RFID

RFID(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。

RFID - 分类

RFID按应用频率的不同分为低频(LF)、高频(HF)、超高频(UHF)、微波(MW),相对应的代表性频率分别为:低频135KHz以下、高频13.56MHz、超高频860M~960MHz、微波2.4G,5.8G 

RFID按照能源的供给方式分为无源RFID,有源RFID,以及半有源RFID。无源RFID读写距离近,价格低;有源RFID可以提供更远的读写距离,但是需要电池供电,成本要更高一些,适用于远距离读写的应用场合。[1]

RFID - 工作原理

RFID技术的基本工作原理并不复杂:标签进入磁场后,接收解读器发出的射频信号,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(Passive Tag,无源标签或被动标签),或者主动发送某一频率的信号(Active Tag,有源标签或主动标签);解读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。  

一套完整的RFID系统, 是由阅读器(Reader)与电子标签(TAG)也就是所谓的应答器(Transponder)及应用软件系统三个部份所组成, 其工作原理是Reader 发射一特定频率的无线电波能量给Transponder, 用以驱动 Transponder电路将内部的数据送出,此时 Reader 便依序接收解读数据, 送给应用程序做相应的处理。 

以RFID 卡片阅读器及电子标签之间的通讯及能量感应方式来看大致上可以分成, 感应偶合(Inductive Coupling) 及后向散射偶合(Backscatter Coupling)两种, 一般低频的RFID大都采用第一种式, 而较高频大多采用第二种方式。 

阅读器根据使用的结构和技术不同可以是读或读/写装置,是RFID系统信息控制和处理中心。阅读器通常由耦合模块、收发模块、控制模块和接口单元组成。阅读器和应答器之间一般采用半双工通信方式进行信息交换,同时阅读器通过耦合给无源应答器提供能量和时序。 在实际应用中,可进一步通过Ethernet或WLAN等实现对物体识别信息的采集、处理及远程传送等管理功能。应答器是RFID系统的信息载体,目前应答器大多是由耦合原件(线圈、微带天线等)和微芯片组成无源单元。[1] 

RFID - 技术概述

RFID是Radio Frequency Identification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、电子标签、电子条码等。一套完整 RFID系统由 Reader  Transponder 两部份组成 ,其动作原理为由 Reader 发射一特定频率之无限电波能量给Transponder,用以驱动Transponder电路将內部之ID Code送出,此时Reader便接收此ID Code。 Transponder的特殊在于免用电池、免接触、免刷卡故不怕脏污,且晶片密码为世界唯一无法复制,安全性高、长寿命。RFID的应用非常广泛,目前典型应用有动物晶片、汽车晶片防盜器、门禁管制、停车场管制、生产线自动化、物料管理。RFID标签有两种:有源标签和无源标签。

RFID的组成部分

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,每个标签具有唯一的电子编码,附着在物体上标识目标对象;
阅读器(Reader):读取(有时还可以写入)标签信息的设备,可设计为手持式或固定式;
天线(Antenna):在标签和读取器间传递射频信号.
电子标签中一般保存有约定格式的电子数据,在实际应用中,电子标签附着在待识别物体的表面.阅读器可无接触地读取并识别电子标签中所保存的电子数据,从而达到自动识别体的目的.通常阅读器与电脑相连,所读取的标签信息被传送到电脑上进行下一步处理.

RFID的工作原理
阅读器通过天线发送出一定频率的射频信号,当标签进入磁场时产生感应电流从而获得能量,发送出自身编码等信息被读取器读取并解码后送至电脑主机进行有关处理.

RFID标签分类
RFID标签分为被动标签(Passive tags)和主动标签(Active tags)两种.主动标签自身带有电池供电,读/写距离较远同时体积较大,与被动标签相比成本更高,也称为有源标签.被动标签由阅读器产生的磁场中获得工作所需的能量,成本很低并具有很长的使用寿命,比主动标签更小也更轻,读写距离则较近,也称为无源标签.

RFID系统的工作频率
通常阅读器发送时所使用的频率被称为RFID系统的工作频率,基本上划分为3个范围:低频(30kHz-300kHz),高频(3MHz-30MHz)和超高频(300MHz-3GHz).常见的工作频率有低频125kHz,134.2kHz及高频13.56MHz等等.

阅读器能够同时处理多个标签吗 
通过使用防冲撞技术,RFID系统可以同时处理多个标签,例如TI的13.56MHz系统每秒钟能处理大约50张标签.

RFID系统的读/写距离相同吗 
一般来说,能对标签写入信息的最大距离小于读取标签的最大距离,大约为读取距离的40%-80%.

