項目三射頻識別技術(shù)

項目三射頻識別技術(shù)學習目標知識目標 技能目標要求熟練掌握RFID的基本概念。熟練掌握RFID的工作原理、分類和工作頻率。理解與掌握RFID中間件的基本知識。了解RFID應(yīng)用標準及射頻技術(shù)在物流上的具體應(yīng)用。培養(yǎng)學生分析問題的能力；解決現(xiàn)實RFID應(yīng)用問題的能力；

3．培養(yǎng)學生掌握RFID中間件的基礎(chǔ)知識及區(qū)分不同場合選擇RFID工作頻率的技術(shù)能力；4．培養(yǎng)學生運用RFID專業(yè)知識解決物流供應(yīng)鏈的能力。導入案例：RFID技術(shù)用于醫(yī)療思考：1．射頻 選擇是高頻還是低頻的？為什么？2.RFID用于緊急救援的主要瓶頸是什么？項目三射頻識別技術(shù)任務(wù)一

RFID基礎(chǔ)知識任務(wù)二

RFID任務(wù)三

RFID中間件任務(wù)四

RFID的標準體系任務(wù)五

EPC在物流中的應(yīng)用任務(wù)一RFID基礎(chǔ)知識一、RFID的概念1.無線射頻（RF）技術(shù)射頻技術(shù)（簡稱RF或無線射頻）是一種無線電通信技術(shù)，其基本原理是電磁理論，利用無線電波對記錄

進行讀寫。目前，RF用得較多的是IEEE802.11b標準，且2.4GHz的高頻道使服務(wù)器與終端之間的通訊速度可達12Mbps，這段頻道干擾小，在絕大部分國家都不受無線管理制約。RF技術(shù)以無線信道作為傳輸

，建網(wǎng)迅速，通信靈活，可以為用戶提供快捷、方便、實時的網(wǎng)絡(luò)連接，也是實現(xiàn)移動通信的 之一。任務(wù)一RFID基礎(chǔ)知識一、RFID的概念2.射頻識別（RFID）技術(shù)射頻識別技術(shù)（簡稱RFID或射頻識別技術(shù)）是指利用射頻信號及其空間耦合（交變磁場或電磁場）和傳輸特性進行非接觸雙向通信，實現(xiàn)對

或移動物體的自動識別，并進行

的一項自動識別技術(shù)。任務(wù)一RFID基礎(chǔ)知識一、RFID的概念2.射頻識別（RFID）技術(shù)先進性主要表現(xiàn)：（1）唯一性。識別碼無法仿造。（2）非接觸性。由于其采用無線電射頻，因此可以透過外部材料

數(shù)據(jù)，可非接觸識別，識讀距離可以從十厘米至幾十米。（3）同時性?？梢酝瑫r對多個目標對象進行識讀。（4）無方向性。

時不需對準被讀物體，只需在閱讀器的范圍內(nèi)，利用無線電進行

，并且可識別高速運動物體。（5）

性能好。全天候作業(yè)，抗惡劣環(huán)境能力強（如油漬、灰塵污染等），不容易污損或（6）數(shù)據(jù)容量大。破壞。信息量大，能力可達幾百字節(jié)，并可重復讀和智能化等特性，具有極高保寫。（7）

性能好。射頻技術(shù)具有難以密性。任務(wù)一RFID基礎(chǔ)知識二、RFID的原理與流程1.RFID的工作原理通過幾厘米到幾米甚至十幾米的距離內(nèi)發(fā)出的無線電波，電子內(nèi)的信息，通過耦合元件實現(xiàn)射頻信號的空間（無接觸）耦合，在耦合通道內(nèi)，根據(jù)時序關(guān)系，實現(xiàn)能量的傳遞、數(shù)據(jù)的交換。任務(wù)一RFID基礎(chǔ)知識二、RFID的原理與流程1.RFID的工作原理電子

與閱讀器之間通過耦合元件實現(xiàn)射頻信號的空間（無接觸）耦合；在耦合通道內(nèi)，根據(jù)時序關(guān)系，實現(xiàn)能量的傳遞和數(shù)據(jù)的交換。發(fā)生在閱讀器和電子之間的射頻信號主要有電感耦合和電磁反向散射耦合。任務(wù)一RFID基礎(chǔ)知識二、RFID的原理與流程1.RFID的工作原理1）電感耦合變壓器模型，通過空間高頻交變磁場實現(xiàn)耦合，依據(jù)的是電磁感應(yīng)定律。電感耦合一般適合于中、低頻工作的近距離射頻識別系統(tǒng)。典型的工作頻率有：125kHz，225kHz和13.56MHz。識別距離小于1m，典型作用距離為10～20cm。任務(wù)一RFID基礎(chǔ)知識二、RFID的原理與流程1.RFID的工作原理2）電磁反向散射耦合

