RFID的分类与基本组成部分.docx
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RFID的分类与基本组成部分
RFID关键技术
什么是RFID
主要包括产业化关键技术和应用关键技术两方面⑴，其中RFID产业化关键
技术主要包括：
标签芯片设计与制造：
例如低成本、低功耗的RFID芯片
设计与制造技术，适合标签芯片实现的新型存储技术，防冲突算法及电路实现技术，芯片安全技术，以及标签芯片与传感器的集成技术等。
天线设计与制造：
例如标签天线匹配技术，针对不同应用对象的RFID
标签天线结构优化技术，多标签天线优化分布技术，片上天线技术，读写器智能波束扫描天线阵技术，以及RFID标签天线设计仿真软件等。
RFID标签圭寸装技术与装备：
例如基于低温热压的圭寸装工艺，精密机构
设计优化，多物理量检测与控制，高速高精运动控制，装备故障自诊断与修复，以及在线检测技术等。
RFID标签集成：
例如芯片与天线及所附着的特殊材料介质三者之间的
匹配技术，标签加工过程中的一致性技术等。
读写器设计：
例如密集读写器技术，抗干扰技术，低成本小型化读写
器集成技术，以及读写器安全认证技术等。
RFID应用关键技术主要包括：
RFID应用体系架构：
例如RFID应用系统中各种软硬件和数据的接口技术及服务技术等。
RFID系统集成与数据管理：
例如RFID与无线通信、传感网络、信息安
全、工业控制等的集成技术，RFID应用系统中间件技术，海量RFID信息资
源的组织、存储、管理、交换、分发、数据处理和跨平台计算技术等。
RFID公共服务体系：
提供支持RFID社会性应用的基础服务体系的认证、注册、编码管理、多编码体系映射、编码解析、检索与跟踪等技术与服务。
RFID检测技术与规范：
例如面向不同行业应用的RFID标签及相关产品
物理特性和性能一致性检测技术与规范，标签与读写器之间空中接口一致性检测技术与规范，以及系统解决方案综合性检测技术与规范等。
什么是RFID技术？
RFID射频识别是一种非接触式的自动识别技术，它通过自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境。
可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便。
RFID是一种简单的无线系统，只有两个基本器件，该系统用于控制、检测和跟踪物体。
系统由一个询问器（或阅读器）和很多应答器（或标签）组成。
RFID的分类
RFID按应用频率的不同分为低频（LF）、高频（HF）、超高频（UHF、微波（MW，相对应的代表性频率分别为：
低频135KHZ以下、高频13.56MHz、超高频860M~960MHz微波2.4G，5.8G
RFID按照能源的供给方式分为无源RFID，有源RFID，以及半有源RFID。
无源RFID读写距离近，价格低；有源RFID可以提供更远的读写距离，但是
SD5800UHF手持机
RFID的基本组成部分？
RFID标签俗称电子标签，也称应答器（tag,transponder,responder），根据工作方式可分为主动式（有源）和被动式（无源）两大类，本文主要研究被动式RFID标签及系统。
被动式RFID标签由标签芯片和标签天线或线圈组成，利用电感耦合或电磁反向散射耦合原理实现与读写器之间的通讯。
RFID标签中存储一个唯一编码，通常为64bits、96bits甚至更高，其
地址空间大大高于条码所能提供的空间，因此可以实现单品级的物品编码。
