RRIFD大作业

滨江学院RFID原理与应用题目RFID的原理及应用院系滨江学院计算机系专业物联网学生姓名高鹏鋆学号20132365038二Ｏ一五年十月三十日二．RFID的起源三．RFID的发展四．RFID的关键技术五．RFID的应用六．RFID的前景展望一．RFID的定义RFID射频标签是产品电子代码（EPC）的物理载体，附着于可跟踪的物品上，可全球流通并对其进行识别和读写。RFID（RadioFrequencyIdentification）技术作为构建“物联网”的关键技术近年来受到人们的关注。RFID技术早起源于英国，应用于第二次世界大战中辨别敌我飞机身份，20世纪60年代开始商用。RFID技术是一种自动识别技术，美国国防部规定所有军需物资都要使用RFID标签；美国食品与药品管理局建议制药商从利用RFID跟踪常造假的药品。零售业应用RFID技术等一系列行动更是推动了RFID在全世界的应用热潮。2000年时，每个RFID标签的价格是1美元。许多研究者认为RFID标签非常昂贵，只有降低成本才能大规模应用。2005年时，每个RFID标签的价格是12美分左右，现在超高频RFID的价格是10美分左右。RFID要大规模应用，一方面是要降低RFID标签价格，另一方面要看应用RFID之后能否带来增值服务。RIFD通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，作为条形码的无线版本，RFID技术具有条形码所不具备的防水、防磁、耐高温、使用寿命长、读取距离大、标签上数据可以加密、存储数据容量更大、存储信息更改自如等优点，其应用将给零售、物流等产业带来革命性变化。是一种通信技术，可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。二．RFID的起源RIFD技术是基于雷达技术的发展而发展起来的，最早可以追溯到二战期间。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“利用反射功率的通讯”奠定了射频识别RFID的理论基础。RFID技术发展的历程表。在20世纪中，无线电技术的理论与应用研究是科学技术发展最重要的成就之一。RFID技术的发展可按10年期划分如下：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。1961—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，各种规模应用开始出现。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，RFID产品逐渐成为人们生活中的一部分。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，规模应用行业扩大。RFID技术的理论得到丰富和完善。单芯片电子标签、多电子标签识读、无线可读可写、无源电子标签的远距离识别、适应高速移动物体的RFID正在成为现实。三．RFID的发展很多的技术规范目前已经开始出现，在电子标签推广应用中，RFID电子标签的安全问题集中在对个人用户的隐私和企业用户的商业秘密保护、防范对RFID电子标签系统的攻击和应用RFID电子标签技术进行安全防范等多个方面。使用各种认证及加密的方法和途径可确保RFID电子标签与读写器之间的数据安全，比如在读写器发送密码来解锁数据之前RFID电子标签的数据处于锁定状态。更严格的还可能是同时包括认证和加密方案。但是RFID电子标签的成本直接影响到其计算能力及采用算法的强度。在RFID电子标签系统中，可采用流密码加密的方法对信息进行加密。流密码加密是指将明文信息逐位加密成密文的单钥体制。采用硬件实现流密码加密算法，伪噪声编码加密是其中的方法之一。伪噪声编码具有白噪声信号的统计特性，故整个系统具有较强的抗干扰能力，且伪噪声编码的形成方式和结构多样化、软件化，可随时变换密钥。RFID电子标签采用许多的复杂而又有细微差别的安全技术是有相当难度的，但是解决公众对隐私和安全性方面的疑虑是RFID电子标签生产商必须解决的问题。特别是在重要领域的RFID电子标签应用推广中，RFID电子标签不仅需要有很高的加密等级技术，而且应用密码方案能否自主掌握，将对国家安全和社会生活有很大的影响。发展超高频低成本单品级技术超高频RFID射频识别技术因为其识别距离远、识别速度快、有较强的防冲突能力而被主要用在物流和供应链管理上，并且得到了沃尔玛、麦德隆和IBM等国际大公司的大力推动，发展十分迅速。在通讯协议上，超高频RFID射频识别技术目前发展主要为ISO/IEC18000-6C（EPCGen2），同时有部分ISO/IEC18000-6B的应用。超高频RFID射频识别技术在电子标签应用上还有许多技术难点尚待突破，这表现在：在读取的准确度上，尤其是对靠近液体和金属等特殊介质材料的超高频RFID电子标签的读取差错率还比较高。另外，一次性读取防冲突问题及在快速移动物体上的RFID电子标签读取准确性问题，还没有很好解决。超高频电子标签芯片的研究，降低芯片的成本、提高芯片的工作距离、提高芯片的识别效率和芯片的安全问题，是当前主要集中的热点。超高频RFID电子标签芯片由于其自身特点，更适合于作为简单的低成本识别标签使用，超高频RFID射频识别系统目前还难以支持加密、解密等复杂的算法。所以国外目前在超高频RFID射频识别技术用于电子标签实现与应用上比较偏重于可用于物流管理的低成本单品级产品的研制与优化的解决方案的提出。[从全球的范围来看，美国政府是RFID应用的积极推动者，在其推动下美国在RFID标准的建立、相关软硬件技术的开发与应用领域均走在世界前列。