Chapter3电子标签

多媒体终端D&T团队第三章电子标签第三章电子标签3.1电子标签的分类3.2电子标签协议3.3电子标签和条形码3.4电子标签的组成和制造3.5电子标签的性能3.6电子标签的发展趋势3.1电子标签的分类定义：电子标签（Tag）是RFID系统中存储可识别数据的电子装置。射频识别技术之所以能够被广泛地应用，根本原因在于RFID技术可以通过电子标签对物品进行非接触的自动识别。电子标签通常安装在被识别物体上，存储被识别对象的相关信息，可以通过读写器对电子标签存储器上的信息进行非接触式的读写操作。3.1电子标签的分类射频识别系统可以应用于不同的领域和场合，不同的应用场合对RFID系统中电子标签的要求也不尽相同。为了满足这些多种多样的需求，电子标签的种类也多种多样。电子标签可以根据以下5中不同的方式进行分类:①按照标签获取能量的方式分类②按照标签的工作频率分类③标签内部使用的存储器类型④标签中存储器的存储数据能力⑤标签所实现的功能3.1电子标签的分类能量来源根据标签获取能量的方式，标签可以分为有源标签和无源标签对比项有源标签无源标签频率高低距离长短成本高低体积大小主要用途追踪物流、认证有源标签和无源标签的特点的对比3.1电子标签的分类能量来源根据标签使用能量的方式，标签可以分为被动式标签、半被动式标签和主动式标签主动式标签和被动式标签特点的对比规格主动式标签被动式标签能量来源自身电源供电通过电磁感应获取工作距离可达100m可达3～5m，一般为10～40cm信号强度要求低高价格高低工作寿命2～4年更长存储容量16KB以上通常小于128B3.1电子标签的分类1、被动式标签被动式标签本身没有电源或者没有电池，它从读写器接收到的电磁波上获取能量，其功能有限，但不会产生干扰，且成本低廉被动式标签特点的优缺点优点缺点尺寸小需要读写器才能工作重量轻数据存储容量小价格便宜需要高功率的读写器不会增加无线噪声读取范围小（0.5~6m）寿命长可靠性高3.1电子标签的分类2、半被动式标签半主动式标签的内部也带有电源，但必须经过阅读器的激活才能向阅读器传送数据，也就是说不能主动传输数据；半被动式标签特点的优缺点优点缺点更长的读取范围（30cm以上）需要读写器才能工作减少从读写器接收的能量更大的尺寸和重量存储更多的数据同被动式标签相比成本增加可能具有环境传感器电池寿面有限（2~7年）不会增加无线噪声电池对苛刻环境敏感3.1电子标签的分类3、主动式标签主动式标签内部有能量源和主动发射器，含能量源和主动发射器3.1电子标签的分类3、主动式标签主动式标签的优点和缺点同半被动式类似，见下表优点缺点更长的读取范围（30cm以上）需要读写器才能工作减少从读写器接收的能量更大的尺寸和重量存储更多的数据同被动式标签相比成本增加可能具有环境传感器电池寿面有限（2~7年）某些情况下无需读写器就能工作电池对苛刻环境敏感主动式标签特点的优缺点电子标签频率：电子标签的工作频率是指电子标签工作时采用的频率。可划分为：低频：30～300 kHz高频：3～30 MHz超高频：300 MHz～1 GHz微波：2.45 GHz以上无线射频识别系统的工作频率对系统的工作性能有很大的影响，从识别距离、穿透性能来看，不同射频频率的表现就存在着很大的差异。所粘附物体的材料和读取范围的大小是频率选择的主要考虑因素3.1电子标签的分类1、低频标签低频段电子标签，简称低频标签，其工作范围为30~300kHz，典型的工作频率有125kHz和134kHz。3.1电子标签的分类低频标签一般为无源标签，其工作能量通过电感耦合方式从阅读器耦合线圈的辐射近场中获得。低频标签与阅读器之间传送数据时，低频标签需位于阅读器天线辐射的近场区内。低频标签的阅读距离一般情况下小于1m。低频标签的典型应用有：动物识别、容器识别、工具识别、电子闭锁防盗（带有内置应答器的汽车钥匙）等。与低频标签相关的国际标准有：ISO11784/11785（用于动物识别）、ISO18000-2（125-135kHz）。