第三章RFID技术铁道

第三章RFID技术内容3.1RFID与物联网3.2RFID的编码标准3.3RFID地址解析3.4RFID识别防碰撞3.1RFID与物联网3.1.1RFID的概念与特点3.1.2RFID技术与物联网一、案例识读与分析门票高效防伪打击造假，“世博芯”带你畅游案例分析与讨论：上海世博门票（1）“世博芯”是用什么技术来实现的？（2）“世博芯”的门票是如何进行防伪打假的？请设想一下未来的演唱会门票会是怎样的？4从设计到印刷，世博门票印制工程技术人员花的心思堪比印制人民币，由于嵌入了无线射频（RFID）芯片，可以写入大量信息，读写器（或者闸机）不仅能在短时间、一定距离之内读出信息，还能把这些信息统一汇总到后台，非常便于对整个世博园的人流、物流、交通流量、餐饮等方面的管理。2007年起，华虹集团开始组织研发为世博门票“造心”，不但要安全可靠，还得技术成熟。华虹集团高级工程师徐林说，“如果用传统的纸质门票，需要人工识别；如果用二维码，检票也不够简便快速，再碰上极端人流高峰，大量游客集中在同一时间入园，要让所有人进园，光检票确实足足需要一整天。”5相比之下，嵌入了无线射频（RFID）芯片的优势就显而易见了。人均过闸机时间不超过20秒，还有数百台闸机“同时开工”，采用这种类似交通卡的电子门票，你根本不用看正面还是反面，直接插入闸机就行。同时，闸机还可迅速读取内嵌的电子标签信息辨别真伪。每颗“心”都被赋予了唯一的类似身份证的密码，一票一密码，这样假票就混不进来了。整个票务系统，从制票的起初环节，就已经开始为其后的每一个环节考虑：安全、可靠、高效。67本次世博会所有证件卡制作，全部采用RFID技术，卡内芯片采用RFID非接触式CPU芯片、工作频率采用13.56Mhz，其集成电路包括CPU(中央处理器)，硬件DES协处理器，EEPROM，RAM(随机存储器)以及固化在ROM(只读存储器)中的COS(片内操作系统)。装有COS的CPU卡相当于一台微型计算机，不仅具有数据存储功能，同时具有命令处理和数据安全保护等功能，并且通过ROM反逆向提取，存储器数据加密，增强了卡内信息的安全性。8二、认识RFID技术1.什么是RFID？RFID是RadioFrequencyIdentification的缩写，即射频识别。常称为感应式电子晶片或近接卡、感应卡、非接触卡、电子条码等等，俗称电子标签。9二、认识RFID技术1.什么是RFID？一套完整的RFID系统通常由三部分组成：即电子标签（tag），读写器（reader），以及数据库系统或数据控制与管理中心组成。电子标签也称应答器(transponder)，或称数据载体(datacarrier)。读写器通过通信技术和网络系统与数据库系统相连接。数据库系统主要完成数据信息的储存及管理，可以是简单的小型数据库，也可能是通过网络联结的，分布在全球各地的，多级分层次的大型集中的ERP数据库。10二、认识RFID技术1.什么是RFID？RFID是一种突破性的技术：“第一，可以识别单个的非常具体的物体，而不是像条形码那样只能识别一类物体；第二，其采用无线电射频，可以透过外部材料读取数据，而条形码必须靠激光来读取信息；第三，可以同时对多个物体进行识读，而条形码只能一个一个地读。此外，储存的信息量也非常大。”11二、认识RFID技术2．RFID技术特征（1）数据的无线读写（ReadWrite）功能（2）容易小型化和多样化的形状（3）耐环境性（4）可重复使用（5）穿透性（6）数据的记忆容量大（7）系统安全（8）数据安全12二、认识RFID技术3.日常生活中的RFID技术（1）RFID防伪技术在二代身份证上的应用带有RFID芯片的第二代身份证及读写设备利用二代身份证的优势：1）拥有视读和机读两种方式；2）防伪性好，身份证和阅读器之间的通信是经过加密的。13二、认识RFID技术3.日常生活中的RFID技术（2）典型应用—汽车防盗RFID汽车防盗锁14二、认识RFID技术3.