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1、RFID技术概述教学设计,RFID技术，使得该技术现在迅速成为全球瞩目的焦点，并被列为21世纪最有前途的重要产业和应用技术之一！,信息技术学院 李斌,一、案例识读与分析,二、认识RFID技术,三、RFID概述,四、RFID技术的发展,主要内容,五、实训与实践,门票高效防伪打击造假，“世博芯”带你畅游,一、案例识读与分析,案例分析与讨论：,上海世博门票,（1）“世博芯”是用什么技术来实现的？（2）“世博芯”的门票是如何进行防伪打假的？请设想一下未来的演唱会门票会是怎样的？,1.什么是RFID？RFID是Radio Frequency Identification的缩写，即射频识别。常称为感应式电
2、子晶片或近接卡、感应卡、非接触卡、电子条码等等，俗称电子标签。,二、认识RFID技术,1.什么是RFID？一套完整的RFID系统通常由三部分组成：即电子标签（tag），读写器（reader），以及数据库系统或数据控制与管理中心组成。电子标签也称应答器(transponder)，或称数据载体(data carrier)。读写器通过通信技术和网络系统与数据库系统相连接。数据库系统主要完成数据信息的储存及管理，可以是简单的小型数据库，也可能是通过网络联结的，分布在全球各地的，多级分层次的大型集中的ERP数据库。,二、认识RFID技术,1.什么是RFID？RFID是一种突破性的技术：“第一，可以识别单
3、个的非常具体的物体，而不是像条形码那样只能识别一类物体；第二，其采用无线电射频，可以透过外部材料读取数据，而条形码必须靠激光来读取信息；第三，可以同时对多个物体进行识读，而条形码只能一个一个地读。此外，储存的信息量也非常大。”,二、认识RFID技术,2RFID 技术特征（1）数据的无线读写（Read Write）功能（2）容易小型化和多样化的形状（3）耐环境性（4）可重复使用（5）穿透性（6）数据的记忆容量大（7）系统安全（8）数据安全,二、认识RFID技术,3.日常生活中的RFID技术（1）RFID防伪技术在二代身份证上的应用,二、认识RFID技术,带有RFID芯片的第二代身份证及读写设备,
4、利用二代身份证的优势：,1）拥有视读和机读两种方式；2）防伪性好，身份证和阅读器之间的通信是经过加密的。,3.日常生活中的RFID技术（2）典型应用汽车防盗,二、认识RFID技术,RFID汽车防盗锁,RFID汽车防盗锁的基本原理：,汽车防盗是射频识别技术的较新应用。已经开发出足够小的应答器，能够封装到汽车钥匙里。该钥匙中含有特定的应答器，在汽车上装有阅读器。当钥匙插入到点火器中时，阅读器能够辨识钥匙的身份。如果阅读器接收不到射频卡发送来的特定信号，汽车的引擎将不会发动。,3.日常生活中的RFID技术（2）RFID远距离识别停车场管理系统,二、认识RFID技术,RFID远距离识别车辆管理系统示意
5、图,3.RFID适用的行业？（1）零售流通产业,二、认识RFID技术,应用于零售流通产业结帐卡,常常受不了在大卖场结帐时大排长龙的等待吗？如果每个商品上都贴有RFID标签的话，只要将整个购物车推过一道装有感应器的门，即可瞬间完成结帐，既方便又有效率。,3.RFID适用的行业？（2）医疗产业,二、认识RFID技术,（3）汽车产业,3.RFID适用的行业？（4）物流产业,二、认识RFID技术,（5）服饰业,3.RFID适用的行业？（6）智能图书馆,二、认识RFID技术,4.RFID识别技术与其它自动识别技术,二、认识RFID技术,RFID简史 RFID直接继承了雷达的概念，并由此发展出一种生机勃勃
6、的AIDC新技术RFID技术。1948年哈里.斯托克曼发表的“利用反射功率的通讯”奠定了射频识别RFID的理论基础。RFID被称作是一种新的技术是无线电技术与雷达技术的结合。,三、RFID概述,2.RFID系统组成 一套典型的RFID系统由电子标签（Tag）、读写器(Reader)和Middleware&A.P.中介和应用系统构成如图1-16所示。,三、RFID概述,图1-16 RFID系统组成,2.RFID系统组成1）RFID读取器,三、RFID概述,图1-17 RFID 读取器内部结构,图1-18 RFID 读取器示意图,2.RFID系统组成2）RFID标签,三、RFID概述,RFID电子
