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深度分析RFID设备标签技术原理、优势及运用设想
编辑:深圳深卡硕科技有限公司   时间:2017-07-17


我国商场经济敏捷展开,使产品流通商场日趋生动。可是,由于我国法制尚不健全,商场尚不规范,国内外一些不法分子为了牟取暴利,以次充好,以假乱真,构成了一定的假充伪劣产品商场。一些高科技产品,也不一样程度地遭到假充伪劣产品的冲击。这严重打乱了社会商场经济秩序,阻挠了我国经济健康展开。如今,假充伪劣产品还在进一步延伸,数量和规模也呈现拓展趋势,因此火燎需要防伪技术的敏捷展开和防伪作业的构成。这是展开社会主义商场经济的需要,是拓展敞开、展开对外贸易、保证国家经济有序展开的需要,是净化商场、保护公司和花费者利益的需要。RFID设备技术作为一项抢先的自动辨认和数据搜集技术,在如今的防伪、物流、公共安全管理等方面起着首要的作用,并有望变成将来防伪、物流、公共安全管理等方面领域的前锋。

  一、概述

  RFID(RadioFrequencyIdentification,射频辨认技术)是运用电磁感应、无线电波或微波进行非接触式双向通讯,以抵达辨认目的并沟通数据的自动辨认技术。1948年哈里·斯托克曼(HarryStockman)在无线电工程师协会(InstituteofRadioEngineers)学报上宣布的“使用能量反射进行通讯(CommunicationbyMeansofReflectedPower)”奠定了RFID技术的理论基础。这种技术从20世纪80年代中期开端呈现,并跟着大规模集成电路技术的老到,射频辨认系统的体积大大减小,因此才进入实用化的时期。RFID可以归入短间隔无线通讯技术,与别的短间隔无线通讯技术WLAN、蓝牙、红外、ZIGBEE、UWB比照最大的区别在于RFID的被迫作业方式,即使用反射能量进行通讯。

  1.RFID系统的作业原理

  RFID系统由以下几有些构成:①电子标签,由芯片和标签天线构成,通过电感偶然或电磁反向散射原理与读写器进行通讯。②读写器,是读/写标签信息的设备,作为数据搜集的终端,读写器还需要与中间件进行数据沟通。③天线,是为标签和读写器供应射频信号空间传达的设备。④中间件,是联接RFID设备和公司运用程序的枢纽,也是RFID运用系统的基地。

  RFID系统的作业原理如下:阅读器行将发送的信息,经编码后加载在某一频率的载波信号上经天线向外发送,进入阅读器作业区域的电子标签接收此脉冲信号,卡内芯片中的有关电路对此信号进行调制、解码、解密,然后对指令恳求、暗码、权限等进行区分。若为读指令,操控逻辑电路则从存储器中读取有关信息,经加密、编码、调制后通过卡内天线再发送给阅读器,阅读器对接收到的信号进行解调、解码、解密后送至基地信息系统进行有关数据处理;若为批改信息的写指令,有关操控逻辑致使的内部电荷泵前进作业电压,供应擦写EEP-ROM中的内容进行改写,若经区分其对应的暗码和权限不符,则回来犯错信息。

  2.RFID的长处

  智能标签也有人称之为无线射频辨认标签,它是标签领域的高新技术产品,如今已在产品包装中体现首要作用,将逐渐代替传统的产品标签和条形码。智能标签是标签领域的新秀,它具有跨越传统标签的功用,是电子和计算机等高新技术在标签印制上的结晶。RFID标签是智能标签的一种。表1将RFID标签和磁卡、IC卡及传统的条形码等同期或前期的自动辨认技术进行了比照。

  RFID标签具有极好的概括功用,它的优势首要体如今:

  ①每个RFID标签都与一个全球仅有的ID号码对应。该ID号码是在制作RFID标签出产过程中写入存储器中,一旦写入就无法批改,不易仿制。

  ②RFID标签与RFID读写器是通过无线进行传输的,可以辨认高速、移动、多物体,因此标签可以在没有任何机械磨损的状况下被屡次读取,一同可以被读写器敏捷批量读取。

  ③RFID标签是选用大规模集成电路技术方案的芯片。这种芯片不论方案与制作都是技术难度请求高而且投入大,因此给造假者造成了难以跨越的妨碍。一同RFID技术与暗码技术相联络,从软件破译方面也增大了造假者的成本。

  ④RFID标签的读取具有非接触、对环境习气才华强、可一同读取多个标签、读取速度快等出色特征。因此RFID防伪技术不只可以运用于名烟、名酒等宝贵花费类产品上,也可以运用到工业、农业、交通运送有关产品上。

