常州唐恩软件科技有限公司
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DONN Technology (Changzhou) Co., Ltd.
RFID简介
概述
射频识别标签(RFID)技术是一种综合了自动识别技术(Auto-ID)和无线电射频通
信技术的新技术。它可望在网络、生活、经济、文化、道德和伦理、法律、军事等诸多方
面带来彻底的变革,成为继 Internet和无线和移动通信之后又一个决定性的社会变革力
量。并最终可能和 Internet(IPV6)、移动通信网络、无线传感器网络、生物识别技术、GPS
技...
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DONN Technology (Changzhou) Co., Ltd.
RFID简介
概述
射频识别标签(RFID)技术是一种综合了自动识别技术(Auto-ID)和无线电射频通
信技术的新技术。它可望在网络、生活、经济、文化、道德和伦理、法律、军事等诸多方
面带来彻底的变革,成为继 Internet和无线和移动通信之后又一个决定性的社会变革力
量。并最终可能和 Internet(IPV6)、移动通信网络、无线传感器网络、生物识别技术、GPS
技术等融合。
RFID的出现可追溯至上世纪 30年代,当然其基本技术无线电射频技术还可以追溯至
1897年Guglielmo Marconi发明无线电的时候。RFID采用与无线电广播相同的物理原理来
发射和接收数据。
RFID的基本前端系统一般由 3个部分组成:
(1)标签(tag)或者雷达收发器(transponder);
(2)接收器(receiver)或者阅读器(reader);
(3)天线。
而这些部分则有许多变体。基于不同的功率、发射范围和距离,天线设计、工作频
率、数据容量、管理和操作软件、数据编码格式,空中接口和通信
等等,便出现了许
多不同类型的系统,具有不同的特点和诊断的应用范畴。
这些应用涉及和影响到当今社会、生活、经济、军事、法律和文化的方方面面。而目前最
热烈和最受关注的莫过于廉价标签在商品(货物)流通生命周期过程中的识别应用。
发展和趋势
早期
RFID技术很早就和军事联系在一起。在上世纪 30年代,美国陆军和海军都面临着在
陆地、海上和空中对目标的识别的问
。1937年,美国海军研究实验室(U.S. Naval
Research Laboratory (NRL) )开发了敌我识别系统(Identification Friend-or-For (IFF)
system),来将盟军的飞机和敌方的飞机区别开来。这种技术后来在 50年代成为现代空中
交通管制的基础。并且是早期 RFID技术的萌芽,而优先地应用在军事、实验室等。
早期系统组建昂贵而庞大,但随着集成电路、可编程存储器、微处理器、以及软件技
术和编程语言的发展,创造了 RFID技术推广和部署的基础。
60年代后期和 70年代早期,有些公司(如 Sensormatic和 Checkpoint Systems)开始
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推广稍微不那么复杂的 RFID系统的应用,主要用于电子物品监控(electronic article
surveillance (EAS)),即保证仓库、图书馆等等的物品安全和监视。这种早期的商业 RFID
系统,成为 1-bit标签系统,相对容易构建、部署和维护。但是这种 1-bit系统只能
被
示的目的是否在场,不能有更大的数据容量,甚至不能区分被标识目标间的差别。
图 1 早期的 RFID发展里程碑
从检测到唯一性识别
早期的 1-bit系统只能作为简单的检测用途。
在70年代,制造、运输、仓储等行业都试图研究和开发基于 IC的RFID系统的应用。
比如,工业自动化、动物识别、车辆跟踪等等。在此期间,基于 IC的标签体现出了可读
写存储器、更快的速度、更远的距离等优点。但这些早期的系统仍然是专有的设计,没有
相关标准,也没有功率和频率的管理。
在 80年代早期,更加完善的RFID技术和应用出现,比如铁路车辆的识别、农场动物
和农产品的跟踪。
90年代,道路电子收费系统在大西洋沿岸得到广泛应用,从意大利、法国、西班
牙、葡萄牙、挪威,到美国的达拉斯、纽约和新泽西。这些系统提供了更完善的访问控制
特征,因为它们集成了支付功能,也成为综合性的基础 RFID应用的开始。
