RFID射频识别技术
题目：RFID射频识别技术
姓名：马崟
班级：2013级自动化4班
学号：2013550413
提交日期：2015年11月7日
摘要
RFID是Radio Frequency Identification的缩写，即射频识别，俗称电子标签。射频识别技术RFID是一种利用无线读写数据，借以识别物品的技术，它是无线通讯技术与半导体技术相结合的产物，是当前应用最广泛的非接触式自动目标识别技术之一。识别系统由阅读器和电子标签组成，通过射频信号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。RFID技术具有很强的环境适应性，抗干扰能力强，可全天候使用，几乎不受污染与潮湿的影响，同时还避免了机械磨损。RFID标签数据存储容量大、信息处理速度快、存储信息可以自由更改，存储数据可以加密，标签无直接对最终用户开放的物理接口，能更好地保证机具的安全性。另外，还可以用一些加密算法实现信息的安全管理，读写器与标签之间也可相互认证，实现安全通信和存储。RFID 技术涉及信息、制造、材料等诸多高技术领域，涵盖芯片设计与制造、天线设计与制造、标签封装、系统集成、信息安全等技术。随着芯片技术、天线技术和计算机技术的不断发展，RFID系统的体积、功耗越来越小，成本越来越低，功能日趋灵活，操作快捷方便，加上其擅长多目标识别、运动目标识别，方便物品跟踪和管理的突出特点，在各种生产生活领域中得到广泛的应用。在物流系统、零售行业、身份识别、交通管理农牧行业和医药行业等许多领域，RFID识别技术已经成为21世纪最热门的技术之一。
关键词:RFID 板级标签FPGA 状态机ISO18000—6C
目录
１. RFID技术的发展 (4)
１.RFID的应用 (4)
(l)电子标签方面 (4)
(2)阅读器方面 (5)
(3)系统种类方面 (5)
(4)标准化方面 (5)
3.RFID射频识别技术的优势 (5)
（1）快速扫描 (5)
（2）体积小型化、形状多样化 (5)
（3）抗污染能力和耐久性 (5)
（4）可重复使用 (5)
（5）穿透性和无屏障阅读 (5)
（6）数据的记忆容量大 (5)
（7）安全性 (6)
４.RFID射频识别系统简介 (6)
(1)标签(Tag) (7)
(2)读写器(Reader) (8)
(3)天线(Antenna) (9)
５．射频识别系统的基本工作流程 (11)
６．数据传输方式 (11)
７．RFID标准 (12)
1. RFID标准简介 (12)
2. ISO/IEC 1569标准 (12)
８．曼彻斯特编码模块 (15)
１. RFID技术的发展
RFID射频识别技术实际上是一项较早的技术，比条形码还要古老，虽然被称之为新技术。在20世纪70年代的时候，RFID射频识别技术的理论已经得到了很大的发展，并且开始了一些尝试性的应用。20世纪末，许多无线射频识别系统在全球开始扩展，无线射频识别卡、无线射频识别标签在全球得到使用。在20世纪90年代，被动标签迅速发展。被动标签的应用包括：门禁控制系统、航班行李识别、汽车防盗、动物识别、电子商品监视、文件跟踪、电子付费及运动计时等。直到几年前，被动标签的大多数应用使用的是射频频谱范围的低频(LF，Low Frequency)和高频(HF，High Frequency)段。到了20世纪90年代末，超高频(UHF，Ultra High Frequency)被动标签的出现把标签的读取速度和读取范围结合得更好，并且以较低的价格使得被动标签能走出原来的限制。从2001年至今，RFID标准化问题日趋为人们所重视。RFID产品种类更加丰富，有源电子标签、无源电子标签及半无源电子标签均得到了发展，电子标签成本不断降低，规模应用行业不断扩大，RFID技术的理论得到了丰富和完善。单芯片电子标签、多电子标签识读、无线可读可写、无源电子标签的远距离识别、适应高速移动物体的RFID正在成为现实。特别是世界头号零售商沃尔玛宣布大范围使用RFID 和美国军方宣布军需物品均使用RFID来进行识别和跟踪，极大的推动了RFID 的研究和应用。
目前国际上 RFID 应用以 LF 和 HF 标签产品为主。由于需求量大，利润可观，各个厂商纷纷研制不同类别的 RFID 产品，在性能和成本上下功夫。RFID 已经成为目前新技术的主流，新一代“超级 RFID”也已经应运而生。"超级 RFID"是一种传感器网络。传感器网络不是被动的标签技术，它能够用来对环境进行监测并记录相关资料。在需要的时候还能够在某些参数超过临界值时向人们发出警报。
我国集成电路设计业和制造业在近几年中取得了长足发展。在 RFID 芯片设计方面，已基本实现自主设计。国内 RFID 芯片设计公司主要有上海复旦微电子公司、上海华虹集成电路设计公司、北京清华同方集成电路设计公司等，但相互之间技术不公开。在芯片制造方面，也涌现出了上海华虹、复旦微电子、上海贝岭等优势企业，具有大量生产 RFID 芯片的能力。中国已基本掌握 HF 芯片的设计技术，UHF 芯片也已经完成开发。我国微电子产业起步相对较晚，对 RFID 原理的研究还不够深入和透彻，自主开发的 RFID 产品也相对不成熟。目前公开的有关电子标签芯片设计实现技术资料很少，相互之间技术保密现象比较严重。在13.56MHz RFID 系统中，支持 ISO/IEC 14443 协议的设计实现较多，但支持疏耦合系统、读写距离可达 1 米左右的 ISO/IEC 15693 协议的相对很少。现正值国家大力发展 RFID 事业，研究设计出支持 ISO/IEC 15693 协议的且读写距离远、成本低、功耗低的 RFID 芯片具有很强的现实意义。
