RFID关键技术参数专业资料.doc

RFID 技术参数 RFID是一种简朴无线系统，只有两个基本器件，该系统用于控制、检测和跟踪物体。系统由一种询问器(或阅读器)和诸多应答器(或标签)构成。 目录 RFID分类 RFID基本技术参数 RFID系统构成 RFID应用分析 RFID技术及其发展历程 RFID分类 RFID按应用频率不同分为低频（LF）、高频（HF）、超高频（UHF）、微波（MW），相相应代表性频率分别为：低频135KHz如下、高频13.56MHz、超高频860M960MHz、微波2.4G，5.8G ，RFID按照能源供应方式分为无源RFID，有源RFID，以及半有源RFID。无源RFID读写距离近，价格低；有源RFID可以提供更远读写距离，但是需要电池供电，成本要更高某些，合用于远距离读写应用场合。 RFID基本技术参数 可以用来衡量射频辨认系统技术参数比较多，例如系统使用频率、合同原则、辨认距离、辨认速度、数据传播速率、存储容量、防碰撞性能以及电子标签封装原则等。这些技术参数互相影响和制约。其中，读写器技术参数有：读写器工作频率、读写器输出功率、读写器数据传播速度、读写器输出端口形式和读写器与否可调等；电子标签技术参数有：电子标签能量规定、电子标签容量规定、电子标签工作频率、电子标签数据传播速度、电子标签读写速度、电子标签封装形式、电子标签数据安全性等。（1）工作频率工作频率是射频辨认系统最基本技术参数之一。工作频率选取在很大限度上决定了射频辨认系统应用范畴、技术可行性以及系统成本高低。从本质上说，射频辨认系统是无线电传播系统，必要占据一定无线通信信道。在无线通信信道中，射频信号只能以电磁耦合或者电磁波传播形式体现出来。因而，射频辨认系统工作性能必然会受到电磁波空间传播特性影响。从电磁波物理特性、识读距离、穿透能力等特性上来看，不同射屡屡率电磁波存在较大差别。特别是在低频和高频两个频段上。低频电磁波具备很强穿透能力，可以穿透水、金属、动物等导体材料，但是传播距离比较近。此外，由于频率比较低，可以运用频带窄，数据传播速率较低，信噪比较低，容易受到干扰。相比低频电磁波而言，要得到同样传播效果，高频系统发射功率较小，设备比较简朴，成本也比较低。高频电磁波数据传播速率较高，没有低频信噪比限制。但是，高频电磁波穿透能力较差，很容易被水等导体媒质所吸取，困此，高频电磁波对障碍物敏感性较强。（2）作用距离射频辨认系统作用距离指是系统有效辨认距离。影响读写器辨认电子标签有效距离因素诸多，重要涉及了如下因素：读写器发射功率、系统工作频率和电子标签封装形式等。其她条件相似时，低频系统辨认距离近来，另一方面是中高频系统、微波系统，微波系统辨认距离最远。只要读写器频率发生变化，系统工作频率就会随之变化。射频辨认系统有效辨认距离和读写器射频发射功率成正比。发射功率越大，辨认距离也就越远。但是电磁波产生辐射超过一定范畴时，就会对环境和人体产生有害影响。因而，在电磁功率方面必要遵循一定功率原则。电子标签封装形式也是影响系统辨认距离因素之一。电子标签天线越大，即电子标签穿过读写器作用区域内所获取磁通量越大，存储能量也越大。应用项目所需要作用距离取决于各种因素：电子标签定位精度；实际应用中各种电子标签之间最小距离；在读写器工作区域内，电子标签移动速度。普通在RFID应用中，选取恰当天线，即可适应长距离读写需要。例如，FastTrack传送带式天线就是设计安装在滚轴之间传送带上，REID载体则安装在托盘或产品底部，以保证载体直接从天线上通过。（3）数据传播速率对于大多数数据采集系统来说，速度是非常重要因素。由于当今不断缩短产品生产周期，规定读取和更新RFID载体时间越来越短。