RFID技术及其应用ppt课件.ppt
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1、RFIDRFID技术及其应用技术及其应用2目录一、一、RFIDRFID技术介绍技术介绍 二、二、RFIDRFID技术在各领域的应用技术在各领域的应用三、三、RFIDRFID技术面临的挑战及应对策略技术面临的挑战及应对策略3一、一、RFIDRFID技术介绍技术介绍 1.1.RFIDRFID的定义的定义2.2.RFIDRFID技术发展历史及应用现状技术发展历史及应用现状3.3.RFIDRFID技术技术在中国的发展在中国的发展4.4.RFIDRFID系统组成系统组成5.5.RFIDRFID技术的工作原理技术的工作原理6.RFID6.RFID系统的分类系统的分类7.RFID7.RFID技术与其他自动识
2、别技术的比较技术与其他自动识别技术的比较8.RFID8.RFID技术的优点技术的优点4RFIDRFID的定义的定义 RFIDRFID的英文全称是的英文全称是Radio Frequency IdentificationRadio Frequency Identification,射,射频识别,又称电子标签,无线射频识别。频识别,又称电子标签,无线射频识别。 RFIDRFID射频识别是一种非接触式的自动识别技术,它通过射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,可工作于各种人工干预,可
3、工作于各种恶劣环境,可恶劣环境,可识别高速运动物体识别高速运动物体并可同时识别多个标签,并可同时识别多个标签, 操作快捷方便操作快捷方便。它广泛。它广泛应用应用于于物流物流管理、交通运输、医疗卫生、商品防伪、安全防护、管理、交通运输、医疗卫生、商品防伪、安全防护、管理与数据统计等领域,管理与数据统计等领域,被公认为二十一世纪十大重要技被公认为二十一世纪十大重要技术之一。术之一。 从概念上来讲,从概念上来讲,RFID RFID 类似于条码扫描,对于条码技术而类似于条码扫描,对于条码技术而言,它是将已编码的条形码附着于目标物并使用专用的扫言,它是将已编码的条形码附着于目标物并使用专用的扫描读写器利
4、用光信号将信息由条形磁传送到扫描读写器;描读写器利用光信号将信息由条形磁传送到扫描读写器;而而RFIDRFID则使用专用的则使用专用的RFIDRFID读写器及专门的可附着于目标物读写器及专门的可附着于目标物的的RFIDRFID单元,利用单元,利用RFRF信号将信息由信号将信息由RFIDRFID单元传送至单元传送至RFIDRFID读读写器。写器。5RFIDRFID技术发展历史及应用现状技术发展历史及应用现状RFIDRFID技术的起源归结为技术的起源归结为2020世纪初期雷达技术的发展及应用。世纪初期雷达技术的发展及应用。19481948年年Harry StockmanHarry Stockman
5、发表的发表的“Communication by means of reflected Communication by means of reflected powerpower ”一文奠定了无线射频识别技术的理论基础,也拉开了一文奠定了无线射频识别技术的理论基础,也拉开了RFIDRFID技技术全面研究的序幕。术全面研究的序幕。2020世纪世纪5050年代是年代是RFIDRFID技术的初步探索阶段,以实验室内实验研究为主。技术的初步探索阶段,以实验室内实验研究为主。2020世纪世纪6060年代,年代,RFIDRFID技术的理论研究取得了进步,开始了一些应用尝技术的理论研究取得了进步,开始了一些
6、应用尝试。试。2020世纪世纪7070年代,年代,RFIDRFID技术与产品研发处于一个快速发展时期,很多科技术与产品研发处于一个快速发展时期,很多科研院所和商业机构开始投入到研院所和商业机构开始投入到RFIDRFID的研发中来。出现了一些最早的的研发中来。出现了一些最早的RFIDRFID商业应用。商业应用。62020世纪世纪8080年代,年代,RFIDRFID技术更加成熟。各种封闭独立的技术更加成熟。各种封闭独立的RFIDRFID系统应用开系统应用开始逐步出现。始逐步出现。2020世纪世纪9090年代,年代,RFIDRFID技术发展更全面。技术发展更全面。RFIDRFID产品在门禁系统、防盗