１.RFID的应用
(l)电子标签方面
电子标签芯片所需的功耗更低，无源标签、半无源标签技术更趋成熟;作用距离更远;无线可读写性能更加完善;适合高速移动物品识别;快速多标签读写功
能;一致性更好;强场强下的自保护功能更完善;智能性更强;成本更低。
(2)阅读器方面
多功能(与条码识读集成、无线数据传输、脱机工作等);智能多天线端口;多种数据接口(RS232， RS422/485，USB，红外，以太网口);多制式兼容(兼容读写多种标签类型);小型化、便携式、嵌入式、模块化;多频段兼容;成本更低。
(3)系统种类方面
低频近距离系统具有更高的智能、安全特性;高频远距离系统性能更加完善，成本更低;2.45GHz，5.SGHz系统更加完善;无芯片系统。
(4)标准化方面
标准化基础性研究更加深入、成熟:标准化为更多企业所接受;系统、模块可替换性更好、更为普及。
3.RFID射频识别技术的优势
（1）快速扫描
条形码识别技术一次只能扫描一个条形码，而 RFID 射频识别技术支持批量处理，可同时识别数个 RFID 电子标签。
（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 MBytes。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。
RFID 为各行业实时、动态、可视化管理提供有效手段。RFID 电子标签具有体积小、容量大、寿命长、可重复使用等特点。RFID 比传统的识别技术的高明之处在于，RFID 芯片内部的数据是可以更改的，这意味着不同流程的操作人员可以对 RFID 添加记录，从而得到更加完整的信息。同时，RFID 芯片可以做得非常小巧，使其与物体集成时更加方便。按照工作频率的不同，RFID 标签分为低频(LF)、高频(HF)、超高频(UHF)和微波频段(MW)的标签。
４.RFID射频识别系统简介
一般来说，射频识别系统包含射频标签(Tag)、读写器(Reader)和数据管理系统三部分。射频标签由天线及芯片组成，每个芯片都含有唯一的识别码，一般保存有约定格式的电子数据，在实际应用中，射频标签一般粘贴在待识别物体的表面,电子标签又称为射频标签、应答器、数据载体；读写器是可非接触地读取和写入标签信息的设备，它通过网络计算机系统进行通信，从而完成对射频标签信息的获取、解码、识别和数据管理，可设计为手持式或固定式, 读写器又称为读出装置，扫描器、通讯器、阅读器；数据管理系统主要完成数据信息的存储和管理，并可以对标签进行读写控制。数据管理系统可以由简单的小型数据库担当，也可以是集成了RFID管理模块的大型ERP(企业资源规划)数据库管理软件。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，实现能量的传递和数据的交换。
图2.1射频识别系统的基本模型
Fig.2.1The basic model of RFID system
(1)标签(Tag)
由耦合元件和芯片组成，每个标签有唯一的电子编码，附着在物体上识别目标对象；通常电子标签由耦合元件以及 RFID 芯片组成，RFID 芯片主要由射频接口模块、数字控制模块
和存储系统三部分组成，其结构如图所示：
图 RFID 芯片系统结构
射频接口主要由调制电路、解调电路、时钟产生及复位电路以和电源产生电路四个功能模块组成。调制电路和解调电路用于实现信息在电磁信号和电信号之间的转换；时序产生电路是为数字控制逻辑服务的，通过时钟恢复获得时钟信号，并分频产生调制电路和存储电路所需要的时钟信号。电源产生电路从阅读器发射的电磁波中提取能量给芯片内部电路使用，解决了电子标签内电路正常工作所需要的能量问题，为整个数字电路和存储系统提供稳定的电压。
数字控制模块主要实现对阅读器发出的信息进行解调、解码、校验、判断，并对解码后的指令进行相应的处理。它由收发控制模块（编解码子模块、CRC 子模块、移位寄存器等）、映射模块、状态机等模块组成。状态机是 RFID 芯片工作流程的控制中心；编解码子模块实现了对阅读器发来的数据脉冲位置解码和对电子标签需要发送的数据的曼彻斯特编码；CRC 子模块保证了数据交换过程的完整性；映射模块实质上是一些特殊的数据通道，它将状态机、收发移位寄存器和存储器分别对应连接起来，实现数据和命令的分离。
(2)读写器(Reader)
也称为阅读器，用于产生发射无线电射频信号并接收由标签反射回的无线电射频信号，经处理后获取标签数据信息，有时还可以写入标签信息的设备。读写器的收发距离可长可短，根据它本身输出功率和使用频率的不同，从几厘米到几十米不等。
图射频识别阅读器结构图