7、标签（如图1-19所示）是射频识别系统的数据载体，电子标签由标签天线和标签专用芯片组成，每个标签具有唯一的电子编码，附着在物体上标识目标对象。,图1-19 RFID标签内部结构,标签的类型（续）,钮扣型,试管型,钥匙型,卡片型,表带型,钮扣型,智能型标签,电子卷标,3.RFID系统类型 依据电子标签供电方式的不同，电子标签可以分为有源电子标签(Active tag)、无源电子标签(Passive tag)和半无源电子标签(Semipassive tag)。有源电子标签内装有电池，无源射频标签没有内装电池，半无源电子标签(Semipassive tag)部分依靠电池工作。电子标签依据频率的不同可
8、分为低频电子标签、高频电子标签、超高频电子标签和微波电子标签。依据封装形式的不同可分为信用卡标签、线形标签、纸状标签、玻璃管标签、圆形标签及特殊用途的异形标签等。,三、RFID概述,3.RFID系统类型 1）RFID的类型(以电力来源分类),三、RFID概述,被动式(Passive)与主动式(Active)Tag,3.RFID系统类型 2）RFID的类型(以频率分类)低频Low Frequency(LF)：主要规格125134KHz。低频的最大优点在于其标签靠近金属或液体的物品能够有效发射讯号，不像其他较高频率标签的讯号会被金属或液体反射回来，但缺点是读取距离短、无法同时进行多标签读取以、及资
9、讯量较低，一般应用于门禁系统、动物晶片、汽车防盗器和玩具等。,三、RFID概述,3.RFID系统类型 2）RFID的类型(以频率分类)高频 High Frequency(HF)：主要规格13.56MHz。常见的主要规格有13.56MHz；ISO-14443A Mifare和ISO-15693；电子卷标都是被动式感应耦合，读取距离约10-100公分；优点在于传输速度较快且可进行多标签辨识；缺点是于环境干扰较为敏感，在金属或较潮湿的环境下，读取率较低；应用于门禁系统、悠游卡、电子钱包、图书管理、产品管理、文件管理、栈板追踪、电子机票、行李卷标；技术最成熟且应用和市场也最广泛且接受度高；故建议现阶段
10、应大力发展此领域技术和应用。,三、RFID概述,图1-23 门禁管理和电子钱包（高频HF ISO-14443 Mifare）,RFID的类型(以频率分类),100KHz,1MHz,400MHz,1GHz,ISO 11784,ISO 11785,ISO 14223,ISO 18000(part 2),AnimalIdentification,ISO 15693,ISO 18000(part 3),ItemManagement,ItemManagement,ISO 18000(part 7),ItemManagement,ISO 18000(part 6),ISO 18000(part 4),It
11、emManagement,ISO 18092,Near FieldCommunication,ISO 14443,Ticket,ItemManagement,EPC HF1,EPC UHF0,EPC UHF1,Heiko Knospe and Hartmut Pohl,“RFID Security”,Information Security Technical Report.Vol.9,No.4,2004.,三、RFID概述,3.RFID系统类型 2）RFID的类型(以频率分类)高频 High Frequency(HF)：主要规格13.56MHz。高频HF防伪管理:运用最新RFID专利技术可以
12、纪录个人学籍数据或产品制造商讯息配合专用读码机制，可杜绝各种仿冒，有效达到防伪效果,三、RFID概述,（图1-24高频HF 防伪管理）,3.RFID系统类型 2）RFID的类型(以频率分类)高频 High Frequency(HF)：主要规格13.56MHz。高频HF防伪管理:运用最新RFID专利技术可以纪录个人学籍数据或产品制造商讯息配合专用读码机制，可杜绝各种仿冒，有效达到防伪效果,三、RFID概述,（图1-24高频HF 防伪管理）,3.RFID系统类型 2）RFID的类型(以频率分类)高频 High Frequency(HF)：主要规格13.56MHz。高频HF病患识别：减少数据流，减少
