第四章

第四部分

射頻技術(shù)

RFID

2RFID概念、組成和原理12RFID應(yīng)用案例347內(nèi)容：RFID在我國的發(fā)展1.RFID概念、組成和原理

RFID的組成組件RFID系統(tǒng)有三個主要的組成組件，分別是：---標簽(Tag)：由耦合元件及芯片組成，每個標簽具有唯一的電子編碼，附著在物體上標識目標對象；讀寫器(Reader)：讀取(有時還可以寫入)標簽信息的設(shè)備，可設(shè)計為手持式或固定式；天線(Antenna)：在標簽和讀取器間傳遞射頻信號。

標簽RFIDTag依本身具電源與分可區(qū)分為：被動式、半被動式和主動式。

被動式

由天線線圈收集電磁波產(chǎn)生運作時所需要的電力，優(yōu)點是沒有電池、體積小、價格便宜、壽命長；缺點是只能只讀以及通訊距離較短?；啬夸洷粍邮絉FID適用于以下情況：

◎需要大量的tags

◎不重復(fù)使用tags

◎僅須讀取5-7m以內(nèi)的數(shù)據(jù)

◎在毫無金屬與液體的讀取環(huán)境中

主要的使用是儲存識別數(shù)據(jù)，例如貨物的編號、規(guī)格等，常見的應(yīng)用包括像動物芯片、智能卡、防盜及門禁管理等。半被動式半主動式類似于被動式，不過它多了一個小型電池，電力恰好可以驅(qū)動標簽IC，使得IC處于工作的狀態(tài)。這樣的好處在于，天線可以不用管接收電磁波的任務(wù)，充分作為回傳信號之用。比起被動式半主動式有更快的反應(yīng)速度，更好的效率?；啬夸浿鲃邮絻?nèi)有電池，由于電力供應(yīng)充足所以數(shù)據(jù)通訊距離較長，可重復(fù)讀寫，內(nèi)存容量較大，甚至可達1MB；缺點是體積較大且需要更換電池，而且價格比較昂貴，使用壽命較短?；啬夸汿ag的三種格式

Class0–只讀只能讀取不能作任何寫入，這是最基本類型的電子標簽，在出產(chǎn)時就將EPC（ElectronicProductCode）寫入芯片，并且無法對EPC做更改。Class1–只可寫入一次這是可寫入一次的電子卷標，這一種卷標在出產(chǎn)時不會寫入資料，購買的廠商可以利用編碼器加入信息。像Wal-Mart要求其供貨商使用的就是這種的電子標簽。Class2–可擦寫這是可重復(fù)讀寫的電子卷標，適合用來儲存貨品編碼外的很多數(shù)據(jù)，例如有效日期、產(chǎn)地或其他參考編號等。由于所寫入的數(shù)據(jù)會較多，所以卷標內(nèi)存容量也較大。---讀寫器(Reader)，或稱辨識器、讀碼機等，主要是用來讀取電子卷標，使用射頻信號，所以不需要與電子卷標接觸即可讀取數(shù)據(jù)，并且分為只可讀及可擦寫兩種，傳感器會與計算機連接，將得到的數(shù)據(jù)傳送至系統(tǒng)上作辨識或后續(xù)處理。---天線(Antenna)，在嵌入RFIDTag的物品上會置入天線，用來傳遞電子卷標和傳感器之前的射頻信號。RFID的基本原理

RFID技術(shù)的基本工作原理并不復(fù)雜：標簽進入磁場后，接收讀寫器發(fā)出的射頻信號，憑借感應(yīng)電流所獲得的能量發(fā)送出存儲在芯片中的產(chǎn)品信息（PassiveTag，無源標簽或被動標簽），或者主動發(fā)送某一頻率的信號（ActiveTag，有源標簽或主動標簽）；讀寫器讀取信息并解碼后，送至中央信息系統(tǒng)進行有關(guān)數(shù)據(jù)處理。以被動式的Tag為例，未進入讀寫器的感應(yīng)范圍時，Tag是完全靜止的，只有當Tag進入感應(yīng)范圍時才會轉(zhuǎn)為啟動的狀態(tài)。傳感器不只供給Tag電力，像時間參數(shù)及標簽內(nèi)容等數(shù)據(jù)也是透過讀寫器來傳送。讀寫器除了具備無線電模塊、控制芯片、及感應(yīng)裝置外，通常還會有RS231、RS485等的接口，讓接收的數(shù)據(jù)傳送到計算機或控制系統(tǒng)端。RFID的優(yōu)點體積小多變的形狀可擦寫同時處理多個電子卷標讀取速度快重復(fù)使用記憶容量大安全性高主動式感應(yīng)非接觸式傳輸穿透性可抵抗惡劣環(huán)境壽命長RFID的應(yīng)用類型