日常生活中的RFID技术（2）RFID远距离识别停车场管理系统RFID远距离识别车辆管理系统示意图15二、认识RFID技术3.RFID适用的行业？（1）零售流通产业应用于零售流通产业结帐卡常常受不了在大卖场结帐时大排长龙的等待吗？如果每个商品上都贴有RFID标签的话，只要将整个购物车推过一道装有感应器的门，即可瞬间完成结帐，既方便又有效率。1617甚至当我们有一天收到超市发来的一条我们最关心的商品的优惠信息时，我们只需要回复“要”或者“不要”，商品便被迅速送到家门口。在找不到想买的商品时，只需在购物车的触摸屏上输入商品名称，显示屏就会立刻显示一条能找到那个商品的最优路线我们还可以随时查看目前所购商品的总价格。甚至每到一个货架之前就可以浏览该商品的相关信息，而不需要担心费力气去找商品的说明；当我们需要结账的时候，我们不需要排着长长的队，等待收银员一件件的扫描商品、装袋、收款、开票。我们只需要在结账通道等待几秒的时间，便可以离开了1819二、认识RFID技术3.RFID适用的行业？（2）医疗产业（3）汽车产业20二、认识RFID技术3.RFID适用的行业？（4）物流产业（5）服饰业21二、认识RFID技术3.RFID适用的行业？（6）智能图书馆22三、RFID概述1.RFID简史RFID直接继承了雷达的概念，并由此发展出一种生机勃勃的AIDC新技术——RFID技术。1948年哈里.斯托克曼发表的“利用反射功率的通信”奠定了射频识别RFID的理论基础。RFID被称作是一种新的技术是无线电技术与雷达技术的结合。23三、RFID概述2.RFID系统组成一套典型的RFID系统由电子标签（Tag）、读写器(Reader)和Middleware&A.P.中介和应用系统构成如图1-16所示。图1-16RFID系统组成24三、RFID概述2.RFID系统组成1）RFID读写器图1-17RFID读写器内部结构图1-18RFID读写器示意图25三、RFID概述2.RFID系统组成2）RFID标签RFID电子标签（如图1-19所示）是射频识别系统的数据载体，电子标签由标签天线和标签专用芯片组成，每个标签具有唯一的电子编码，附着在物体上标识目标对象。图1-19RFID标签内部结构26三、RFID概述3.RFID类型依据电子标签供电方式的不同，电子标签可以分为有源电子标签(Activetag)、无源电子标签(Passivetag)和半无源电子标签(Semi—passivetag)。有源电子标签内装有电池，无源射频标签没有内装电池，半无源电子标签(Semi—passivetag)部分依靠电池工作。电子标签依据频率的不同可分为低频电子标签、高频电子标签、超高频电子标签和微波电子标签。依据封装形式的不同可分为信用卡标签、线形标签、纸状标签、玻璃管标签、圆形标签及特殊用途的异形标签等。27三、RFID概述3.RFID系统类型1）RFID的类型(以电力来源分类)28三、RFID概述3.RFID系统类型2）RFID的类型(以频率分类)Ⅰ低频LowFrequency(LF)：主要规格125～134KHz。低频的最大优点在于其标签靠近金属或液体的物品能够有效发射讯号，不像其他较高频率标签的讯号会被金属或液体反射回来，但缺点是读取距离短、无法同时进行多标签读取以、及资讯量较低，一般应用于门禁系统、动物晶片、汽车防盗器和玩具等。29三、RFID概述3.RFID系统类型2）RFID的类型(以频率分类)Ⅱ高频HighFrequency(HF)：主要规格13.56MHz。常见的主要规格有13.56MHz；ISO-14443AMifare和ISO-15693；电子卷标都是被动式感应耦合，读取距离约10-100公分；图1-23门禁管理和电子钱包（高频HFISO-14443Mifare）30三、RFID概述3.RFID系统类型2）RFID的类型(以频率分类)Ⅱ高频HighFrequency(HF)：主要规格13.56MHz。