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46算法语言2010年3月刊信息与电脑China Computer&Communication引言RFID（Radio Frequency Identification,以下简称RFID）技术通过无线射频方式实现非接触双向数据通信，对目标识别并获取相关数据，在非接触条件下，具有快速、实时、准确采集与处理信息的特性，已经被公认为本世纪十大重要技术之一。
射频识别技术是自动识别技术的一种，它利用射频信号及其空间耦合和传输特性，能对静止或移动的目标进行自动识别，获取相关数据，并可结合RSSI（信号强度）定位技术提供局部区域内目标定位服务。
1.RFID的组成1.1电子标签RFID系统一般由电子标签（Tag）、读写器（Reader）和后台网络组成，电子标签是射频识别系统中的重要部件，主要由天线和芯片两部分组成，芯片主要由存储器、控制器、编码器、调制器等组成，其中电源根据标签的发射功率选配。
作为被识别物的“身份卡”，其可以根据需要做成各种样式，但无论做成何种样式在其内部都存储着独立且唯一的电子编码，使得它能区分不同的被标识物。
电子标签根据不同的分类方法，可以分为许多种类。
按工作频率的不同可分为低频、高频、超高频；按供电形式可以分为有源标签、无源标签、半无源标签；按调制方式不同可以分为主动式、被动式、半被动式。
为了解决RFID厂商不同品牌电子标签的差异问题，Auto-ID Center根据标签的读写能力以及主动、被动等因素将标签划分为6个等级，如表1所示。
表1 Auto-ID Center对标签的等级划分等级性质供电用途特征Class0无无源被动EAS防盗1bit标签，无芯片Class1只读无源被动一般识别商品标识Class2读写无源被动一般识别可读写Class3读写半有源一般识别可读写Class4读写有源主动一般识别主动可读写Class5读写有源主动--其中Class5不仅仅局限于普通的识别应用，其与GPS或Internet技术配合使用可以实现多种用途。
全方位解读RFID标签的热门话题过去的几年.~~FID技术已经取得了不少进步和发展.许多分析家#-.-1,在接下来的一年里,P~FfD技术和市场将会持续增长在窄幅印刷市场.一些标圣加工企业对是否介凡P~FI9技术还在纯豫.标签加工企业对是否应谊加八到~,FID行业以殪怎样加入都存在不同的观点:个别的标茎加工企业不得不自己分析和评价有科和.T--~1的目紊,并自己擞出决定全方位解读RFID标签过去几年.IqF]标签羲汞有几项重要的董新.其中技术层面上最大的发展应该算是Gen2标签的推出qen2标签br.Ger~t际签的可靠1生更高.更能得到全球性的认可Gen1包括三种类型的标簦Class0C:assO+~Class1.ClassO是只读标签ClassO_}是可以多次写^舵标签.Class是一次写A标签这些标签都属于第一代标签.其性能并没有选到用户的期望懂.并且不能满足全球性射频发射的要求.Gen2新一代标签豹藏功开发解决了Genl标签碰到奇勺问题,沃尔玛正在骜力帮助他的客户尽快妄施Gen2平台.以便把所有标签统一起来.沃尔玛规定20Ce年s月是结束8en!标签的每后嚣限.Gen2标签各方面的1生能表现要【=:上一代标签出色Get1标签的不台格率要选10%上犀高达到∞%而Gen2标签白勺台格率已经降低了很多这是非常的进步.也意暖着Ges2标簦的前景十分广阔.由干不台格率降低整体兰产量提高了.劳动刀成本也下降了.同目寸Gen2标签在识读速度面也有很太提高现在RFID技术正经历转型湖包括阅读器和打印杌在庆的各种夏术设备都在不升级,RFID标签的格是一个的挑战上海理工大学出版印刷学院郝发义内嵌价格下降对RFID标签销售价碚影响壤大,根据要求的质量高低不.为嵌豹价格最匿可到79美分高的可达到75美分但总的来说.内袭的伊格郡己太幅降.尤其是最近一段时间.RFID标签价格又下降了很多杲些RF【D内嵌和标签价格差多是0个月前的三分之一当内嵌的价格下降时.整个RFID标签成本当然也跟着下降.但是根难确定RFID具体的价格.因为标签的质量和类型不同.