当RFID标签进入读写器的作用区域，就可以根据电感耦合原理（近场作用范围内）或电磁反向散射耦合原理（远场作用范围内）在标签天线两端产生感应电势差，并在标签芯片通路中形成微弱电流，如果这个电流强度超过一个阈值，就将激活RFID标签芯片电路工作，从而对标签芯片中的存储
器进行读/写操作，微控制器还可以进一步加入诸如密码或防碰撞算法等复杂功能。
RFID标签芯片的内部结构主要包括射频前端、模拟前端、数字基带处理单元和EEPROM存储单元四部分。
读写器也称阅读器、询问器（reader,interrogator），是对RFID标
签进行读/写操作的设备，主要包括射频模块和数字信号处理单元两部分。
读写器是RFID系统中最重要的基础设施，一方面，RFID标签返回的微弱电
磁信号通过天线进入读写器的射频模块中转换为数字信号，再经过读写器的数字信号处理单元对其进行必要的加工整形，最后从中解调出返回的信息，完成对RFID标签的识别或读/写操作；另一方面，上层中间件及应用软件与读写器进行交互，实现操作指令的执行和数据汇总上传。
在上传数据时，读写器会对RFID标签原子事件进行去重过滤或简单的条件过滤，将其加工为读写器事件后再上传，以减少与中间件及应用软件之间数据交换的流量，因此在很多读写器中还集成了微处理器和嵌入式系统，实现一部分中间件的功能，如信号状态控制、奇偶位错误校验与修正等。
未来的读写器呈现出智能化、小型化和集成化趋势，还将具备更加强大的前端控制功能，例如直接与工业现场的其它设备进行交互甚至是作为控制器进行在线调度。
在物联网中，读写器将成为同时具有通讯、控制和计算
（communication,control,computing）功能的C3核心设备[3]。
天线（antenna）是RFID标签和读写器之间实现射频信号空间传播和建立无线通讯连接的设备。
RFID系统中包括两类天线，一类是RFID标签上
的天线，由于它已经和RFID标签集成为一体，因此不再单独讨论，另一类
是读写器天线，既可以内置于读写器中，也可以通过同轴电缆与读写器的射频输出端口相连。
目前的天线产品多采用收发分离技术来实现发射和接收功能的集成。
天线在RFID系统中的重要性往往被人们所忽视，在实际应
用中，天线设计参数是影响RFID系统识别范围的主要因素。
高性能的天线
不仅要求具有良好的阻抗匹配特性，还需要根据应用环境的特点对方向特性、极化特性和频率特性等进行专门设计[4-7]。
中间件（middleware）是一种面向消息的、可以接受应用软件端发出的请求、对指定的一个或者多个读写器发起操作并接收、处理后向应用软件返回结果数据的特殊化软件。
中间件在RFID应用中除了可以屏蔽底层硬
件带来的多种业务场景、硬件接口、适用标准造成的可靠性和稳定性问题，还可以为上层应用软件提供多层、分布式、异构的信息环境下业务信息和管理信息的协同。
中间件的内存数据库还可以根据一个或多个读写器的读
写器事件进行过滤、聚合和计算，抽象出对应用软件有意义的业务逻辑信息构成业务事件，以满足来自多个客户端的检索、发布/订阅和控制请求。
应用软件（即plicationsoftware）是直接面向RFID应用最终用户的
人机交互界面，协助使用者完成对读写器的指令操作以及对中间件的逻辑设置，逐级将RFID原子事件转化为使用者可以理解的业务事件，并使用可视化界面进行展示。
由于应用软件需要根据不同应用领域的不同企业进行专门制定，因此很难具有通用性。
从应用评价标准来说，使用者在应用软件端的用户体验是判断一个RFID应用案例成功与否的决定性因素之一。
RFID的基本系统组成及功能
系统组成