阅读器的控制单元的功能包括：与应用系统软件进行通信，并执行应用系统软件发来的命令；控制与电子标签的通信过程；信号的编解码；为精简电子标签芯片控制电路设计还可以执行防冲突算法；对电子标签与阅读器间要传送的数据进行加密和解密，以及进行电子标签和阅读器间的身份验证等附加功能。高频模块主要通过无线射频自动捕获电子标签中的数据，完成收发信号的调制与解调。
(3)天线(Antenna)
在标签和读写器之间传递射频信号，控制数据的获取和通信，一般而言，天线都会和读写器整合在一起，可设计为手持式或固定式。以常见的交通卡为例，卡内嵌有一个电子标签，公交车上的读卡器内置了一个读写器和一根天线，其读写距离为10厘米左右，属于低频产品，成本相对较低。
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：
Ａ．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，如图2-2所示。
Ｂ．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，如图2-3所示。
图电感耦合图电磁耦合
电感耦合方式一般适用于中、低频工作的短距离射频识别系统。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10～20cm。
电磁反向散射耦合方式一般适用于高频、微波工作的远距离射频识别系统。典型的工作频率有：433MHz、915MHz、2.45GHz和 5.8GHz，识别作用距离大于
1m，典型作用距离为3～10m。
在射频识别系统的工作过程中，始终以能量为基础，通过一定的时序方式来实现数据的交换。因此，在RFID工作的空间通道中存在三种事件模型：以能量提供为基础的事件模型，以时序方式实现数据交换的实现形式事件模型，以数据交换为目的的事件模型。
①以能量提供为基础的事件模型
读写器向电子标签提供工作能量。对于无源标签来讲，当标签离开读写器的工作范围以后，电子标签由于没有能量的激活而处于休眠状态，当电子标签进入读写器的工作范围以后，读写器发出来的能量激活电子标签，电子标签通过整流的方法将接收到的能量转换为电能存储在电子标签中的电容里，从而为电子标签的工作提供了能量，完成数据的交换。对于有源标签来讲，有源标签始终处于激活状态，处于主动工作状态，和读写器发射出的电磁波相互作用，具有较远的识读距离。
②以时序方式实现数据交换的事件模型
时序指的是读写器和电子标签的工作次序。通常有两种时序:一种是RTF(Reader Talks First, 读写器先发言);另一种是TTF（Tag Talks First, 标签先发言)，这是读写器的防冲突协议方式.在一般状态下，电子标签处于“等待”或“休眠”工作状态，当电子标签进入读写器的作用范围时，检测到一定特征的射频信号，便从“休眠”状态转到“接收”状态，接收读写器发出的命令后，进行相应的处理，并将结果返回读写器。这类只有接收到读写器特殊命令才发送数据的电子标签被称为RTF方式;与此相反，进入读写器的能量场就主动发送自身序列号的电子标签被称为TTF方式。
为了实现多标签无冲撞同时识读，对于RTF的方式，读写器先对一批电子标签发出隔离指令，使得读写器识读范围内的多个电子标签被隔离，最后只保留一个电子标签处于活动状态，与读写器建立无冲撞的通信联系;通信结束后，读写器发出指令使该电子标签进入休眠，指定一个新电子的标签执行无冲撞通信指令。如此重复，完成多标签同时识读。对于TTF的方式，电子标签随机地反复发送自己的识别ID，不同的电子标签可在不同的时间段被读写器正确读取，完成多标签的同时识读。
③以数据交换为目的的事件模型
读写器和标签之间的数据通信包括读写器向电子标签的数据通信和电子标签向读写器的数据通信。
在读写器向电子标签的数据通信中，又包括离线数据写入和在线数据写入。无论是只读电子标签还是可读写的电子标签，都存在离线写入的情况。这是因为，对于任何一只电子标签，都具有唯一的ID号，这个ID号对于标签来讲，是不可更改的。这样的ID号码可以在标签制造时由工厂固化写入(工厂编程)。对于数据的在线写入来讲，指的是可写标签。电子标签的可写性能对于系统提出了很高的技术要求，要求具有较大的能量、较短的写入距离、较慢的写入速度、较复杂的写入校验过程等。
对于标签向读头的数据通信过程，其工作方式包括以下两种：
(1)标签收到读头的射频能量时，即被激活并向读头反射标签存储的数据信息；
(2)标签被激活后，根据读头指令转入数据发送状态或体眠状态。
在这两种工作方式中，前者属于单向通信，后者属于半双工双向通信。电子标签与阅读器构成的射频识别系统是为应用服务的，应用的需求可能多种多样，各不相同。阅读器与应用系统之间的接口通常用一组可由应用系统开发工具调用的标准接口函数来表示。
５．射频识别系统的基本工作流程
(l)读写器将无线电载波信号经过发射天线向外发射;
(2)当电子标签进入发射天线的工作区时，电子标签被激活，接收读写器的操作指令，将自身信息的代码经天线发射出去;
(3)系统的接收天线接收电子标签发出的载波信号，经天线的调节器传输给读写器。读写器对接收到的信号进行解调解码，送往后台的电脑控制器;
(4)电脑控制器根据逻辑运算判断该标签的合法性，针对不同的设定做出相应的处理和控制，发出指令信号控制执行机构的动作;