价格差异很大肌15美分到1美元不等,现在用得较多是价格较低的标签如果订赂的批量较大格般氏干25美分价格最高l美置:的RFfD标簦一般订赡量比较少l200植以下:.RID标签的价格之所相差这么大主要是司戈采用这种技术的标签还不是很完善.仨何种标签都没有标准的价格.还有一些非标准的RFID标签. 比弭空白话签特殊识读性能标签以厦方位非簸感型标签I标签的位登对性能没有彰n甸:这些标签价格的葬比那些简单豹标签复杂缉多,另外不同频率的冈散播差异也比较目前来看可以毫不含糊地说HF标签比JHF标签用量更所以HF标签的成本可能比估计的要高.RFO标签使焉匹种主要的频率氏额(LF】高额1卜F蹇高频lu一卜:段微波.这些频率有同符宽和识读范围.LF频率为j25—134kHz.识读范围可达18英寸.频率走13553--13567MNz识读范匿为3—1O英尺.UHF额蜜是400～1O00MHzc尽管太多数uHFRFID表统在860—930MHz工作.识读范围为10—30英尺徽渡频率是245GHz.识读范围是10英尺以上.但是现在大家对价格的趋势有不一致的看法.有些人认为价格还会进步下降.但是其他人认为价格目前已经达到一个平稳发展时期.价格应该是随着应用量的增加而下降但是现在的应用量对价格还没造成影响.一些行业专家并没有对未来RF标签价培有具体的期望值他们认为价格的走势跟用户的需求量和复煮创新有直接关系.需求以及增长2005芷.全球RF;D标签销售额为197亿美元估计销售了6亿枚标签.但是蛆纭RFID专题会议的公司预测是9亿枚.造成这种差异的主要原因是托盘标签以及Gen2标签比预期发展得慢.另外一个影响其发展的园素是UNF标签在金属和水等产品周围的识读效率现在的问题不是标签的实用性问题+因为生产高质量.高性能白勺Gen2标签己经不存在任何障碍,应用之所以没有增长.可肇是生产Gen2标签自勺公司在:36,i刷I包装装潢印刷■il科印嘲推出海量技术文章数据库依托五刊杂志荟萃万蔚文章wWw.keyincn等待客户对此提出要求.RFID标签在市场上的应用没有达到我们期望的速度.因为RFID标签技术比较复杂(比不干胶标签复杂).对许多用户来说RFID的价值还不确定.可喜的是,医药行业在2005年的动作很大.整个RFID市场还是在不断增长.2005年.RFID标签的销售量比前一年增长了一倍.一个统一的标准,充满竞争的市场以及更低的价格,都会促进RFID应用的增长.更有利于新市场和新领域的开拓.IDTechEx公司预测2006年将销售13亿枚RFID标签.RFID市场的产值将达到271亿美元.到2010年.RFID销售额有望达到123.5亿美元.研究预测.2006年RFID有源标签的销售额将达到55亿美元.到2016年这个数字将达到678-fZ美元.随着标签数量的增加,各种技术的发展趋势将以满足实际需求为主.这加大了加工商在选择投资方向时的难度.给加工商的建议是,不要随波逐流,关键是要看公司如何能提升RFID的附加值.禳阐蘸投资的画报l1.什么时候能收回投资7"这是投资者涉足任何行业时都会提出的最根本的问题.当然也是RFID标签加工企业常挂在心头的问题.但这个问题很难回答,主要取决于几个因素内嵌的价格,用户的需求以及技术的发展.收回投资平均需要一年左右.最短估计要半年.但是也要根据业务类型.l;b,~zD物流领域.即使有投资回报.至少也得2～3年.很多公司在12～18个月内收回了投资.但是还要取决于公司生产的标签类型.l;b,~zD有的公司生产电子护照.RFID内嵌延长了护照的使用寿命.但是价格并没有零售业应用的RFID标签那么高.由于市场的发展速度低于预期值.所以投资回报率比期望值要低但总的来说还在可接受的范围内.还有一个影响因素是销售量比较低.有些公司现在的生产量只占到其生产能力的20%.有一种对投资回报很乐观的看法是:随着今年Gen2标签进入市场.投资收益的前景很好.黧蠢翳藤叠01冀面临的挑战RFID标签面临的挑战有很多.简单的问题如静电的处理,比较复杂的问题如多层标签设计等.RFID标签之所以存在这么多问题.原因之一是技术比较新.需要经验积累.不断学习.RFID标签发展中面临的最大挑战应该是其升级性能,即可以为用户提供长期的解决方案.而不是短时间的服务.目前RFlD标签处于推广和认知阶段.此时.