中心数据库系统、种植养殖安全管理系统、安全生产与加工管理系统、食品供应链管理系统、监控系统、食品安全基础信息服务系统等组成，通过种植养殖生产、加工生产、流通、消费的信息化建立起来的信息链接，实现了企业内部生产过程的安全控制和对流通环节的实时监控，达到食品的追溯与召回。
各系统功能
1.系统管理及中心数据1）数据备份恢复2）用户权限、口令管理3）操
作日志、痕迹保留4）食品分类库及样品库5）食品生产单位属性数据库6）食品安全标准与安全指标7）食品生产与管理信息8）食品安全监测与检测
数据2.场舍管理种植养殖场的数据上传管理中心，监管部门可实时监控。
主要包括以下功能：
1）食品维护管理：
对于本种养殖场或外购的畜禽、果
蔬、渔类等建立基本信息档案，并用电子标签标识；2）生长发育管理：
根
据标准参数，判断其发育及健康状况，调整营养措施及饲养方法；3）饲养
管理：
记录各饲养情况，查看在不同生长发育阶段的营养需求，选用合理的饲养配方；4）繁殖管理：
记录家谱信息和繁殖信息；5）疾病管理：
根
据相应的管理标准，建立疫病档案；6）防疫管理：
建立检疫和免疫档案，
包括疫苗、喂药等，将各种违禁药物信息嵌入在系统中，用来防止动物等在休药期内出栏，杜绝源头污染。
3•安全生产与加工本系统主要为对种
养殖场食品进行生产加工的管理，具体的来讲，畜、禽、渔等肉类的屠宰与生产加工，果蔬谷物大米等食品的挑选加工、奶类生产与奶制品加工、饮料的生产等等。
在生产与加工环节中，将种植养殖环节中标签所标识的信息传递入生产加工环节信息链，按管理标准与规范采集生产加工不同节点上的信息，通过电子标签唯一标识，并将该信息传送到物流环节中。
4•供应管理主要为仓储与物流配送管理，通过条码在生产加工及商店供应链中建立可追溯系统。
在物流上，货品信息记录在托盘或货品箱的标签上。
这样条码系统能够清楚地获知托盘上货箱甚至单独货品的各自位置、身份、储运历史、目的地、有效期及其它有用信息。
条码系统能够为供应链中的实际货品提供详尽的数据，并在货品与其完整的身份之间建立物理联系，用户可方便地访问这些完全可靠的货品信息。
并通过条码高效的数据采集，可以及时的将仓储物流信息反馈到生产加工，指导生产。
5.
销售管理在食品进入最终端销售时，可根据具体情况分析，采用现有的成熟的条码技术。
6.检疫监控不仅在种植养殖、生产加工过程进行检验检
疫，基于条码的检疫监控系统还在道口实施使用，并将监控链延伸到超市，监控对象覆盖各类食品。
7.基础信息本系统为统一的资源发布、食品安
全数据信息共享服务网，提供全方位的食品安全数据信息共享与服务。
主要为各环节的信息查询、食品安全监测分析、事件预防等，并可部署到消费终端如超市。
通过最终产品的电子质量安全码扫描，可以查询到所购食品的各供应环节信息，也可以向上层层进行追溯，最终确定问题所在，这种方法主要用于问题产品的召回
RFID技术的基本工作原理是什么？
RFID技术的基本工作原理并不复杂：
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芯片中的产品信息（PassiveTag，无源标签或被动标签），或者主动发送某一频率的信号
（ActiveTag，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。
一套完整的RFID系统,是由阅读器（Reader）与电子标签（TAG）也就是所谓的应答器（Transponder）及应用软件系统三个部份所组成,其工作原理是Reader发射一特定频率的无线电波能量给Transponder,用以驱动
Transponder电路将内部的数据送出，此时Reader便依序接收解读数据，
