《RFID技术》PPT课件.ppt
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1、射频识别技术(RFID),2023/7/8,天津大学仁爱学院,Slide 2,RFID,RFID技术简介RFID技术应用范围RFID技术在物流中的应用RFID技术在供应链中的应用RFID技术发展趋势RFID技术面临的主要问题RFID技术应用中的技术问题案例RFID应用成效RFID解决方案与实施(深圳立格射频科技有限公司)案例分析拉美零售巨头:法拉贝拉集团案例分析坦桑尼亚物流公司采用RFID追踪货车案例分析巴西时装连锁店采用RFID技术案例分析RFID系统提高丹麦邮政的工作效率案例分析(制药流程),2023/7/8,天津大学仁爱学院,Slide 3,RFID技术简介,RFID技术概述RFID技术
2、发展概况RFID系统构成RFID工作流程及原理RFID系统性能指标RFID技术优势RFID系统分类RFID工作频率RFID技术标准RFID在供应链中的应用电子商品代码(EPC),2023/7/8,天津大学仁爱学院,Slide 4,RFID技术概述,RFID是“Radio Frequency Identification”的缩写,即射频识别,是一种非接触式的自动识别技术,通过射频信号自动识别目标对象并获得相关数据。射频识别技术(RFID)最早的应用可追溯到二战中飞机的敌我目标识别,1948年提出相关技术理论,1950年始有专利发明,1975年RFID科技正式公诸于市。RFID技术得到重视的时间还
3、要追溯到2003年6月19日,当时沃尔玛在美国芝加哥召开大的“零售业系统展览会”上,提出它最大的100家供应商在2005年1月1日之前在所供应的货盘上粘贴RFID标签,并逐渐扩大到单件产品。近年来,随着大规模集成电路、网络通信、信息安全等技术的发展,射频识别技术进入商业化应用阶段。,2023/7/8,天津大学仁爱学院,Slide 5,RFID技术发展概况,19411950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。19511960年。早期RFID技术的探索阶段,主要处于实验室实验研究。19611970年。RFID技术的理论得到了发展,开始了一些应用尝试。19
4、711980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。19811990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。19912000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至今。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
5、体的RFID正在成为现实。,2023/7/8,天津大学仁爱学院,Slide 6,RFID技术发展概况,国外的RFID产业发展现状美国、英国、德国、瑞典、瑞士、日本、南非目前均有较为成熟且先进的RFID系统。广泛用于工业自动化、商业自动化、交通运输控制管理等领域从产业格局来看,RFID技术主要集中在欧美市场。RFID芯片市场:飞利浦、西门子、SI、TIRFID中间件、系统集成研究:IBM、HP、微软、SAP、Sybase、SunRFID标签、天线、读写器等产品及设备:Alien、Intermec、Symbol、Transcore、Matrics、Impinj。,2023/7/8,天津大学仁爱学院
6、,Slide 7,RFID技术发展概况,MIT发起的Auto-ID Center非营利组织在规范RFID应用方面所发挥的作用巨大:提出电子产品代码EPC(Electronic Product Code)概念及格式提出了实物互联网的概念及构架建立了开放性的国际自动识别技术应用共用技术研究平台,2023/7/8,天津大学仁爱学院,Slide 8,RFID技术发展概况,国内的RFID产业发展现状较国外落后,缺乏关键核心技术低频RFID门槛低,发展较早,应用较广泛,处于完全竞争状况。(复旦微电子、上海华虹、清华同方)超高频RFID门槛高,发展晚,技术相对欠缺。,2023/7/8,天津大学仁爱学院,Sl
