物联网系统中非接触近场通信方案RFID技术详解（一）_RFID综述篇

01

物联网系统中为什么要使用RFID

在物联网系统中使用RFID（Radio Frequency Identification，无线射频识别）的原因可以归结为以下几个方面：

数据采集的自动化与高效化

非接触式识别：RFID技术允许在不直接接触物品的情况下进行识别和数据交换，这极大地提高了数据采集的效率和准确性。在物联网环境中，RFID标签可以自动被读写器识别，无需人工干预，从而减少了错误和人力成本。

实时性：RFID技术能够实时获取物品的身份信息、位置信息以及状态信息等，这对于需要实时监控的物联网系统尤为重要。例如，在物流追踪、库存管理等领域，RFID技术可以确保数据的及时性和准确性。

促进物联网系统的智能化升级

深度融合其他技术：RFID模块与物联网中的其他技术（如云计算、大数据、人工智能等）深度融合，共同推动物联网系统的智能化升级。通过RFID采集的数据，物联网系统能够实现对物品的实时监控、预测性维护、智能调度等功能。

提供精准决策支持：基于RFID技术收集的数据，物联网系统能够为企业提供更为精准、高效的管理决策支持。例如，在智能制造领域，RFID技术可以用于工件的自动识别、分拣和追踪，帮助企业优化生产流程，提高生产效率。

增强物联网系统的安全性与可追溯性

防伪溯源：RFID技术具备防伪溯源的功能，能够确保物品从生产到消费的全链条可追溯。这对于食品安全、药品监管等领域尤为重要，可以有效防止假冒伪劣产品的流通，保障消费者的权益。

提高安全性：RFID技术还可以与加密技术相结合，提高物联网系统的安全性。通过加密手段保护RFID标签中的数据，防止数据泄露和非法访问，确保物联网系统的稳定运行。

适应复杂环境与应用场景

耐环境性：RFID技术具有耐环境性，能够在各种恶劣环境下工作。例如，在潮湿、高温或低温等环境下，RFID标签仍然能够正常工作，确保数据的稳定传输。

广泛应用场景：RFID模块在物联网系统中具有广泛的应用场景。从生产到消费、从物流到仓储、从城市到乡村，RFID技术都在发挥着重要作用。例如，在智能交通领域，RFID技术可以用于车辆识别、交通流量监控等；在智能家居领域，RFID技术可以用于家电设备的自动识别和控制等。

RFID具体 应用领域

  1、物流： 物流过程中的货物追踪，信息自动采集，仓储应用，港口应用，邮政，快 递

  2、零售： 商品的销售数据实时统计，补货，防盗

  3、制造业： 生产数据的实时监控，质量追踪，自动化生产

  4、服装业： 自动化生产，仓储管理，品牌管理，单品管理，渠道管理

  5、医疗： 医疗器械管理，病人身份识别，婴儿防盗

  6、身份识别： 电子护照，身份证，学生证等各种电子证件。

  7、防伪： 贵重物品（烟，酒，药品）的防伪，票证的防伪等

  8、资产管理： 各类资产（贵重的或数量大相似性高的或危险品等)

  9、交通： 高速不停车，出租车管理，公交车枢纽管理，铁路机车 识别等

  10、食品： 水果，蔬菜，生鲜，食品等保鲜度管理

  11、动物识别： 驯养动物，畜牧牲口，宠物等识别管理

  12、图书馆： 书店，图书馆，出版社等应用

  13、汽车： 制造，防盗，定位，车钥匙

  14、航空： 制造，旅客机票，行李包裹追踪

  15、军事： 弹药，枪支，物资，人员，卡车等识别与追踪

综上所述，物联网系统中使用RFID技术的原因主要包括数据采集的自动化与高效化、促进物联网系统的智能化升级、增强物联网系统的安全性与可追溯性以及适应复杂环境与应用场景等方面。这些因素共同推动了RFID技术在物联网系统中的广泛应用和发展。

本文会再为大家详解无线通信技术家族中的一员——RFID。

02

RFID的定义

RFID 是 Radio Frequency Identification 的缩写，即射频识别。常称为感应式电子晶片或近接卡、感应卡、

非接触卡、电子标签、电子条码，等等。

一套完整 RFID 系统由 Reader 与 Transponder 两部分组成 ,其动作原理为由 Reader 发射一特定频率之无

限电波能量给 Transponder,用以驱动 Transponder 电路将內部之 ID Code 送出，此时 Reader 便接收此 ID Code。

Transponder 的特殊在于免用电池、免接触、免刷卡故不怕脏污，且晶片密码为世界唯一无法复制，安全性高、

长寿命。

RFID 的应用非常广泛，目前典型应用有动物晶片、汽车晶片防盜器、门禁管制、停车场管制、生产线自动化、物料管理。RFID 标签有两种：有源标签和无源标签。

什么是电子标签

电子标签即为 RFID 有的称射频标签、射频识别。它是一种非接触式的自动识别技术，通过射频信号识别目标

对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，作为条形码的无线版本，RFID 技术具有条形码所不具备的防水、

防磁、耐高温、使用寿命长、读取距离大、标签上数据可以加密、存储数据容量更大、存储信息更改自如等优

点。

什么是 RFID 技术？

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。RFID 技术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。短距离射频产品不怕油渍、灰尘污染等恶劣的环境，可在这样的环境中替代条码，例如用在工厂的流水线上跟

踪物体。长距射频产品多用于交通上，识别距离可达几十米，如自动收费或识别车辆身份等

什么是 RFID 解决方案

RFID 解决方案是 RFID 技术供应商针对行业发展特点制定的 RFID 应用方案，可根据不同企业的实际要求“量身定做”。RFID 解决方案可按照行业进行分类，物流、防伪防盗、身份识别、资产管理、动物管理、快捷支付等等