原理模型，發(fā)射出去的電磁波，碰到目標后反射，同時攜帶回目標信息，依據(jù)的是電磁波的空間規(guī)律。電磁反向散射耦合方式一般適合于高頻、微波工作的遠距離射頻識別系統(tǒng)，典型的工作頻率有：433MHz，915MHz，2.45GHz和5.8GHz。識別距離大于1m，典型作用距離為3～10m。任務(wù)一RFID基礎(chǔ)知識二、RFID的原理與流程1.RFID的工作原理在RFID工作的空間通道中存在三種事件模型：以能量提供為基礎(chǔ)的事件模型，以時序方式實現(xiàn)

的實現(xiàn)形式事件為目的的事件模型。向電子 提供工作能量的事件模型（無源標模型，以（1）簽）（2）時序方式實現(xiàn) 的事件模型（時序是指閱讀器和

的工作次序問題）（3） 為目的的事件模型（包括離線數(shù)據(jù)寫入和在線數(shù)據(jù)寫入）任務(wù)一RFID基礎(chǔ)知識二、RFID的原理與流程2.RFID的工作流程通過發(fā)射天線發(fā)送一定頻率的射頻信號，當射頻卡進入發(fā)射天線工作區(qū)域時產(chǎn)生感應(yīng)電流，射頻卡獲得能量被激活；射頻卡將自身編碼等信息通過卡內(nèi)置發(fā)送天線發(fā)送出去；系統(tǒng)接收天線接收到從射頻卡發(fā)送來的載波信號，經(jīng)天線調(diào)節(jié)器傳送到，對接收的信號進行解調(diào)和然后送到

主系統(tǒng)進行相關(guān)處理；主系統(tǒng)根據(jù)邏輯運算判斷該卡的，針對不同的設(shè)定做出相應(yīng)的處理和控制，發(fā)出指令信號控制執(zhí)行機構(gòu)動作。任務(wù)一RFID基礎(chǔ)知識三、RFID系統(tǒng)的組成從RFID系統(tǒng)的工作原理來看，系 般都由信號發(fā)射機、信號

、發(fā)射接收天線幾部分組成。1.信號發(fā)射機（射頻

）典型的形式是

(TAG)。 一般是帶有線圈、天線、存儲器與控制系統(tǒng)的低電集成電路。

主要有以下幾種類型：式

和半

式1）主動式

、2）只讀 與讀寫3）無源

和有源4）標識與便攜式數(shù)據(jù)文件任務(wù)一RFID基礎(chǔ)知識三、RFID系統(tǒng)的組成2.信號射頻識讀器一般由天線、射頻模塊、讀寫模塊組成，閱讀器基本的功能就是利用射頻技術(shù)

信息，或?qū)⑿畔懭?/p>

，然后通過計算機及網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進行管理和信息傳輸。任務(wù)一RFID基礎(chǔ)知識三、RFID系統(tǒng)的組成2.信號名稱頻率范圍現(xiàn)有標準低頻125～134kHz11784/85，14223高頻13.56MHz18000-3.1/14443JM

13.56MHz18000-3.1/115693，A，B和C頻868～915MHzEPC

C0，C1，C2，G2微波2.45～5.8GHz18000-4任務(wù)一RFID基礎(chǔ)知識三、RFID系統(tǒng)的組成3.編程器只有可讀寫

系統(tǒng)才需要編程器。編程器是向標簽寫入數(shù)據(jù)的裝置。編程器寫入數(shù)據(jù)一般來說是離線（off-line）完成的，也就是預(yù)先在 中寫入數(shù)據(jù)，等到開始應(yīng)用時直接把

附在被標識項目上，也有一些RFID應(yīng)用系統(tǒng)，寫數(shù)據(jù)是

（on-line）完成的，尤其是在生產(chǎn)環(huán)境中作為交互式便攜數(shù)據(jù)文件來處理時。任務(wù)一RFID基礎(chǔ)知識三、RFID系統(tǒng)的組成4.天線天線是 與閱讀器之間傳輸數(shù)據(jù)的發(fā)射、接收裝置。任務(wù)一RFID基礎(chǔ)知識四、RFID系統(tǒng)的分類1.按作用距離分類，RFID系統(tǒng)可分為密耦合、遙耦合和遠距離系統(tǒng)三類。2.根據(jù)RFID系統(tǒng)完成的功能不同，可以粗略地把RFID系統(tǒng)分成四種類型：EAS系統(tǒng)、便攜式