(5)执行机构按照电脑的指令动作;
(6)通过计算机通信网络将各个监控点连接起来，构成总控信息平台，可以根据不同的项目设计不同的软件来完成要实现的功能。
图为一种无源RFID的原理示意图
图无源RFID的原理示意图６．数据传输方式
从读写器到射频标签方向的数据传输过程中，所有已知的数字调制方法都可以选用，但该过程与工作频率和耦合方式无关。常用的数据调制解调方式有：幅移键控(Amplitude Shift Keying，ASK)、频移键控(Frequency Shift Keying，FSK)和相移键控(Phase Shift Keying，PSK)等方式。为简化射频标签设计并降低成本，多数射频识别系统采用ASK调制方式。
数据编码一般又称为基带数据编码，RFID系统常用的数据编码方式有以下几种：双反向不归零码(NRZ)、曼彻斯特编码(Manchester)、单极性归零编码(UnipolarRz)、差动双相编码(DBR)、米勒编码(Miller)、差动编码、脉冲宽度编码(Pule Widthmodulation，PWM)和脉冲位置编码(Pule Position modulation，PPM)每种编码都有其适用场合。
７．RFID标准
1.RFID标准简介
由于目前还没有正式的RFID产品(包括各个频段)国际标准，因此，各个厂家推出的RFID产品互不兼容，造成了RFID产品在不同市场和应用上的混乱和孤立，这势必对未来的RFID产品互通和发展造成障碍。标准化是推动RFID产业化进程的必要措施。射频标签的通信标准是标签芯片设计的依据，目前国际上与RFID相关的通信标准主要有:ISO/IEC 18000标准（包括7个部分，涉及125KHz,13.56MHz,433MHz,860～960MHz,2.45GHz等频段），ISO11785（低频），ISO/IEC 14443标准（13.56MHz），ISO/IEC 15693标准（13.56MHz），EPC标准（包括Class0,Class1和GEN2等三种协议,涉及HF和UHF两种频段）,DSRC标准（欧洲ETC标准，含
5.8GHz）。目前电子标签芯片的国际标准出现了融合的趋势，ISO/IEC 15693标准已经成为ISO18000-3标准的一部分，EPC GEN2标准也已经启动向ISO18000-6Part C标准的转化。
2. ISO/IEC 1569标准
ISO/IEC 15693 标准主要由物理特性、通信接口和初始化、防冲突和传输协议三部分组成。ISO/IEC 15693 标准定义了电子标签和阅读器之间的双向通信协议，其基本通信模型如图所示
图 RFID 基本通信模型
RFID 系统的通信模型分为三层，从下到上依次为：物理层、通信层和应用层。物理层即空中接口部分，主要关心的是电气信号问题，例如频道分配、物理载波等；通信层定义了阅读器与电子标签 Tag 之间双向交换数据和指令的格式，其中最重要的一个问题就是解决多个电子标签同时访问一个阅读器时的冲突问题；应用层用于解决和最上层应用直接相关的内容，包括认证、识别以及应用层数据的表示、处理逻辑等。
通信过程为：
○①电子标签进入阅读器的有效场后被激活；
○2电子标签等待阅读器的指令；
○3阅读器发送指令给电子标签；
○4电子标签发送响应给阅读器。
○5电子标签在被阅读器的电磁场激活的1ms内，应该做好准备从阅读器接
收指令，阅读器在发送指令给电子标签之后的300us内，应该做好准备从电子标签接收响应。
图阅读器和电子标签的通信模型
数据通信的流程是发送方将要发送的数据组成帧，然后选用相应的编码方式对帧数据进行编码，并且为帧数据加上帧头和帧尾，最后进行调制发送；在接收方，首先将收到的调制信号进行解调，然后对信号进行解码和去帧头帧尾，最后得到帧数据。在 ISO/IEC 15693 协议标准中规定：
○1每一个查询和响应都包含在一个帧中，帧头（SOF）和帧尾（EOF）将在下面定义。
○2每一个查询都包含以下的域：标志位（flag）、命令代码、与特定命令相关的特定可选参数域、应用数据域、CRC。请求帧格式如表所示
表请求帧格式
○3在一个请求帧中，“标志”域描述了 VICC 应该执行的操作，以及相应的
域是否出现。该域包含了 8 个 bit。请求标志域通知电子标签哪些可选数据将出现在请求帧中，并且确定了电子标签如何进行响应。
○4每一个响应包含下列的域：标志位、与特定命令相关的特定可选参数域、应用数据域、CRC。响应帧格式如表所示：
表响应帧格式
○5协议是面向位的。在一帧中所传输的数据位是 8 的整数倍。
○6单个字节的传输都是从最低位开始的。
○7多个字节的传输从最低字节开始，每一个字节从最低位开始。
○8标志位的设定表明可选域的存在。当标志位被设为 1，该域出现；否则该域不出现。
○9RFU 标准应该设定为 0。
电子标签在被阅读器的电磁场激活的 1ms 内，应该做好准备从阅读器接收指令，阅读器在发送指令给电子标签之后的 300us 内，应该做好准备从电子标签接收响应。
８．曼彻斯特编码模块