13、错误率改变操作模式，缩短操作时间及时准确提供病史，随时掌握病患最新情况,三、RFID概述,（图1-26高频HF 病患识别）,3.RFID系统类型 2）RFID的类型(以频率分类)超高频Ultra High Frequency(UHF)：主要规格433MHz、860MHz960MHz。常见的主要规格有430460MHz、860960Mhz；ISO-18000、EPC Gen2；电子卷标都是被动式天线可采用蚀刻或印刷的方式制造，因此成本较低，读取距离约5-6公尺；优点在于读取距离较远、信息传输速率较快，而且可以同时进行大数量标签的读取与辨识，目前已成为市场的主流；缺点是在金属与液体的物品上的应用较
14、不理想；应用于航空旅客与行李管理系统、货架及栈板管理、出货管理、物流管理、货车追踪、供应链追踪；技术门坎高是未来发展的主流且EPC Gen2是美国主推；故建议现阶段应切入发展此领域技术和应用。,三、RFID概述,（图1-26高频HF 病患识别）,3.RFID系统类型 2）RFID的类型(以频率分类)超高频Ultra High Frequency(UHF)：主要规格433MHz、860MHz960MHz。,三、RFID概述,（图1-27超高频电子标签）,虽然在金属与液体的物品上应用较不理想，但由于读取距离较远、资讯传输速率较快，而且可以同时进行大量标签的读取与辨识，因此目前已成为市场主流，未来将
15、广泛应用于航空旅客与行李管理系统、货架及栈板管理、出货管理、物流管理等。,3.RFID系统类型 2）RFID的类型(以频率分类)极高频/微波Super High Frequency(SHF)/Microwave(uW)：主要规格2.4GHz、5.8GHz,三、RFID概述,（图1-28极高频/微波标签）,特性与应用和超高频段相似，但是对于环境的敏感性较高，像是易被水气吸收，实作较复杂，未完全标准化，普及率待观察，一般应用于行李追踪、物品管理、供应链管理等。,4.RFID系统成本构成 1）RFID建置成本,三、RFID概述,（图1-29 RFID建置成本）,一套完成的RFID系统的成本由标签成本
16、、阅读器成本、天线与复用器成本、电缆成本、安装成本、控制器成本、测试费用、软件与中间件费用、整合费用、维护费用、人力资源成本构成,1.全球RFID产业发展现状 1）国外RFID产业发展现状,四、RFID技术的发展,从全球来看，美国已经在RFID标准的建立，相关软硬件技术的开发、应用领域走在世界的前列。欧洲RFID标准追随美国主导的EPCglobal标准。在封闭系统应用方面，欧洲与美国基本处在同一阶段。日本虽然已经提出UID标准，但主要得到的是本国厂商的支持，如要成为国际标准还有很长的路要走。,2）我国RFID产业发展与政策支持现状,2006年6月9日，我国15个部委联合编写的中国射频识别（RF
17、ID）技术政策白皮书正式以国家技术产业政策的形式对外公布，作为我国第一次针对单一技术发表的政策白皮书，为我国RFID技术与产业未来几年的发展提供了系统性指南。随后，科技部确定了国家先进制造技术“863计划”中的19个方面的课题的专项资金，共计1.28亿元，支持RFID技术在我国的研发与应用；信息产业部在2007年正式发布800/900MHz频段射频识别(RFID)技术应用规定的通知，规划了800/900MHz频段RFID技术的具体使用频率，扫除了RFID正式商用的技术障碍，为RFID大规模普及提供了重要保障。国家切实可行的政策指导规划和实实在在的项目支持，极大地促进了RFID产业的发展，我国R
18、FID发展进入了快车道。,2.RFID技术发展趋势,四、RFID技术的发展,RFID结合感测装置RFID结合人体RFID结合显示装置结合定位功能的卷标印刷技术于卷标制造水中读取标签技术金属中读取标签技术,RFID结合感测装置,TempSens有64种范本及读物三种模式间隔（2秒至18小时）超出范围事件超出范围过大或过小（罐装食品等的）货架寿命耐储时间：18个月多应用于易腐坏的食物、药品,四、RFID技术的发展,RFID结合人体,VeriChip（侵入式感测装置）,四、RFID技术的发展,RFID结合显示装置,前摄显示：大型显示装置具有传感器可侦测周围之环境与人人与人的感觉和互动虚拟社群?实体社
