领域，它将大量来自完成不同专业领域的技术综合到一起：如高频技术、电磁兼容性、半导体技术、数据保护和密码学、电信、制造技术和很多专业领域。RFID技术所能应用和发挥效应的主要方面包括节省人工本钱，进步作业准确性，加快处理速度，有效跟踪物流动态等，目前RFID技术已被广泛应用于工业自动化、贸易自动化、交通运输控制治理等诸多领域。2004年11月初，美国（VARVusiness）杂志完成的一项技术状况调查报告，评出了2005年“七大热门科技走向，其中把射频识别技术RFID作为2005年科技业的打破性技术。美国沃尔玛及美国国防部等正在推进全面导入RFID的方案，很多高科技公司也正在开发RFID专用的软件和硬件，这些公司包括英特尔，微软，甲骨文和SUN等。ABI估计，到2020年，RFID电子标签、浏览器和相关软件与效劳的销售额可望增至30亿美元，RFID技术市场在将来五年内将有数万亿美元的市场空间。