1）EAS系統(tǒng)2）便攜式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)3）物流控制系統(tǒng)4）定位系統(tǒng)1）EAS系統(tǒng)EAS（ElectronicArticleSurveillance）又稱電子商品防竊（盜）系統(tǒng)，是目前大型零售行業(yè)廣泛采用的商品安全措施之一。EAS系統(tǒng)主要由三部分組成：檢測器（Sensor）、解碼器（Deactivator）和電子標簽（ElectronicLabelandTag）。

EAS系統(tǒng)：解碼器解碼器多為非接觸式設(shè)備，有一定的解碼高度，當收銀員收銀或裝袋時，電子標簽無須接觸消磁區(qū)域即可解碼。也有將解碼器和激光條碼掃描儀合成到一起的設(shè)備，做到商品收款和解碼一次性完成，方便收銀員的工作，此種方式則須和激光條碼供應(yīng)商相配合，排除二者間的相互干擾，提高解碼靈敏度。

EAS系統(tǒng)：檢測器檢測器一般由發(fā)射器和接收器兩個部分組成。其基本原理是利用發(fā)射天線將一掃描帶發(fā)射出去，在發(fā)射天線和接收天線之間形成一個掃描區(qū)，而在其接收范圍內(nèi)利用接收天線將這頻帶接收還原，再利用電磁波的共振原理來搜尋特定范圍內(nèi)是否有有效標簽存在，當該區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)有效標簽即觸發(fā)報警。未經(jīng)解碼的商品帶離商場，在經(jīng)過檢測器裝置（多為門狀）時，會觸發(fā)報警，從而提醒收銀人員、顧客和商場保安人員及時處理。

EAS系統(tǒng)作用1.防止失竊。調(diào)查顯示，安裝有EAS系統(tǒng)的商家失竊率比沒有安裝EAS系統(tǒng)的商家低60%—70%。

2.簡化管理。EAS系統(tǒng)能有效地遏止“內(nèi)盜”現(xiàn)象，緩和員工和管理者的矛盾排除員工心理障礙，使員工全身心投入到工作中去，從而提高工作效率。3.改善購物氣氛。改變“人盯人”的方式，EAS系統(tǒng)能給消費者創(chuàng)造良好輕松的購物環(huán)境，讓其自由地、無拘無束地選購商品。

4.威懾作用。

5.美化環(huán)境。

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我國相關(guān)政府部門通過頒布政策、規(guī)劃，實施專項，制定標準，組織產(chǎn)業(yè)隊伍，啟動應(yīng)用試點等工作引導(dǎo)RFID的發(fā)展。2004年國家金卡工程將RFID應(yīng)用試點列為重點工作，積極而又穩(wěn)妥地推動其發(fā)展《國家中長期科學和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006-2020年）》列入相關(guān)內(nèi)容《2006-2020年國家信息化發(fā)展戰(zhàn)略》2006年國務(wù)院15個相關(guān)部門達成共識並聯(lián)合頒布了《中國射頻識別（RFID）技術(shù)政策白皮書》2007年列入《當前優(yōu)先發(fā)展的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化重點領(lǐng)域指南》2007年列入《高技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展“十一五”規(guī)劃》2008年列入《國家金卡工程（2008-2013年）發(fā)展規(guī)劃》RFID是二十一世紀最具發(fā)展前景和變革力的高新技術(shù)，中國政府高度重視其發(fā)展。26

