RFID介绍及应用案例.ppt
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1、2Copyright(C) 2007 ZHONGYUHENGXIN TECHNOLOGY CO.,LTD. All Rights Reserved.概要性介绍概要性介绍各领域典型案例简析各领域典型案例简析实际案例详解实际案例详解如何成功实现如何成功实现RFIDRFID解决方案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) 2007 ZHONGYUHENGXIN TECHNOLOGY CO.,LTD. All Rights Reserved.无线射频识别技术(无线射频识别技术(RFIDRFID,Radio Frequency Rad
2、io Frequency IdentificationIdentification)是一种非接触的自动识别技术,其基本)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。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我们称无线射频识别技术也为电子标签系统5RFID系统组成, or coil, or coil, transceiver, transceiver, or RF Tag, , or RF Tag, 或硅芯片或硅芯片6Copyright(C
3、) 2007 ZHONGYUHENGXIN TECHNOLOGY CO.,LTD. All Rights Reserved.RFID优点 体积小:体积小:HitachiHitachi研发的被动式研发的被动式RFIDRFID芯片仅芯片仅0.4mm X 0.4mm0.4mm X 0.4mm大小,与一大小,与一颗沙粒相仿,可贴附在任何大小的商品上。颗沙粒相仿,可贴附在任何大小的商品上。 成本低廉:估计成本低廉:估计RFIDRFID芯片被大量应用时单颗成本降至芯片被大量应用时单颗成本降至5 5分美金以下。分美金以下。 不易被仿制:不易被仿制:RFIDRFID可隐藏于物品内,除大型可隐藏于物品内,除大型
4、ICIC制造厂外无法被仿制。制造厂外无法被仿制。 可储存大量数据:芯片内藏可储存大量数据:芯片内藏96 bits96 bits容量,可辨识容量,可辨识16001600万种产品,万种产品,680680亿个不同序号。相对条形码方式常遭遇序号重复等问题。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:间隔快速非接触式读取方式:间隔7 7米(某些超高频设备)即可感应,每米(某些超高频设备)即可感应,每秒可读取秒可读取250250个标签,比条形码辨识快数十倍,无须人工手持条形码个标签,比条形码辨识快数十倍,无须人工手持条形码机逐个扫描。机逐个扫描。 其它特色:减少人工手动错误确
5、保品质降低成本,提供实时性数据等其它特色: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) 2007 ZHONGYUHENGXIN TECHNOLOGY CO.,LTD. All Rights Reserved.感应标签(Transponder)的分类 (Page 1 of 3) 感应标签感应标签(Transponder)(Transponder)的主要功用在于接收到的主要功用在于接收到ReaderReader的命令后,将的命令后,将本身所储存的编码本身所储存的编码(Code)(Code)回传给回传给ReaderReader。根据不同的功能可区分为。根据不同的功
6、能可区分为 :只读只读(RO)(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。内容。单次写入多次读取单次写入多次读取( OTP)( OTP):允许使用者单次写入数据,在写入数据后便成为只读,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。数据无法更改。因良率问题,故目前市面上此规格芯片较少。因良率问题,故目前市面上此规格芯片较少。多次读写多次读写(RW)(RW):价格最为昂贵,但它却可以让使用者多次写入。价格最为昂贵,但它却可以让使用者多次写入。8Copyright(C) 2007 ZHON
7、GYUHENGXIN TECHNOLOGY CO.,LTD. All Rights Reserved.感应标签(Transponder)的分类 (Page 2 of 3) 根据有无电源而区分为根据有无电源而区分为PassivePassive和和ActiveActive两种:两种: Passive Tag (Passive Tag (被动式被动式) )PassivePassive感应器本身并无电源,其电源是来自感应器本身并无电源,其电源是来自ReaderReader,由,由ReaderReader发射一频率使感应器发射一频率使感应器产生能量而将数据回传给产生能量而将数据回传给ReaderRead
8、er。 体积比较轻薄短小并且拥有相当长的使用年限。体积比较轻薄短小并且拥有相当长的使用年限。 感应的距离较短感应的距离较短 。 Battery Assisted(Battery Assisted(半主动半主动) ) 本身有电池本身有电池, ,电池只对自身的数字电路供电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数据发送通过阅读器的能量场激活后, ,通通过反射方式发送。过反射方式发送。 感应的距离较远感应的距离较远 。 Active Tag (Active Tag (主动式主动式) )价格较高;因内建电池,所以体积比价格较高;因内建电池,所以体积比Passive tagPas