7、系产品在门禁系统、防盗系统、航空行李识别、电子付费及运动计时方面都得到广泛的应用。统、航空行李识别、电子付费及运动计时方面都得到广泛的应用。随着随着RFIDRFID的广泛应用,为保证不同的广泛应用,为保证不同RFIDRFID设备及系统的相互兼容,设备及系统的相互兼容,RFIDRFID技术标准化问题越来越得到重视。这时,技术标准化问题越来越得到重视。这时,EPCglobalEPCglobal ( (全球电子产品全球电子产品码协会码协会) )应运而生,它是由应运而生,它是由UCC(UCC(北美统一码协会北美统一码协会) )和和EAN(EAN(欧洲商品编码欧洲商品编码协会协会) )共同发起组建,并专
8、门负责制定共同发起组建,并专门负责制定RFIDRFID的标准。的标准。进入进入2121世纪,世纪,RFIDRFID技术理论得到进一步丰富和完善,技术理论得到进一步丰富和完善,RFIDRFID产品种类变产品种类变得更加丰富,得更加丰富,被动型被动型、主动型、主动型电子标签都得到发展,电子标签的成本电子标签都得到发展,电子标签的成本也不断下降。而全球最大的零售商沃尔玛公司的一项也不断下降。而全球最大的零售商沃尔玛公司的一项“要求其前要求其前100100家供应商从家供应商从20052005年年1 1月起,向其配送中心发送货盘和包装箱时使用月起,向其配送中心发送货盘和包装箱时使用RFIDRFID技术,
9、技术,20062006年年1 1月起在单件商品中使用该技术月起在单件商品中使用该技术”的决议,再次把的决议,再次把RFIDRFID技术推到了聚光灯下。技术推到了聚光灯下。7 RFIDRFID技术兴起于二十世纪技术兴起于二十世纪9090年代,该技术在世界范围内广泛地应用于年代,该技术在世界范围内广泛地应用于社会生活的各个领域,而在我国则起步较晚,与先进国家相比还存在较大社会生活的各个领域,而在我国则起步较晚,与先进国家相比还存在较大的差距。目前,我国射频识别技术还处于研发阶段,存在技术水平不高,的差距。目前,我国射频识别技术还处于研发阶段,存在技术水平不高,标准规范不完整等问题。同时,我国射频识
10、别技术又拥有广阔的发展前景标准规范不完整等问题。同时,我国射频识别技术又拥有广阔的发展前景和巨大的市场潜力。为了跟上和巨大的市场潜力。为了跟上RFIDRFID技术的国际水平,技术的国际水平,20062006年中国政府年中国政府1515个个政府部门机构联合发布了中国政府部门机构联合发布了中国RFIDRFID技术政策白皮书,确定了国内技术政策白皮书,确定了国内RFIDRFID技术技术发展的三个阶段。为适应我国社会经济发展对超高频发展的三个阶段。为适应我国社会经济发展对超高频RFIDRFID技术技术的应用需求,的应用需求,根据我国无线电频率划分和产业发展情况,并与国际相关标准衔接,根据我国无线电频率
11、划分和产业发展情况,并与国际相关标准衔接,20072007年年5 5月我国制定并公布了月我国制定并公布了800/900MHz800/900MHz频段频段RFIDRFID技术应用试行规定。引导中技术应用试行规定。引导中国的国的“电子标签电子标签”发展进入标准化、规范化的轨道。发展进入标准化、规范化的轨道。RFIDRFID技术在中国的发展技术在中国的发展8RFID系统组成系统组成 一个简单的一个简单的RFIDRFID系统有四部分组成系统有四部分组成: :电子标签(电子标签(TagTag)阅读设备(阅读设备(ReaderReader)天线(天线(AntennaAntenna)应用系统应用系统9RFI
12、D系统组成系统组成 1. 1. 电子标签电子标签(Tag)(Tag): 由芯片、天线及载体组成,芯片其内存用来保存由芯片、天线及载体组成,芯片其内存用来保存IDID等等特定信息。天线是用来接受和发送信息和指令。载体是用特定信息。天线是用来接受和发送信息和指令。载体是用来安装和保护芯片和天线。每个来安装和保护芯片和天线。每个RFIDRFID标签具有唯一的电子标签具有唯一的电子编码,编码, 附在物体上标识目标对象。附在物体上标识目标对象。102 2. .读写器也称阅读器、询问器读写器也称阅读器、询问器(reader, interrogator)(reader, interrogator),是,是对