  ⑤RFID防伪的一个天然优势是联络物流进行防伪。通过寻找产品的供应链,联络分布式数据库的管理,完结对产品的追根溯源。

  3.RFID技术的国内外展开现状

  RFID技术在国外的展开较早也较快。尤其是在美国、英国、德国、瑞典、瑞士、日本、南非如今均有较为老到且抢先的RFID系统。按照作业频率的不一样分类,RFID标签可以分为低频(LF)、高频(HF)、超高频(UHF)和特高频(SHF)等不一样种类。其间,低频近间隔RFID系统首要会合在125KHz、13.56MHz系统;高频远间隔RFID系统首要会合在UHF频段(902MHz—928MHz)915MHz、2.45GHz、5.8GHz。UHF频段的远间隔RFID系统在北美得到了极好的展开;欧洲的运用则以有源2.45GHz系统得到了较多的运用。5.8GHz系统在日本和欧洲均有较为老到的有源RFID系统。

  我国在RFID技术的研讨方面也展开很快,商场培育已开始开花结果。比照典型的是在我国铁路车号自动辨认系统缔造中,推出了完全具有自立知识产权的远间隔自动辨认系统。通过多年的现场作业检查,铁路车号自动辨认系统工程于1999年悉数投入缔造。通过两年左右的缔造与试作业,如今铁路车号自动辨认系统工程已体现出了系统方案功用,圆了铁路人的愿望,而且其辐射与渗透到别的运用方面的作用日渐明显。在近间隔RFID运用方面,许多城市现已完结了公交射频卡作为预付费电子车票、预付费电子饭卡等运用。在RFID技术研讨及产品开发方面,国内已具有了自立开发低频、高频与微波RFID电子标签与读写器的技术才华及系统集成才华。与国外RFID抢先技术之间的间隔首要体如今RFID芯片技术方面。尽管如此,在标签芯片方案及开发方面,国内已有多个成功的低频RFID系统标签芯片面市。

  二、RFID技术的运用

  RFID智能标签由于具有一同的优势,因此广泛用于防伪、物流、公共管理等各方面。

  1.RFID技术在防伪方面的运用

  ①证件防伪。如今国际上在护照防伪、电子钱包等方面已可以在规范护照封面或证件内嵌入RFID标签,其芯片一同供应安全功用并支持硬件加密,符合ISO14443的国际规范。国内在此领域也现已构成了相当规模的运用,二代身份证的推广运用便是此方面的典型代表。

  ②票务防伪。有些领域火燎地需要RFID技术,例如在火车站、地铁以及旅游景点等人流多的本地,选用RFID电子门票代替传统的手工门票来前进功率,或是在竞赛和扮演等票务量比照大的场合,用RFID技术对门票进行防伪。这不只不再需要人工辨认,完结人员的敏捷通过,还可以区分门票运用的次数,以避免门票被偷递出来再次运用,做到“次数防伪”。

  2.RFID技术在铁路安全寻找中的运用

  传统的铁路货运已不能满足现代物流展开的需要,必须向供应运送、仓储、包装、配送、流通、加工、信息处理等多种效力的现代物流业展开。

  铁路运送管理信息系统(TransportationManagementInformationSystem简称TMIS)不只掩盖铁道部铁路局的各个主管业务部门,而且还广泛全路各底层站段,通过铁路计算机网络联成一体。它是“国际铁路最凌乱、最无量的运送管理系统”,可对铁路货车辆、机车、列车、集装箱进行寻找管理;可对全路首要站段进行计算机管理;可对铁道部、铁路局运送调度平和时运送方案进行计算机编制和管理;掩盖铁路运送出产全过程,是铁路信息化的基地系统,它由多个子系统构成,首要有:运送统计分析、运送调度管理、车站概括管理、确报信息管理、货票信息管理、货运出售与技术方案、节操点货车寻找管理、车号自动辨认系统、剧毒品安全寻找系统、集装箱寻找管理、货车运用费清算。

  其间铁路车号自动辨认(ATIS)是TMIS的首要构成有些,也是RFID在我国最成功的运用案例。ATIS通过在全部机车、货车上设备电子标签和在全部区段站、编组站、大型货运站和分界站安顿地上辨认设备来准确辨认作业的列车及车辆信息,然后建立一个铁路列车车次、机车和货车号码、标识、特色和方位等信息的计算机自动陈说搜集系统。它可以及时准确地搜集列车车次、车号和到发信息,加快完结全路货车、机车、列车、集装箱寻找管理,满足TMIS等管理系统对列车、车辆等基础信息的需要,毕竟完结运送作业管理现代化、网络化和资源共享。ATIS作为TMIS的信息源,它的运用关于前进铁路机车、车辆的运用率、使用率,前进我国铁路运送功率及运送管理现代化水平起着极端首要的作用。