曼彻斯特码由于其特殊的性能，被广泛应用数字通信的编码方式。根据ISO/IEC 15693 协议标准描述，从电子标签到阅读器的数据要进行曼彻斯特编码。曼彻斯特编码是串行数据传输的一种重要的编码方式。它的最大的优点是：数据和同步时钟统一编码。曼彻斯特码中含有丰富的时钟信号，直流分量基本为零，这使得解码方能够较容易恢复同步时钟，并同步解出数据，具有很好的抗干扰性能。
图曼彻斯特编码方式
在曼彻斯特编码中，整个时钟周期内电平由高向低变化表示 0，电平由低向高电平变化表示1. RFID系统遵循“阅读器先说”的原则，阅读器发送请求信号给电子标签，电子标签的数字部分对请求信号进行相应的处理，并发出回复信息给阅读器。
电子标签的数字部分框架如图1所示。PPM解码模块接收模拟部分发送过来的信号，将脉冲位置编码方式的数据解码成电子标签数字部分可识别的二进制数据，并将此二进制数据发送到CRC校验模块和状态机模块。CRC校验模块确认信号传输无误后，状态机对请求信号进行处理并发出回复信号给CRC编码模块产生CRC校验码，最后由曼彻斯特编码模块将回复信号以及CRC校验码一并以特定的脉冲形式发送给模拟部分进行处理。
为了防止信息受干扰或相互碰撞，防止对某些信号特性的蓄意改变，曼彻斯特编码要对标签回复的信息提供某种程度的保护。可见，曼彻斯特编码模块对整个数字部分起着非常重要的作用。如果编码不正确或者抗干扰能力不强，阅读器无法接收到正确的回复信号，从而导致电子标签与阅读器的通信失败。
因此，为了准确实现编码的功能，需要在充分理解标准的基础上，严格定义该模块与状态机之间的接口时序。
R F I D技术应用与七大特点-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
RFID技术应用与七大特点 RFID在近两年已经成为了市场的热点，随着微型集成电路的进步，微型智能RFID标签得到了很大发展，在低功耗IC技术方面的突破，为发展小型、低功耗主动式标签创造了条件。被动式标签无需电池，由读写器产生的磁场中获得工作所需的能量，但读取距离较近，且单向通信，局限性较大，RFID主动式电子标签不但具备被动式电子标签的所有特性，而且还具读取距离更远，双向通讯，寿命更长，性能更可靠等优点。 什么是RFID？ RFID 是Radio Frequency Identification的缩写，即无线射频识别。常称为感应式电子晶片或近接卡、感应卡、非接触卡、电子标签、电子条码，等等。 RFID系统组成： 标签（Tag）：由耦合元件及芯片组成，每个RFID标签具有唯一的电子编码，附着在物体上标识目标对象，俗称电子标签或智能标签；读取器/读写器（Reader）：读取（有时还可以写入）标签信息的设备，可设计为手持式或固定式； 天线（Antenna）：在RFID标签和读取器间传递射频信号。 一套完整的系统还需具备：数据传输和处理系统。
RFID电子标签：有源标签，无源标签，半有源半无源标签。 RFID工作原理：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（Passive Tag，无源标签或被动标签），或者主动发送某一频率的信号（Active Tag，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。 RFID技术：RFID无线射频识别是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号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。RFID技术可识别高速运动物体并可同时识别多个电子标签，操作快捷方便。 RFID技术的应用： 短距离射频识别产品不怕油渍、灰尘污染等恶劣的环境，可在这样的环境中替代条码，例如用在工厂的流水线上跟踪物体。 长距射频识别产品多用于交通上，识别距离可达几十米，如自动收费或识别车辆身份等。 1、在零售业中，条形码技术的运用使得数以万计的商品种类、价格、产地、批次、货架、库存、销售等各环节被管理得井然有序；
《RFID技术与应用》试题库（含答案） 一、填空题（共7题，每题2分，共14分）【13选7】 1．自动识别技术是一个涵盖【射频识别】、【条码识别技术】、【光学字符识别（OCR）】技术、磁卡识别技术、接触IC卡识别技术、语音识别技术和生物特征识别技术等，集计算机、光、机电、微电子、通信与网络技术为一体的高技术专业领域。 2．自动识别系统是应用一定的识别装置，通过与被识别物之间的【耦合】，自动地获取被识别物的相关信息，并提供给后台的计算机处理系统来完成相关后续处理的数据采集系统，加载了信息的载体（标签）与对应的识别设备及其相关计算机软硬件的有机组合便形成了自动识别系统。3．条码识别是一种基于条空组合的二进制光电识别，被广泛应用于各个领域，尤其是【供应链管理之零售】系统，如大众熟悉的商品条码。 4．RFID技术是20世纪90年代开始兴起的一项自动识别技术，即利用【射频】信号通过空间【耦合】（交变磁场或电磁场）实现【无】接触信息传递并通过所传递的信息达到识别目的的技术。 5．国际标准（国际物品编码协会GS1），射频识别标签数据规范1.4版（英文版），也简称【EPC】规范。 6．射频识别标签数据规范给出包括【“标头”】和【“数字字段”】的标签通用数据结构，所有的RFID标签都应该具有这种数据结构。 