系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、定位系統(tǒng)。3.按工作頻率分類，可分為低頻、高頻、 頻和微波系統(tǒng)。4.應(yīng)答器根據(jù) 是否裝有電池為其供電，可分為有源系統(tǒng)和無源系統(tǒng)兩大類，電子 屬于無源 ；根據(jù)應(yīng)答器保存信息注入的方式可分為集成電路 式、現(xiàn)場有線改寫式和現(xiàn)場無線改寫式三大類，電子屬于現(xiàn)場無線改寫式；根據(jù)電子 數(shù)據(jù)的技術(shù)實現(xiàn) ，可分為廣播發(fā)射式、倍頻式和反射調(diào)制式三大類。任務(wù)一RFID基礎(chǔ)知識五、RFID技術(shù)在物流中的應(yīng)用1.

RFID在零售環(huán)節(jié)的應(yīng)用2.

RFID在3．RFID在環(huán)節(jié)的應(yīng)用環(huán)節(jié)的應(yīng)用4．RFID在配送/分銷環(huán)節(jié)的應(yīng)用5．RFID在生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的應(yīng)用任務(wù)二RFID

的頻率決定了射頻識別系統(tǒng)的工作頻率，讀寫器的功率直接影響射頻識別的距離。進行無線通信，可RFID

通過天線與電子以實現(xiàn)對識別碼和內(nèi)存數(shù)據(jù)的讀出或?qū)懭氩僮鳌５湫偷?/p>

包含有射頻部分、控制處理單元部分、I/O接口部分和電源部分四個方面。任務(wù)二RFID一、的工作原理是RFID系統(tǒng)中的基本單元，RFID系統(tǒng)的基本和 兩部分，RFID應(yīng)用系統(tǒng)包括組成包括、和RFID應(yīng)用平臺三大部分。任務(wù)二RFID一、的工作原理主要包括基帶模塊和射頻模塊兩大部分。其中，基帶模塊包括基帶信號處理、應(yīng)用程序接口、控制與協(xié)議處理、數(shù)據(jù)和命令收發(fā)接口及必要的緩沖區(qū)等；射頻模塊可以分為發(fā)射通道和接收通道兩部分，主要包括射頻信號的調(diào)制解調(diào)處理、數(shù)據(jù)和命令收發(fā)接口、發(fā)射通道和接收通道、收發(fā)分離（天線接口）等。任務(wù)二RFID的功能和特征的功能二、1.（1）

與

之間的通信：在規(guī)定的技術(shù)條件下，

與

之間可以進行通信。與計算機之間可以通過標準接口（如RS232等）進行通信可以在讀/寫區(qū)域內(nèi)實現(xiàn)多

同時被識讀，具備防碰撞功能適用于固定和移動

識讀。能夠校驗讀/寫過程中的錯誤信息。（2）（3）。（4）（5）（6）對于有源

，

能夠標識電池相關(guān)信息（如電量等）。（7）

和

的所有行為均由應(yīng)用

來控制完成。（8）在RFID系統(tǒng)的工作程序中，應(yīng)用

向

發(fā)出

命令，作為響應(yīng)，

和 之間就會建立起特定的通信。任務(wù)二RFID二、2.的功能和特征的特征（1）協(xié)議和頻率的抽象。（2）適應(yīng)性。（3）易于擴展。（4）易于

。（5）網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的適應(yīng)性。任務(wù)二RFID三、的分類可分為 優(yōu)先可以分為全雙工和1.按通信方式來分類，RFID和

優(yōu)先兩類。2.按傳送方向上分類，RFID半雙工。3.按應(yīng)用模式分類，可以分為固定式

、便攜式、一體式 和模塊式

。任務(wù)二RFID四、的選擇1.工作頻率。2.輸出功率。無線的工作頻率要和電子

。的輸出功率必須符合使用國家或地區(qū)對于的 標準，以滿足人類健康等需要。3.輸出端口。根據(jù)需要可選擇RS232、RS485、RJ45、

、無線網(wǎng)絡(luò)等接口類型的一種或多種。4. 形式?？紤]選擇固定式 還是手持式

。5.