只读速率RFID只读系统数据传播速率取决于代码长度、载体数据发送速率、读写距离、载体和天线间载波频率，以及数据传播调制技术等因素。传播速率随实际应用中产品种类不同而不同。无源读写速率无源读写REID系统数据传播速率决定因素和只读系统同样，但是除了要考虑从载体上读数据外，还要考虑往载体上写数据。传播速率随实际应用中产品种类不同而有所变化。有源读写速率有源读写RFID系统数据传播速率决定因素和无源系统同样，不同是无源系统需要激活载体上电容充电来通信。很重要一点是，一种典型低频读写系统工作速率也许仅为100字节s或200字节/s。这样，由于在一种站点上也许会有数百字节数据需要传送，数据传播时间就会需要数秒钟，这也许会比整个机械操作时间还要长。EMS公司已经通过采用数项独到且专有技术，设计出一种低频系统，其速率高于大多数微波系统。（4）安全规定安全规定，普通指是加密和身份认证。对一种筹划中射频辨认系统应当就其安全规定做出非常精确评估，以便从一开始就排除在应用阶段也许会浮现各种危险袭击。为此，要分析系统中存在各种安全漏洞，袭击浮现也许性等。（5）存储容量数据载体存储量大小不同，系统价格也不同。数据载体价格重要是由电子标签存储容量拟定。对于价格敏感、现场需求少应用，应当选用固定编码只读数据载体。如果要向电子标签内写入信息，则需要采用EEPROM或RAM存储技术电子标签，系统成本会有所增长。基于存储器系统有一种基本规律，那就是存储容量总是不够用。毋庸置疑，扩大系统存储容量自然会扩大应用领域。只读载体存储容量为20位，有源读写载体存储容量从64B到32KB不等，也就是说在可读写载体中可以存储数页文本，这足以装入载货清单和测试数据，并容许系统扩展。无源读写载体存储空间从48B到736B不等，它有许多有源读写系统所不具备特性。（6）RFID系统连通性作为自动化系统发展分支，RFID技术必要可以集成现存和发展中自动化技术。重要是，REID系统应当可以直接和个人计算机、可编程逻辑控制器或工业网络接口模块（现场总线）相连，从而减少安装成本。连通性使RFID技术可以提供灵活作用，易于集成到广泛工业应用中去。（7）多电子标签同步识读性由于系统也许需要同步对各种电子标签进行辨认，因而，对读写器提供多标签识读性也需要考虑。这和读写器识读性能，电子标签移动速度等均关于系。（8）电子标签封装形式针对不同工作环境，电子标签大小、形式决定了电子标签安装和性能体现，电子标签封装形式也是需要考虑参数之一。电子标签封装形式不但影响到系统工作性能，并且影响到系统安全性能和美观。对射频辨认系统性能指标评估十分复杂，影响到射频辨认系统整体性能因素诸多，涉及了产品因素、市场因素以及环境因素等。RFID系统构成 为了仿真RFID系统性能，建立如图所示仿真模型。图 BFSK误比特率分析仿真图信源：是随机二进制发生器产生数据，一方面作为输出信号，另一方面进入BFSK（二进制移频键控）基带调制器模块，对数据进行BFSK调制，输出信号。信道：涉及加性高斯白噪声产生器、多径瑞利衰落信道模块。信道模块一方面在BFSK调制信号中引入衰落信号，然后在衰落信号中再叠加高斯白噪声。信宿：BFSK基带调制器对接受信号进行调制，然后通过误码率计算器计算误码率。误码率产生一种三维向量，经选取器选取第一种元素，即误码率，作为输出信号送入工作区。其中重要模块参数设立如表。表 重要模块参数设立RFID应用分析 RFID工作原理和系统构成RFID（无线射频辨认，Radio Frequency Identification）是一种采用射频技术非接触式自动辨认技术。