RFID技术及应用

RFID技术及应用目录物联网核心技术—RFID技术概述其他标识技术回顾RFID技术的历史RFID技术的组成RFID技术的发展RFID技术的应用物联网概述物联网(TheInternetofthings)的概念是在1999年提出的，又名传感网，它的定义很简单：把所有物品通过射频识别等信息传感设备与互联网连接起来，实现智能化识别和管理。物联网基本特点全面感知：利用RFID、传感器、二维码，及其它各种的感知设备随时随地的采集各种动态对象，全面感知世界。可靠的传送：利用以太网、无线网、移动网将感知的信息进行实时的传送。智能控制：对物体实现智能化的控制和管理，真正达到了人与物的沟通。一维与二维条码条形码是一种信息的图形化表示方法，可以把信息制作成条形码，然后用相应的扫描设备把其中的信息输入到计算机中。条形码分为一维条码和二维条码，下面分别介绍。1.一维条形码条形码或者条码（barcode）是将宽度不等的多个黑条和空白，按一定的编码规则排列，用以表达一组信息的图形标识符。常见的一维条形码是由黑条（简称条）和白条（简称空）排成平行线图案。条形码可以标出物品的生产国、制造厂家、商品名称、生产日期以及图书分类号、邮件起止地点、类别、日期等信息，因此在商品流通、图书管理、邮政管理、银行系统等很多领域得到了广泛的应用。一维条形码条形码扫描器其它标识方式2.二维条形码通常一维条形码所能表示的字符集不过10个数字、26个英文字母及一些特殊字符，条码字符集最大所能表示的字符个数为128个ASCII字符，信息量非常有限，因此二维条形码诞生了。二维条形码是在二维空间水平和竖直方向存储信息的条形码。它的优点是信息容量大，译码可靠性高，纠错能力强，制作成本低，保密与防伪性能好。以常用的二维条形码PDF417码为例，可以表示字母、数字、ASCII字符与二进制数；该编码可以表示1850个字符/数字，1108个字节的二进制数，2710个压缩的数字；PDF417码还具有纠错能力，即使条形码的某个部分遭到一定程度的损坏，也可以通过存在于其他位置的纠错码将损失的信息还原出来。其它标识方式2009年12月10日，我国铁道部对火车票进行了升级改版。新版火车票明显的变化是车票下方的一维条码编程二维防伪条码，火车票的防伪能力增强。进站口检票时，检票人员通过二维条码识读设备对车票上的二维条形码进行识读，系统自动辨别车票的真伪并将相应信息存入系统中。下面给出了我国使用的一维条形码与二维条形码火车票的比较。其它标识方式作为一种比较廉价实用的技术，一维条码和二维条码在今后一段还会在各个行业中得到一定的应用。然而，条形码表示的信息依然很有限，而且在使用过程中需要用扫描器以一定的方向近距离地进行扫描，这对于未来物联网中动态、快读、大数据量以及有一定距离要求的数据采集，自动身份识别等有很大的限制，因此需要采用基于无线技术的射频标签（RFID）。其它标识方式磁卡（magneticcard）：一种卡片状的磁性记录介质，利用磁性载体记录字符与数字信息，用来识别身份或其他用途。其它标识方式IC卡（integratedcircuitcard）：也叫做智能卡（smartcard），它是通过在集成电路芯片上写的数据来进行识别的。IC卡与IC卡读写器，以及后台计算机管理系统组成了IC卡应用系统。其它标识方式什么是RFID?射频识别技术RFID(RadioFrequencyIdentification)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。有源无源RFID技术工作原理RFID技术的基本工作原理：标签进入磁场后，接受读卡器发出的射频信号，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（PassiveTag,无源标签或被动标签），或者主动发送出某一频率的信号（ActiveTag,有源标签或主动标签）；读卡器读取信息并解码后，送至后台信息系统进行有关数据处理读卡器电子标签电磁信号查询携带有标签信息的反射信号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。最早的RFID技术应用RFID技术的发展阶段时间RFID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。