7、ide 9,RFID技术发展概况,2006年由科技部、发改委、商务部、信产部等15个部委联合发布了中国RFID技术政策白皮书,为我国在RFID技术与产业未来发展方向指明了道路。我国的RFID产业发展将分为3个阶段进行实施培育期(2006年至2008年)成长期(2008年至2012年)成熟期(2012年以后),2023/7/8,天津大学仁爱学院,Slide 10,RFID系统构成,信号发射机标签(Tag)信号接收机阅读器(Reader)编程器(Programmer)发射接收天线天线(Antenna)计算机网络系统,2023/7/8,天津大学仁爱学院,Slide 11,能量,时钟,数据输入,数据输
8、出,RFID系统构成,电源,时钟,读写模块,射 频 模 块,存 储 器,计算机网络系统,天 线,射 频 模 块,天 线,控 制 模 块,数据输入,数据输出,能量时钟数据输入数据输出,电源,2023/7/8,天津大学仁爱学院,Slide 12,信号发射机标签(Tag),标签一般是带有线圈、天线、存储器与控制系统的低电集成电路。基本功能一定的存储容量,存储识别对象的信息能够被读入或写入,可编程,一旦编程后,就成为不可更改的数据使用、维护简单,2023/7/8,天津大学仁爱学院,Slide 13,信号发射机标签(Tag),标签的分类主动式标签与被动式标签只读标签与可读写标签标识标签与便携式数据文件,
9、2023/7/8,天津大学仁爱学院,Slide 14,信号接收机阅读器(Reader),基本功能提供与标签进行数据传输的途径信号状态控制奇偶错误校验与更正,2023/7/8,天津大学仁爱学院,Slide 15,编程器(Programmer),只有可读写标签系统才需要编程器一般来说,编程器写入数据是离线完成的有些RFID应用系统,写入数据是在线上完成的,尤其是在生产环境中作为交互式便携数据文件来处理时。,2023/7/8,天津大学仁爱学院,Slide 16,天线(Antenna)和计算机网络系统,天线标签与读写器之间传输数据的发射、接收装置计算机网络系统用于对数据进行管理,读写器可以通过接口模块
10、与计算机网络系统连接,实现通信与数据传输功能。,2023/7/8,天津大学仁爱学院,Slide 17,RFID产品,2023/7/8,天津大学仁爱学院,Slide 18,RFID产品,2023/7/8,天津大学仁爱学院,Slide 19,RFID产品,2023/7/8,天津大学仁爱学院,Slide 20,RFID产品,2023/7/8,天津大学仁爱学院,Slide 21,RFID工作流程及原理,工作原理标签进入磁场后,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RFID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 T
11、ag,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。在实际应用中,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。,2023/7/8,天津大学仁爱学院,Slide 22,RFID工作流程及原理,工作流程读写器将无线电载波信号经过发射天线向外发射当电子标签进入发射天线的工作区域时,电子标签被激活,将自身信息的代码经过天线发射出去系统的接收天线接收电子标签发出的载波信号,经天线的调节器传输给读写器。读写器对接收到的信号进行解调解码,送往后
12、台的电脑控制器电脑控制器根据逻辑运算判断该标签的合法性,针对不同的设定做出相应的处理和控制,发出指令信号控制执行机构的动作执行机构按照电脑的指令动作通过计算机通信网络将各个监控点连接起来,构成总信息平台,可以根据不同的项目设计不同的软件来完成要实现的功能,2023/7/8,天津大学仁爱学院,Slide 23,RFID工作流程及原理,2023/7/8,天津大学仁爱学院,Slide 24,RFID系统性能指标,电子标签存储容量数据传输速度多标签可读写性读写距离连通性工作温度载码体天线间的射频载波频率,2023/7/8,天津大学仁爱学院,Slide 25,RFID技术优势,快速扫描,RFID 阅读器
13、可同时辨别读取数个RFID 标签。体积小型化、形状多样化,RFID 不需要为了读取精确度而配合纸张的固定尺和印刷品质,更适合往小型化与多样化形态发展,以方便嵌入或附着在不同形状、类型的产品上。抗污染能力和耐久性,RFID技术是将数据存在芯片中,可以免受污染。在粉尘、污染、寒冷、炎热等恶劣环境中,RFID对水、油和化学药品等物质具有很强抵抗性,完全不怕灰尘、潮湿、油污、冷却剂、粉屑、有毒气体、高温以及在生产环境中产生的类似影响,对环境要求不高,具有很强的优势。可重复使用,RFID标签具有可读写的特性,标签内存储的数据可以动态更新,可多次重复使用。,2023/7/8,天津大学仁爱学院,Slide