最大的挑战是要明白这种标签可以做什么,不可以做什么.标签加工企业面临的另外一个主要挑战是RFID 行业还处于初级的,不成熟的发展阶段,RFID标签的应用受到相互不兼容的各种标准的阻碍.从产品性能的角度出发.Genl标签和解决方案没有达到用户的期望值.但新推出的Gen2标签将会改善这种情况.对标签加工企业来说.首先要明确自己的加工工艺和工作流程.其次,要寻找适合自己的设备.加工设备不仅要能完成预定的工艺流程,还要能完成质量控制(视频检测,不合格产品的标记和剔除.数据记录),简便的准备和更换(例如设备自动就绪,自动接纸.自动换卷)以及不时地进行工艺确认(密码保护.设备检测以及数据测试)等工作.竞争无处不在,使用旧设备同更先进的加工设备进行竞争.其难度是很大的.标签加工企业一旦确定设备和工艺.下一个挑战就是产品和工艺的保密性以及生产能力过剩问题.标签加工企业希望降低成本.提高效率.在同样的价格下生产质量更高的RFID标签啊产品,或者同样的产品质量具有竞争力更强的价格.满足这些愿望最好的方法是使用配备伺服电机的设备,可以减少准备时间.提高利润率和产品质量.更深入一点来讲.客户的需求是决定设备最重要的因素.这就需要标签加工企业详细了解各个客户的需求情况. 对RFID标签来说.主要有3个挑战. (1)高速运行状态下检测每枚RFID标签并且不受其他因素的影响.这是很大的挑战.窄幅卷简印刷速度是5英尺/ 秒.在这样的速度下完成检测比较困难,只有很少的设备供应商可以解决这个问题.(2)RFID应答器的放置精度要求很高.这也是非常关键的.因为贴标设备生产商对此有非常严格的要求.(3)整个加工过程对应答器的处理都要非常JJ\,b.在放卷,套准,模切以及复卷过程中必须采取适当的措施保护芯片,还有张力控制和静电控制.任何一个问题都会导致RFID标签出现问题.产品级的RFID标签在某些领域已开始应用.比如医药产品,这些使用RFID标签的药品都比较贵,且防伪力度要求较高.现在越来越多的产品开始使用RFID标签.一些行业正着手试验性的计划.以判断产品级RFID标签的价格是否合理. 1;b,~zD音像制品(CD和DVD)等.产品级的市场对RFID来说是非常具有吸引力的.并且会为产品带来很多好处.实际应用要取决于产品的类型$13RFID标签能带来的利益.RFID标签的成本对各行业产品级的应用都是一个不小的阻碍.在价值5美元或更低的产品上使用15美分的RFID标签意义不大.为了使产品级的RFID标签在各个行业得到应用,RFID标签的结构应第一届全国胶印技能邀请赛.2006年9,El14E1.北京咨询电话:010—88275761/62/63l印刷技术I包装装潢印刷I2006/7I37该有进一步发展,目前曲硅芯复术最终会被其他成本更怔性能更高技术所取代.人f:不愿意爱用带有硅芯片标签产品.禾来的RFID标签堵会采用油墨直接印刷到产品上现在行业普遍共识是产品级RF0标签的太规模应用还有待时日,恒是这个趋势是不可避免的.这里牵涉到价格题和消费者隐私问题.RFfD行业应该首先解决这两个主要问题l当然还再其他问题}.产品级RFID标签的大规模应用才会切实可行.由于R3爱禾是比较复杂的.所以些磕签加工尘业不蔑确地知道鱼己需要掌握多少知识和技能专家认为准备涉足RRD技术的标签加工企业首先应该明白这项度术不是普通的技术.RFID标签的加工是很蛏松并且不是很快就能走上正常轨道的如吴要生产灭批量高质量的RFID标签需要考虑很多因囊下面育一些建议可以帮助标签加工企业成功介人RFID标签市场c1)企业应该对设备和技术供应商进行谓查和了解以确保产品质量和可信度.选择经过孩实且比较可靠的设备供应商医为～些小的公司会出现质量问题.:21标签力[二企业应该明白RFID标签稚传统标签加工手段已经完全同.各种辊之间拍压力以及塑料薄膜产生的辞电郡会对R'-ID标签造成彰]旬所以.对材科的加工过程包括生产和后加工蛰应该进行改进.以保证生产效率稚稳定的产品质量.【3】标签力[工企业应该掌握一些与~FID标签碉关知识以便耗各个层次白专RFID标签月户进行交流并且加工企业应该有能力解决客户使用过程中现刍勺各种问题这砷颦决题装尤让客户对标签,liT全业产生信任.酥出新.功能更强选择更多速度更'强再加上使用伺服技术数字亿管理.