送给应用程序做相应的处理。
以RFID卡片阅读器及电子标签之间的通讯及能量感应方式来看大致
上可以分成，感应偶合（InductiveCoupling）及反向散射偶合
（BackscatterCoupling）两种，一般低频的RFID大都采用第一种式，而较
高频大多采用第二种方式。
阅读器根据使用的结构和技术不同可以是读或读/写装置，是RFID系
统信息控制和处理中心。
阅读器通常由耦合模块、收发模块、控制模块和接口单元组成。
阅读器和应答器之间一般采用半双工通信方式进行信息交换，同时阅读器通过耦合给无源应答器提供能量和时序。
在实际应用中，
可进一步通过Ethernet或WLAN等实现对物体识别信息的采集、处理及远程传送等管理功能。
应答器是RFID系统的信息载体，目前应答器大多是由
耦合原件（线圈、微带天线等）和微芯片组成无源单元。
RFID工作原理
rfid工作原理
RFID工作原理
是什么让零售商如此推崇RFID？
据SanfordC.Bernstein公司的零售业分析师估计，通过采用RFID，
沃尔玛每年可以节省83.5亿美元，其中大部分是因为不需要人工查看进货的条码而节省的劳动力成本。
尽管另外一些分析师认为80亿美元这个数字
过于乐观，但毫无疑问，RFID有助于解决零售业两个最大的难题：
商品断
货和损耗（因盗窃和供应链被搅乱而损失的产品），而现在单是盗窃一项，沃尔玛一年的损失就差不多有20亿美元，如果一家合法企业的营业额能达
到这个数字，就可以在美国1000家最大企业的排行榜中名列第694位。
研
究机构估计，这种RFID技术能够帮助把失窃和存货水平降低25%
RFID技术的典型应用是什么？
1、产品性能：
因大部分产品频率覆盖868MHz到915MHz对系统中对应的读写设备要求可以降低，对频率偏差的敏感度降低。
2、产品符合：
EPCCLASS1GEN2及IS018000-6C。
3、专业服务：
针对性地利用世界先进的产品经验，具体化的对常用产品做专门的考虑。
4、适应领域：
物流和供应管理、生产制造和装配、航空行李处理、邮件、快运包裹处理、文档追踪、图书馆管理动物身份标识、运动计时、门
禁控制、电子门票、道路自动收费•从大型远距离UHF标签到细小的UHF标
签。
可以为客户做定制化生产，满足各种要求。
RFID说明
满足国际ISO15693、ISO18000-6B、EPCG2等多种标准，采用不同的
天线设计和圭寸装材料可制成多种形式的标签，如车辆标签、货盘标签、物流标签、金属标签、图书标签、液体标签、人员门禁标签、门票标签、行李标签等。
客户可根据需要选择或定制相应的电子标签。
Inlay
可封装成多种形式的电子标签。
应用于标签转化商和OEM客户的标签
生产，以及大批量的…
Label
剥离底纸直接粘贴于纸质包装箱上，实现“即贴出货”的过程。
适用
于物流、供应链管理等…
标准卡
PVC层压的标准卡，持在手中或挂于胸前。
主要应用于人员管理、图书
管理和车辆管理等…
金属标签
金属标签，可直接粘贴于带金属外壳的设备上。
主要适用于机箱、板
卡等资产管理领域。
…
车辆标签
直接粘贴于汽车挡风玻璃上部内表面或插于标签卡座内。
主要适用于
汽车管理等领域。
…
吊牌标签
吊附在待识别物品上。
主要应用于高档服装管理和资产管理。
…
动物标签
使用专用动物钳，将标签装与牲畜的耳朵上。
主要用于种畜繁育、疫情防治、肉类检疫…
托盘标签
使用时直接插入塑料托盘隙孔中或用钉子穿过定位孔将标签固定于木质托盘正中央。
主要适…
门票标签
持在手中或挂于胸前。
适用于会议出入证明及门票管理等领域。
...
