1RFID概述RFID原理與實(shí)踐開發(fā)章節(jié)內(nèi)容RFID系統(tǒng)組成RFID工作原理RFID系統(tǒng)分類及特點(diǎn)基于EPC的RFID系統(tǒng)NFC技術(shù)1.1RFID系統(tǒng)組成定義：射頻識(shí)別（RadioFrequencyIdentification，RFID）是一種自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，即通過無線電信號(hào)來識(shí)別特定目標(biāo)并讀寫相關(guān)數(shù)據(jù)，且無須在識(shí)別系統(tǒng)與特定目標(biāo)之間建立機(jī)械或光學(xué)接觸。1.1RFID系統(tǒng)組成特點(diǎn)：RFID無須人工干預(yù)，既支持只讀工作模式也支持讀寫工作模式，且無須接觸或瞄準(zhǔn)。RFID可以在各種環(huán)境下工作：短距離射頻產(chǎn)品具有不怕灰塵、油漬的特點(diǎn)；長(zhǎng)距離射頻產(chǎn)品則多用于交通領(lǐng)域（如電子不停車收費(fèi)系統(tǒng)），可識(shí)別高速運(yùn)動(dòng)的物體。RFID可同時(shí)識(shí)別多個(gè)電子標(biāo)簽。1.1RFID系統(tǒng)組成RFID與其他識(shí)別技術(shù)對(duì)比（1）一維條碼識(shí)別技術(shù)。一維條碼由平行排列的寬窄不同的線條和間隔來表示二進(jìn)制編碼。根據(jù)黑色線條和白色間隔對(duì)激光的不同反射來識(shí)別。（2）二維碼識(shí)別技術(shù)。二維碼能夠在橫向和縱向兩個(gè)方向上同時(shí)表達(dá)信息，因此能在很小的面積內(nèi)表達(dá)大量的信息。（3）磁卡識(shí)別技術(shù)。磁卡記錄信息的方法是變化極性。識(shí)別器識(shí)讀磁性變化，并將它們轉(zhuǎn)換回字母或數(shù)字的形式（4）IC卡識(shí)別技術(shù)。IC卡（IntegratedCircuitCard，集成電路卡）通過卡里的集成電路存儲(chǔ)信息。接觸式IC卡通過IC卡讀寫設(shè)備的觸點(diǎn)與IC卡的觸點(diǎn)接觸進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀寫。非接觸式IC卡通過非接觸式的讀寫技術(shù)進(jìn)行讀寫。1.1RFID系統(tǒng)組成典型的RFID系統(tǒng)由電子標(biāo)簽（Tag）、讀寫器（Reader）和計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)組成。1.1.1RFID系統(tǒng)組成讀寫器又稱閱讀器、讀卡器，可設(shè)計(jì)為手持式讀寫器或桌面式讀寫器。1.1.1RFID系統(tǒng)組成讀寫器通常由天線、射頻接口、控制單元和應(yīng)用接口4部分組成。1.1.1RFID系統(tǒng)組成讀寫器可以通過標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)口、RS-232串口或USB接口同主機(jī)相連，通過天線與電子標(biāo)簽通信。有時(shí)為了方便，讀寫器與智能終端設(shè)備會(huì)集成在一起形成可移動(dòng)的手持式讀寫器。如果工作距離較長(zhǎng)，則讀寫器天線也可單獨(dú)存在。讀寫器可以連接一個(gè)或多個(gè)天線，但每次使用時(shí)只能激活一個(gè)天線。1.1.2電子標(biāo)簽電子標(biāo)簽又叫應(yīng)答器、射頻卡，是RFID系統(tǒng)的數(shù)據(jù)載體。每個(gè)電子標(biāo)簽存有唯一的電子編碼，附著在物體上，用來標(biāo)識(shí)目標(biāo)對(duì)象。1.1.2電子標(biāo)簽電子標(biāo)簽一般由天線電路、解調(diào)器、解碼器、編碼器、負(fù)載調(diào)制電路、控制器、存儲(chǔ)器和電源電路等部分組成。