使其灵活性更强.乜就是说现在豹设备是以满足用户需承为出发点的,咏签力[工企业选撵设备要考虑供应商豹可信度.系统的灵活性希望能降低废品率和减少劳动力的需求圭产更复杂利润更高的产品新设备能完全自动化并筒化其生产渍程其口=设备的是活性很差键这意味着需要贱买很多模切滚筒就能加工多种形式的产品.对于加工RFID标整的设备来讲灵活性意味着可以加工不同形式和不额率的标签.要求设备能处理整个流程.包括不合格最的检测和剔踪,此对设备拘快速更换活件以及自动设置的髓刀要求较高.标签加工企业要求聪矶集成更多的专业,SaT 堕;匕如甸敢嵌八单元自动接纸单元.敲光摸单元,签带粘贴单元以爰视频橙查和包装单元.现的加工商已经从多沆硅明工设备转向次性成型设备这更容易掌盔产品流醒的质量控制.未来的走向现在FD市场只有少数太公司能加工高质量RFID标签.比较专业白勺厂商估计少亏二O家.现在白勺问题是标签加工企业是否应该涉足这个新兴的表面上看起来断增长豹行业硅7答案不是简单的应该或不应该.加工企业在做出决定之前应该了祭这个行业的各个方犀.同时还要清楚自己的业务专长.很明显RFID行业不是适台所有的标签加工企业要想生产高质量的RFID标签并且在技术不断变亿的环境下龌时刻处于发展的最前沿.这都需要相当太的投资.对于有医药行业客户的标签加工企业来说.现在进^到RFID标签市场是比较值得的.托果标签加工企业的客户对RFID技术没有需求这意睬着标签31]I企业还碍等待一段时间.BYID行业现在正快速成熟起来如果半年或一兰以后毒进^RFD行业当然要比现在更容易.设备将会更成熟并且加工过程将会更易理解测试和检验更简单.专门技术蹿更普及.坦是RFID标签已经在标签行业站稳了脚跟.随着FJD标签性鞋的提高以及成本的降慨.我们将看两全世界各^行业越来蘸多的标签变或智能标签或RFID标签对标签加工企业来说迟早都要进A这个市场.否则将无法满足客户不断增长的需承.RFID标签现在已经成为标签行业不可分割的部分.在接下来豹5一l0年网.RFID技术将仨标签行业得班广泛应用.标签,SDZ企业也会对刻美注.并且积极参与到这个行业.因为RFID技术代表着标签行业的未来,'且j白苎兰占涪亡n品lf|FItR1同堆海叠埔棠寸音舯摇库佑扦I彝丧茎蓝万蓄寸音kev'。
RFID的四个关键技术物联网中的RFID有四个关键技术：标签的能量供应、标签到阅读器的数据传输、数据传输的完整性与安全性和多目标识别技术。
（1）标签的能量供应有源标签自带电池，用于给数据载体供电。
而无源标签工作所需能量则从射频电磁波束中获取，和有源射频识别系统相比，无源系统需要较大的发射功率，射频电磁波在标签上经射频检波、倍压、稳压、存储电路处理，转化为标签工作所需的工作电压。
（2）标签到阅读器的数据传输标签回送到阅读器的数据传输方式可归结为三类：①利用负载调制的反射或反向散射方式（反射波的频率与阅读器的发送频率一致）；②利用阅读器发送频率的次谐波传送标签信息（标签反射波与阅读器的发送频率不同，为其高次谐波（n倍）或分谐波（1/n倍））；③其他形式。
（3）数据传输的完整性与安全性由于数字信号在传输的过程中会受到干扰，故其传输至接收端可能发生误判，为保证数据的完整性，可以使用校验和法来识别传输错误并进行校正，最常用的是奇偶校验法以及冗余校验法。
在与安全相关的领域，例如出入系统、售票系统等越来越多地应用射频识别系统，在数据传输的过程中难免不受到攻击，因此必须采取一定的防范措施保证数据安全，例如可以通过在阅读器与标签之间建立密钥来对要传输的数据进行加密，达到安全的目的。
（4）多目标识别技术（反碰撞算法）当阅读器信号作用范围内存在多个标签，同一时刻有两个或两个以上的标签向阅读器返回信息时，将产生冲突。
解决冲突的算法称为反碰撞算法。
传统无线电技术（如通信卫星、移动电话网）已有空分多路法、频分多路法、时分多路法以及码分多路法来解决类似问题。
但在射频识别系统中，由阅读器和标签构成的无线网络有以下特征：①规模：每个阅读器工作区域内可能存在大量标签；②体积：标签附着在各种商品上，体积不能太大；③成本：粘贴标签的商品本身价值可能很低，所以标签的成本不能太高；④通信量：标签内包含的信息量很少，阅读器与标签间的通信时间很短。