7．ISO14443中将标签称为邻近卡，英语简称是【PICC】，将读写器称为邻近耦合设备，英文简称是【PCD】。 8．ISO15693与ISO14443的工作频率都是【13.56】Mhz。 9．ISO15693标准规定标签具有【8】字节的唯一序列号（UID）。 10．对于物联网，网关就是工作在【网络】层的网络互联设备，通常采用嵌入式微控制器来实现网络协议和路由处理。 11．控制系统和应用软件之间的数据交换主要通过读写器的接口来完成。一般读写器的I/O接口形式主要有【RS-232串行接口】、【RS-485串行接口】、【以太网接口】、【USB接口】。 12．电子标签按照天线的类型不同可以划分为【线圈型】、【微带贴片型】、【偶极子型】。13．125KHz RFID系统采用【电感耦合】方式工作，由于应答器成本低、非金属材料和水对该频率的射频具有较低的吸收率，所以125KHz RFID系统在【动物识别】、工业和民用水表等领域获得广泛应用。 二、判断题（叙述完全正确请在题前括号内填入“对”字或打上“√”符号，否则填入“错”字或打上“╳”符号）（共20题，每题1分，共20分）【30选20】 1．【对】自动识别技术是物联网的“触角”。 2．【对】条码与RFID可以优势互补。 3．【错】IC卡识别、生物特征识别无须直接面对被识别标签。 4．【错】条码识别可读可写。 5．【对】条码识别是一次性使用的。 6．【错】生物识别成本较低。 7．【对】RFID技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签。 8．【错】长距射频产品多用于交通上，识别距离可达几百米，如自动收费或识别车辆身份等。【对】只读标签容量小，可以用做标识标签。．9．
论ＲＦＩＤ技术及其应用领域(一) 摘要]随着RFID技术的快速发展，其应用领域已经扩展到了人们工作与生活的各个领域。RFID 的应用已经成为科研机构，商业系统，信息产业和国家部委等非常重视的一个重要课题。本文综述了RFID技术的发展现状和应用领域，也展望了未来的趋势和挑战。我们特别地介绍了RFID技术典型应用领域，例如RFID供应链管理、RFID在医院和国防领域中的应用。基于这些，我们也总结了RFID技术在企业中的一个应用框架。 关键词]RFID标签阅读器频率数据格式安全性标准化 RFID技术起源于第二次世界大战并已经发展五十多年了。近年来，由于这种技术成本的急剧下降以及功能的提升，使得零售业、服务业、制造业、物流业、信息产业、医疗和国防领域对RFID技术的关注迅速升温。 基本的RFID系统由RFID标签、RFID阅读器及应用支撑软件等三部分组成。一个完整的RFID 系统还需要物体名称服务(ObjectNameService)系统和物理标记语言(PhysicalMark-upLanguage)两个关键部分。用户可以根据工作距离、工作频率、工作环境要求、天线极性、寿命周期、大小及形状、抗干扰能力、安全性和价格等因素选择适合自己应用的RFID系统。 RFID的应用领域在逐渐扩宽，已经广泛应用于我们的现实生活与工作中，下面就做一个全面的介绍。 一、安全管理 安全管理和个人身份识别是RFID的一个主要而广泛的应用领域。我们日常生活当中最常见的就是用来控制人员进出建筑物的门禁卡。许多组织使用内嵌RFID标签的个人身份卡，可以在门禁处对个人身份进行鉴别。 类似的，在一些信用卡和别的支付卡中都内嵌了RFID标签。还有一些卡片使用RFID标签自动的缴纳公共交通费用，目前北京地铁和公交系统当中就应用了这种卡片。从本质上来讲，这种内嵌RFID的卡片可以去替代那种在卡片上贴磁条的卡片，因为磁条很容易磨损和受到磁场干扰，而且RFID标签具有比磁条更高的储存能力。 二、RFID在供应链管理当中的应用 在供应链管理中，RFID标签用于在供应链当中跟踪产品，从原材料供货商供货到仓库储存以及最终销售。新的应用主要是针对用户订单跟踪管理，建立中央数据库记录产品的移动。制造商、零售商以及最终用户都可以利用这个中央数据库来获知产品的实时位置，交付确认信息以及产品损坏情况等信息。在供应链的各个环节当中，RFID技术都可以通过增加信息传输的速度和准确度来节省供应链管理成本，依据可以节省成本的多少对一些行业进行了排序，对RFID可以节省成本的多少进行了排序。 可读写的RFID标签可以储存关于周围环境的信息，可以记录它们在供应链当中流动时的时间和位置信息。美国食品和药品监督局就提出了使用RFID来加强对处方药管理的应用方案。在这个系统当中，每一批药品都要贴上一个只读的RFID标签，标签当中储存了惟一的序列号。供货商可以在整个发货过程当中跟踪这些写有序列号的RFID标签，并且让采购商把序列号和收货通知单上面的序列号核对。这样就可以保证药物的来源可靠性以及去向的可靠性。美国食品与药物监督局认识到要想在所有处方药的供应链管理当中实施这样一个计划，将是一个极其庞大的任务，所以他们为了调查RFID这种技术的可行性，提出了一个三年规划，这个计划已于2007年结束，并为FDA采用RFID技术进行处方药管理提供技术的支持。 与RFID在供应链领域当中进行应用具有密切联系的，还有在准时出货(Just－in－timeproductshipment)当中的应用。如果在个零售商店和相关仓库中的所有货物都贴有RFID 标签，那这个商店就可以拥有一个具有精确库存信息的数据库来对它的库存进行有效的管理。这样的系统可以提前警告缺货以及库存过多的情况，仓库竹理系统可以根据标签里面的信息自动的定位货物，并月白动的把正确的货物移动到装卸的月台上，并运送到商店。沃尔玛现
