RFID在RFIDRFID技术发展的历程表(1)_社会万象_光明网

RFID RFID 技术发展史 Wal-Mart、Tesco、DoDMajor “PULL”倡议“我们非常坚信无止境。标记产品真正提高了即时信息的可用性”“海湾战争期间困扰应用主动RFID 资产可见性问题”我们现在已经制定了更广泛的应用政策物流业务。”我们对 RFID 的大规模引入,我们第一次涵盖了整个流程链技术,”Linda Dillman Exec 副总裁 CIOColin Cobain 英国董事 Ed Coyle 首席 Zygmunt Mierdorf MetroGroup 首席信息官。2004 年 12 个供应商样品产品 oneTexas DC associatestores 2005 年 1 月 Allsuppliers caselevel,目标 150stores,100%读取后门,100 % 读取传送带 2005 完成国际推广 推广基础设施: 2004 年 9 月 开始推广案例级无线电条码产品 2006 年 9 月 开始推广案例级无线电条码所有其余产品 2004 年 2 月 RFID 峰会行业 2004 年 6 月 RFID 政策实施策略 2005 年 1 月 新政策要求所有供应商将无源 RFID 标签放在最低可能的零件/箱子/托盘包装 2004 年 11 月 100 家最大的供应商 RFID 在其 10 个中央配送中心部署了大约 50 家德国商店。2006 年 1 月 Germanstores 配备了 RFID,300 家供应商合规。2007 年分布在 800 家德国商店中。RFID 由 4 个主要部分组成:标签、阅读器和 ante nna, RFID系统和网络系统的目标是通过合适的转发器传输数据或标签,通过机器可读的方式检索数据,并在正确的时间和地点满足特定的应用需求。

中的数据

标签将提供物品在生产过程中的识别标记、货物在运输过程中的识别标记、车辆/动物或人的位置和身份等信息。 RFID是一种利用感应、电磁场或电磁波作为传输手段,完成非接触式双向通信并获取相关数据的自动识别技术。 RFID卡的最大优点是非接触式,识别工作不需要人工干预,适合自动化,不易损坏,可以识别高速移动的物体,可以识别多张RFID卡同时。 RFID应用系统不是一个孤立的系统,它需要与其他系统集成,才能发挥更大的作用。同时,需要对RFID读写器产生的大量数据进行可靠的传输、分析和处理,以追踪RFID的最终目标。对标签的需求将是天文数字,甚至只是托盘、盒子级别rfid读写器防冲突程序,每年对标签的需求量巨大标签天线在电磁场的相互作用下产生高频(RF)电压,经过二极管检测整流,经过存储电容滤波后,它变成一个固定电压。该电压用于驱动标签逻辑电路和存储单元(无源标签存储电路通常不工作)。采用小容量电容进行整流,使电压值随读卡器数据的变化而波动,用于解调读卡器数据。这种技术称为包络检测。将信息发送回阅读器后,标签会改变天线的电气特性,从而改变它反射回来的信号。

如图所示,场效应晶体管(FET)用作开关; FET导通时,天线接地,允许大电流;关闭时,允许小电流;半无源标签是指标签由电池电路驱动。与无源标签相比,电路更复杂,功耗更大,可以使用标准的商用标签。使用电池后可以考虑高频放大等射频功能。上行数据仍然使用天线负载调制来生成反向散射信号。半无源标签原理 有源标签配备有电池、收发器和控制电路。合成后的载波信号以本振和晶振为参考,可以在规定的频率下工作,与其他标签通信。与无源标签一样,有源标签可以使用幅度调制,也可以对PSK、FSK和QAM信号进行调制和解调(频谱效率高,抗噪能力强)。有源标签可以使用高速CDMA技术,允许在同一频段容纳更多标签。通过发射功率、滤波和放大技术,支持更好的接收灵敏度,有源标签的读取范围可达数百米甚至数千米(实际取决于环境/功率/频段有源标签原理标签类型无源标签接收功率)来自半无源标签-电池使用反向散射有源标签自有电源低频(LF)高频(HF)超高频(UHF)微波标签腕带按钮嵌入式等UHF有源标签HF无源标签UHF无源标签两者都是读/写设备。