其工作原理是：标签进入磁场后，如果接受到阅读器发出特殊射频信号，就能凭借感应电流所获得能量发送出存储在芯片中产品信息（即Passive Tag，无源标签或被动标签），或者积极发送某一频率信号（即Active Tag，有源标签或积极标签），阅读器读取信息并解码后，送至中央信息系统进行关于数据解决。一套完整RFID系统解决方案涉及标签设计及制作工艺、天线设计、系统中间件研发、系统可靠性研究、读卡器设计和示范应用演示六某些。可以广泛应用于工业自动化、商业自动化、交通运送控制管理和身份认证等各种领域，而在仓储物流管理、生产过程制造管理、智能交通、网络家电控制等方面更是引起了众多厂商关注。RFID技术三层构造RFID技术分为三个层次，即支撑层、基本层和应用层。支撑层技术重要是指RFID芯片技术，涉及标签芯片设计工艺、加工工艺、封装工艺以及天线印刷工艺，阅读器数字信号解决芯片设计也不可忽视。应当说，支撑层技术事实上是RFID应用原动力。基本层技术重要是指不同场景下应用环境构造，涉及标签信息写入读出、和对象捆绑，阅读器内部设计和嵌入式系统编程等。基本层技术也是RFID技术和市场应用结合点和桥梁。应用层技术重要是指后台软件对信息进一步分析、判断和解决，涉及了数据跟踪、数据挖掘和信息共享等内容，这也是RFID技术跃升为“物联网”重要前提之一。由于可以对标签内信息进行重新写入，因而RFID不再是一种静态货品标记，它反映了货品和货主之间互动作用，并且RFID动态作用又使得RFID和公司和社会之间可以保持联系。从这个意义上讲，RFID代表了当代工业社会对生产、运送、销售到消费全方位信息解决及服务过程。为便于阐明问题，咱们以一种标签中储存产品信息为线索，追踪一种信息流是如何在物流应用中起到作用。在这里，咱们事实上暂时抛开了支撑层硬件技术，而只是在基本层和应用层两个技术层次上进行探讨。固然，支撑层技术并非不重要，相反咱们已经在诸如汽车、手机、DVD等行业尝到了苦头。但是从这个角度，咱们便可以和国外大公司大公司站在同一种高度上思考问题。一方面还是要有原则。原则定义了产品信息编码规范，并为该件产品赋予一种排她代码，这就是信息流源泉。接着，这个代码被写入RFID标签中，并在将来重复被阅读器读出。如果阅读器没有和外部网络连接，那么信息流传递到阅读器便告一段落，实现是货品检查、简朴销售等作用。更多状况下阅读器读出信息流会传递到和之连接互联网上，通过物联网时空模型对其离散时空信息进行持续化，再以Web服务作为解决方案提供注册、搜寻、互换和使用该信息流原则，并为产品-消费链提供高层信息协同解决机制，实现物品跟踪、物流运送、资产管理、售后服务等作用。如果可以再进一步进行数据挖掘，还可以实现更加丰富作用。在这个信息流传递过程中，任何一种环节都需要原则，例如描述阅读器和标签之间交互原则EPC Tag Data Standards，描述阅读器和互联网之间交互原则PML Core Specification。RFID技术推广应用同样重要。咱们需要选取那些应用广泛、具备较强实力、单件货品价格校高、个性化限度较高行业，如烟草、集装箱码头、图书出版业、图书馆、家电制造业、海关行李托运等领域进行推广。至于应用品体时间，人们心里却都在打鼓。一方面有人以为RFID技术行业级推广应用已经迫在眉睫，任何人都无法对它无动于衷；而另一种观点却又异常冷静，以为RFID技术全面应用至少需要时间。Gartner甚至以为“RFID技术在短期内将不会达到人们对它盼望，RFID将经历不可避免失望”。问题尚存尽管应用前景美好，但当前RFID应用依然面临着某些困难，其中几种核心问题是成本、原则和技术。成本。RFID推广应用“瓶颈”之一，就是电子标签价格相对较高（相对条码标签而言）。