低频标签有多种外观形式，应用于动物识别的低频标签外观有：项圈式、耳牌式、注射式、药丸式等。典型应用的动物有牛、信鸽等。3.1电子标签的分类低频电子标签的优势和劣势：低频标签的主要优势体现在：标签芯片一般采用普通的CMOS工艺，具有省电、廉价的特点；工作频率不受无线电频率管制约束；可以穿透水、有机组织、木材等；非常适合近距离的、低速度的、数据量要求较少的识别应用（例如：动物识别）等。低频标签的劣势主要体现在：标签存贮数据量较少；只能适合低速、近距离识别应用；与高频标签相比：标签天线匝数更多，成本更高一些，无防碰撞能力。3.1电子标签的分类2、高频标签高频电子标签的工作频率范围一般为3~30MHz。典型的工作频率为13.56MHz。高频标签与低频标签的工作原理完全相同，采用近场耦合方式，通常将使用13.56MHz频率的标签和读写器一般称为高频标签和高频读写器3.1电子标签的分类2、高频标签高频电子标签相对于低频来说，由于共组频率的提高，数据的传输速度较高，天线设计相对简单，标签一般制成标准卡形状。常见的应用范围：门禁管制，回收资产，物料管理，医疗应用，交通运输，防盗监控，联合票证等高频电子标签基本特点：1.读写距离较远，性能稳定2.读写速度快，信号反应灵敏；3.可设计任意规格尺寸卷标，满足用户不同需求；4.标签材质多样、质地柔软，可任意封装；5.可同时多个读取,具备防冲突功能。3.1电子标签的分类3、超高频标签3.1电子标签的分类3、超高频标签超高频RFID电子标签(UHF)：超高频的射频标签简称为微波射频标签UHF及微波频段的RFID一般采用电磁发射原理工作频率：超高频（433MHz,860MHz～960MHz）符合标准：EPCC1G2（ISO18000-6C）可用数据区：240位EPC码标签识别符：（TID）64位工作模式：可读写天线极化：线极3.1电子标签的分类超高频标签特点：1.超高频标签的阅读距离大，可达10米以上。2.超高频作用范围广,现最先进的物联网技术都是采用超高频电子标签技术。3.传送数据速度快，每秒可达单标签读取速率170张/秒（EPCC1G2标签）4.标签存贮数据量大。5.超高频电子标签灵活性强，轻易就可以识别得到。6.有很高的数据传输速率，在很短的时间内可以读取大量的电子标签。7.防冲突机制，适合于多标签读取，单次可批量读取多个电子标签。8.电子标签的天线一般是长条和标签状。天线有线性和圆极化两种设计，满足不同应用的需求。3.1电子标签的分类超高频标签特点：9.数据保存时间＞10年。10.手持读写器可对超高频电子标签进行读写操作。11.手持读写器可对超高频电子标签进行批量操作。12.手持读写器带CE操作系统，读取超高频电子标签数据时，可通过WIFI、GPRS实时上传至后台数据库。13.手持读写器相当一台PDA电脑，通过读取超高频电子标签数据，可在手持读写器完成读及写动作，且可在手持读写器即时查询标签数据。（如厂家信息、生产批号、生产日期等等）14.超高频电子标签具有全球唯一的ID号，安全保密性强，不易被破解。3.1电子标签的分类微波标签特点：微波频段从1-10GHz，但RFID应用仅使用其中的两个频段：2.45GHz和5.8GHz。微波标签可以是被动式类型，半被动式的，也可以是主动式的。1、微波标签的天线是有方向性的，有助于确定被动式和半被动式的读取区；2、微波波长更短，微波的天线更容易设计成和金属物体一体的形式；3、微波频段的带框更宽，同时调频信道也更多。但存在较多干扰，比如微波炉和无绳电话3.1电子标签的分类微波标签特点：微波频段从1-10GHz，但RFID应用仅使用其中的两个频段：2.45GHz和5.8GHz。微波标签可以是被动式类型，半被动式的，也可以是主动式的。1、微波标签的天线是有方向性的，有助于确定被动式和半被动式的读取区；2、微波波长更短，微波的天线更容易设计成和金属物体一体的形式；3、微波频段的带框更宽，同时调频信道也更多。