大多数有源标签都包含具有高电池容量/重量比的组件,可在 -50 到 +70 的温度范围内运行。与无源标签相比,有源标签体积更大,成本更高。无源标签不包含内部电池单元,它从阅读器产生的电磁场中获取工作所需的电力,因此无源标签通常更便宜、更轻,并且没有寿命限制。它的工作范围比较小,阅读器的功耗会比较高。无源标签存储数据的能力有限,在高电磁噪声环境中的效率也受到影响。无源标签的灵敏度和方向性等性能指标也不是很好,但在成本和寿命方面具有优势。与有源转发器相比,它们更便宜,使用寿命更长。电子标签的形式 RFID 标签有多种形式。动物追踪标签可插入动物皮下,直径与铅笔头大致相同,长度仅为 10 毫米。标签也可以制成树木或木制品的螺丝形式,或用于访问控制的信用卡样式。防盗用硬质塑料标签可粘贴在店内商品上。该标签也是RFID标签的一种形式。其功能与120*100*50mm的大方形转发器相同。 125KHz 13.56MHz 低效调制方案 大天线 信用卡大小 短距离英尺 900 MHz 高效调制方案 小天线 邮票大小 长距离 30 英尺 可重写非易失性存储器 13 MHz ft900 MHz 30 英尺 被动(被动) TagAdvantages Smallsize Lightweight Longlife (20+ years ) 缺点 更短的读取范围 需要更高功率的阅读器 有限的数据存储量 读取范围 50 英尺 包含发射器 仅在阅读器通电时运行 使用无源反向散射感应耦合通信成本 $0.07 $1.@ >00体积小重量比较半无源标签 半无源标签优点 读取范围更长 功耗更低需要阅读器 可以存储更多数据 更多功能 温度传感器 缺点 成本更高 更大尺寸 有限电池寿命 也称为电池辅助无源 (BAP) 阅读器激活标签 Batterypowers memory othersensors containstransmitter (仍然使用反向散射) Readrange 50feet up 150feet Cost$2 $10Compared passivetags Active (act iv) 标签的优点 最长的读取范围 所需的功率降低 可以存储更多数据 可能包含更多功能 温度传感器、GPS 缺点 比无源成本更高 更大 电池寿命有限(2-7 年) 在标签内连续使用内部电源(电池)电源可以在定义的时间内连续传输 包含发射器读取范围 300 英尺或更大的电池电量 存储更多信息 几Kbytes 成本 $10+ 使用过的高价值物品、运输集装箱 相对较大的重量 有源标签频率范围 135kHz 以下的应用和评论 有许多产品适用于多种应用,包括动物识别、访问控制和跟踪。

在许多国家/地区,在该频段运行的收发器不需要许可证。 1.@>95、3.25、4.75 和 8.2MHz 电子商品监控 (EAS) 系统用于许多零售店,频率约为 13MHz、13.56MHz EAS 系统和工业、科学和医疗 (ISM) 应用 大约 27MHz ISM 应用 430–460MHz ISM 应用 902–916MHz ISM 应用。在美国,该频段用于具有不同优先级的各种应用。包括有轨电车和收费公路系统。在某些地区,GSM 电话网络使用该频段。 918–926MHz RFID 系统在澳大利亚的 EIRP 小于 1 瓦 2350–2450MHz 在世界大部分地区认可的 ISM 频段。 802.11 使用这个频段,以及扩展频谱系统和窄带系统。 5400–6800MHz 已要求 FCC 在 5.85-5.925GHz 频段内分配 75MHz 的带宽用于智能传输服务。在法国,基于欧洲准标准的TIS系统用于车辆与路边设施之间的通信(5.8GHz)。 RFID主要使用三个频率范围:低频段、中频段和高频段。在实际的RFID应用中,影响数据传输速率的主要因素是载波频率和标签/阅读器之间的无线通信环境。低频段 100- 500kHz 中小读取范围\低成本\低读取率 RFID系统使用的频率 门禁 动物识别 库存控制 汽车安全 4-5.8GHz 中小读取范围\可能成本较低\中等读取速率大读取范围\高成本\高读取速率\需要视距传输门禁智能卡铁路车辆监控收费频谱2.45 GHz(微波)数据调制解调器低频率。 EAS 125-134 KHz (LF) 13.56 MHz (HF) 860-960 MHz (UHF) 433 MHz 10 kHz 100 kHz 10 MHz MHz1000 MHz 100 MHz 300 GHz 2.45 GHz RFID 访问控制动物 ID 收音机 玩具 AM CB RFID 智能卡 有源 RFID RFID 物品管理 自动收费 RFID 射频频谱 微波手机 容器 电视 FM 车库门 WiFi ISM 中频。 EAS RFID标准(ISO、EPC)和RFID相关组织有:EPCglobal、AIMglobal、ISO、UID。

