射频识别原理与应用RFID.docx
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射频识别原理与应用RFID
射频识别原理与应用（RFID）
[填空题]
1码重
参考答案：
码重：
在分组码中，非零码元的数目称为码字的汉明重量，简称码重。
例如，码字10110，码重w=3。
[填空题]
2简述RFID中间件的特征。
参考答案：
一般来说，RFID中间件具有下列的特色：
独立于架构（InsulationInfrastructure）RFID中间件独立并介于RFID读写器与后端应用程序之间，并且能够与多个RFID读写器以及多个后端应用程序连接，以减轻架构与维护的复杂性。
数据流（DataFlow）RFID的主要目的在于将实体对象转换为信息环境下的虚拟对象，因此数据处理是RFID最重要的功能。
RFID中间件具有数据的搜集、过滤、整合与传递等特性，以便将正确的对象信息传到企业后端的应用系统。
处理流（ProcessFlow）RFID中间件采用程序逻辑及存储再转送（Store-and-Forward）的功能来提供顺序的消息流，具有数据流设计与管理的能力。
标准（Standard）RFID为自动数据采样技术与辨识实体对象的应用。
EPCglobal目前正在研究为各种产品的全球惟一识别号码提出通用标准，即EPC（产品电子编码）。
EPC是在供应链系统中，以一串数字来识别一项特定的商品，通过无线射频辨识标签由RFID读写器读入后，传送到计算机或是应用系统中的过程称为对象命名服务（ObjectNameService，ONS）。
对象命名服务系统会锁定计算机网络中的固定点抓取有关商品的消息。
EPC存放在RFID标签中，被RFID读写器读出后，即可提供追踪EPC所代表的物品名称及相关信息，并立即识别及分享供应链中的物品数据，有效率地提供信息透明度。
[填空题]
3射频技术和条形码有什么区别？
参考答案：
从概念上来说，两者很相似，目的都是快速准确地确认追踪目标物体。
主要的区别如下：
有无写入信息或更新内存的能力。
条形码的内存不能更改。
射频标签不像条形码，它特有的辨识器不能被复制。
标签的作用不仅仅局限于视野之内，因为信息是由无线电波传输，而条形码必须在视野之内。
由于条形码成本较低，有完善的标准体系，已在全球散播，所以已经被普遍接受，从总体来看，射频技术只被局限在有限的市场份额之内。
目前，多种条形码控制模版已经在使用之中，在获取信息渠道方面，射频也有不同的标准。
[填空题]
4为什么射频技术比条形码具有优越性？
参考答案：
射频技术不一定比条形码“好”，他们是两种不同的技术，有不同的适用范围，有时会有重叠。
两者之间最大的区别是条形码是“可视技术”，扫描仪在人的指导下工作，只能接收它视野范围内的条形码。
相比之下，射频识别不要求看见目标。
射频标签只要在接受器的作用范围内就可以被读取。
条形码本身还具有其他缺点，如果标签被划破，污染或是脱落，扫描仪就无法辨认目标。
条形码只能识别生产者和产品，并不能辨认具体的商品，贴在所有同一种产品包装上的条形码都一样，无法辨认哪些产品先过期。
[填空题]
5电子标签RFID对比条形码有哪几大特点。
参考答案：
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。
[填空题]
6从"有形"到"无形"的革命。
参考答案：
与条形码识别系统相比，无线射频识别技术具有很多优势：
通过射频信号自动识别目标对象，无需可见光源；具有穿透性，可以透过外部材料直接读取数据，保护外部包装，节省开箱时间；射频产品可以在恶劣环境下工作，对环境要求低；读取距离远，无需与目标接触就可以得到数据；支持写入数据，无需重新制作新的标签；使用防冲突技术，能够同时处理多个射频标签，适用于批量识别场合；可以对RFID标签所附着的物体进行追踪定位，提供位置信息。
由于RFID产品的优点，无线射频识别技术在国外发展得很快，它已被广泛应用于工业自动化、商业自动化、交通运输控制管理等众多领域，例如汽车或火车等的交通监控系统、高速公路自动收费系统、物品管理、流水线生产自化、门禁系统、金融交易、仓储管理、畜牧管理、车辆防盗等。