金卡工程等國家信息化重大工程建設(shè)啟動了RFID應(yīng)用金卡工程工信部發(fā)改委核高基項目國家金卡工程協(xié)調(diào)領(lǐng)導(dǎo)小組辦公室2004年率先將RFID應(yīng)用列為重點工作，有效推動了中國RFID標準、產(chǎn)業(yè)與應(yīng)用的發(fā)展工信部電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展基金支持RFID發(fā)展，從產(chǎn)品研發(fā)、應(yīng)用開拓、移動支付等相關(guān)標準制定等多次立項資助發(fā)改委2008年支持首批信息化試點工程，將RFID列入重點工程，支持了17個項目，這對帶動RFID產(chǎn)業(yè)與應(yīng)用發(fā)展有重要作用工信部和科技部的“核高基”重大科技專項，將RFID專用芯片自主研制列入，將推動RFID核心技術(shù)產(chǎn)品的自主研發(fā)科技部科技部“863”計劃先后啟動兩批RFID專項課題，以及UWB超寬帶項目的發(fā)布，均推動了RFID的發(fā)展27技術(shù)的準備為RFID發(fā)展奠定了基礎(chǔ)2005年10月信息產(chǎn)業(yè)部批準成立了RFID電子標簽標準工作組，堅持自主創(chuàng)新與開放兼容相結(jié)合，以企業(yè)為主體，聯(lián)合社會各方面力量，開展RFID標準的預(yù)研和制修訂工作。目前有注冊企事業(yè)91家，設(shè)立了七個專題工作組。2006年國家金卡辦增設(shè)並成立了RFID應(yīng)用工作組，目前有23個部委（行業(yè)）參加該工作組，共同推動金卡工程RFID應(yīng)用工作。2007年4月信息產(chǎn)業(yè)部發(fā)布了《800/900MHz頻段射頻識別（RFID）技術(shù)應(yīng)用試行規(guī)定的通知》（信部無［2007］205號）。明確使用頻率為840-845MHZ和920-925MHZ。2006年RFID標準工作組上報國標計劃9項，部標計劃10項。目前正在研制的國標項目共24項。2008年國標委新批17項國家標準制定計劃，加上2006年前已下達的RFID標準計劃7項，共有24項列入國標研制計劃。LF\HF低高頻產(chǎn)品日益成熟，形成較完整產(chǎn)業(yè)鏈。UHF超高頻芯片已研發(fā)成功，國產(chǎn)UHF讀寫機具已量產(chǎn)，WF機具也已生產(chǎn)。各類標簽產(chǎn)品國內(nèi)已能生產(chǎn)。國內(nèi)RFID自主創(chuàng)新、集成創(chuàng)新技術(shù)與產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)。29國家金卡工程建設(shè)務(wù)實推動了RFID的應(yīng)用國家信息化重大工程

金卡工程RFID應(yīng)用試點涉及面廣

2008年金卡工程新增RFID試點國家金卡工程RFID應(yīng)用試點項目涉及電子票證與身份鑒別、動物追蹤/食品、藥品安全監(jiān)管、工業(yè)生產(chǎn)管理/煤礦安全管理、電子通關(guān)與路橋收費、智能交通與車輛管理、供應(yīng)鏈管理與現(xiàn)代物流、危險品與軍用物資管理、貴重物品防偽、票務(wù)及城市重大活動管理、圖書及重要文檔管理、數(shù)字化景區(qū)與旅游等，推動了RFID在各個領(lǐng)域的應(yīng)用。2008年國家金卡工程新增的RFID試點項目有RFID鐵路及地鐵自動售檢票（AFC）行業(yè)應(yīng)用試點、基于RFID的城市智能交通系統(tǒng)、CNG汽車氣瓶監(jiān)管應(yīng)用示范工程、RFID在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用、集裝箱電子封條與遠洋運輸、RFID物流倉儲應(yīng)用及實訓(xùn)基地的試點、駕駛員培訓(xùn)計時收費及車輛管理試點項目、RFID公務(wù)員信息卡管理系統(tǒng)試點等。