它们之间存在竞争关系,中国标准正在制定中。目前与RFID相关的国际通信标准主要有:ISO/IEC18000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GEN2三种协议,涉及HF和UHF)、DSRC标准(欧洲ETC标准,包括5.8GHz)。目前,电子标签芯片的国际标准有融合的趋势。 ISO/IEC 15693标准已经成为ISO18000-3标准的一部分,EPC GEN2标准也开始向ISO18000-6 Part C标准转变。 EPCglobal Gen2Air Interface (Gen1.2@> Low-LevelReader Protocol (LLRP) ReaderManagement (RM) TagData (TDS) ApplicationLevel Events (ALE) ISO 标准:AirInterface Standards ISO18000series 涵盖 Active PassiveRFID 技术 DataContent ISO15961, 15962, 15963 ISO18046, ISO18047系列既有有源无源RFID技术管理标准ISO24729 ISO24753、ISO 24791 RFID系统读写器和应答器电源的工作范围。

标签力量。环境条件和施工;标签和天线之间的角度 在没有反射障碍物或吸收装置的空间中,电场强度与距离的平方成反比。如果某个区域有地面或障碍物的反射波,则该区域的电场衰减可能更大。例如,在某些情况下,电场强度与距离的四次方成反比。此外,在某些位置会发生多径损耗。频率越高,湿度引起的吸收衰减越大。 RFID系统中通常使用的功率值为100-500mWRFID inlay由四个组件组成 RFID Inlay RFIDTag 控制单元由两个基本模块组成。高频接口包含发射器和接收器,其功能包括:产生高频发射功率以激活RFID标签并提供能量;调制发射信号以将数据传输到标签;接收和解调来自RFID标签的高频传输。频率信号。控制单元的功能:与计算机应用系统通信,执行应用系统发送的命令,控制与RFID标签的通信信号的编码和解码,执行防碰撞算法,执行数据在RFID标签和阅读器之间传输。加密和解密,以及RFID标签和阅读器之间的认证等附加功能。阅读器 手持阅读器的基本形式:简单的手持标签阅读器和带有PDA掌上电脑的阅读器。

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数据可以通过电缆或无线方式传输到计算机/网络。读取距离较短,用于补检和抽检。发卡机或标签注册机:对于标签注册,它实际上是一个近距离阅读器。必须与阅读器在实际工作条件下同质化,包括频率、协议等 工业阅读器:用于特殊场合rfid读写器防冲突程序,如防水等 915MHz 无线电处理器阅读器结构图 数字信号处理器(DSP)网络电源 13.@ >56MHz Radio Passive RFID Communication Model Tags Reader Power from RF field Reader->Tag Commands Tag->Reader Responses RFID Air Interface Air Interface: Reader Tag Source: RFID4U Antenna Type and Parameters 天线在某个方向的辐射参数称为天线增益 典型 UHF 系统参数 Reader Transmit Power Pr Watt) Reader Receive Sensitivity Sr PrPt Reader Antenna Gain Gr 6dBiTag Antenna Output Required Power Pt -10dBmTag Antenna Gain Gt 1dBiTag Backscatter Efficiency Et -20dB Working Wavelength = 33cm (915MHz) Pt 二案例:标签功率有限,或阅读器灵敏度有限。一个好的设计应该是标签功率有限的。 Pt d2 在无源反向散射系统中,距离是前向链路(Reader to tag)通过标签可以获得的辐射功率,以确定dmax Ptdmax 11.4@>4 米 UHF 阅读器覆盖距离 RFID 协议的数据射频标签和阅读器之间的交换是非接触式通信,还有空间无线通道。

在这样的数据通信系统模型下,为实现射频标签与阅读器之间安全、可靠、有效的数据通信,数据通信双方必须遵守双方约定的通信协议。涉及的问题包括:计时系统问题;沟通握手问题;数据框问题;数据编码问题;数据完整性问题;多标签读写防碰撞问题;干扰和抗干扰问题;读取率和误码率问题;数据加密和安全问题;阅读器和应用系统之间的接口问题。 RFID防碰撞算法ALOHA机制算法和基于二叉树机制的算法。 Aloha 算法是一种随机访问方法。编写器发送自己的 ID 号。在标签发送数据的过程中,如果其他标签也在发送数据,那么信号重叠将导致完全或部分冲突。阅读器检测接收到的信号是否有冲突。如果发生冲突,读写器会发送命令让标签停止发送,并等待一段随机时间再重新发送,以减少冲突。 RFID安全机制 RFID隐私增强技术可以分为两类:一类是通过物理方式阻止标签与阅读器通信的隐私增强技术;另一种是通过逻辑方法增加标签安全机制的隐私增强技术,即Authentication Protocol。 RFID物理安全机制简介 物理安全机制是使用物理方法来保护标签安全的机制。