在澳大利亚，RFID技术被用于机场旅客行李管理，提高了机场的工作效率，达到了理想的效益；而在地球的另一面，欧共体宣布1997年开始生产的新型汽车必须具有基于RFID技术的防盗系统；瑞士国家铁路局也将在瑞士的全部旅客列车上安装RFID自动识别系统，调度员可以实时掌握火车运行情况，不仅利于管理，还大大减小发生事故的可能性；德国汉莎航空公司正在尝试用RFID电子标签来代替飞机票，从而改变了传统的机票购销方式。
时至今日，射频识别技术的新应用仍然层出不穷。
由于RFID芯片的小型化和高性能芯片的实用化，射频识别标签不仅帮助不同领域的管理者追踪物品的位置和搬运情况，还可以实时报告标签上附带的其他信息，比如温度和压力等。
射频标签是通过连接到数据网络上的读写器来提供此类信息的，迄今为止射频识别标签主要作为条码的延伸而应用于工厂自动化或者库存管理等领域，但最终说来，尺寸更小的射频识别标签将应用于更先进的领域内。
例如射频识别标签可以促进网络家电的应用，家电如果拥有网络功能，使用者即便在户外也能控制它们，例如可以检查冰箱中的食物，帮助使用者决定需要购买什么物品，在无线操作终端上选择食物烹饪的方式等。
当前，电气设备和家电产品制造商已经开始开发通用软、硬件，并正在考虑制定射频识别标签在各种不同家电上的应用标准。
将射频识别标签应用于医院也能带来好处，病人一进入医院，就在他（她）身上佩戴标签，标签内含有病人的识别信息，医生和护士可以通过标签内的数据来识别病人的身份，避免认错病人，标签和读写器也能帮助医生和护士确认所使用的药物是否合适，从而避免医疗事故的发生。
[填空题]
7简述二维条形码的阅读器
参考答案：
在二维条形码的阅读器中有几项重要的参数：
分辨率、扫描背景、扫描宽度、扫描速度、一次识别率、误码率，选用的时候要针对不同的应用视情况而定。
普通的条码阅读器通常采用以下三种技术：
光笔、CCD、激光，它们都有各自的优缺点，没有一种阅读器能够在所有方面都具有优势。
光笔是最先出现的一种手持接触式条码阅读器，使用时，操作者需将光笔接触到条码表面，通过光笔的镜头发出一个很小的光点，当这个光点从左到右划过条码时，在"空"部分，光线被反射，"条"的部分，光线将被吸收，因此在光笔内部产生一个变化的电压，这个电压通过放大、整形后用于译码。
C.CD为电子耦合器件，比较适合近距离和接触阅读，它使用一个或多个LED，发出的光线能够覆盖整个条码，它所关注的不是每一个"条"或"空"，而是条码的整体，并将其转换成可以译码的电信号。
激光扫描仪是非接触式的，在阅读距离超过30cm时激光阅读器是惟一的选择。
它的首读识别成功率高，识别速度相对光笔及CCD更快，而且对印刷质量不好或模糊的条码识别效果好。
射频识别技术改变了条形码技术依靠"有形"的一维或二维几何图案来提供信息的方式，通过芯片来提供存储在其中的数量更大的"无形"信息。
它最早出现在20世纪80年代，最初应用在一些无法使用条码跟踪技术的特殊工业场合，例如在一些行业和公司中，这种技术被用于目标定位、身份确认及跟踪库存产品等。
射频识别技术起步较晚，至今没有制订出统一的国际标准，但是射频识别技术的推出绝不仅仅是信息容量的提升，它对于计算机自动识别技术来讲是一场革命，它所具有的强大优势会大大提高信息的处理效率和准确度。
[填空题]
8简述Code128码。
参考答案：
Code128码是目前中国企业内部自定义的码制，可以根据需要来确定条码的长度和信息。
这种编码包含的信息可以是数字，也可以包含字母，主要应用于工业生产线领域、图书管理等。
[填空题]
9简述ISBN码（国际标准书号）
参考答案：
ISBN是因图书出版、管理的需要以及便于国际间出版物的交流与统计，而出现的一套国际统一的编码制度。
每一个ISBN码由一组有"ISBN"代号的十位数字所组成，用以识别出版物所属国别地区、出版机构、书名、版本以及装订方式。
这组号码也可以说是图书的代表号码，大部分应用于出版社图书管理系统。
[填空题]
10简述CODABAR码（库德巴码）。
参考答案：
这种码制可以支持数字、特殊符号及4个英文字母，由于条码自身有检测的功能，因此无需检查码。
主要应用在工厂库存管理、血库管理、图书馆借阅书籍及照片冲洗业。
[填空题]
11简述Code39码。
参考答案：
在Code39码的9个码素中，一定有3个码素是粗线，所以Code39码又被称为"三九码"。
除数字0-9以外，Code39码还提供英文字母A-Z以及特殊的符号，它允许双向扫描，支持44组条码，主要应用在工业产品、商业资料、图书馆等场所。