13、对RFIDRFID标签进行读标签进行读/ /写操作的设备,读写器是写操作的设备,读写器是RFIDRFID系统中系统中最重要的基础设施,可设计为手持式或固定式。最重要的基础设施,可设计为手持式或固定式。RFID系统组成系统组成11 3.3.天线(天线(antennaantenna)是)是RFIDRFID标签和读写器之间实现射频信标签和读写器之间实现射频信号空间传播和建立无线通讯连接的设备。号空间传播和建立无线通讯连接的设备。RFIDRFID系统中包括系统中包括两类天线,一类是两类天线,一类是RFIDRFID标签上的天线,另一类是读写器天标签上的天线,另一类是读写器天线,既可以内置于读写器中,也可
14、以通过同轴电缆与读写线,既可以内置于读写器中,也可以通过同轴电缆与读写器的射频输出端口相连。目前的天线产品多采用收发分离器的射频输出端口相连。目前的天线产品多采用收发分离技术来实现发射和接收功能的集成。技术来实现发射和接收功能的集成。RFID系统组成系统组成12RFID系统组成系统组成 4.4.应用系统应用系统 应用系统可运行应用软件,是对阅读器传输来的数据应用系统可运行应用软件,是对阅读器传输来的数据进行处理的装置。在射频识别系统中,阅读器和电子标签进行处理的装置。在射频识别系统中,阅读器和电子标签的所有动作都由应用软件来控制。的所有动作都由应用软件来控制。13RFIDRFID技术的工作原理
15、技术的工作原理读写器通过天线把电磁波发射到空中,邻近的标签读写器通过天线把电磁波发射到空中,邻近的标签被电磁波激活;电磁波在标签上的天线中激励起高频被电磁波激活;电磁波在标签上的天线中激励起高频电流,转换后推动标签的集成电路工作;被激活的标电流,转换后推动标签的集成电路工作;被激活的标签会随即发射出载有标签资料的无线电波,这些微弱签会随即发射出载有标签资料的无线电波,这些微弱的无线电波最后再由读写器接收。读写器与电脑连接的无线电波最后再由读写器接收。读写器与电脑连接,对标签传回的资料进行处理或启动回应该资料的相,对标签传回的资料进行处理或启动回应该资料的相关电脑程序关电脑程序。14 RFID系
16、统的分类系统的分类按照不同的分类方法,按照不同的分类方法,RFIDRFID系统有不同的分类。系统有不同的分类。1.1.根据系统工作的频率不同,根据系统工作的频率不同,RFIDRFID系统可以分为系统可以分为低频低频(Low Frequency(Low Frequency,LFLF,30300KHz)30300KHz)、高频、高频 (High Frequency(High Frequency,HFHF,330MHz)330MHz)、超高频、超高频 (Ultra High Frequency(Ultra High Frequency,UHFUHF,3001000MHz)3001000MHz)以及微
17、波以及微波(Micro Wave(Micro Wave,MWMW,2.45GHz2.45GHz,5.8GHz)5.8GHz)系系统。如图所示为统。如图所示为RFIDRFID系统工作频谱图。系统工作频谱图。15参数参数低频低频(LF)(LF)高频高频(HF)(HF)超高频超高频(UHF)(UHF)微波微波( (uWuW) )频率频率125125134 KHz134 KHz13.513.56 MHz6 MHz433MHz433MHz,860860960 960 MHzMHz2.45GHz2.45GHz,5.85.8 GHz GHz技术技术特点特点穿透及绕射能力强穿透及绕射能力强( (能穿透水及绕射
18、能穿透水及绕射金属物质金属物质) );但速;但速度慢、距离近度慢、距离近性价比适中性价比适中,适 用 于 绝 大适 用 于 绝 大多 数 环 境多 数 环 境 ;但 抗 冲 突 能但 抗 冲 突 能力差力差速度快、作用距离速度快、作用距离远;但穿透能力弱远;但穿透能力弱( (不能穿透水,被不能穿透水,被金属物质全反射金属物质全反射) ),且全球标准不统一且全球标准不统一一般为一般为有有源源系统,作用系统,作用距离远;但距离远;但抗干扰力差抗干扰力差作用作用距离距离10cm10m10m主要主要应用应用门禁门禁、防盗系统、防盗系统畜牧、宠物管理畜牧、宠物管理智能卡智能卡电子票务电子票务图书管理图书
19、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162.2.根据根据RFIDRFID系统工作机理不同,可以将系统工作机理不同,可以将RFIDRFID系统分为电磁系统分为电磁耦合和电感耦合耦合和电感耦合。电磁耦合与电感耦合的差别在于。电磁耦合与电感耦合的差别在于电磁耦合电磁耦合方式中阅读器将射频能量以电磁波的形式发送出去;在电感方式中阅读器将射频能量以电磁波的形式发送出去;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的周耦合方式中,阅读器将射频能量束缚在阅读器电感线圈的周围,通过交变闭合的线圈磁场,沟通阅读器线圈与射频标签围,通过交变