9、sive tag大。大。 有使用之年限有使用之年限 。较长的感应距离较长的感应距离 。9Copyright(C) 2007 ZHONGYUHENGXIN TECHNOLOGY CO.,LTD. All Rights Reserved.感应标签(Transponder)的分类 (Page 3 of 3)根据频率的高低,大致上可分为以下三类根据频率的高低,大致上可分为以下三类: :低频率低频率(Low Frequency)(Low Frequency): 100500KHz100500KHz低频率的感应距离较短以及读取速度较慢,低频率的感应距离较短以及读取速度较慢, 以以125KHz125KHz为
10、主为主。 穿透能力好。穿透能力好。高频率高频率(High Frequency)(High Frequency): 1015MHz1015MHz高频率的感应距离略长,读取速度也较低频率来的快,以高频率的感应距离略长,读取速度也较低频率来的快,以13.56MHz13.56MHz为主为主 。超高频率超高频率(Ultra High Frequency/Microwave)(Ultra High Frequency/Microwave)介于介于860960MHz(UHF)860960MHz(UHF)以及以及2.45GHz2.45GHz之间,超高频率的感应之间,超高频率的感应距离最长,速度也最快距离最长,
11、速度也最快 。穿透性差。穿透性差. .复合频率复合频率n双频双频125KHz+6.8MHz125KHz+6.8MHzn混频混频/ /复合卡复合卡LF+HFLF+HF10Copyright(C) 2007 ZHONGYUHENGXIN TECHNOLOGY CO.,LTD. All Rights Reserved.RFID频率特征低频(LF:125-134KHz) 用于用于: :门禁管理、家畜识别、运动计时、托盘跟踪、汽车点火、无线门禁管理、家畜识别、运动计时、托盘跟踪、汽车点火、无线商务等商务等 电感耦合电感耦合 天线很多圈,不能印刷天线很多圈,不能印刷 阅读距离短(最远阅读距离短(最远1 1
12、米)米), ,可以通过增加功率提高距离可以通过增加功率提高距离 存储容量存储容量64-2k bits64-2k bits 带宽窄,数据传输速率较低带宽窄,数据传输速率较低 不能多标签同时识别不能多标签同时识别 识别速度慢识别速度慢 对干扰不敏感对干扰不敏感, ,在金属或液体在金属或液体( (潮湿潮湿) )环境中拥有较高的识读能力环境中拥有较高的识读能力11Copyright(C) 2007 ZHONGYUHENGXIN TECHNOLOGY CO.,LTD. All Rights Reserved.RFID频率特征高频(HF:6-13.56MHz) 应用于:供应链、无线商务、票务、产品防伪应用
13、于:供应链、无线商务、票务、产品防伪 电感耦合电感耦合 比低频线圈圈数少,天线可以印刷比低频线圈圈数少,天线可以印刷 阅读距离可达阅读距离可达1.51.5米米 传输速率高于低频传输速率高于低频 可以多标签同时识别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在高湿环境和液体中识读能力较差12Copyright(C) 2007 ZHONGYUHENGXIN TECHNOLOGY CO.,LTD. All Rights Reserved.RFID频率特征超高频(UHF:433960MHz) 用于:供应链、收费、实时监控等
14、用于:供应链、收费、实时监控等 电磁传播电磁传播 天线比低频和高频小天线比低频和高频小, ,印刷容易印刷容易 阅读距离可达阅读距离可达2020米米 传输速率高传输速率高 阅读速度快阅读速度快 多标签同时识别多标签同时识别(80(80张张/ /秒秒) ) 对高湿和金属敏感对高湿和金属敏感, ,基本无法识读基本无法识读13Copyright(C) 2007 ZHONGYUHENGXIN TECHNOLOGY CO.,LTD. All Rights Reserved.RFID频率特征微波(2.45GHz-5.8GHz) 用于交通工具控制和管理等用于交通工具控制和管理等 电磁传播电磁传播 简单的双极天
15、线简单的双极天线 阅读距离大于阅读距离大于1010米米 传输速率高传输速率高 阅读速度快阅读速度快 对高湿和金属敏感对高湿和金属敏感, ,基本无法识读基本无法识读14Copyright(C) 2007 ZHONGYUHENGXIN TECHNOLOGY CO.,LTD. All Rights Reserved.频谱划分及用途15Copyright(C) 2007 ZHONGYUHENGXIN TECHNOLOGY CO.,LTD. All Rights Reserved.工作频段16Copyright(C) 2007 ZHONGYUHENGXIN TECHNOLOGY CO.,LTD. All
16、 Rights Reserved.RFID运作原理 (Page 1 of 3)17Copyright(C) 2007 ZHONGYUHENGXIN TECHNOLOGY CO.,LTD. All Rights Reserved.RFID运作原理 (Page 2 of 3)18Copyright(C) 2007 ZHONGYUHENGXIN TECHNOLOGY CO.,LTD. All Rights Reserved.RFID运作原理 (Page 3 of 3)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(
