RIFD关键技术.docx
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RIFD关键技术
主要包括产业化关键技术和应用关键技术两方面
[1]
，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。
RFID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。
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技术
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。
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特性、极化特性和频率特性等进行专门设计[4-7]。
方向
应用软件（applicationsoftware）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素之一。
RFID应用案例成功与否的决定性因
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
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。
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%。
金属标签、
使用专用动物耳标钳，将标签装与牲畜的耳朵上。
主要用于种畜繁育、疫情防治、
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。
只有当有读写设备时，RFID才能发挥其作用。
RFID读写设备有RFID读卡器,
rfid阅读器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。
据创羿科技市场分析师估计,在射频识别（RFID）技术领域，主要有低频、高
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
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。
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
（1）电感耦合。
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。
中、低频工作的近距离射频识别系统。
典型的工作频率有：
电感耦合方式一般适合于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：
433MHz，915MHz，2．45GHz，5．8GHz。
识别作用距离大于1m，典型作用距离为3—l0m
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）。
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。
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-206、CY-RMZ-208、CY-RMZ-210
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，
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、
RFID还是离我们很远。
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
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