19、群,电子档案(WWW),实体卷标(RFID),真实的互动,+,=,四、RFID技术的发展,结合定位功能的卷标,由读取器接收到主动式RFID卷标所发射讯号之强弱，来判定主动式RFID标签与读取器之间的距离,左上角蓝色圈圈代表着，这台读取器有效的判定区域，也就是说当这台读取器有接收到某一个有效强度的卷标讯号时，则该卷标的所在位置，就在这个蓝色圈圈内,(系统架构),(读取器之室内布置图),四、RFID技术的发展,印刷技术于卷标制造,RFID标签的成本障碍印刷技术在标签成本上的优势导电油墨的推动力直接印刷天线技术的研究,(制作 RFID 天线的机器、导电油墨),四、RFID技术的发展,水中读取RFID
20、技术,利用低频频段近场原理读写器 DSP整合特殊改良的水中天线,(图：水试所电子报),四、RFID技术的发展,金属上读取RFID技术,待整理,四、RFID技术的发展,物品与物品之间的“物联网”,信息、数据流转的“移动信息网”,商业、资金流转的商业网络,+,+,RFID,移动通信,商业金融,B-B-B,B-B,B-B-C,1,2,3,初级阶段,发展阶段,成熟阶段,供应链管理,库存管理,药品跟踪,假药防伪,移动支付,RF-SIM,RFID手机,电子关锁,1）与移动信息化有机结合，实现物流、信息流、资金流的“三流合一”应用范围更广阔：由目前“B-B”应用，拓展至于“B-B-B”及“B-B-C”应用；
21、由生产流通领域拓展至商贸、服务及消费领域,四、RFID技术的发展,2）RFID与移动信息化的结合：电子关锁RFID产品的应用以及与GPS的联动，能够监控车辆和货物，有效的掌握车辆和货物的实时情况，有效减少物流车安全风险。,四、RFID技术的发展,图1-37 RFID与移动信息化的结合：电子关锁,3）RFID构建优质网络社会的生活情境 RFID产业发展目标：以构建RFID技术、产业与应用服务体系为目标，从实际出发探讨符合我国国情的创新发展模式，提升RFID应用水平，真正实现“科技改善我们生活”的美好愿景；为提高城市现代化管理及服务水平，方便百姓生活，构建和谐社会做出新贡献。,四、RFID技术的发
22、展,图1-38 RFID构建优质网络社会的生活情境,4.RFID技术面临的问题,四、RFID技术的发展,在现阶段，RFID应用仍有一些关键性的问题等待解决，具体包括：1)成本问题 成本影响了RFID的拓展速度。美国号称电子标签目标价格为5美分，日本也正朝着推出5日元的标签而努力。改善制造流程与提高市场规模是RFID降价的关键。2)信号干扰问题 RFID主要是基于无线电波传送原理，当无线电波遇到金属或是液体时，信号传导会产生干扰与衰减，进而影响数据读取的可靠性与准确度。在一些特殊环境中，如将RFID标签贴于装饮料的铝罐外，或是计算机金属外壳上，都会遇到这类问题。3)频段管制问题 目前，各国电磁波
23、管制频段的范围不尽相同，尤其是在超高频和微波频段，各国开放的频率不一，使得RFID在跨国应用时产生许多问题。RFID设备制造商正朝着提供多频段功能的方式来解决此问题，但此举会增加设备成本，从而不利于应用推广。4)国际标准制订 目前，RFID技术及标准的制订机构包括EPCglobal与ISO，其中，EPCglobal制订了EPC(Electronic Product Code)标准，使用UHF频段。ISO制定了ISO14443A/B、ISO15693与ISO18000标准，前两者采用13.56MHz，后者采用860.930MHz。5)隐私权问题 RFID具有追踪物品的功能，尤其是在消费性商品的使用上。当消费者在超市中购买商品时，商品的RFID信息存在着被少部分人刻意收集，从而侵犯他人隐私权的可能性。该项质疑使RFID的大量应用存在不确定性，还需各国主管机关制订法规并加以解决。,1）实训任务,五、实训与实践,2）实训任务分报告表,五、实训与实践,Q&A,参考资料:,