射频识别技术的原理及应用 射频识别技术RFID(Radio Frequency Identification)是自动识别技术的一种，即通过无线射频方式进行非接触、双向数据通信对目标加以识别，可以快速读写、长期跟踪管理。 RFID是物联网发展的排头兵和中枢技术之一。RFID标签可谓是早期物联网最为关键的技术与产品环节，现阶段物联网最大规模、最有前景的应用就是在零售和物流领域，利用RFID技术，通过计算机互联网实现物品的自动识别和信息的互联共享。作为物联网的核心基础之一，RFID产业能否健康发展将直接关系到物联网建设的成败。一个典型的RFID系统一般由RFID标签、读写器以及计算机系统等部分组成。 根据阅读器及电子标签之间的能量感应方式，RFID有两种耦合类型 电感耦合（感应耦合）：变压器模型，通过空间高频交变磁场实现耦合，依据为电磁感应定律。 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。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。
电感耦合与反向散射耦合的差别 在反向散射耦合方式中，阅读器的天线将读写射频能量以电磁波的方式发送到空间范围内，建立有效阅读区域，位于该区域中的标签从阅读器天线发出的电磁场中提取工作能量，并将标签内存的数据信息传送到阅读器，阅读器对信号解码后送计算机系统进行处理。反向散射耦合将射频能量以电磁波的形式发送出去。 在电感耦合方式中，阅读器将射频能量束缚在阅读器电感线圈周围，通过交变闭合的线圈磁场，沟通阅读器线圈与射频标签之间的射频通道，没有向空间辐射电磁能量。 RFID技术的基本工作原理：标签进入磁场后，接收阅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（Passive Tag，无源标签或被动标签），或者由标签主动发送某一频率的信号（Active Tag，有源标签或主动标签），阅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。
课程名称：数字收发通信模块原理与设计 无线射频识别技术及其应用和发展趋势 姓名：杨行；学号 20070560 年级：2007级；专业：信息工程 摘要：无线射频识别技术（RFID）作为一种新兴的自动识别技术，近年来在国内外已经得到了迅速发展。本文简述了目前RFID技术的优势和发展状部况，详细介绍了RFID系统的组成及其工作原理，RFID技术的分类，相关技术标准，并且列出了四种典型产品，最后讨论了RFID技术应用和发展趋势。 关键词：RFID模块电子标签 1 引言 无线射频识别技术（Radio Frequency Identification，RFID），或称射频识别技术，是从二十世纪90年代兴起的一项非接触式自动识别技术。它是利用射频方式进行非接触双向通信，以达到自动识别目标对象并获取相关数据，具有精度高、适应环境能力强、抗干扰强、操作快捷等许多优点。 2 正文 无线射频识别技术（RFID）作为一种新兴的自动识别技术，具有相对明显的技术优势。目前常用的自动识别技术中，条码和磁卡的成本较低，但是都容易磨损，且数据量很小；接触式IC卡的价格稍高些，数据存储量较大，安全性好，但是也容易磨损，寿命短；而射频卡实现了免接触操作，应用便利，无机械磨损，寿命长，无需可见光源，穿透性好，抗污染能力和耐久性强，而且，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，可重复使用，并且使用了防冲撞技术，能够识别高速运动物体并可同时识别多个射频卡。 近年来，无线射频识别技术在国内外发展很快，RFID产品种类很多，像TI、Motorola、Philips、Microchip等世界著名厂家都生产RFID产品，并且各有特点，自成系列。RFID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、流水线生产自动化、门禁系统、金融交易、仓储管理、畜牧管理、车辆防盗等。随着成本的下降和标准化的实话，RFID技术的全面推广和普遍应用将是不可逆转的趁势。 1 无线射频识别技术 1.1 RFID系统的组成及其工作原理 RFID系统因应用不同其组成会有所不同，但基本都由电子标签（Tag）、阅读器（Reader）和数据交换与管理系统（Processor）三大部分组成。电子标签（或称射频卡、应答器等），由耦合元件及芯片组成，其中饱含带加密逻辑、串行EEPROM（电可擦除及可编程式只读存储器）、微处理器CPU 以及射频收发及相关电路。电子标签具有智能读写和加密通信的功能，它是通过无线电波与读写设备进行数据交换，工作的能量是由阅读器发出的射频脉冲提供。阅读器，有时也被称为查询器、读写器或读出装置，主要由无线收发模块、天线、控制模块及接口电路等组成。阅读器可将主机的读写命令传送到电子标签，再把从主机发往电子标签的数据加密，将电子标签返回的数据解密后送到主机。数据交换与管理系统主要完成数据信息的存储及管理、对卡进行读写控制等。 RFID系统的工作原理如下：阅读器将要发送的信息，经编码后加载在某一频率的载波信号上经天线向外发送，进入阅读器工作区域的电子标签接收此脉冲信号，卡内芯片中的有关电路对此信号进行调制、解码、解密，然后对命令请求、密码、权限等进行判断。若为读命令，控制逻辑电路则从存储器中读取有关信息，经加密、编码、调制后通过卡内天线再发送给阅读器，阅读器对接收到的信号