14、26,RFID技术优势,穿透性和无屏障阅读,RFID可以穿透纸张、木材和塑料等非金属或非透明的材质,进行穿透性通信,不需要光源,读取距离更远。长距产品介绍多用于交通上,识别距离可达几十米,如自动收费或识别车辆身份等。但不能透过金属等导电物体进行识别。数据的记忆容量大,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,对标签所能扩充容量的需求也相应增加。安全性高,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,安全性更高。,2023/7/8,天津大学仁爱学院,Slide 27,202
15、3/7/8,天津大学仁爱学院,Slide 28,RFID技术优势,人工登入、条码与RFID处理速度比较,2023/7/8,天津大学仁爱学院,Slide 29,RFID系统分类,EAS(Electronic Article Surveillance)系统便携式数据采集系统物流控制系统定位系统,2023/7/8,天津大学仁爱学院,Slide 30,EAS(Electronic Article Surveillance),EAS组成附着在商品上的电子标签,电子传感器电子标签灭活装置,以便授权商品能正常出入监视器,在出口造成一定区域的监视空间工作原理在监视区,发射器以一定的频率向接收器发射信号。发射器
16、与接受器一般安装在零售店、图书馆的出入口,形成一定的监视空间。当具有特殊特征的标签进入该区域时,会对发射器发出的信号产生干扰,这种干扰信号也会被接收器接收,再经过微处理器的分析判断,就会控制警报器的鸣响。,2023/7/8,天津大学仁爱学院,Slide 31,便携式数据采集系统,使用带有RFID阅读器的手持式数据采集器采集RFID标签上的数据适用于不宜安装固定式RFID系统的应用环境,如库存盘点,2023/7/8,天津大学仁爱学院,Slide 32,物流控制系统,固定布置的RFID阅读器分散布置在给定的区域,并且阅读器直接与数据管理信息系统相连,信号发射机是移动的,一般安装在移动的物体、人上面
17、当物体、人流经阅读器时,阅读器会自动扫描标签上的信息,并将数据信息输入数据管理信息系统存储、分析、处理,达到控制物流的目的,2023/7/8,天津大学仁爱学院,Slide 33,定位系统,用于自动化加工系统中的定位以及对车辆、轮船等进行运行定位支持。阅读器放置在移动的车辆、轮船或者自动化流水线中移动的物料、半成品、成品上,信号发射机嵌入到操作环境的地表下面。信号发射机上存储由位置识别信息,阅读器一般通过无线的或者有线的方式连接到主信息管理系统,2023/7/8,天津大学仁爱学院,Slide 34,RFID工作频率,按照工作频率的不同,RFID标签可以分为低频(LF)、高频(HF)、超高频(UH
18、F)和微波等。不同频段的RFID工作原理不同,LF和HF频段的RFID电子标签一般采用电磁耦合原理,而UHF及微波频段的RFID电子标签一般采用电磁发射原理。典型的LF和HF工作频率有125KHz、225KHz、13.56MHz等,基本特点是电子标签的成本较低、标签内保存的数据量较少、阅读距离较短(无源情况,典型阅读距离为10cm)、电子标签外形多样(卡状、环状、钮扣状、笔状)、阅读天线方向性不强等。典型的UHF和微波工作频段有915MHz、2.45GHz、5.8GHz等,基本特点是电子标签及阅读器成本均较高、标签所存储的数据量较大、阅读距离较远(可达几米至十几米),适应物体高速运动,性能好,
19、外形一般为卡状,阅读天线及电子标签天线均有较强的方向性。,2023/7/8,天津大学仁爱学院,Slide 35,RFID工作频率,2023/7/8,天津大学仁爱学院,Slide 36,RFID技术标准,ISO标准体系EPC Global标准体系Ubiquitous ID标准体系,2023/7/8,天津大学仁爱学院,Slide 37,ISO标准体系,ISO有关RFID标准的三大系列是14443系列、15693系列、18000系列。ISO 14443系列是超短距离智慧卡(Proximity coupling smart cards)标准,该卡读取距离为7cm-15cm,使用的频率为13.56MHz