主要包括Kill标记机制、法拉第网(静电屏蔽)、有源干扰和阻塞标记方法。 Kill标签机制是由标准化组织Auto-IDCenter(自动识别中心)提出的。法拉第烤架是由金属网或金属箔制成的不透辐射容器。外部无线电信号不能进入法拉第网格,反之亦然。这意味着当我们将标签放入由导电材料制成的容器中时,可以防止标签被扫描,无源标签无法接收信号也无法获取能量,而有源标签发出的信号也无法发送出去。无线电信号的主动干扰是阻止标签的另一种方法。标签用户可以通过设备主动广播无线电信号,以阻止或破坏附近 RFID 阅读器的操作。阻止标签方法是通过阻止读者阅读标签来确保消费者隐私。但是,由于受验证、成本和法律的限制,物理安全机制仍然存在各种不足。已经提出了许多非物理认证安全机制。下面介绍几种认证协议。 Hash-Lock 协议:由 MIT 提出。哈希锁是一种更完善的隐私增强技术,可以抵抗标签未经授权的访问。整个方案只需要用到Hash函数,成本很低。使用 metaID 而不是真实的标签 ID。该协议没有ID动态刷新机制,metaID也保持不变。

哈希锁是一种基于单向哈希函数的简单访问控制机制。每个带有散列锁的标签都有一个散列函数和一部分用于存储临时 metaID 的内存。带有哈希锁的标签可以在锁定和解锁状态下工作。对于处于锁定状态的标签,对所有查询的响应仅是元ID:标签仅在未锁定状态下将其信息提供给相邻的阅读器。 RFID 应用集装箱物流入口控制工作站自动化仓库票务系统公共汽车、地铁、地铁、火车、收费高速公路、停车场等开门、锁等楼宇自动化门禁系统停车场管理多媒体指南食品、农业、动物和植物农业食品质量植物普查温度监测医学和卫生手术室病人监测访问控制限制访问周长RFID 应用管理、可追溯性文件(图书馆、律师、公证人、法院等) 管理运动 管理、可追溯性 管理运动 图书馆管理 工业洗衣监控温度安全盗窃奢侈品(衣服、酒、香水等) 个人文件 产品证书来源RFID 应用其他运输商品ID 文件 电话收费 客户忠诚度计划 百货商店卡片 车辆识别 跟踪包裹 引导盲人穿过复杂的建筑物 高级管理 DPcentres R FID应用 以后你走进杂货店,马上会有自动语音打招呼,她会写下你的名字,提醒你买牛奶,因为自从你上次购物以来,你还没有买过三天。

此外,机器知道您购买的品牌、购买频率、家庭成员数量等信息,因此您无需排长队等待结账,甚至在折扣期间。 RFID敏感标签将自动生成您的账单,您甚至不必将购买的商品从购物车带到结账处,您只需使用信用卡付款即可。将来,牛奶会告诉我们它什么时候变质了,一只走失的小狗也能告诉它的主人它在哪里。如果你愿意,你可以找出你吃牛肉的农场的哪头牛。你从工厂穿的鞋子到你买的时候,需要多长时间,通过那些流通环节。将来,当您开车经过高速公路收费站时,您将无需停下来支付通行费。收费处的 RFID 阅读器会自动识别您的车号并完成收费。以后你再也不用买地铁票、火车票、飞机票等了。当你通过这些车站的检票处时,这些地方的RFID阅读器会读取你的RFID芯片上的信息。手机,自动完成检票工作。 RFID应用揭示RFID与无线传感器网络(WSID Network)的结合 基于传感器网络的RFID系统融合了RFID和传感器网络的技术特点。主动感知和交流的功能。基于传感器网络的超级RFID不是无源标签技术,它可以主动监测环境并记录相关数据。 RFID与传感器网络技术的结合是未来的发展趋势。