金卡工程RFID試點城市包括94年批準的金卡工程首批12個試點省市；專門申報RFID應(yīng)用試點的有：青島、寧波、上海、杭州、天津、成都等。

自2004年國家金卡工程將RFID列為重點工作開始，金卡工程每年都推出新的RFID應(yīng)用試點工程。金卡工程RFID應(yīng)用試點30發(fā)改委科技部各相關(guān)部委設(shè)專項積極推動RFID的發(fā)展國家發(fā)改委在“信息化試點工作重點”中正式列入“無線射頻技術(shù)”（RFID），重點鼓勵交通、鐵道、郵政、公安等部門開展相關(guān)應(yīng)用試點工程建設(shè)。重點包括車輛電子牌照試點工程；路網(wǎng)動態(tài)監(jiān)測和高速公路全國聯(lián)網(wǎng)自動收費試點工程；物品動態(tài)管理試點工程，以創(chuàng)新業(yè)務(wù)和管理模式。經(jīng)專家評審，發(fā)改委列入首批支持的RFID項目共17個?？萍疾俊?63計劃”第二批專項課題包括超高頻RFID空中接口安全機制及其應(yīng)用、超高頻讀寫器芯片的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化、超高頻讀寫功能的移動通信終端開發(fā)與產(chǎn)業(yè)化、適用于實時定位系統(tǒng)的RFID產(chǎn)品研發(fā)及其產(chǎn)業(yè)化、RFID標簽動態(tài)信息實時管理軟件的研究與開發(fā)、在旅游景區(qū)、展覽館、博物館的應(yīng)用以及在出口商品質(zhì)量追溯與監(jiān)管中的應(yīng)用七個課題。人力資源和社會保障部人力資源和社會保障部已批準具備發(fā)卡資格的城市110多個，已發(fā)卡的有80多個；批準發(fā)卡人數(shù)超過1.27億人，實際持卡人4500萬。正在探討RFID應(yīng)用。鐵道部鐵道部RFID起步早，在鐵路運輸管理中的應(yīng)用已有十多年，基本涵蓋了鐵路運輸全部業(yè)務(wù)。截止2008年底，全國鐵路在1.7萬臺機車和70.8萬輛貨車上安裝了電子標簽，在機務(wù)段、局分界站、編組站、區(qū)段站、大型貨運站、車輛段（廠）安裝了地面識別設(shè)備（AEI）2000多套，并開發(fā)了綜合應(yīng)用系統(tǒng)，實現(xiàn)了鐵路列車、機車、貨車的實時追蹤。31各相關(guān)部委設(shè)專項積極推動RFID的發(fā)展

衛(wèi)生系統(tǒng)RFID應(yīng)用主要領(lǐng)域有衛(wèi)生監(jiān)督管理、醫(yī)?？?、檢驗檢疫；RFID已經(jīng)起步，完成了“948”國家牛肉質(zhì)量追溯系統(tǒng)建設(shè)，正在合作開發(fā)、建設(shè)冷鏈物流（冷鮮水產(chǎn)品及出口菌菇）示范項目；食品藥品安全監(jiān)管、醫(yī)院對病人的追溯管理、對醫(yī)療器械和藥品及病源、的實時、動態(tài)及可追溯管理、以及電子病歷與健康檔案等。交通部衛(wèi)生部交通運輸行業(yè)IC卡及RFID應(yīng)用市場潛力大：道路運政管理、擬推行IC卡道路運輸證；港口電子政務(wù)；智能交通：高速公路不停車收費，多路徑識別、城市交通一卡通等；開通ETC國道150多條；運輸物流領(lǐng)域：對車輛、集裝箱、貨物、堆場等的管理。如：中集、中遠公司。集裝箱RFID應(yīng)用、上海港內(nèi)貿(mào)集裝箱RFID示范：長江航運（滬、寧、武漢、重慶）RFID應(yīng)用等；海事管理：對船舶及船員的管理，2005年在長三角啟動海事船舶“一卡通”工程，07年推廣到4個省的海事局和沿海14個直屬海事局，涉及152個船舶登記機構(gòu)和784個船舶簽證站點，發(fā)卡11萬張。08年“交通一卡通”在水網(wǎng)地區(qū)海事推廣，同時啟動了船員IC卡管理系統(tǒng)。完成了交通行業(yè)RFID電子編碼體系研究及注冊維護機制的研究。住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部建設(shè)部已在全國170多個城市建立了不同規(guī)模的IC卡應(yīng)用系統(tǒng)，累計發(fā)卡1.5億張。應(yīng)用涵蓋了公交、供水（熱、燃氣）出租、軌道交通、輪渡、高速公路、風景園林、數(shù)字社區(qū)、路橋收費、停車場管理等。90%以上城市實現(xiàn)了“一卡多用”。今后將以市場為需求，建立應(yīng)用模式，積極推動RFID的應(yīng)用。32RFID的應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展，市場潛力巨大