从 90年代开始,多个区域和公司开始注意这些系统之间的互操作性,即运行频率和
通信协议的标准化问题。只有标准化,才能将 RFID的自动识别技术得到更广泛的应用。
比如,这时期美国出现的 E-ZPass系统。
同时,作为访问控制和物理安全的手段,RFID卡钥匙开始流行起来,试图取代传统
的访问控制机制。这种称为非接触式的 IC智能卡具有较强的数据存储和处理能力,能够
针对持有人进行个性化处理,也能够更灵活地实现访问控制策略。
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图 2 唯一性识别的应用
RFID的热潮和整合性应用
在上世纪末期,大量的 RFID应用指数般地试图扩展到全球范围。
在美国,Texas Instruments则是这方面的推动先锋。TI从 1991年开始建立德州仪器注
册和识别系统(Texas Instruments Registration and Identification Systems (TIRIS))。该系统
如今叫 TI-RFid(Texas Instruments Radio Frequency Identification System),已经是一个主
要的 RFID应用开发平台。
在欧洲,EM Microelectronic-Marin从 1971年开始研究超低功率的集成电路。1982
年,Mikron Integrated Microelectronic开始了ASIC技术,并在1987年由其奥地利分公司开
始开发识别和智能卡芯片。1995年,Philips Semiconductors收购了Mikron Graz。如今 EM
Microelectronic和 Philips Semiconductors是欧洲的主要 RFID厂商。
从技术上看,数年前,所部署的 RFID应用基本上都是低频(LF)和高频(HF)的被
动式 RFID技术。LF和 HF系统都具有优先的数据传输速度和有效距离。因此,有效距离
限制了可部署性。数据传输速度则限制了其可伸缩性。因此,90年代后期,开始出现甚
高频(UHF)的主动式标签技术,提供更远的传输距离,更快的传输速度。基于此,重载
的企业应用才开始使用这种技术,比如供应链管理中的托盘和包装跟踪、存货和仓库管
理、集装箱管理、物流管理等等。并且逐渐试图成为合成的企业应用(包括 ERP、SCM、
CRM、EAM、B2B等等)的数据和语义基础。
从 90年代末期到现在,零售巨头如Wal-Mart、Target、Metro Group以及一些政府机
构,如美国国防部(DoD),都开始推进 RFID应用,并要求他们的供应商也采用此技术。
同时,标准化的纷争出现了多个全球性的RFID标准和技术联盟,主要有EPCglobal、AIM
Global、ISO/IEC、UID、IP-X等。这些组织主要在标签技术、频率、数据标准、传输和
接口协议、网络运营和管理、行业应用等方面试图达成全球统一的平台。
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图 3 整合应用开始
RFID系统的组成
一个 RFID系统通常由两个组件组成:
(1)收发器(transponder),位于被识别的对象;
(2)讯问器(interrogator)或阅读器(reader),取决于设计和所采用的技术,可以
是阅读或者读写设备。
图 4 RFID系统的主要构成
阅读器通常包含一个射频模块(发射器和接收器),一个控制单元和一个与收发器的
耦合单元。另外,某些阅读器还包含其它数据接口系统(RS232、RS485 、TCP/IP等),
以便将数据转发到其它系统。
雷达收发器,表示 RFID系统的实际数据载体,通常有一个耦合单元和一个电子芯片
组成。雷达收发器通常不具备自身电源供应,当它不在质询器的质询范围时,整体呈被动
状态。它只有在质询器的质询范围之内才被激活。激活雷达收发器的电力通过耦合单元传
输给收发器,所需的数据和时钟脉冲也是如此。
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图 5 RFID数据承载设备的主要布局(左边是具有天线线圈的感应耦合 transponder;右边是
具有偶极天线的载波 Tag/transponder)
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