RFID技术及其标签有怎样的新工艺20世纪40年代初期，雷达的改进和应用催生了无线射频识别(RFID)技术。
经历了漫长的探索阶段，目前，RFID已经在公共安全、生产制造、物流管理等领域起到了举足轻重的作用。
RFID无线射频识别(RFID，RBdio Frequency Identification)技术是一项非接触式自动识别技术，它通过空间耦合(交变磁场或电磁场)自动识别目标对象并获取相关数据，以达到目标识别和数据交换的目的，识别工作无需人工干预。
RFID系统的基本工作原理可以通过图1进行阐述：阅读器将要发送的信号，经编码后加载在某一频率的载波信号上由天线向外发送，进入阅读器工作区域的电子标签接收此脉冲信号，标签内芯片中的有关电路对此信号进行解调，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，调制后通过电子标签内天线再发送到阅读器，阅读器对接收到的信号进行解调，解码，解密后送至中央处理系统进行有关数据处理;若为修改信息的写命令，有关控制逻辑引起的内部电荷泵提升工作电压，提供擦写EEPRQM中的内容进行改写，若经判断其对应的密码和权限不符，则返回出错信息。
RFID系统的应用范围国际物联网时代即将到来，据悉，RFID技术已在欧美市场广泛应用，随着中国市场RFID技术的日趋成熟和RFID标签价格的降低，RFID电子标签将替代传统的一维条形码和二维码。
如果说二维码是一维码标签的延伸，那RFID的诞生就是标签行业的一场革命。
其应用领域主要在以下方面：1.物流管理物流是RFID最大的市场应用空间，可以极大地提高物流环节的效率，并为实现零库存提供技术保障。
全球零售业巨头沃尔玛以及德国麦德龙极力推广RFID标签的应用，均已实现在超市中利用RFID技术来实现产品识别、反偷窃，实时库存和产品有效期控制。
2.食品安全食品安全问题是一个国家的民生大事，RFID技术可以通过对食品原来的种植或养殖过程进行全程的管理记录以及对食品流通的环节进行正向跟踪和逆向追溯，全方位保证食品安全。
RFID复习题一、概念题1、RFID常称为感应式电子晶片或近接卡、感应卡、非接触卡、电子条码等等，俗称是什么。
2、RFID按工作频率可以分为几种。
3、什么是一种能将接收到的电磁波转换为电流信号，或者将电流信号转换成电磁波的装置，在RFID系统中，射频标签和读写器中都包含该装置。
4、我国UHF RFID的主要频段。
5、典型的RFID系统主要构成，一般我们把中间件和应用软件统称为应用系统。
6、什么是一个捕捉和处理RFID标签数据的设备，它能够将数据写到RFID标签中，可以是单独的个体，也可以嵌入到其他系统之中。
7、RFID中间件平台主要分为哪3个层次。
8、RFID系统的安全和隐私威胁涉及的对象主要隐患。
9、RFID系统测试的内容也主要包括内容。
10、EPC编码原则。
11、RFID系统是指采用RFID电子标签为识别标志的应用系统，通常由几部分造成。
12、掌握RFID的应用在哪几个方面。
13、13.56MHz RFID标签的应用在哪些领域。
14、13.56MHz RFID标签是什么15、13.56MHz标签读写器16、在物品识别技术中，哪项不是“有生命”识别技术。
（）17、接触式逻辑加密卡的应用领域。
18、 RFID技术特征。
19、读写器中负责将读写器中的电流信号转换成射频载波信号并发送给电子标签，或者接收标签发送过来的射频载波信号并将其转化为电流信号的设备是什么。
20、什么是一个微型的无线收发装置，主要由内置天线和芯片组成。
二、综合技能题1、RFID系统工作原理图，根据图，简述该系统的工作原理。
2、简述RFID工作频率的分类及主要应用领域。
3、比较EPC和UID标准，分析其主要区别。
4、电子标签的内部结构，描述各模块的功能。
5、RFID中间件系统架构，描述下图中“设备驱动适配”、“事件处理引擎”、“规则引擎”、“规则库”的功能。
6、简述逻辑加密卡的主要应用领域7、什么是125KHZID卡，他的主要优点是什么？8、13.56MHz RFID标签的特点是什么，主要应用领域有哪些9、每章课后作业。
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