有人开玩笑说，如果想要一家公司难堪，只要问它一种问题足矣，这就是成本。市场对于标签成本追求总是没有尽头，从20美分到10美分，当前又到了5美分，也许还会更低。对于不同功率以及不同性能RFID系统，其读写距离不同，电子标签产品价位也大不相似。在国内，国产RFID公司生产产品中，低频无源电子标签价格大概为2元人民币/张，中频无源电子标签价格大概为4元人民币/张，高频无源电子标签产品当前尚未浮现。在国外公司中，TI公司RFID产品性能走在了同类产品前列，它当前可以提供远距离无源低频电子标签最低售价为25美分左右（其最远读写距离能达到1米左右）。虽然关于公司声称，当RFID大规模应用后，电子标签价格可以降到5美分左右，但如果加上阅读器及后端软件系统，RFID系统投入相对条形码系统要高得多。由此可以看出成本是影响RFID技术推广重要因素之一，但我想它不是惟一因素。无论是国家政策导向还是公司自身发展都要意识到这一点，如果等到标签成本降到几分钱人民币时候再投入，机会已经错过。原则。原则之争也就是利益之争，甚至可以说是国家利益之争。原则拟定不但仅依赖于技术层面问题解决，更依赖于各方面力量协调。到当前为止，各个RFID公司所采用大多是专有技术，所使用频率、编码、存储规则，以及数据格式等都不尽相似。阅读器和标签不能通用，公司和公司之间就无法顺利进行数据互换和协同工作，从而把RFID技术应用范畴局限在了某个公司内部。要实现“物联网”构想，就必要制定一种和互联网相类似、详细、统一规范并且开放技术原则。国外几种原则之间明争暗斗，也使得中华人民共和国RFID国标工作组左右为难。美国使用915MHz，欧盟规定868MHz，而日本定为950MHz956MHz，中华人民共和国原则则还是一种未知数。也许为了和国际兼容，咱们还要考虑一种多频技术问题。但是这势必又将提高芯片成本，产生新问题。正是由于国际上存在着这些不拟定因素，因此中华人民共和国国标迟迟无法揭开面纱，而EPC和RFID政策白皮书也仍在观望阶段。从某种角度上说，一部原则就是其所在领域内宪法，具备最高权威和法律效力。一方面，其她法规和法律性文献，都必要以宪法为根据，不得和宪法相抵触;另一方面，宪法原则精神也只有通过普通法律、法规详细化才干有效实行。这就涉及到原则背后一种不为人所注意环节，即对建立一套技术评测体系需求。建立这样一套体系意义有三:一是在于通过度析测试环境，对RFID技术进行详细评测，同步收集既有RFID系统在各种不同应用环境下基本数据及存在问题，并指明进一步技术攻关方向；二是将分析测试环境直接和典型行业应用相结合，向全行业展示应用解决方案;三是成为一种RFID原则验证平台供中华人民共和国国标设计、校验和评估应用。技术。短时间内技术上是不易获得突破。但是和前面成本问题和原则问题相比，它又是最容易突破。例如标签制作工艺、射频传播距离、读出数据辨认率、中间件、设备小型化等方面，前期工作都已经打下了一定基本。应当说，当前资金投入已经可以获得回报了。此外，虽然在RFID电子标签单项技术上已经趋于成熟，但在集成应用中还需要攻克大量技术难题。尚有一种问题就是辨认率。不同性质物品对无线电信号干扰是不同，普通，纸质、木质产品、农产品等对电磁信号影响很小，在这种状况下，RFID标签精确辨认率可以达到90以上，但是，由于液体和金属制品等对无线电信号干扰很大，RFID标签精确辨认率当前只有80%左右离“放心使用”规定相去甚远。离大规模实际应用所规定成熟限度尚有一定差距。这些问题解决，不但需要技术人员进一步攻关，同步也需要研究开发一套先进、有典型情景技术测试平台和完整示范应用框架，为科技人员技术开发和产品验证服务。无论是技术还是应用，事实上都是环环相扣。