1.1.3計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)是應(yīng)用層軟件，主要是對(duì)收集的數(shù)據(jù)做進(jìn)一步處理，以便人們使用。計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)通過邏輯運(yùn)算識(shí)別電子標(biāo)簽的“身份”，針對(duì)不同的設(shè)定做出相應(yīng)的處理和控制，最終發(fā)出指令信號(hào)控制讀寫器完成不同的讀寫操作。1.2RFID工作原理由讀寫器通過發(fā)射天線發(fā)送特定頻率的射頻信號(hào)；電子標(biāo)簽進(jìn)入有效工作區(qū)域時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電流，從而獲得能量被激活，將自身編碼信息通過內(nèi)置射頻天線發(fā)送出去；讀寫器的接收天線收到從電子標(biāo)簽發(fā)送來的調(diào)制信號(hào)后，將其發(fā)送到讀寫器信號(hào)處理模塊，經(jīng)解調(diào)和解碼后，有效信息被送至后臺(tái)計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)處理；計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)做出相應(yīng)的處理和控制。1.2RFID工作原理從電子標(biāo)簽和讀寫器之間的通信及能量感應(yīng)方式來看，RFID系統(tǒng)一般可以分成兩類，即電感耦合系統(tǒng)和電磁反向散射耦合系統(tǒng)。1.2.1電感耦合系統(tǒng)電感耦合系統(tǒng)基于變壓器模型，通過空間高頻交變電磁場(chǎng)實(shí)現(xiàn)信息耦合，依據(jù)的是電磁感應(yīng)定律。電感耦合方式一般適合于近距離RFID系統(tǒng)，典型的工作頻率為125kHz和13.56MHz，工作距離小于1m，典型工作距離為10～20cm。1.2.2電磁反向散射耦合電磁反向散射耦合系統(tǒng)基于雷達(dá)原理模型，發(fā)射出去的電磁波遇到目標(biāo)后反射，同時(shí)攜帶回目標(biāo)信息，依據(jù)的是電磁波的空間傳播規(guī)律。電磁反向散射耦合方式一般適用于在特高頻、超高頻工作的遠(yuǎn)距離RFID系統(tǒng)，典型的工作頻率有433MHz、915MHz、2.45GHz、5.8GHz。其工作距離大于1m，典型的工作距離為4～6m。1.3.1以電子標(biāo)簽供電方式分類按照電子標(biāo)簽獲取電能方式的不同，可以把電子標(biāo)簽分為有源電子標(biāo)簽、無源電子標(biāo)簽和半有源電子標(biāo)簽。對(duì)應(yīng)的RFID系統(tǒng)分別稱為有源RFID系統(tǒng)、無源RFID系統(tǒng)和半有源RFID系統(tǒng)。1.3.1以電子標(biāo)簽供電方式分類有源RFID系統(tǒng)自帶電池進(jìn)行供電，電能充足，工作可靠性高，信號(hào)傳送遠(yuǎn)。電子標(biāo)簽的使用壽命受到限制，而且隨著電子標(biāo)簽內(nèi)電池電力的消耗，其數(shù)據(jù)傳輸?shù)木嚯x會(huì)越來越小，從而影響系統(tǒng)的正常工作。1.3.1以電子標(biāo)簽供電方式分類無源RFID系統(tǒng)無源電子標(biāo)簽不帶電池，依靠外部的電磁感應(yīng)供電。無源電子標(biāo)簽具有永久的使用期。數(shù)據(jù)傳輸?shù)木嚯x和信號(hào)強(qiáng)度受到限制。1.3.1以電子標(biāo)簽供電方式分類半有源RFID系統(tǒng)半有源RFID系統(tǒng)介于有源RFID系統(tǒng)和無源RFID系統(tǒng)之間。它帶有電池，但是電池的能量只夠激活系統(tǒng)。系統(tǒng)激活之后，電池不再為電子標(biāo)簽供電，電子標(biāo)簽進(jìn)入無源工作模式。1.3.2以電子標(biāo)簽工作頻率分類按照電子標(biāo)簽工作頻率的不同，可以把電子標(biāo)簽分為低頻電子標(biāo)簽、高頻電子標(biāo)簽和微波電子標(biāo)簽。