射频识别技术（RFID）的应用发展 一、射频识别技术的介绍及功能 射频识别技术（RFID，RadioFrequencyIdentification)是近年来新兴的一项自动识别技术。RFID利用射频方式进行非接触双向通信，从而实现对物体的识别，并将采集到的相关信息数据通过无线技术远程进行传输。和目前广泛采用的条型码技术比较，RFID通过射频信号使用户可以自动识别目标对象，无需可见光源，读写器在一定距离范围内可以从任意方向实现卡片的操作。它具有穿透性，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。利用这项技术能够同时处理多个射频标签，适用于批量识别场合并对RFID标签所附着的物体进行追踪定位，提供位置信息。同时具有抗污染、读取距离远、信息量大的特点。因此RFID被认为是近几年全球最热门的明星产业之一，有关专家预计2010年全球RFID市场将达到3000亿美元。RFID的主要核心部件是读写器和电子标签，通过相距几厘米到几米距离内读写器发射的无线电波来读取电子标签内储存的信息，识别电子标签代表的物品、人和器具的身份。由于电子标签的存储容量可以是296 次方以上，因此，它彻底抛弃了条形码的种种限制，使世界上的每一种商品都可以拥有独一无二的电子标签。具有电子标签的商品，从它在工厂的流水线上开始，到被摆上商场的货架，再到消费者购买后最终结账，甚至到电子标签最后被回收的整个过程都能够被追踪管理。 RFID技术具有很多突出的优点，如不需人工干预，不需直接接触、不需光学可视即可完成信息输入和处理，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电子标签，操作快捷方便，实现了无源和免接触操作，应用便利，无机械磨损，寿命长，机具无直接对最终用户开放的物理接口，能更好地保证机具的安全性等。在数据安全方面，除电子标签的密码保护外，数据部分可用一些算法实现安全管理，如DES、RSA、DSA、MDS等，读写器与电子标签之间也可相互认证，实现安全通信和存储。电子标签系统的成本一直处于下降的趋势，越来越接近接触式IC 卡系统，甚至更低，为其大量应用奠定了基础。如果RFID 技术能与电子供应链紧密联系，将有可能在几年以内取代条形码扫描技术。 RFID技术以其独特的优势，逐渐地被广泛应用于生产、物流、交通、运输、
《RFID技术及应用》教学大纲 Radio Frequency IDentification Technology and Its Application 课程代码： 学分：2 学时：32（讲课学时：32） 先修课程：模拟电子技术、高频电子线路、自动识别技术概论 适用专业：（大学本科）电子信息专业、通信专业 建议教材：《射频识别技术（RFID）与应用》米志强电子工业出版社2011版 开课系部：信息工程系 一、课程的性质与任务 本课程是电信专业方向的一门面向设计与应用的专业课程。通过对本课程的学习，使学生能掌握、了解射频识别技术的概念，熟悉射频识别技术相关的无线电频率、识别系统、电磁场、电磁波、天线等基本概念，理解数据通信技术的基本概念，了解射频识别技术应用系统及其设计等，逐步培养学生掌握射频识别技术的系统集成设计及分析能力，并通过典型案例来了解射频识别技术在社会生产环节中的应用，为未来参加工作、增加就业竞争力打下良好的基础。本课程学习主要内容包括RFID标准、电子标签、RFID读写器、RFID中间件和系统体系结构、RFID系统中的射频技术、RFID系统中的安全和隐私、RFID系统关键技术、RFID系统中的应用技术、RFID在供应链物流管理中的应用等。 二、课程的基本内容及教学要求 第一部分绪论 1.教学内容 （1）概论 （2）无线电频率 （3）无线电频谱 2. 教学要求 （1）了解射频，无线电传输基本原理
（2）掌握无线电频率、无线电频谱的基本概念 3. 重点和难点 重点：无线电频率、无线电频谱的基本概念 难点：射频，无线电传输基本原理 第二部分射频识别系统 1.教学内容 （1）射频识别系统 （2）电子标签 （3）读写器 2. 教学要求 掌握射频识别系统关键技术 3. 重点和难点 重点：电子标签、射频识别系统关键技术 难点：射频识别系统关键技术 第三部分电磁场与电磁波 1.教学内容 （1）电场 （2）磁场 （3）电磁场与电磁波 2. 教学要求 掌握电场、磁场、电磁场与电磁波的基本概念 3. 重点和难点 重点：电场、磁场、电磁场与电磁波的基本概念 难点：电场、磁场、电磁场与电磁波的基本概念