传感器网络一般不关心节点的位置,一般不会对节点使用全局识别,而RFID技术对于节点识别具有独特的优势。两者结合可以弥补彼此的不足,不仅可以将网络的主要重点放在数据上。当需要具体考虑特定节点的信息时,也可以利用RFID识别功能轻松找到节点的位置如何降低RFID硅半导体芯片标签的价格RFID技术的改进和改进标准推进物联网建设。物联网的概念是由 EPCglobal 提出的。世界上的任何物品都会有一个唯一的 RFID 识别码。 RFID和传感器技术的结合。传感器可以检测运动和温度的变化,RFID和传感器的结合可以将传感器检测到的信息无线传输到中央计算机处理系统RFID技术的发展趋势以下因素极大地推动了RFID的发展:Walt -MAT等零售巨头的强制性要求。 • 来自零售、制造、物流、交通运输和资产管理、票务、身份识别、防伪等领域的真实需求:通过RFID技术提高效率、降低成本、增加收入。 •相关软硬件厂商的推广。他们都将RFID视为新的增长点,成为RFID的倡导者和推动者。 •政府部门:标准制定、政策支持、部分形象工程建设、促进产业链形成和发展。

RFID 发展趋势:EPCglobal Emergence Focus Research DriveAdoption Auto-IDCenter (MIT) Focus CommercializationContinue drivestandards increaseoverall size EPCglobal(UCC/EAN) Oct 2003 EPC Network Arch V1 1999 年,MIT 建立了自动识别中心(Auto-ID Center) ) 中心),并提出了“电子产品编码(EPC)”的概念,后来与七所知名大学组成 Auto-ID Labs。专业从事自动识别、智能对象和EPC(电子产品编码)系统的研发和推广;进行与工业相关的基础和应用研究;研发EPC系统和工具,推广EPC理念。社区 2003 年 10 月 31 日,另一个非盈利性国际组织 EPCglobal 由 EAN 和 UCC 创建,负责管理和推动 EPC 工作,并与 Auto-ID Labs 保持密切合作,在研究机构和用户之间架起一座桥梁。沟通的桥梁 国际物品编码协会(EAN International) 美国统一代码委员会(UCC) 临时收集和检索事件数据 制造商将 RFID 标签贴在商品上,全球唯一的 EPCglobal 网络架构根据请求的 EPC 找到对应的 EPC 代码代码 EPCIS资源地址 制造商在EPCIS中记录商品数据 制造商在EPCIS中记录商品数据 EPCglobal网络的组成部分 EPC系统的信息网络系统是基于全球互联网,通过EPC中间件、对象命名解析服务(ONS)和EPC信息服务(EPCIS)实现全球“物联网”。

1.5@>EPC 中间件 EPC 中间件具有一组具有特定属性的“程序模块”或“服务”,由用户集成以满足其特定需求,EPC 中间件以前称为 SAVANT。 EPC中间件是处理和处理来自阅读器的所有信息和事件流的软件,是阅读器与企业应用程序之间的纽带。主要任务是执行标签数据校对、Reader 协调、数据传输、数据存储和任务管理 Object Name Resolution Service (ONS) 是一个自动网络服务系统,类似于域名解析服务 (DNS),ONS 指示 EPC 中间件存储产品相关信息的服务器。 ONS服务是连接EPC中间件和EPC信息服务的网络枢纽,ONS的设计和架构基于互联网域名解析服务DNS。因此,整个EPC网络可以基于互联网快速构建并顺利扩展到世界各地。 . 1.6@>EPC 信息服务 (EPCIS) EPCIS 为数据和服务提供了一个模块化和可扩展的接口,从而可以在企业内部或企业之间共享与 EPC 相关的数据。它处理与EPC相关的各种信息,如:为什么,通俗的讲,是观察对象、时间、地点和原因,这里的原因是一个比较笼统的说法,应该是在EPC IS步骤和业务流程之间step 订单号、制造商号等业务交易信息的关联。

包装状态:示例:物品在托盘上的一个盒子中。信息来源:例如:位于Z仓库Y通道的X读卡器。 EPCIS有两种操作模式,一种是EPCIS信息由激活的EPCIS应用程序直接应用;另一个是EPCIS信息存储在数据档案中以备将来检索。独立的 EPCIS 事件通常代表独立的步骤,例如将 EPC 标签对象 A 加载到标签对象 B 中,并结合事务代码。对于EPCIS存储库的EPCIS查询,不仅可以返回独立事件,还可以返回连续事件的累积效应,例如对象C包含对象B,对象B本身包含对象A。

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