[填空题]
12简述ITF25码（交叉25码）。
参考答案：
ITF25码的条码长度没有限定，但是其数字资料必须为偶数位，允许双向扫描。
ITF25码在物流管理中应用较多，主要用于包装、运输、国际航空系统的机票顺序编号、汽车业及零售业。
[填空题]
13简述EAN码。
参考答案：
1977年，欧洲12个工业国家在比利时签署草约，成立了国际商品条码协会，参考UPC码制定了与之兼容的EAN码。
EAN码仅有数字号码，通常为13位，允许双向扫描，缩短码为8位码，也主要应用在超市和百货业。
[填空题]
14简述UPC码（统一商品条码）。
参考答案：
UPC码在1973年由美国超市工会推行，是世界上第一套商用的条形码系统，主要应用在美国和加拿大。
UPC码包括UPC-A和UPC-E两种系统，UPC只提供数字编码，限制位数（12位和7位），需要检查码，允许双向扫描，主要应用在超市与百货业。
[填空题]
15简述低频（从125KHz到134KHz）
参考答案：
其实RFID技术首先在低频得到广泛的应用和推广。
该频率主要是通过电感耦合的方式进行工作,也就是在读写器线圈和感应器线圈间存在着变压器耦合作用.通过读写器交变场的作用在感应器天线中感应的电压被整流,可作供电电压使用.磁场区域能够很好的被定义，但是场强下降的太快。
[填空题]
16射频标签内存信息的写入方式有哪些？
参考答案：
射频标签信息的写入方式大致可以分为以下三种类型
（1）射频标签在出厂时，即已将完整的标签信息写入标签。
这种情况下，应用过程中，射频标签一般具有只读功能。
只读标签信息的写入，在更多的情况下是在射频标签芯片的生产过程中即标签信息写入芯片，使得每一个射频标签拥有一个唯一的标识UID（如64Bits）。
应用中，需再建立标签唯一UID与待识别物品的标识信息之间的对应关系（如车牌号）。
只读标签信息的写入也有在应用之前，由专用的初始化设备将完整的标签信息写入。
（2）射频标签信息的写入采用有线接触方式实现，一般称这种标签信息写入装置为编程器。
这种接触式的射频标签信息写入方式通常具有多次改写的能力。
例如，目前在用的铁路货车电子标签信息的写入即为这种方式。
标签在完成信息注入后，通常需将写入口密闭起来，以满足应用中对其防潮、防水、防污等要求。
（3）射频标签在出厂后，允许用户通过专用设备以无接触的方式向射频标签中写入数据信息。
这种专用写入功能通常与射频标签读取功能结合在一起形成射频标签读写器。
具有无线写入功能的射频标签通常也具有其唯一的不可改写的UID。
这种功能的射频标签趋向于一种通用射频标签，应用中，可根据实际需要仅对其UID进行识读或仅对指定的射频标签内存单元（一次读写的最小单位）进行读写。
应用中，还广泛存在着一次写入多次读出WORM（WriteOnceReadMany）的射频标签。
这种WORM概念即有接触式改写的射频标签存在，也有无接触式改写的射频标签存在。
这类WORM标签一般大量用在一次性使用的场合，如航空行李标签，特殊身份证件标签等。
无论是怎样的情况，对射频标签的写操作均应在一定的授权控制之下进行。
否则，将失去射频标签标识物品的意义。
[填空题]
17简述射频标签通信协议。
参考答案：
射频标签与读写器之间交换的是数据，由于采用无接触方式通信，还存在一个空间无线信道。
因而，射频标签与读写器之间的数据交换构成的是一个无线数据通信系统。
在这样的数据通信系统模型下，射频标签是数据通信的一方，读写器是通信的另一方。
要实现安全、可靠、有效的数据通信目的，数据通信的双方必须遵守相互约定的通信协议。
没有这样一个通信双方公认的基础，数据通信的双方将互相听不懂对方在说什么，步调也无从协调一致，从而造成数据通信无法进行。
所涉及到的问题包括：
时序系统问题；通信握手问题；数据帧问题；数据编码问题；数据的完整性问题；多标签读写防冲突问题；干扰与抗干扰问题；识读率与误码率问题；数据的加密与安全性问题；读写器与应用系统之间的接口问题。
[填空题]
18什么是RFID天线？
参考答案：
RFID天线在标签和读取器间传递射频信号。
在RF装置中，工作频率增加到微波区域的时候，天线与标签芯片之间的匹配问题变得更加严峻。
天线的目标是传输最大的能量进出标签芯片。
这需要仔细的设计天线和自由空间以及其相连的标签芯片的匹配。
本文考虑的频带是435MHz，2.45GHz和5.8GHz，在零售商品中使用。