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。RFID在韩国的重要性得到了加强，政府给予了高度重视，但至今韩国在RFID的标准上仍模糊不清。目前，美国、英国、德国、瑞典、瑞士、日本、南非等国家均有较为成熟且先进的RFID产品。四．RFID的关键技术最基本的RFID系统由三部分组成：标签(Tag)由耦合元件及芯片组成每个标签具有惟一的电子数据，附着在物体上标识目标对象读写器(Reader)也称为阅读器。用以产生发射无线电射频信号并接收由电子标签反射回的无线电射频信号，经处理后获取标签数据信息．有时还可以写入标签信息的设备。读写器的收发距离可长可短，根据它本身的输出功率和使用频率的不同，从几厘米到几十米不等；天线(Antenna)．在标签和读写器问传递射频信号控制数据的获取和通讯。一般而言天线都会与读写器整合在一起可设计为手持式或固定式。以最常见的交通卡为例卡内嵌有一个电子标签公交车上的读卡器内置了一个读写器和一根天线，其读写距离为10厘米左右属于低频产品成本相对较低。当标签进入磁场时，接收到读写器通过天线发送的一定频率的射频信号就能产生感应电流从而获得能量，发送出存储在芯片中的自身编码等信息(被动式标签)，或者主动发送某一频率的信号(主动式标签)．读写器读取信息并解码后，送至中央信息系统进行有关数据处理。这样．读写器通过天线可实现无接触地读取并识别标签中所保存的电子数据，从而达到自动识别物体的目的。RFID芯片在RFID的产品链中占据着举足轻重的位置，其成本占到整个标签的三分之一左右。对于广泛用于各种智能卡的低频和高频频段的芯片而言，以复旦微电子、上海华虹、大唐微电子、清华同方等为代表的中国集成电路厂商已经攻克了相关技术，打破了国外厂商的统治地位。但在UHF频段，RFID芯片设计面临巨大困难：（1）苛刻的功耗限制；（2）片上天线技术；（3）后续封装问题；（4）与天线的适配技术。目前，国内UHF频段RFID芯片市场几乎被国外企业垄断。目前国内企业已经熟练掌握了低频标签的封装技术，高频标签的封装技术也在不断地完善。出现了一些封装能力很强，尤其是各种智能卡封装能力强的企业，例如深圳华阳、中山达华、上海申博等等。但是国内欠缺封装超高频、微波标签的能力，当然这部分产品在我国的应用还很少，相关的最终标准也没有出台。我国的标签封装企业大多是做标签的纯封装，没有制作Inlay的能力。提高生产工艺，提供防水、抗金属的柔性标签是我国RFID标签封装企业面临的问题。按照不同的分类标准，RFID标签有多种不同的分类。根据工作方式分：主动式标签(Activetags)，也称为有源标签。主动式标签内部自带电池进行供电，具有可读写的特性。它的优点是发射半径较大，因此读／写距离较远；缺点是与被动式标签相比体积较大，成本较高，寿命只有3～10年，而且随着标签内电池电力的消耗，数据传输的距离会越来越小，影响系统的正常工作。主动式标签可以通过设计电池的不同寿命对标签的使用时间或使用次数进行限制．它可以用在需要限制数据传输量或者使用数据有限制的地方，比如，一年内，标签只允许读写有限次。被动式标签(Passivetags)，也称为无源标签。被动式标签内部不带电池，通过读写器产生的磁场中获得工作所需的能量。它的优点是体积较小．成本很低．而且寿命理论上说是无限的；缺点是发射半径较小．因此读写距离较近．需要读写器具有较强的发射功率才能可靠识读。被动式标签常常用在标签信息需要每天读写或频繁读写多次的地方，并且支持长时间的数据传输和永久性的数据存储。通常读写器发送时所使用的频率被称为RFID系统的工作频率。根据工作频率分：低频(30kHz-300kHz)，该频率主要是通过电感耦合的方式进行工作．也就是在读写器线圈和标签线圈间存在着变压器耦合作用。相对于其他频段的RFID产品．该频段数据传输速率比较慢，标签的价格相对来说便宜。低频系统主要用于短距离(无源情况，典型阅读距离为lOcm)、低成本的应用中，如门禁控制、校园卡、动物监管、货物跟踪、存取控制、POS应用等；中高频(3MHZ～30MHz)，在该频率的标签不再需要线圈进行绕制．可以通过腐蚀或者印刷的方式制作天线。数据传输速率比低频要快，但价格不是很贵。中频系统用于门禁控制和需要传送大量数据的应用系统，如项目级跟踪、图书管理、智能货架等；超高频(300MHz-5．8GHz)，超高频系统通过电场来传输能量。该频段读取距离比较远，无源可达1Om左右．该频段有很高的数据传输速率．在很短的时间可以读取大量的电子标签，有好的读取距离，但是对读取区域很难进行定义，电子标签及阅读器成本均较高。高频系统应用于需要较长的读写距离(可达几米至几十米)和高读写速度的场合，应用于火车监控、高速公路收费、航空包裹RFID中间件又称RFID管理软件，它屏蔽了RFID设备的多样性和复杂性，能够为后台业务系统提供强大的支撑，从而驱动更广泛、更丰富的RFID应用。当前我国的RFID中间件市场还不成熟，应用较少而且缺乏深层次上的功能。市场上比较有影响力的中间件企业有SAP、ManhattanAssociatesz、Oracle、OATSystems等。国内低频读写器生产加工技术非常完善，生产经营的企业很多且实力相当。高频读写器国内的生产加工技术基本成熟，但还没有形成强势品牌，企业实力差不多，只是注重的应用方向不同。例如面对消费领域（校园一卡通等）的企业中哈尔滨新中新，沈阳宝石、北京迪科创新等有一定的影响力。国内只有如深圳远望谷，江苏瑞福等少数几家企业具有设计、制造超高频读写器的能力。RFID的应用，RFID市场还是处于前期宣传预热阶段，项目机会在逐步增加，但是大部分还是处于前期的洽谈阶段，真正实施的项目并不多，还未出现真正的大规模有影响力的应用项目。因此中国市场的RFID系统集成商还是处于前期的市