RFIDRFID  

影响RFID系统读写距离的因素
阅读器产生的磁场;
感应的灵敏度,尤其在复杂环境下;
标签本身获得能量并发送信息的能力.

RFID技术的发展趋势是什么 
标签成本的降低
读写距离的提高
标签存储容量增大
处理时间缩短

为什么说EAS也是一种RFID系统 
EAS
商品防盗系统是一种特殊的(1Bit)RFID系统,标签只有两种编码状态,当阅读器(感应器)感应到其中一种状态时即报警.随着RFID技术的发展,未来的EAS系统在报警的同时还可以显示出被盗商品的名称及数量. 

RFID技术与条形码(Barcode)技术相比有什么优势 
条形码是一种应用非常广泛的自动识别技术,但RFID与之相比优势非常明显:
不需要光源,甚至可以透过外部材料读取数据;
使用寿命长,能在恶劣环境下工作;
能够轻易嵌入或附着在不同形状,类型的产品上;
读取距离更远;
可以写入及存取数据,写入时间相比打印条形码更少;
标签的内容可以动态改变;
能够同时处理多个标签;
标签的数据存取有密码保护,安全性更高;
可以对RFID标签所附着的物体进行追踪定位.

RFID - 发展历程

RFIDRFID
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。

1)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。

RFID - 技术应用

1、产品性能:因大部分产品频率覆盖868MHz到915MHz,对系统中对应的读写设备要求可以降低,对频率偏差的敏感度降低。 

2、产品符合:EPC CLASS 1 GEN 2 及 ISO18000-6C。 

3、专业服务:针对性地利用世界先进的产品经验,具体化的对常用产品做专门的考虑。 

4、适应领域:物流和供应管理、生产制造和装配、航空行李处理、邮件、快运包裹处理、文档追踪、图书馆管理动物身份标识、运动计时、门禁控制、电子门票、道路自动收费.从大型远距离UHF标签到细小的UHF标签。可以为客户做定制化生产,满足各种要求。

RFID - 说明

满足国际ISO15693、ISO18000-6B、EPC G2等多种标准,采用不同的天线设计和封装材料可制成多种形式的标签,如车辆标签、货盘标签、物流标签、金属标签、图书标签、液体标签、人员门禁标签、门票标签、行李标签等。客户可根据需要选择或定制相应的电子标签。 

Inlay  

可封装成多种形式的电子标签。应用于标签转化商和OEM客户的标签生产,以及大批量的... 

Label  

剥离底纸直接粘贴于纸质包装箱上,实现“即贴出货”的过程。适用于物流、供应链管理等... 

标准卡  

PVC层压的标准卡,持在手中或挂于胸前。主要应用于人员管理、图书管理和车辆管理等... 

金属标签  

金属标签,可直接粘贴于带金属外壳的设备上。主要适用于机箱、板卡等资产管理领域。... 

车辆标签  

直接粘贴于汽车挡风玻璃上部内表面或插于标签卡座内。主要适用于汽车管理等领域。... 

吊牌标签  

吊附在待识别物品上。主要应用于高档服装管理和资产管理。... 

动物标签  

使用专用动物耳标钳,将标签装与牲畜的耳朵上。主要用于种畜繁育、疫情防治、肉类检疫... 

托盘标签  

使用时直接插入塑料托盘隙孔中或用钉子穿过定位孔将标签固定于木质托盘正中央。主要适... 

门票标签  

持在手中或挂于胸前。适用于会议出入证明及门票管理等领域。... 

行李标签  

剥离底纸直接粘贴于被识别物体上。主要适用于航空行李管理、邮政包裹管理、物流跟踪管... 

图书标签  

直接粘贴于书内。主要应用于图书馆、书店等场所。... 

珠宝标签  

使用时将各类珠宝挂到标签的环上,即可正常使用,便于珠宝行业对各类珠宝产品的管理。[1]

RFID - 读写设备

只有当有读写设备时,RFID才能发挥其作用。RFID读写设备有RFID读卡器,RFID读写模块等,目前市面上性价比比较高的有YW-201和YW-601U和YW-601R等。这些设备可以将RFID的数据读取或写入,并且做到很好的加密。远距离的有WV-CID1500,WV-VID1500距离能够达到1.5公里。[1]

RFID - 金属及液体环境对RFID的影响

RFID超高频(UHF)标签因电磁反向散射(Backscatter)特点,对金属(Metal)和液体(Liquid)等环境比较敏感,可导致这种工作频率的被动标签(Passivetag)难以在具有金属表面的物体或液体环境下进行工作,但此类问题随着技术的发展已得到完全解决,例如,韩硕(SONTEC)标签公司即研发出能够在金属或液体环境下进行完好读取应用的被动标签产品,以方便在上述环境或应用情形下部署RFID。[1]