20、闭合的线圈磁场,沟通阅读器线圈与射频标签线圈之间的射频通道,没有向空间辐射电磁能量。线圈之间的射频通道,没有向空间辐射电磁能量。 标签标签读写器读写器读写器读写器标签标签173.3.根据根据RFIDRFID系统标签有无电源的不同,可以将系统标签有无电源的不同,可以将RFIDRFID系统分为系统分为被动型、主动型。被动型、主动型。被动型标签内部没有电池,标签通过耦被动型标签内部没有电池,标签通过耦合读写器发射的电磁波的能量来工作。它的重量轻,体积合读写器发射的电磁波的能量来工作。它的重量轻,体积小,成本低,使用寿命很长。但它的识别距离较小,而且小,成本低,使用寿命很长。但它的识别距离较小,而且需
21、要比较大的发射功率的读写器。主动型系统的标签内部需要比较大的发射功率的读写器。主动型系统的标签内部装有电池,标签通过电池供电主动发射信号,识别距离较装有电池,标签通过电池供电主动发射信号,识别距离较长,但标签的成本较高,体积比较大,同时它的寿命限制长,但标签的成本较高,体积比较大,同时它的寿命限制于电池的寿命。于电池的寿命。标签类型标签类型电力电力/电波电波价格价格传送距离传送距离特征特征厂家厂家被动型被动型不带电源不带电源,不能独自不能独自发射电波发射电波低低8元元-80元元目标目标0.4元元数数mm-数数m可半永久性使用可半永久性使用只能读数据只能读数据标签中只有标签中只有ID,数数据管理
22、在数据中心据管理在数据中心日立日立AlienTechnology主动型主动型带有电源带有电源,可独自发可独自发射电波射电波高高80元元数数10m-数数百米百米电源寿命电源寿命(1-10年年)数据可改写数据可改写OMRONRFCCODE18RFID技术与其他自动识别技术的比较技术与其他自动识别技术的比较目前广泛应用的自动识别技术主要包括摄像、条码、磁卡、目前广泛应用的自动识别技术主要包括摄像、条码、磁卡、ICIC、射频、射频等,这些识别技术都有各自的优缺点及适于应用的场合。等,这些识别技术都有各自的优缺点及适于应用的场合。 下表显示下表显示了几种识别技术的区别:了几种识别技术的区别:19只要通过
23、RFID Reader即可,不需接触,直接读取信息至数据库内,且可一次处理多个标签,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。纸张受到脏污就会看不到,但RFID对水、油和药品等物质却有强力的抗污性。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的读写机能数据的读写机能耐环境性
24、耐环境性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与应用在不同产品。因此,可以更加灵活的控制产品的生产。RFIDRFID技术的优点技术的优点二、RFID技术在各领域的应用1.交通领域交通领域2.医疗领域医疗领域3.防伪技术领域防伪技术领域4.物流领域物流领域5.安全防护领域安全防护领域6.管理管理与数据与数据统计领域统计领域1、在交通领域的应用路桥电子收费管理系统路桥电子收费管理系统海关车辆自动核放系统海关车辆自动核放系统智能停车场管理系统智能停车场管理系统火火车车厢与车车厢与货运集装箱识别
25、货运集装箱识别路桥电子收费管理系统 当车辆通过路桥车道并进入车道天线的通讯区当车辆通过路桥车道并进入车道天线的通讯区域时,安装在车辆内的电子标签立即将车辆信息域时,安装在车辆内的电子标签立即将车辆信息、行车记录信息等信息向车道天线发送,车道天、行车记录信息等信息向车道天线发送,车道天线接收到信息后通过交易控制器把信息传送给车线接收到信息后通过交易控制器把信息传送给车道控制机,信息经车道控制机处理后,再将当前道控制机,信息经车道控制机处理后,再将当前行车记录等信息逆向传给车道天线,最后写入该行车记录等信息逆向传给车道天线,最后写入该车的电子标签。车的电子标签。 这样,每个收费站都可以通过获取车辆
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