天线必须：
足够的小以至于能够贴到需要的物品上；
有全向或半球覆盖的方向性；
提供最大可能的信号给标签的芯片；
无论物品什么方向，天线的极化都能与读卡机的询问信号相匹配；
具有鲁棒性；
非常便宜。
在选择天线的时候的主要考虑是：
天线的类型；
天线的阻抗：
在应用到物品上的RF的性能；
在有其他的物品围绕贴标签物品时的RF性能。
[填空题]
19简述第二代的RFID标准强化的安全功能。
参考答案：
EPCglobal在去年开始制定第二代RFID标准时，针对供应链应用，最终用户提出了一系列需求，这些成为制定第二代RFID标准的重要基础。
EPC第二代RFID标准开发中最主要的部分是设计了第二代的UHF（超高频率）空中接口协议，该协议用于管理从标签到读卡器的数据的移动，为芯片中存储的数据提供了一些保护措施。
新标准采用"一个安全的链路"，保护被动标签免于受诸如RFDump和其他一些在供应链应用中被发现的大多数攻击行为。
根据第二代RFID标准规范，当数据被写入标签时，数据在经过空中接口时被伪装。
从标签到读卡器的所有数据都被伪装，所以当读卡器在从标签读或者写数据时数据不会被截取。
一旦数据被写入标签，数据就会被锁定，这样只可以读取数据，而不能被改写，就是具有我们常说的只读功能。
EPC被动标签一般只包括产品的识别信息，比如产品代码、产品部件数，或者SKU数目，也就是仅仅包括物品本身的信息。
另外EPC被动标签不包括依据秘密保护规则涉及的物品个性化的识别信息。
产品的识别信息通常是指相对于个性化识别信息而言不太敏感的内容，通常伪装也只针对其中涉及的数据。
数据并不被加密，但是读卡器需要一个破解伪装的"密钥"。
根据美国国防部副部长助理、负责供应链整合的AlanEstevez先生透露，美国国防部在今年8月公布了其最终的针对供应链应用的RFID规范，其中并没有包括数据加密要求。
Estevez先生列举了两条理由，说明DOD规范的合理性：
第一，产品信息比如序列号等在它没有被整合到带有附加信息的数据库之前，并没有太多值得利用的信息；
第二，潜在的"敌人"不可能非常近距离地接近它，比如在10英尺之内，以读取标签上的信息。
[填空题]
20简述RFID中间件的三个发展阶段。
参考答案：
从发展趋势看，RFID中间件可分为3大类发展阶段：
应用程序中间件（ApplicationMiddleware）发展阶段
RFID初期的发展多以整合、串接RFID读写器为目的，本阶段多为RFID读写器厂商主动提供简单API，以供企业将后端系统与RFID读写器串接。
以整体发展架构来看，此时企业的导入须自行花费许多成本去处理前后端系统连接的问题，通常企业在本阶段会通过PilotProject方式来评估成本效益与导入的关键议题。
架构中间件（InfrastructureMiddleware）发展阶段
本阶段是RFID中间件成长的关键阶段。
由于RFID的强大应用，WalMart与美国国防部等关键使用者相继进行RFID技术的规划并进行导入的PilotProject，促使各国际大厂持续关注RFID相关市场的发展。
本阶段RFID中间件的发展不但已经具备基本数据搜集、过滤等功能，同时也满足企业多对多（Devices-to-Applications）的连接需求，并具备平台的管理与维护功能。
解决方案中间件（SolutionMiddleware）发展阶段
未来在RFID标签、读写器与中间件发展成熟过程中，各厂商针对不同领域提出各项创新应用解决方案，例如ManhattanAssociates提出“RFIDinaBox”，企业不需再为前端RFID硬件与后端应用系统的连接而烦恼，该公司与AlienTechnologyCorp在RFID硬件端合作，发展Microsoft.Net平台为基础的中间件，针对该公司900家的已有供应链客户群发展SupplyChainExecution（SCE）Solution，原本使用ManhattanAssociatesSCESolution的企业只需通过“RFIDinaBox”，就可以在原有应用系统上快速利用RFID来加强供应链管理的透明度。
[填空题]
21我们如何知道哪个频率适合于我们的产品？
参考答案：
不同的频率有不同的特点，因此他们的用途也就形形色色。
例如，低频标签比超高频标签便宜，节省能量，穿透废金属物体力强，他们最适合用于含水成分较高的物体，例如水果等。