但存在较多干扰，比如微波炉和无绳电话3.1电子标签的分类不同频段的电子标签的优缺点如下表：3.1电子标签的分类工作频段优点缺点低频标准的CMOS工艺，技术简单，可靠成熟，无频率限制通讯速率低，工作距离短，天线尺寸大高频与标准的CMOS工艺兼容，与125kHz频段相比有较高的通讯速度和较远的通讯距离距离不够远，天线尺寸大，受金属材料的影响较大超高频工作距离长，天线尺寸小，可绕开障碍物，无需视距通讯，可定向识别各个都有不同的频段管制，对人体有伤害，发射功率受限制，受某些材料影响较大微波除具有超高频标签的特点外，还具有更高的带宽、更高的通讯速度，更长的工作距离和个更小的天线尺寸共享此频段产品多，易受干扰，技术相对复杂，对人体有伤害，发射功率受限制只读标签和可读写标签：根据内部使用的存储器类型不同，电子标签可以分成只读标签与可读写标签。只读标签内部只有只读存储器（ROM）和随机存储器（RAM）,可读写标签除了ROM、RAM和缓冲器以外，还包括非活动可编程记忆存储器，比如EEPROM。标识标签与便携式数据文件3.1电子标签的分类区别？第三章电子标签3.1电子标签的分类3.2电子标签协议3.3电子标签和条形码3.4电子标签的组成和制造3.5电子标签的性能3.6电子标签的发展趋势标签协议的概念电子标签协议就是标签同读写器之间相互通信所采用怨言的定义和语法，读写器和标签必须使用相同的协议才能进行通信。电子标签协议电议了空中接口层——包括工作频率、发射功率级别、数据传输速率、信号调制、编码、数据结构、指令结构以及防碰撞算法。协议的种类——私有协议和开发协议GEN2协议GEN2协议是个开放协议，使得在世界任何地方不同制造商的标签和读写器均具有互操作性3.2电子标签协议第三章电子标签3.1电子标签的分类3.2电子标签协议3.3电子标签和条形码3.4电子标签的组成和制造3.5电子标签的性能3.6电子标签的发展趋势3.3电子标签与条形码条形码(barcode)是将宽度不等的多个黑条和空白，按照一定的编码规则排列，用以表达一组信息的图形标识符。常见的条形码是由反射率相差很大的黑条（简称条）和白条（简称空）排成的平行线图案二维条码/二维码（2-dimensionalbarcode）是用某种特定的几何图形按一定规律在平面（二维方向上）分布的黑白相间的图形记录数据符号信息的；在代码编制上巧妙地利用构成计算机内部逻辑基础的“0”、“1”比特流的概念，使用若干个与二进制相对应的几何形体来表示文字数值信息，通过图象输入设备或光电扫描设备自动识读以实现信息自动处理3.3电子标签与条形码条形码的组成区域说明条条码中对光反射率低大的部分，一般为黑色空条码中对光反射率高的部分，一般为白色空白区域为保证条码正常识读而在条码两端保留的与空同色的区域起始符位于条码起始位置，表示条码起始的一个特殊条码字符终止符位于条码终止位置，表示条码结束的一个特殊条码字符效验位由于效验条码准确性的一个条码字符，一般位于终止符前单元条码符中一个颜色相同的宽度范围。模块组成条形码的最基本单位3.3电子标签与条形码电子标签与条形码的区别电子标签条形码无需视距不要视距唯一识别货物、箱子、托盘等只能识别货物种类货物与读写器之间的方向不重要需要合适的方向同步一次性识别一次只能扫描一个货物动态的读写容量没有写到的能力，静态信息在恶劣环境相也可使用弄脏了就难以读取更大的数据存取容量较小的数据存储容量世界范围的标准仍在制定中世界范围的标准已经制定好较昂贵生产较廉价需要两步操作：标签的创建和粘贴只需一步操作：生产时很容易打印第三章电子标签3.1电子标签的分类3.2电子标签协议3.3电子标签和条形码3.4电子标签的组成和制造3.5电子标签的性能3.6电子标签的发展趋势3.4电子标签的组成和制造电子标签通常由三个部分组成：芯片（IC）、天线和底层，如右图。而典型的电子标签电路通常包括天线、模拟电路、数字电路及存储器。其中天线用于接收读写器的射频能量