  3.RFID技术公共安全方面的运用

  在关系到广大人民身体健康和生命安全的食物和药品等领域,RFID技术的诞生有着极端首要的意义。如今,RFID技术在医药作业的运用首要体如今:药品的防伪办法;避免用药过错及不合理用药;患者的身份辨认和跟踪;有疑问药品的召回;跟踪单据、试管、药瓶或标本;医疗器械和医疗设备的跟踪。

  RFID智能标签可以帮忙厂商和花费者及时了解产品库存、流通、保质等状况,为厂商监控其产品在供应链中的状况和方位起到很大的作用。例如,许多食物和药品等的包装必须在特定的温度和低污染环境下储存运送。一般的标签无法了解和监控产品保留的温度和性质状况,而智能标签就可以在产品贮运过程中当令监控对温度请求活络的易腐烂产品的温度,它仰仗格外的芯片、天线、传感器等,测量贮运过程中的温度,警示厂商避免温度改动对产品的影响,通过核对产品库存数据而区分产品的出售状况。此外,智能标签RFID前进了传统标签的防伪作用,尤其在药品包装中,它的防伪功用已大大逾越传统的条形码。这有效地保证了公共安全。

  三、RFID技术如今面临的疑问

  1.技术不老到

  RFID是个充溢希望的作业,但它的推广需要下面每一步的坚决与老到:规范的制定、芯片方案与制作技术、天线方案与制作技术、芯片封装技术、读写设备开发与出产技术、系统集成和数据管理软件途径、运用系统开发、出产制作技术等。最具潜力的UHF频段商场上能支持的设备并不多,射频辨认信号简单被物体所阻断,这些都是技术上的挑战。

  2.成本居高不下

  这是RFID如今最丧命的缺点,仅RFID标签一项在日本的制作成本(打印成本占首要比例)就抵达十几元人民币,而条码标签的单位成本只需0.l元。如今全球RFID标签的年需要量大约是1000万片,而只需需要量逾越50亿片后,报价才华降到2美分。沃尔玛的RFID技术协作商Tag-istics公司总裁克里斯多夫介绍说,一套RFID系统在美国定价(包含项目施行)一般在250万美元左右,大型系统还要高得多。中铁快运这几年一直在不断测验RFID系统的作用,并将其小规模试点,毕竟发现投入太大,作为一个公司无法单独承担这有些的投入。

  3.规范不一起

  如今首要有以下三个规范:国际规范、欧美的EPC规范和日本的UbiquitousID。其间由美国麻省理工学院MIT建议的Auto-IDCenter非盈利性安排在规范RFID运用方面所体现的作用将越来越明显。Auto-IDCenter在对RFID理论、技术及运用研讨的基础上,所作出的首要贡献如下:

  ①提出产品电子代码EPC(ElectronicProductCode)概念及其格式方案。为减化电子标签芯片功用方案,降低电子标签成本,拓展RFID运用领域奠定了基础。

  ②提出了什物互联网的概念及构架,为EPC进入互联网搭建了桥梁。

  ③建立了敞开性的国际自动辨认技术运用共用技术研讨途径,为推动低成本的RFID标签和读写器的规范化研讨开创了条件。

  尽管如此,由于RFID短少一起技术规范,所以如今的技术还不能保证全部的标签和阅读器完结兼容。因此在希望运用RFID的仓库中,或许需要不止一种阅读器,以此来分别处理来自不一样硬件商出产供应商的不一样标签。

  4.安全疑问

  由于RFID毕竟是要接到互联网上的,这就涉及到和信用卡一样的所谓安全保密疑问。

  5.隐私疑问

  RFID可以依托标签进行寻找,一个人购买了酒往后,通过寻找酒瓶上的标签就可以了解到酒瓶具有人的行迹以及生活习气。

  四、RFID技术运用的幻想

  由于RFID技术具有实时监控跟踪的功用,这在危险品管理方面可以大大地体现其优势。比如在处于国家操控的枪支方面,可以选用RFID技术进行管理以防不法分子危害公共安全。在枪支制作过程中,可以在每支枪中参与RFID标签,相当于给每支枪一个身份证,然后可以对其进行监控跟踪。一样也可以把RFID标签植入有毒物品的包装内,尽量避免人员与其接触,通过计算机来了解它的状况,然后减少有毒物品对人体的危害。在图书管理方面RFID技术也是不错的选择。

  RFID技术作为一项智能高科技技术以其一同优势在防伪、物流、公共安全管理方面体现着首要作用。如今,由于成本及售价较高,没有许多推广运用,但跟着技术前进,成本和报价降低,其展开潜力是无量的,前景也是非常诱人的。


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