行李标签
剥离底纸直接粘贴于被识别物体上。
主要适用于航空行李管理、邮政包裹管理、物流跟踪管…
图书标签
直接粘贴于书内。
主要应用于图书馆、书店等场所。
…
珠宝标签
使用时将各类珠宝挂到标签的环上，即可正常使用，便于珠宝行业对各
类珠宝产品的管理。
RFID读写设备
只有当有读写设备时，RFID才能发挥其作用。
RFID读写设备有,RFID
读写模块等，目前市面上性价比比较高的有CY-TZB-203、CY-TZB-208、
YW-201和YW-601U和YW-601R等。
这些设备可以将RFID的数据读取或写入，并且做到很好的加密。
远距离的有CY-RFS-205、CY-RFS-209、
WV-CID1500,WV-VID1500距离能够达到1.5公里。
RFID应用
据市场分析师估计，在射频识别（RFID）技术领域，主要有低频、、超高频，其中高频和超高频应用较广。
高频（HF）读写机具，一般都能符合ISO18000-3、ISO15693、ISO14443A/B等多项国际标准，可以
广泛应用于开放式门禁、开放式考勤、会议签到、无障碍通道、贵重物品管理、数字化景区门票管理、数字化图书馆图书管理、医药管理、产品防伪、物流及供应链等多种领域。
射频打印机（RFID打印机）具有在电子
标签表面实时打印明文信息，读/写标签中的电子数据的功能，可同时方
便地机器识读与人工识读，可广泛应用于物流、交通、生产线自动化、医疗保健、图书管理及畜牧业管理等领域。
RFID系统至少包含电子标签和阅读器两部分。
RFID阅读器（读写器）
通过天线与RFID电子标签进行无线通信，可以实现对标签识别码和内存数据的读出或写入操作。
典型的阅读器包含有高频模块（发送器和接收器）、
控制单元以及阅读器天线。
RFID读写大致分为以下几种低频阅读器、高
频读写器、超高频读写器、双频读写器、433MHz有源读写器。
RFID的工作原理：
射频识别系统中，电子标签又称为射频标签、应答器、数据载
体；阅读器又称为读出装置，扫描器、通讯器、读写器（取决于电子标签是
否可以无线改写数据）。
电子标签与阅读器之间通过耦合元件实现射频信号的空间（无接触）耦合、在耦合通道内，根据时序关系，实现能量的传递、数据的交换。
发生在阅读器和电子标签之间的射频信号的耦合类型有两
种。
（1）电感耦合。
变压器模型，通过空间高频交变磁场实现耦合，依据的是电磁感应定律，如右图所示。
（2）电磁反向散射耦合：
雷达原理模型，发射出去的电磁波，碰到目标后反射，同时携带回目标信息，依据的是电磁波的空间传播规律。
电感耦合方式一般适合于中、低频工作的近距
离射频识别系统。
典型的工作频率有：
125kHz、225kHz和13.56MHz识
别作用距离小于1m,典型作用距离为10〜20cra。
电磁反向散射耦合方式一般适合于高频、微波工作的远距离射频识别系统。
典型的工作频率有：
433MHz915MHz,2.45GHz,5.8GHz.识别作用距离大于1m典型作用距离为3—10m
金属及液体环境对RFID的影响
RFID超高频（UHF标签因电磁反向散射（Backscatter）特点，对金属（Metal）和液体（Liquid）等环境比较敏感，可导致这种工作频率的被动标签（Passivetag）难以在具有金属表面的物体或液体环境下进行工作，但此类问题随着技术的发展已得到完全解决，例如，韩硕（SONTEC标签
公司即研发出能够在金属或液体环境下进行完好读取应用的被动标签产品，以方便在上述环境或应用情形下部署RFID。
无源电子标签和有源电子标签的区别
据创羿科技市场分析师估计,目前市场上80%为无源电子标签，不到20%
为有源电子标签。
电子标签可以分为有源电子标签（Activetag）和无源电
子标签（Passivetag）。
有源电子标签内装有电池，无源射频标签没有内装电池。
对于有源电子标签来说，根据标签内装电池供电情况不同又可细分为有源电子标签（Activetag）和半无源电子标签（Semi—passivetag）。
工作原理
有源电子标签又称主动标签，标签的工作电源完全由内部电池供给，同时标签电池的能量供应也部分地转换为电子标签与阅读器通讯所需的射频能量。