匹配天線。 選定后，還需要考慮與之相配的天線的類型和數(shù)量。任務(wù)三RFID中間件一、RFID中間件的概念1.中間件。中間件是基礎(chǔ)的一大類，屬于可復用的范疇。中間件處于操作系統(tǒng)與用戶的應(yīng)用的中間。中間件在操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫之上，在應(yīng)用的下層，總的作用是為處于自己上層的應(yīng)用提供運行與開發(fā)的環(huán)境，幫助用戶靈活、高效地開發(fā)和集成復雜的應(yīng)用。任務(wù)三RFID中間件一、RFID中間件的概念2.RFID中間件。RFID中間件扮演RFID 和應(yīng)用程序之間的中介角色，從應(yīng)用程序端使用中間件提供一組通用的應(yīng)用程序接口（API），即能連到RFID

，

RFID標簽數(shù)據(jù)。RFID中間件是一種面向消息的中間件信息是以消息的形式，從一個程序傳送到另一個或多個程序。信息可以以異步的方式傳送。任務(wù)三RFID中間件二、RFID中間件的分類1.以應(yīng)用程序為中心以應(yīng)用程序為中心的設(shè)計概念是通過RFIDReader廠商提供的API，以Hot

Code方式直接編寫特定Reader

數(shù)據(jù)的Adapter，并傳送至后端系統(tǒng)的應(yīng)用程序或數(shù)據(jù)庫，從而達成與后端系統(tǒng)或服務(wù)串接的目的。任務(wù)三RFID中間件二、RFID中間件的分類2.以架構(gòu)為中心以架構(gòu)為中心隨著企業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)的復雜度增高，企業(yè)無法負荷以HotCode方式為每個應(yīng)用程式編寫

Adapter，同時面對對象標準化等問題，企業(yè)可以考慮采用廠商所提供標準規(guī)格的RFID中間件。任務(wù)三RFID中間件二、RFID中間件的分類2.以架構(gòu)為中心以架構(gòu)為中心隨著企業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)的復雜度增高，企業(yè)無法負荷以HotCode方式為每個應(yīng)用程式編寫

Adapter，同時面對對象標準化等問題，企業(yè)可以考慮采用廠商所提供標準規(guī)格的RFID中間件。任務(wù)三RFID中間件三、RFID中間件的特征1.獨立于架構(gòu)與后端應(yīng)用程序RFID中間件獨立并介于RFID之間，并且能夠與多個RFID用程序連接，以減輕架構(gòu)與以及多個后端應(yīng)的復雜性。2.數(shù)據(jù)流RFID的主要目的在于將實體對象轉(zhuǎn)換為信息環(huán)境下的虛擬對象，因此數(shù)據(jù)處理是RFID最重要的功能。

RFID中間件具有數(shù)據(jù)的搜集、過濾、整合與傳遞等特性，以便將正確的對象信息傳到企業(yè)后端的應(yīng)用系統(tǒng)。任務(wù)三RFID中間件三、RFID中間件的特征3.處理流RFID中間件采用程序邏輯及

再轉(zhuǎn)送的功能來提供順序的信息流，具有數(shù)據(jù)流設(shè)計與管理的能力。4.標準RFID為自動數(shù)據(jù)識別與的具體應(yīng)用。EPCglobal目前正在研究為各種產(chǎn)品的全球唯一識別碼提出通用標準，即EPC（產(chǎn)品電子代碼）。任務(wù)三RFID中間件四、RFID中間件的發(fā)展趨勢1.應(yīng)用程序中間件2.架構(gòu)中間件發(fā)展階段3.解決方案中間件發(fā)展階段任務(wù)三RFID中間件五、RFID中間件的應(yīng)用方向1.面向服務(wù)架構(gòu)的RFID中間件面向服務(wù)架構(gòu)（SOA）的目標就是建立溝通標準，突破應(yīng)用程序?qū)?yīng)用程序溝通的，實現(xiàn)商業(yè)流程自動化，支持商業(yè)模式的創(chuàng)新，讓IT變得更靈活，從而更快地響應(yīng)需求。2.面向商業(yè)問題的RFID中間件在RFID的應(yīng)用上，最讓外界質(zhì)疑的是RFID后端系統(tǒng)連接的大量廠商數(shù)據(jù)庫可能 的商業(yè) 問題，尤其是消費者的信息隱私權(quán)。任務(wù)四RFID標準體系一、RFID的主要技術(shù)標準體系目前，RFID存在3個主要的技術(shù)標準體系，即總部設(shè)在麻省理工學院（MIT）的EPCGlobal、的泛在ID中心（Ubiquitous

IDCenter）和ISO標準體系。任務(wù)四RFID標準體系一、RFID的主要技術(shù)標準體系1.EPC

GlobalEPC

Global的“物聯(lián)網(wǎng)”體系架構(gòu)由EPC編碼、EPC與

、EPC中間件、ONS服務(wù)器和EPCIS服務(wù)器等部分構(gòu)成。任務(wù)四RFID標準體系一、RFID的主要技術(shù)標準體系1.EPC

Global系統(tǒng)構(gòu)成名稱注釋EPC編碼體系EPC代碼用來標識目的特定代碼射頻識別系統(tǒng)EPC貼在物品之上或內(nèi)