對(duì)應(yīng)的RFID系統(tǒng)分別稱為低頻RFID系統(tǒng)、高頻RFID系統(tǒng)和微波RFID系統(tǒng)。1.3.2以電子標(biāo)簽工作頻率分類低頻RFID系統(tǒng)低頻（LowFrequency，LF）RFID系統(tǒng)工作頻率范圍為30kHz～300kHz。低頻電子標(biāo)簽一般為無源電子標(biāo)簽。標(biāo)簽的工作距離一般小于1m。低頻電子標(biāo)簽的典型應(yīng)用有動(dòng)物識(shí)別、工具識(shí)別、電子閉鎖防盜（帶有內(nèi)置應(yīng)答器的汽車鑰匙）等。1.3.2以電子標(biāo)簽工作頻率分類低頻RFID系統(tǒng)特點(diǎn)（1）電子標(biāo)簽芯價(jià)格便宜。（2）工作頻率不受無線電頻率管制約束。（3）信號(hào)可以穿透水、有機(jī)組織、木材等。（4）電子標(biāo)簽存儲(chǔ)信息較少，只適合低速、近距離識(shí)別應(yīng)用（如動(dòng)物識(shí)別等）。（5）與高頻電子標(biāo)簽相比，低頻電子標(biāo)簽天線匝數(shù)更多，成本更高一些。無法同時(shí)進(jìn)行多電子標(biāo)簽的讀取。1.3.2以電子標(biāo)簽工作頻率分類高頻RFID系統(tǒng)（1）典型工作頻率為13.56MHz。（2）基于電感耦合原理。1.3.2以電子標(biāo)簽工作頻率分類高頻RFID系統(tǒng)（3）對(duì)環(huán)境干擾較為敏感，在有金屬或較潮濕的環(huán)境下讀取率較低。（4）高頻電子標(biāo)簽常應(yīng)用于門禁系統(tǒng)、高頻防偽、患者管理、公交卡、電子錢包、圖書管理、產(chǎn)品管理、文件管理、電子機(jī)票、行李標(biāo)簽等。（5）13.56MHz頻率在全球都免許可使用，沒有特殊的限制，應(yīng)用和市場(chǎng)廣泛且接受度高。1.3.2以電子標(biāo)簽工作頻率分類微波RFID系統(tǒng)特高頻與超高頻頻段的RFID系統(tǒng)可統(tǒng)稱為微波RFID系統(tǒng)。微波穿透力弱，水、木材和有機(jī)組織均會(huì)對(duì)其傳播有影響。微波RFID系統(tǒng)工作距離遠(yuǎn)，且有很高的數(shù)據(jù)傳輸速率，因此應(yīng)用廣泛。1.3.2以電子標(biāo)簽工作頻率分類微波RFID系統(tǒng)特點(diǎn)（1）其典型工作頻率有433MHz、902MHz～928MHz、2.45GHz、5.8GHz。（2）微波電子標(biāo)簽包括有源電子標(biāo)簽、無源電子標(biāo)簽、半有源電子標(biāo)簽。（3）工作距離一般大于1m，典型情況為4～6m，最大可達(dá)10m以上。（4）讀寫器天線一般為定向天線，只有在定向波束范圍內(nèi)的電子標(biāo)簽可被讀寫。（5）可實(shí)現(xiàn)多標(biāo)簽讀取。（6）可實(shí)現(xiàn)高速運(yùn)動(dòng)物體的識(shí)別。（7）可用于鐵路車輛自動(dòng)識(shí)別、集裝箱識(shí)別、公路車輛識(shí)別，還可用于自動(dòng)收費(fèi)系統(tǒng)。1.3.2以電子標(biāo)簽工作頻率分類微波RFID系統(tǒng)特點(diǎn)目前，無源電子標(biāo)簽的應(yīng)用相對(duì)集中在902MHz～928MHz工作頻段。2.45GHz和5.8GHzRFID系統(tǒng)多采用半有源電子標(biāo)簽。半有源電子標(biāo)簽一般采用紐扣電池供電，具有較大的識(shí)別距離。電子不停車收費(fèi)（ElectronicTollCollection，ETC）系統(tǒng)，工作頻率可采用915MHz、2.45GHz和5.8GHz。1.3.2以電子標(biāo)簽工作頻率分類ETC系統(tǒng)1.4.1EPC系統(tǒng)組成EPC系統(tǒng)組成1.4.1EPC系統(tǒng)組成EPC標(biāo)簽是EPC的物理載體，附著于可追蹤的物品之上，可以全球流通并被識(shí)別和讀寫。EPC讀寫器與信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)相連，讀取EPC標(biāo)簽中的EPC并將其輸入信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。