半无源射频标签内的电池供电仅对标签内要求供电维持数据的电路或者标签芯片工作所需电压的辅助支持，本身耗电很少的标签电路供电。
标签未进入工作状态前，一直处于休眠状态，相当于无源标签，标签内部电池能量消耗很少，因而电池可维持几年，甚至长达10年有效；当标签进入
阅读器的读出区域时，受到阅读器发出的射频信号激励，进入工作状态时，标签与阅读器之间信息交换的能量支持以阅读器供应的射频能量为主（反
射调制方式），标签内部电池的作用主要在于弥补标签所处位置的射频场强不足，标签内部电池的能量并不转换为射频能量。
无源电子标签（被动标签）没有内装电池，在阅读器的读出范围之外时，电子标签处于无源状态，在阅读器的读出范围之内时，电子标签从阅读器发出的射频能量中提取其工作所需的电源。
无源电子标签一般均采用反射调制方式完成电子标签信息向阅读器的传送。
特点
1.主动标签自身带有电池供电，读/写距离较远（约在100米~1500米），
体积较大，与被动标签相比成本更高，也称为有源标签，一般具有较远的
阅读距离，能量耗尽后需更换电池。
例如：
CY-RMZ-206CY-RMZ-208CY-RMZ-210
2.无源电子标签在接收到阅读器发出的微波信号后，将部分微波能量转化为直流电供自己工作，一般可做到免维护，成本很低并具有很长的使
用寿命，比主动标签更小也更轻，读写距离则较近（约在1mm~30mm）也称
为无源标签。
例如：
CY-RMZ-209
相比有源系统，无源系统在阅读距离及适应物体运动速度方面略有限制。
RFID在中国的发展现状
RFID的基本技术原理起源于二战时期，最初盟军利用无线电数据技术来识别敌我双方的飞机和军舰。
战后，由于较高的成本，该技术一直主要应用于军事领域，并未很快在民用领域得到推广应用。
直到上世纪八九十
年代，随着芯片和电子技术的提高和普及，欧洲开始率先将RFID技术应用
到公路收费等民用领域。
到二十一世纪初，RFID迎来了一个崭新的发展时
期，其在民用领域的价值开始得到世界各国的广泛关注，特别是在西方发达国家，RFID技术大量应用于生产自动化、门禁、公路收费、停车场管理、
身份识别、货物跟踪等民用领域中，其新的应用范围还在不断扩展，层出不穷。
本世纪初，RFID已经开始在中国进行试探性的应用，并很快得到政府的大力支持，2006年6月，中国发布了《中国RFID技术政策白皮书》，
标志着RFID的发展已经提高到国家产业发展战略层面。
到2008年底，
中国参与RFID的相关企业达数百家，已经初步形成了从标签及设备制造到软件开发集成等一个较为完整的RFID产业链，据专家估计，2008年中国
RFID相关产值达到80亿元左右，并将在未来5-10年保持快速发展。
目前，RFID在中国的很多领域都得到实际应用，包括物流、烟草、医药、身份证、奥运门票、宠物管理等等，但就我们日常生活感受而言，好像RFID还是离我们很远。
除了二代身份证，我们还很难经常感受到RFID
在我们生活中的存在。
这到底是什么原因呢？
其实道理很简单，尽管RFID
正快速在各个领域得到实际应用，但相对于我们国家的经济规模，其应用范围还远未达到广泛的程度，即便在RFID应用比较多的交通物流产业，也
还处于点分布的状态，而没能达到面的状态。
往往是产业中的领导企业为保持其竞争地位而率先尝试采用这种新技术，而更多的企业还抱着观望和犹豫的态度。
还是以物流产业为例，应用RFID技术可以大幅提高物流运作
效率，如加快货物出入库时间，减少现场操作人员，实现快速而精确的库存盘点，实现货物准确定位跟踪等，但时至今日，在中国真正实施RFID技
术的物流企业还屈指可数。
经济危机爆发以来，很多业内人士也开始对RFID
产业的未来发展产生怀疑和失望，那么到底是什么因素阻碍了这一新兴产业在我国的发展呢？
首先，是我国企业总体信息化水平不高，阻碍了RFID充分发挥其作用。
RFID作为一种信息技术手段，其基本功能是实现数据的精准快速采集。
这些数据采集后，必须经过进一步的对比分析处理，才能达到提高效率、降低总体成本的作用。
也就是说，RFID的实施，往往需要企业信息化达到一
定水平，使RFID系统与企业既有的ERPCRM等信息集成在
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