高频HF病患识别：减少数据流，减少错误率改变操作模式，缩短操作时间及时准确提供病史，随时掌握病患最新情况（图1-26高频HF病患识别）31三、RFID概述3.RFID系统类型2）RFID的类型(以频率分类)Ⅱ超高频UltraHighFrequency(UHF)：主要规格433MHz、860MHz～960MHz。优点在于读取距离较远、信息传输速率较快，而且可以同时进行大数量标签的读取与辨识，目前已成为市场的主流；缺点是在金属与液体的物品上的应用较不理想；应用于航空旅客与行李管理系统、货架及栈板管理、出货管理、物流管理、货车追踪、供应链追踪；32三、RFID概述3.RFID系统类型2）RFID的类型(以频率分类)Ⅲ极高频/微波SuperHighFrequency(SHF)/Microwave(uW)：主要规格2.4GHz、5.8GHz（图1-28极高频/微波标签）特性与应用和超高频段相似，但是对于环境的敏感性较高，像是易被水气吸收，实作较复杂，未完全标准化，普及率待观察，一般应用于行李追踪、物品管理、供应链管理…等。33四、RFID技术的发展1.全球RFID产业发展现状1）国外RFID产业发展现状从全球来看，美国已经在RFID标准的建立，相关软硬件技术的开发、应用领域走在世界的前列。欧洲RFID标准追随美国主导的EPCglobal标准。在封闭系统应用方面，欧洲与美国基本处在同一阶段。日本虽然已经提出UID标准，但主要得到的是本国厂商的支持，如要成为国际标准还有很长的路要走。2）我国RFID产业发展与政策支持现状2006年6月9日，我国15个部委联合编写的《中国射频识别（RFID）技术政策白皮书》正式以国家技术产业政策的形式对外公布，作为我国第一次针对单一技术发表的政策白皮书，为我国RFID技术与产业未来几年的发展提供了系统性指南。随后，科技部确定了国家先进制造技术“863计划”中的19个方面的课题的专项资金，共计1.28亿元，支持RFID技术在我国的研发与应用；信息产业部在2007年正式发布《800/900MHz频段射频识别(RFID)技术应用规定》的通知，规划了800/900MHz频段RFID技术的具体使用频率，扫除了RFID正式商用的技术障碍，为RFID大规模普及提供了重要保障。国家切实可行的政策指导规划和实实在在的项目支持，极大地促进了RFID产业的发展，我国RFID发展进入了快车道。344.RFID技术面临的问题四、RFID技术的发展在现阶段，RFID应用仍有一些关键性的问题等待解决，具体包括：1)成本问题成本影响了RFID的拓展速度。美国号称电子标签目标价格为5美分，日本也正朝着推出5日元的标签而努力。改善制造流程与提高市场规模是RFID降价的关键。2)信号干扰问题RFID主要是基于无线电波传送原理，当无线电波遇到金属或是液体时，信号传导会产生干扰与衰减，进而影响数据读取的可靠性与准确度。在一些特殊环境中，如将RFID标签贴于装饮料的铝罐外，或是计算机金属外壳上，都会遇到这类问题。3)频段管制问题目前，各国电磁波管制频段的范围不尽相同，尤其是在超高频和微波频段，各国开放的频率不一，使得RFID在跨国应用时产生许多问题。RFID设备制造商正朝着提供多频段功能的方式来解决此问题，但此举会增加设备成本，从而不利于应用推广。4)国际标准制订目前，RFID技术及标准的制订机构包括EPCglobal与ISO，其中，EPCglobal制订了EPC(ElectronicProductCode)标准，使用UHF频段。ISO制定了ISO14443A/B、ISO15693与ISO18000标准，前两者采用13.56MHz，后者采用860.930MHz。5)隐私权问题RFID具有追踪物品的功能，尤其是在消费性商品的使用上。当消费者在超市中购买商品时，商品的RFID信息存在着被少部分人刻意收集，从而侵犯他人隐私权的可能性。该项质疑使RFID的大量应用存在不确定