超高频作用范围广，传送数据速度快，但是他们比较耗能，穿透力较弱，作业区域不能有太多干扰，适合用于监测从海港运到仓库的物品。
当做选择时，最好咨询一下相关的专家，供货商，从而选择正确的射频。
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[填空题]
22什么是阅读器冲突？
参考答案：
射频技术遇到的一个问题就是阅读器冲突，就是一个阅读器接收到的信息和另外一个阅读器接收到的信息发生冲突，产生重叠。
解决这个问题的一种方法是使用TDMA技术，简单来说就是阅读器被指挥在不同时间接收信号，而不是同时，这样就保证了阅读器不会互相干扰。
但是在同一区域的物品就会被读取两次，因此就要建立相应的系统去避免这种情况的发生。
[填空题]
23所有的阅读器都能支持不同种类的标签吗？
参考答案：
目前还不是。
很多公司生产的阅读器支持现有供给链中用的新标签的射频技术。
一些阅读器只支持新的电子产品代码，一些只支持某些生产厂商生产的特定标签。
[填空题]
24为什么要使用不同的频率？
参考答案：
在操作中有4种波段的频率，低频（125KHz），高频（13.54MHz），超高频（850-910MFz），微波（2.45GHz）.每一种频率都有它的特点，被用在不同的领域，因此要正确使用就要先选择合适的频率。
不同的国家所使用频率也不尽相同：
欧洲的超高频是868MHz，美国的则是915MHz.日本目前不允许将超高频用到射频技术中。
政府也通过调整阅读器的电源来限制它对其他器械的影响。
有些组织例如全球商务促进委员会正鼓励政府取消限制。
标签和阅读器生产厂商也正在开发能使用不同频率系统避免这些问题。
[填空题]
25RFID读写器频率分类。
参考答案：
和我们听的收音机道理一样，射频标签和阅读器也要调制到相同的频率才能工作。
LF,HF,UHF就对应著不同频率的射频。
LF代表低频射频，在125KHz左右，HF代表高频射频，在13.54MHz左右，UHF代表超高频射频，在850至910MHz范围之内，还有2.4G的微波读写器。
[填空题]
26RFID读写器防冲撞（防碰撞）实理机理
参考答案：
RFID分类的第二个重要的看点在于是否需要同时读取复数个标签。
为了实现这个功能在通信上所采取的技术是（防冲撞）＂防碰撞＂.同时读取复数个标签是常被人们谈及的RFID比图形码远为优越的地方，但是如果没有防碰撞（防冲撞）的功能时，RFID系统只能读写一个标签。
在这种情况下如果有两个以上的标签同时处于可读取的范围内就会导致读取的错误。
其次，我们来简单地说明防碰撞（防冲撞）功能的工作原理。
即使是具有防碰撞（防冲撞）功能的RFID系统，实际上并非同时读取所有标签的内容。
在同时查出有复数个标签存在的情况下，检索信号并防止冲突的功能开始动作。
为了进行检索，首先要确定检索条件。
例如，13.56MHz频带的RFID系统里应用的ALOHA方式的防碰撞功能的工作步骤如下。
1）、首先，阅读器指定电子标签内存的特定位数（1~4位左右）为次数批量。
2）、电子标签根据次数批量，将响应的时机离散化。
例如在两位数的次数批量“00、01、10、11”时，读写器将以不同的时机对这四种可能性逐一进行响应。
3）、若在各个时机里同时响应的电子标签只有一个的场合下才能得到这个电子标签的正常数据。
信息读取之后阅读器对于这个电子标签发送在一定的时间内不再响应的睡眠的指令（Sleep/Mute）使之在休眠，避免再次向应。
4）、若在各个时机内同时由几个电子标签响应，判别为“冲突”。
在这种情况下，内存内的另外两位数所记录的次数批量，重复以上从2）开始的处理。
5）、所有的电子标签都完成响应之后，阅读器向他们发送唤醒的指令（WakeUp），从而完成对所有电子标签的信息读取。
在这种搭载有防碰撞（防冲撞）功能的RFID系统中，为了只读一个标签，几经调整次数批量反复读取进行检索。
所以，一次性读取具有一定数量的标签的情况下，所有的标签都被读到为止其速度是不同的，一次性读取的标签数目越多，完成读取所需时间要比单纯计算所需的时间越长。
实现防止抗碰撞（防冲撞）的功能是RFID在物流领域中取代图形码所必不可少的条件。
例如，在超市中，商品是装在购物车
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