17、C) 2007 ZHONGYUHENGXIN TECHNOLOGY CO.,LTD. All Rights Reserved.标签生产过程20Copyright(C) 2007 ZHONGYUHENGXIN TECHNOLOGY CO.,LTD. All Rights Reserved.RFID芯片卡构造示例21Copyright(C) 2007 ZHONGYUHENGXIN TECHNOLOGY CO.,LTD. All Rights Reserved.RFID芯片卡构造示例22Copyright(C) 2007 ZHONGYUHENGXIN TECHNOLOGY CO.,LTD. All
18、Rights Reserved.标签天线23Copyright(C) 2007 ZHONGYUHENGXIN TECHNOLOGY CO.,LTD. All Rights Reserved.电子标签的未来发展 无源系统是未来主流趋势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、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。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。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
19、低廉。和市场的发展相新技术的应用,使标签成本更加低廉。和市场的发展相关。关。 专用标签的研发与应用。专用标签的研发与应用。 RFIDRFID的工业应用:传感器功能的工业应用:传感器功能24Copyright(C) 2007 ZHONGYUHENGXIN TECHNOLOGY CO.,LTD. All Rights Reserved.RFID读卡器示例25Copyright(C) 2007 ZHONGYUHENGXIN TECHNOLOGY CO.,LTD. All Rights Reserved.阅读器的结构26Copyright(C) 2007 ZHONGYUHENGXIN TECHNOLO
20、GY CO.,LTD. All Rights Reserved.阅读器简介 读头也称为阅读器,它在射频识别(读头也称为阅读器,它在射频识别(RFIDRFID)系统中在起)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。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
21、同频率的阅读器均可以读出相同的。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。频率范围需要采取不同的天线和封装形式。27Copyright(C) 2007 ZHONGYUHENGXIN TECHNOLOGY CO.,LTD. All Rights Reserved.RFID 读取流程28Copyright(C) 2007 ZHONGYUHENGXIN TECHNOLOGY CO.,LTD. All Rights Reserved.阅读器的发展趋势 读头模块化,甚
22、至可以将不同协议集成在一个读头模块上。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。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。化的。 多制式兼容,可以兼容读取多种协议的标签,如多制式兼容,可以兼容读取多种协议的标签,如EPCEPC、ISO18000-6ISO18000-6等等。 小型化、便携化、嵌入化、模块化。小型化、便携化、嵌入化、模块化。 多频段兼容。多频段兼容。 多种自动识别技术集成,如条码与多种自动识别技术集成,如条码与RFIDR
23、FID集成。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。术等。29Copyright(C) 2007 ZHONGYUHENGXIN TECHNOLOGY CO.,LTD. All Rights Reserved.电子标签系统基本参数 识别距离识别距离 抗冲撞性能抗冲撞性能 识别速度识别速度 系统频率系统频率 发射功率发射功率 识别率识别率 电子标签系统应用环境电子标签系统应用环境 无线电政府监管无线电政府监管 隐私权隐私权 认证体系认证体系30Copyright(C) 2007 ZHONGYUHENGXIN
24、TECHNOLOGY CO.,LTD. All Rights Reserved.数据安全性 只读卡仅存只读卡仅存IDID信息,相关内容在后台信息,相关内容在后台 可写卡可写卡 一次写入一次写入/ /锁存锁存/ /多次读出多次读出 密码访问机制密码访问机制 数字签名方式数字签名方式 防止伪造防止伪造/ /防止抵赖防止抵赖 金融领域一般采用金融领域一般采用CPUCPU卡(卡(3DES/3DES/椭圆曲线加密算法椭圆曲线加密算法 31Copyright(C) 2007 ZHONGYUHENGXIN TECHNOLOGY CO.,LTD. All Rights Reserved.RFID应用方式 在在
25、RFIDRFID的实际应用中,电子标签附着在被识别的物体上的实际应用中,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(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
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