20、。ISO 15693系列是短距离智慧卡(Vicinity coupling smart cards)标准,该卡读取距离可高达1m,使用的频率为13.56MHz。ISO 18000系列主要应用于货品管理类。主要用于物流供应链的管理,读取的距离较长而使用的频率介于860MHz930MHz,甚至还有更高的频率。,2023/7/8,天津大学仁爱学院,Slide 38,EPC Global标准体系,EPC(Electronic Product Code)电子产品编码标准是由电子产品代码环球协会(EPC Global)提出的。EPC Global是由美国统一代码协会(UCC)和国际物品编码协会(EAN)于
21、2003年9月共同成立的非营利性组织,前身是1999年10月1日在美国麻省理工学院(MIT)成立的自动识别中心(Auto-ID Center)。2004年6月EPC Global正式公布了全球第一个RFID标准,其中EPC Tag设定了5个不同等级(Class)。,2023/7/8,天津大学仁爱学院,Slide 39,EPC Global标准体系,Class0:只供读取(Read Only),简单被动式,仅提供在出厂时制定号码,属只读标签。标签在出厂时即写入一组不可更改之号码,提供简单的服务辨识。Class1:只写一次(Write Once),简单被动式,可供一次写入,属只读标签。Wal-Ma
22、rt要求它的供应商于2005年1月在供来的货栈上贴上EPC Class1标签。Class2:重复读写(Read/Write),可重复读写功能,属被动式标签。Class3:内设感应器的半被动标签,具有重复读写功能,更包含额外的感应器:可侦查温度、湿度,内建电池增加读取距离。Class4::是一种半被动标签,可主动与其他标签沟通,不过都还在研发中。,2023/7/8,天津大学仁爱学院,Slide 40,EPC Global标准体系,EPC不仅仅是单纯的编码标准,实际上已经扩展为一个结合RFID技术和网络技术的“物联网”架构,EPCEPC代码RFIDInternet,该架构由EPC编码、EPC标签及
23、读写器、EPC中间件、ONS服务器和EPC IS服务器等部分构成。,2023/7/8,天津大学仁爱学院,Slide 41,Ubiquitous ID标准体系,日本UID(Ubiquitous Identifications)成立于2003年3月,具体负责研究和推广自动识别的核心技术,即在所有的物品上植入微型芯片,组建网络进行通信。U Code标签具有多种形式,包括条码、射频标签、智能卡、有源芯片等。,2023/7/8,天津大学仁爱学院,Slide 42,电子商品代码(EPC),一个非常先进的、综合性的复杂系统,其最终目标是位每一单品建立全球的、开放的标识标准。由全球产品电子代码的编码体系、射频
24、识别系统及信息网络系统组成,主要包括6个方面,2023/7/8,天津大学仁爱学院,Slide 43,电子商品代码(EPC),EPC系统的构成,2023/7/8,天津大学仁爱学院,Slide 44,RFID技术应用范围,RFID的应用领域非常广泛,包括:交通运输、物流领域、信息、食品、医疗卫生、商品防伪、金融、养老、教育文化、智能家电、犯罪监视、安全管理、国防军事警备、图书档案管理、生态活动支援、消防及防灾、生活与个人利用等等。RFID在物流以及供应链管理方面的应用最为广泛。,2023/7/8,天津大学仁爱学院,Slide 45,RFID技术在物流中的应用,高速公路自动收费与城区交通管理高速公路
25、自动收费系统是技术最成功的应用之一。目前,中国的高速公路自动收费系统是RFID技术最成功的应用之一。目前,中国的高速公路发展非常快,地区经济发展的先决条件就是有便利的交通条件,而高速公路收费却存在一些问题:1)交通堵塞,收费站口,许多车辆要停车排队,成为交通瓶颈问题;2)少数不法收费员贪污路费、使国家损失了相当的财政收入。RFID技术在高速公路自动收费上的应用能充分体现它的非接触识别的优势,杜绝上述问题。,2023/7/8,天津大学仁爱学院,Slide 46,RFID技术在物流中的应用,高速公路自动收费与城区交通管理对于高速公路收费系统,由于车辆的大小形状不同,大约需要4米的读写距离和很快的读
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