1.4.1EPC系統(tǒng)組成信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)由本地網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)組成，是實(shí)現(xiàn)信息管理和流通的功能模塊。EPC中間件是具有一系列特定屬性的“程序模塊”或“服務(wù)”，并被用戶集成以滿足其特定需求。EPC中間件被稱為Savant，用來加工和處理來自讀寫器的所有信息和事件流，是連接讀寫器和企業(yè)應(yīng)用程序的紐帶，主要任務(wù)是在將數(shù)據(jù)送往企業(yè)應(yīng)用程序之前進(jìn)行電子標(biāo)簽數(shù)據(jù)校對(duì)、讀寫器協(xié)調(diào)等操作。1.4.1EPC系統(tǒng)組成信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)由本地網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)組成，是實(shí)現(xiàn)信息管理和流通的功能模塊。ONS是一個(gè)自動(dòng)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，類似于域名解析服務(wù)。ONS給EPC中間件指明存儲(chǔ)物品相關(guān)信息的服務(wù)器，是聯(lián)系EPC中間件和EPCIS的網(wǎng)絡(luò)樞紐。EPCIS

提供了一個(gè)模塊化、可擴(kuò)展的數(shù)據(jù)服務(wù)接口，使得EPC的相關(guān)數(shù)據(jù)可以在企業(yè)內(nèi)部或者企業(yè)之間共享1.4.2EPC編碼EPC提供給實(shí)體對(duì)象全球唯一標(biāo)識(shí)，即一個(gè)EPC只標(biāo)識(shí)一個(gè)實(shí)體對(duì)象。足夠的編碼容量。組織保證。使用周期。對(duì)一般的實(shí)體對(duì)象，EPC使用周期和實(shí)體對(duì)象的生命周期一致。對(duì)特殊的產(chǎn)品，EPC的使用周期是永久的。EPC保留備用空間，具有可擴(kuò)展性，具有足夠的1.4.2EPC編碼EPC編碼是由一個(gè)標(biāo)頭加上EPC管理者代碼、對(duì)象分類代碼、序列號(hào)組成的一組數(shù)字。其中標(biāo)頭標(biāo)識(shí)了EPC的類型，表示隨后的碼段具有不同的長(zhǎng)度；EPC管理者代碼是與此EPC相關(guān)的生產(chǎn)廠商的信息；對(duì)象分類代碼記錄物品精確類型；序列號(hào)是物品的唯一標(biāo)識(shí)，它會(huì)精確地指向一件物品。1.4.2EPC編碼表1.3EPC編碼版本版本類型標(biāo)頭字段管理者代碼對(duì)象分類代碼序列號(hào)EPC-64TypeⅠ2211724TypeⅡ2151334TypeⅢ2261323EPC-96TypeⅠ8282436EPC-256TypeⅠ83256160TypeⅡ86456128TypeⅢ812856641.4.2EPC編碼64位的EPC版本號(hào)只有2位，即01、10、11。為了和64位的EPC相區(qū)別，所有長(zhǎng)度大于64位的EPC，版本號(hào)的最高2位須為00。所有96位的EPC，版本號(hào)開始的位序列是001。所有長(zhǎng)度大于96位的EPC，版本號(hào)的前3位是000。所有256位的EPC，版本號(hào)開始的位序列是00001。。1.4.3EPC標(biāo)簽和讀寫器1.4.3EPC標(biāo)簽和讀寫器EPC的Class和Gen是兩個(gè)不同的概念。Class描述的是電子標(biāo)簽的基本功能，如電子標(biāo)簽里面存儲(chǔ)器的情況或有無電池。Gen是指電子標(biāo)簽規(guī)范的主要版本號(hào)。