RFID并不是一个崭新的技术唯一标识（UID）的重要性挑战：如何处理物体的组合\合成\拆分\替换带来的UID变化如何处理UID与物体之间关系的映射关系，比如同一批次的产品编号是否相近如何确保国家、企业、个人均具有一定的UID分配权利不透明UID与匿名机制支持已有ID机制虚拟物体的ID分配问题需求分析目标：对物体进行统一标识进行物体的区分\查找标识基本需求对单个物体进行唯一标识支持一类物品的标识【某类物品的查询】复合物体：有多个组件，每个部件都有标识号【动态变化】安全需求非层次命名：标识应该独立于自身位置和上下文环境等信息层次结构RFID标签有源无源RFID读写器RFID工作频率高频13.5MHz±7kHz低频135kHz特高频433MHz，866~960MHz，2.45GHz超高频5.8GHz，24GHzRFID频段特性频段描述作用距离穿透能力125-134KHz低频（LF）0.45m能穿透大部分物体13.553-13.567MHz高频（HF）1-3m勉强能穿透金属和液体400-1000MHz超高频（UHF）3-9m穿透能力弱2.45GHz微波（Microwave）〉100m(有源)穿透能力弱RFID已经在日常生活中得到了广泛的应用，RFID技术的发展得益于多项技术的综合发展，所涉及的关键技术大致包括：芯片技术、天线技术、无线通信技术、数据交换与编码技术、信息处理技术和计算机技术。RFID技术无处不在RFID网络化发展GPS结合现代通信、计算机、全球定位（GPS）等技术，从独立系统应用走向网络化应用，实现跨地区、跨行业的综合应用。RFID与物联网RFID是物联网发展的排头兵，新型低功耗传感器与RFID网络的复合是物联网节点的一种重要形式，在交通、电力、环保、公共安全、现代农业、商业与物流、城市信息等众多领域有着广泛的应用，具有广阔的市场前景。RFID的市场需求市场的关键在于成本性能与价格的平衡价格在标签中的挑战•20美分托盘级•10美分高端产品药品防伪行李•5美分书籍、杂志、服装•1美分绝大部分产品20美分10美分5美分1美分标签性能的挑战失配效应贴于物体表面时自由辐射空间属性改变堆集效应当多个标签放在一起时会产生相互影响，性能与单个标签存在差异水和潮湿物体水气对于电磁波有较强的吸收效应金属物体表面会产生反射，遮挡、屏蔽效应RFID标签的机会特定包装的标签设计考虑包装和使用环境的专业天线设计导电油墨印刷天线通过印刷的方法设计天线直接装芯片集成于包装在生产线上便并芯片集成于包装上RFID标签的机会聚合物印刷集成电路+=读写器的成本挑战~1000美元沃尔玛、麦德龙仓库或码头~500美元工业传送带行李分类~100美元智能仓储，超市自动结算~10美元手机中集成读写器，广泛使用$2000$500$100$10？RFID读写器的机会•读写距离•多读写器工作方式•读写率、读写速度•抗干扰•噪声性能•嵌入式系统•网络结口仓储系统中有着更高的要求•近场读写•特定场景下高速阅读•特定场景下高码率•空中接口、多读写器•主机共享嵌入式系统有着特定的要求低功耗、精简结构形式RFID读写器的方向•小体积超高频读写器精简的读写器芯片•读写器的普及化读写器在现在电子产品中的嵌入RFID的产业链RFID电子标签七大产业链1）标准制订；2）芯片设计与制造；3）天线设计与制造；4）电子标签封装；5）读写设备开发与生产；6）系统集成和数据管理软件平台；7）应用系统开发。RFID产业的机遇与挑战中国在RFID产业链各环节如射频芯片、封装、软件/中间件、系统集成产业的逐渐壮大,使得中国已经初步形成较完善的RFID产业链。比较于欧美等发达国家或地区，我国在RFID产业起步较晚，发展还较为落后。但是，得到国家通过金卡工程等试点工程和第二代身份证等大项目的积极推动;巨大潜在市场价值吸引的各方企业投入;以及配套设施的日渐成熟，使得国内市场发展步伐在不断加快，产业链日渐立体化，RFID产品逐渐丰富，应用领域在各行业扩展的程度也在不断加深。产业发展前景可期。一、是自主编码体系和标准未定，二、是超高频以上的芯片设计及制造能力有待提高，三、是应用规模较小，难以发挥规模经济效益，应用成本较高，四、应用试点和推广工作还需各方共同推动。机遇：挑战：身边的RFID：门禁、考勤身边的RFID:手机支付身边的RFID:仿伪一名顾客正在香港mi-tu店内使用RFID智能试衣系统身边的RFID:试衣镜身边的RFID:智能医疗身边的RFID:医疗物品追踪身边的RFID:仓储与物流传送机、生产线管理天线-智能清点、记录、分配物料-大幅度提高设备使用率文档追踪与图书馆集装箱电子封条身边的RFID:不停车收费身边的RFID:零售业快速结算身边的RFID:矿井人员定位RFID将构建虚拟世界与物理世界的桥梁。可以预见，在不久的将来，RFID技术将会在各行各业被广泛采用。在这一进程中新技术的应用、与物联网的融合、更低的成本将成为市场加速扩大的最重要推动力。谢谢！