推动产业全面发展需要考虑诸多方面。就像科技部马颂德副部长在大连国家半导体照明工程产业化基地授牌典礼上所说，“和老式产业相比，世界各国在新型产业技术上差距不大。重要是协调发展问题。任何一种环节停滞都会影响整个产业发展。”咱们在进一步研究RFID有关技术、推动RFID行业应用同步，更要注重RFID产业布局。在RFID领域尚有诸多工作要做，但是咱们坚信，它将来不是梦！EPC和RFIDEPC系统是在计算机互联网和射频技术RFID基本上，运用全球统一标记系统编码技术给每一种实体对象一种惟一代码，构造了一种实现全球物品信息实时共享物联网“Internet of things”。它将成为继条码技术之后浮现又一项变革商品零售结算、物流配送及产品跟踪管理模式新技术。EPC/RFID技术核心就是数据采集、数据跟踪、数据挖掘、信息共享。中华人民共和国政府部门当前已经把数据资源建设和信息共享作为国内信息化发展核心问题来看待。国家信息化办公室正在起草“37号文献”，目就是为了推动数据目录和数据互换体系建设。应当注意到，EPC系统并不能完全等同于RFID系统。前者是一种复杂、全面、综合系统，涉及RFID标签、EPC编码、互连网络、通信合同等，RFID只是其中一种构成某些。而EPC也只是RFID技术应用领域之一，只有特定低成本RFID标签才适合EPC系统。通过进一步扩展基于无线射频原理其她应用方向，咱们还可以在诸如传感器网络、射频存储等领域开展有效工作。但无论是EPC系统还是RFID技术，都还是襁褓中婴儿，距离全面走向市场尚有很长一段路。RFID技术及其发展历程 射频辨认技术RFID（Radio Frequency Identification）是自动辨认技术一种，即通过无线射频方式进行非接触双向数据通信，对目的进行辨认。一种典型RFID系统普通由RFID标签、读写器以及计算机系统等某些构成。其中RFID标签中普通保存有商定格式编码数据，用来唯一标明标签所附着物体。和老式辨认方式相比，RFID技术不用直接接触、光学可视、人工干预即可完毕信息输入和解决，且操作以便快捷，可以广泛应用于生产、物流、交通、运送、医疗、防伪、跟踪、设备和资产管理等要收集和解决数据应用领域，并被以为是条形码标签将来代替品。RFID系统工作原理是：读写器通过天线发送出一定频率射频信号；当RFID标签进入读写器工作场时，其天线产生感应电流，从而使RFID标签被激活并向读写器发送出自身编码等信息；读写器接受到来自标签载波信号，对接受信号进行解调和解码后送至计算机主机进行解决；计算机系统依照逻辑运算判断该标签合法性，针对不同设定进行相应解决和控制，发出指令信号；RFID标签数据解调某些从接受到射频脉冲中解调出数据并送到控制逻辑，控制逻辑接受指令完毕存储、发送数据或其她操作。RFID技术发展最早可以追溯至第二次世界大战时期，那时它被用来在空中作战行动中进行敌我辨认。从历史上看，RFID技术发展基本可按期划分为几种阶段（参见下表）。因而RFID并不是一种崭新技术。从分类上看，通过近年发展，1356MHz如下RFID技术已相对成熟，当前业界最关注是位于中高频段RFID技术，特别是860MHz960MHz（UHF频段）远距离RFID技术发展最快；而245GHz和58GHz频段由于产品拥挤、易受干扰、技术相对复杂，其有关研究和应用仍处在摸索阶段。RFID技术发展历程全球RFID产业发呈现状从全球来看，美国已经在RFID原则建立，有关软硬件技术开发、应用领域走在世界前列。欧洲RFID原则追随美国主导EPCglobal原则。在封闭系统应用方面，欧洲和美国基本处在同一阶段。