RFID - 优势分析

和传统条形码识别技术相比,RFID有以下优势:

1.快速扫描

条形码一次只能有一个条形码受到扫描; RFID辨识器可同时辨识读取数个 RFID标签。

2.体积小型化、形状多样化

RFID在读取上并不受尺寸大小与形状限制,不需为了读取精确度而配合纸张的固定尺寸和印刷品质。此外, RFID标签更可往小型化与多样形态发展,以应用于不同产品。

3.抗污染能力和耐久性

传统条形码的载体是纸张,因此容易受到污染,但 RFID对水、油和化学药品等物质具有很强抵抗性。此外,由于条形码是附于塑料袋或外包装纸箱上,所以特别容易受到折损; RFID卷标是将数据存在芯片中,因此可以免受污损。

4.可重复使用

现今的条形码印刷上去之后就无法更改, RFID标签则可以重复地新增、修改、删除RFID卷标内储存的数据,方便信息的更新。

5.穿透性和无屏障阅读

在被覆盖的情况下, RFID能够穿透纸张、木材和塑料等非金属或非透明的材质,并能够进行穿透性通信。而条形码扫描机必须在近距离而且没有物体阻挡的情况下,才可以辨读条形码。

6.数据的记忆容量大

一维条形码的容量是 50Bytes,二维条形码最大的容量可储存 2至 3000字符, RFID最大的容量则有数 MegaBytes。随着记忆载体的发展,数据容量也有不断扩大的趋势。未来物品所需携带的资料量会越来越大,对卷标所能扩充容量的需求也相应增加。

7.安全性

由于 RFID承载的是电子式信息,其数据内容可经由密码保护,使其内容不易被伪造及变造。

近年来, RFID因其所具备的远距离读取、高储存量等特性而备受瞩目。它不仅可以帮助一个企业大幅提高货物、信息管理的效率,还可以让销售企业和制造企业互联,从而更加准确地接收反馈信息,控制需求信息,优化整个供应链。

RFID - 产业链分析

在RFID系统中,会涉及到众多的行业和部门,如右图所示。图中给出了比较典型的行业结构。对于RFID电子标签,里面的电路和天线设计是核心技术,也是利润最大的产业。由于我国起步比较晚,因此在电子标签方面比较薄弱,主要还是被国外所垄断,例如TI和PHILIPS等公司。但是我国经过这些年的技术积累和攻关,已经成功研发出了HF电子标签,而且也占据的市场也越来越大。

(图)RFID产业链结构图RFID产业链结构图

电子标签的封装是制作电子标签的一个必须环节,因为提供电子标签的厂家,例如PHILIPS等公司,只是提供裸芯片,因此封装电子标签,并且根据不用的应用场合,封装成不同的形状,就形成了一个规模较大的电子封装行业。RFID读写器在RFID系统中起着举足轻重的作用。因为读写器的好坏与优劣,直接影响到了系统性能的好坏和优劣。RFID读写器的设计与制造,是需要相关电子芯片和电路设计加工等行业支持的。例如基于PHILIPS的MFRC500读写芯片设计的HF读写器。

随着RFID应用场合的不断扩大与延伸,以及软件技术的发展,RFID应用系统也越来越多样化,功能也越来越强大。通过软硬件的技术支持,RFID应用系统集成商可以根据用户的要求以及不同的应用场合,提出最适合的解决方案,从而合理地共享资源,协同合作,共同推动RFID产业的发展。

值得一提的是RFID中间件的发展,越来越引人注目。对于各RFID读写器生产厂家的产品,一般都彼此不兼容,各有各的一套技术规范,因此也限制了RFID的大规模应用。

RFID中间件扮演RFID标签和应用程序之间的中介角色,可以独立于各厂家的RFID读写器,RFID中间件又称RFID管理软件,它可以使RFID项目的开发速度加快,系统投入使用的时间缩短。中间件可以消除不同来源RFID标签的差别,把它们的数据进行整合,对建立灵活的、配置可变的RFID系统十分有利。中间件也包括用于监视和维护RFID系统的工具。RFID中间件的另一个重要功能是及早过滤无效的RFID数据。正确使用中间件架构可以有效保护RFID网络的投资。

RFID应用系统已经深入到了很多的行业,随着国家对RFID系统的重视,同时也为了保证RFID产业在我国能健康的发展,目前已在考虑建立RFID测试中心以及认证机构。对于目前相关的行业标准,目前仍然以国际通用的标准执行,例如ISO系列标准等。

右图给出了RFID标准体系的基本结构。随着应用的深入,以及我国自主技术不断的发展,我国也会相继推出适合我们自己国家的标准。

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