通常所說的第二代EPC，實(shí)際上是第二代EPCClass1，這表明它采用電子標(biāo)簽規(guī)范的第二個(gè)主要版本，擁有可一次寫入的用戶存儲(chǔ)器。EPC標(biāo)簽分類的目的是提供一種模塊化結(jié)構(gòu)，涵蓋一系列電子標(biāo)簽功能。1.4.3EPC標(biāo)簽和讀寫器EPC讀寫器是EPC標(biāo)簽和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)之間的紐帶，它將EPC標(biāo)簽中的EPC通過射頻讀入后轉(zhuǎn)換成為可在網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。1.4.4EPC信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)EPC系統(tǒng)的信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上，通過中間件、ONS以及EPCIS實(shí)現(xiàn)全球的實(shí)物互聯(lián)。中間件是連接讀寫器和企業(yè)應(yīng)用程序的紐帶。中間件完成的任務(wù)是數(shù)據(jù)校對(duì)、讀寫器協(xié)調(diào)、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和任務(wù)管理等。1.4.4EPC信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)ONS查詢的詳細(xì)步驟如下。（1）讀寫器從產(chǎn)品的電子標(biāo)簽中讀取EPC（二進(jìn)制字符串）。（2）將二進(jìn)制字符串轉(zhuǎn)化成為EPCURI（UniformResourceIdentifier，統(tǒng)一資源標(biāo)識(shí)符）格式。（3）解析器從URI格式提取出域名。（4）執(zhí)行ONS查詢，獲得這個(gè)地址的名稱權(quán)威指針（NamingAuthorityPointer，NAPTR）記錄，并返回與查詢貨品相關(guān)的URI。1.4.4EPC信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)EPCIS位于整個(gè)EPC網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的最高層，它不僅處理原始EPC觀測(cè)資料的上層數(shù)據(jù)，還處理過濾和整理后的觀測(cè)資料的上層數(shù)據(jù)。1.4.5EPC系統(tǒng)原理1.4.4EPC信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)近場(chǎng)通信（NearFieldCommunication，NFC）是一種短距離的高頻無線通信技術(shù)，使電子設(shè)備可以在彼此靠近的情況下進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。NFC技術(shù)由RFID技術(shù)及互聯(lián)互通技術(shù)整合演變而來，在單一芯片上結(jié)合了感應(yīng)式讀卡器、感應(yīng)式卡片和點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的功能。1.5NFC技術(shù)近場(chǎng)通信（NearFieldCommunication，NFC）是一種短距離的高頻無線通信技術(shù)，使電子設(shè)備可以在彼此靠近的情況下進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。NFC技術(shù)由RFID技術(shù)及互聯(lián)互通技術(shù)整合演變而來，在單一芯片上結(jié)合了感應(yīng)式讀卡器、感應(yīng)式卡片和點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的功能。1.5NFC技術(shù)NFC和RFID對(duì)比：（1）NFC的工作頻率為13.56MHz，而RFID的工作頻率有低頻、高頻及微波三種。（