日本虽然已经提出UID原则，但重要得到是本国厂商支持，如要成为国际原则尚有很长路要走。韩国政府对RFID予以了高度注重，但至今韩国在RFID原则方面仍模糊不清。美国在产业方面，TI、Intel等美国集成电路厂商当前都在RFID领域投入巨资进行芯片开发。Symbol等已经研发出同步可以阅读条形码和RFID扫描器。IBM、微软和HP等也在积极开发相应软件及系统来支持RFID应用。当前，美国交通、车辆管理、身份辨认、生产线自动化控制、仓储管理及物资跟踪等领域已经开始应用RFID技术。在物流方面，美国已有100多家公司承诺支持RFID应用，其中涉及：零售商沃尔玛，制造商吉列、强生、宝洁，物流行业联合包裹服务公司以及国防部物流应用等。值得注意是，美国政府是RFID应用积极推动者。按照美国防部合同规定，10月1日或者1月1日后来，所有军需物资都要使用RFID标签；美国食品及药物管理局（FDA）建议制药商从起运用RFID跟踪最常造假药物；美国社会福利局（SSA）于年初正式使用RFID技术追踪SSA各种表格和手册。欧洲在产业方面，欧洲Philips、STMicroelectronics在积极开发便宜RFID芯片；Checkpoint在开发支持多系统RFID辨认系统；诺基亚在开发可以基于RFID移动电话购物系统；SAP则在积极开发支持RFID公司应用管理软件。在应用方面，欧洲在交通、身份辨认、生产线自动化控制、物资跟踪等封闭系统和美国基本处在同一阶段。当前，欧洲许多大型公司纷纷进行RFID应用实验。例如，英国零售公司Tesco最早于9月结束了第一阶段实验。实验由该公司物流中心和英国两家商店进行，实验重要对物流中心和两家商店之间包装盒及货盘流通途径进行追踪，使用是915MHz频带。日本日本是一种制造业强国，它在电子标签研究领域起步较早，政府也将RFID作为一项核心技术来发展。MPHPT在3月发布了针对RFID关于在传感网络时代运用先进RFID技术最后研究草案报告。报告称，MPHPT将继续支持测试在UHF频段被动及积极电子标签技术，并在此基本上进一步讨论管制问题；7月，日本经济产业省METI选取了涉及消费电子、书籍、服装、音乐CD、建筑机械、制药和物流在内七大产业进行RFID应用实验。从近来日本RFID动态来看，和行业应用相结合基于RFID技术产品和解决方案开始集中浮现，这为RFID在日本应用推广，特别是在物流等非制造领域推广，奠定了坚实基本。韩国韩国重要通过国家发展筹划，再联合公司力量来推动RFID发展，即重要是由产业资源部和情报通信部来推动RFID发展筹划。特别值得注意是，3月韩国提出IT839筹划以来，RFID重要性得到了进一步加强。虽然当前韩国在RFID开发和应用领域乏善可陈，但在韩国政府高度注重下，韩国关于RFID技术开发和应用实验正在迅速开展。同日本类似，韩国也浮现了将RFID引入开放系统趋势。3月，韩国政府耗资784亿美元在仁川新建技术中心，重要从事电子标签技术涉及RFID研发及生产，以协助韩国公司迅速确立在全球RFID市场主流地位。该中心建设将在前完毕，RFID标签和传感器将在批量出货。RFID市场前景展望随着RFID技术发展演进以及成本减少，将来几年内，全球开放市场将为RFID带来巨大商机。据FS公司预测，到，全球RFID市场将从20亿美元猛增到100亿美元。该公司将这个市场分为四大类应用：门禁控制、资产管理、供应链管理和交通运送，此外，尚有其他类应用，涉及运动和医疗卫生。该公司分析以为，仅安全类应用将占到全球100亿美元份额中30亿美元市场，而供应链需求量届时会达到40亿美元。此外，RFID系统集成服务市场也将得到迅速增长。据预测，RFID技术系统集成收入到将超过RFID产品收入。