應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展國內(nèi)的應(yīng)用范圍不斷拓展。目前以身份識別、電子票證為主（約占60%市場），逐漸向物品識別過渡。如：向資產(chǎn)管理、食品藥品安全監(jiān)管、電子文檔、圖書館、倉儲物流等物品識別拓展；國內(nèi)應(yīng)用以低、高頻為主，逐漸向超高頻和微波過渡。從低高頻的門禁、二代身份證應(yīng)用逐步向高速公路不停車收費、交通車輛管理等超高頻、微波應(yīng)用拓展；應(yīng)用從國內(nèi)向國際，從閉環(huán)應(yīng)用向開環(huán)應(yīng)用拓展，如：國際海事管理等。RFID在試點城市中的應(yīng)用上海：1、關(guān)于RFID產(chǎn)業(yè)鏈建設(shè)，目前上海有RFID企業(yè)80多家，從業(yè)人員2萬多，其中研發(fā)人員2000多。07年全市RFID銷售額13.5億元，比上年增長58%。RFID標簽產(chǎn)品有125K、13.56M、900M和2.45G各頻段；讀寫器有125K、13.56M和900M。天線及中間件有新突破。2、上海RFID應(yīng)用在安全管理、物流、大型賽事管理等多領(lǐng)域試點初具成效。上海港務(wù)局集裝箱電子封條開通國際航線。從閉環(huán)應(yīng)用向開環(huán)發(fā)展。應(yīng)用規(guī)模上億級。珠三角地區(qū)：政府高度重視、推動力度大，已開始建設(shè)公共服務(wù)配套體系。產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，企業(yè)數(shù)量較多，部分領(lǐng)先企業(yè)已經(jīng)擁有較強的技術(shù)積累和資金實力。廣東省已經(jīng)成為國際RFID產(chǎn)業(yè)外商投資的重地，已有30多家跨國RFID廠商在廣東省投產(chǎn)，粵港涉及RFID產(chǎn)業(yè)的企業(yè)與機構(gòu)已發(fā)展到400多家。對于RFID的應(yīng)用需求較廣泛，總體應(yīng)用水平走在全國前列。33票證和收費門禁系統(tǒng)圖書管理危險品管理動物識別RFID的應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展，市場潛力巨大商品防偽34RFID的應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展，市場潛力巨大不停車收費系統(tǒng)火車車號識別集裝箱識別35RFID的市場需求已形成規(guī)模，2008年中國RFID市場規(guī)模已達65.8億元人民幣。2008年中國RFID的市場規(guī)?！鼋鹂üこ蘄C卡行業(yè)應(yīng)用（二代身份證），使中國非接觸智能卡的數(shù)量已經(jīng)達全球第一；■國內(nèi)RFID市場增長主要依靠政府項目的拉動。政府的引導(dǎo)與協(xié)調(diào)在我國RFID發(fā)展中起了決定性的作用；08年發(fā)改委推出了RFID試點工程，金卡辦新增RFID應(yīng)用試點項目及擴大試點城市（寧波等），科技部863公布了第二批專項課題。■國家金卡辦成立RFID應(yīng)用工作組，加強交流，把各相關(guān)部委和試點城市組織在一起，形成合力，共同推動RFID的行業(yè)應(yīng)用與地方試點，有利于組織協(xié)調(diào)。RFID整體市場增長依賴政府項目36標簽芯片設(shè)計與制造讀寫模塊設(shè)計與制造天線設(shè)計與制造標簽封裝技術(shù)與設(shè)備讀寫器天線設(shè)計與制造讀寫器設(shè)計與制造終端用戶軟件中間件系統(tǒng)集成標簽打印和貼標RFID測試目前國內(nèi)標簽和讀寫機具的市場份額超過了60%，系統(tǒng)集成和軟件增長迅速培訓(xùn)與服務(wù)應(yīng)用示范3.RFID應(yīng)用案例

不停車收費(ETC)方案

背景中國高速公路從上世紀９０年代開始進入快速發(fā)展時期。2004年底，中國高速公路已達3.4萬公里，國務(wù)院通過的《國家高速公路網(wǎng)規(guī)劃》中，高速公路將達８.５萬公里。高速公路的快速發(fā)展，仍不能解決一些問題，反而使這些問題更加突出，如高速公