什么是 RFID 中间件

RFID 是 2005 年建议企业可考虑引入的十大策略技术之一，而 中间 件（Middleware）可称为是 RFID 运作的中枢，因为它可以加速关键应用的问世。RFID 产业潜力无穷，应用的范围遍及制造、物流、医疗、运输、零售、国防等等。Gartner Group 认为，RFID是 2005 年建议企业可考虑引入的十大策略技术之一，然而其成功之关键除了标签（Tag）的价格、天线的设计、波段的标准化、设备的认证之外，最重要的是要有关键的应用软件（Killer Application），才能迅速推广。而中间 件（Middleware）可称为是 RFID 运作的中枢，因为它可以加速关键应用的问世。RFID中间件是位于RFID硬件和操作系统、应用之间的通用服务，这些服务具有标准的程序接口和协议。针对不同的操作系统和硬件平台，它们可以有符合接口和协议规范的多种实现解决分布异构问题。简单一点理解，就是能把多个RFID硬件连在一起操作控制并能兼容其他系统。

RFID中间件的原理

RFID中间扮演RFID标签和应用程序之间的中介角色，从应用程序端使用中间件所提供一组通用的应用程序接口（API），既能连接到RFID设备，从而读取标签数据。从而会使得存储RFID标签情报的数据库软件或者后端应用程序增减或者改由其他软件取代，甚至RFID设备接口发生了变化等情况，应用端不需要修改也能处理，省掉了多对多的连接、维护等问题。

RFID中间件的三个发展阶段

第一阶段：应用程序中间件阶段。RFID初期的发展多以整合、串接RFID读写器为目的，该阶段一般是RFID读写器厂商主动提供简单API，以便企业将后端系统与RFID硬件串接。

第二阶段：架构中间件阶段。此阶段的RFID中间件应具备基本的数据搜集、过滤等功能，同时也能基本满足多企业多对多硬件连接需求，并具备台管理和维护功能。

第三阶段：解决方案中间件方案。企业甚至大部分的管理系统，比如ERP,WMS,WCL等，不在为RFID硬件与应用系统的连接而操心。

RFID中间件的分类

以应用程序为中心。此种方法设计由RFID硬件厂商提供API，以增减的方式直接编写特定的RFID设备读取数据的Adapter，并传送给后端系统的应用程序或数据库，达到与后端系统串接的目的。

以架构为中心。企业使用众多应用系统或复杂度过高，企业无法做到增减的方式为每个应用程序编dapter.

02

RFID 系统的基本组成部分

  最基本的 RFID 系统由三部分组成：

标签(Tag)：由耦合元件及芯片组成，每个标签具有唯一的电子编码，附着在物体上标识目标对象；

阅读器(Reader)：读取(有时还可以写入)标签信息的设备，可设计为手持式或固定式；

天线(Antenna)：在标签和读取器间传递射频信号

电子标签是射频识别系统的数据载体，电子标签由标签天线和标签专用芯片组成。依据电子标签供电方式的不同，电子标签可以分为有源电子标签(Active tag)、无源电子标签(Passive tag)和半无源电子标签(Semi—passive tag)。有源电子标签内装有电池，无源射频标签没有内装电池，半无源电子标签(Semi—passive tag)部分依靠电池工作。

电子标签依据频率的不同可分为低频电子标签、高频电子标签、超高频电子标签和微波电子标签。依据封装形

式的不同可分为信用卡标签、线形标签、纸状标签、玻璃管标签、圆形标签及特殊用途的异形标签等。

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。

03

是什么让零售商如此推崇 RFID

据 Sanford C. 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%。

04

RFID 发展历程

RFID 直接继承了雷达的概念，并由此发展出一种生机勃勃的 AIDC 新技术——RFID 技术。1948 年哈里.斯托克曼发表的“利用反射功率的通讯”奠定了射频识别 RFID 的理论基础。

1)RFID 技术发展的历程表。在 20 世纪中，无线电技术的理论与应用研究是科学技术发展最重要的成就之

一。RFID 技术的发展可按 10 年期划分如下：

1941～1950 年。雷达的改进和应用催生了 RFID 技术，1948 年奠定了 RFID 技术的理论基础。

1951—1960 年。早期 RFID 技术的探索阶段，主要处于实验室实验研究。

1961—1970 年。RFID 技术的理论得到了发展，开始了一些应用尝试。

1971—1980 年。RFID 技术与产品研发处于一个大发展时期，各种 RFID 技术测试得到加速。出现了一些最

早的 RFID 应用。

1981～1990 年。RFID 技术及产品进入商业应用阶段，各种规模应用开始出现。

1991～2000 年。RFID 技术标准化问题日趋得到重视，RFID 产品得到广泛采用，RFID 产品逐渐成为人们生

活中的一部分。

2001—今。标准化问题日趋为人们所重视，RFID 产品种类更加丰富，有源电子标签、

无源电子标签及半无源电子标签均得到发展，电子标签成本不断降低，规模应用行业扩大。RFID 技术的理论得到丰富和完善。单芯片电子标签、多电子标签识读、无线可读可写、无源电子标签的

远距离识别、适应高速移动物体的 RFID 正在成为现实。

05

RFID 工作原理

其中，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。

(1)电感耦合。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

律，如图所示:

(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

电感耦合方式一般适合于中、低频工作的近距离射频识别系统。典型的工作频率有：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.

06

RFID 相关术语

· 射 频 ： 一般指微波。

· 微 波 ： 波长为 0.1—100 厘米或频率在 1—100GHZ 的电磁波。

·电子标签 ： 以电子数据形式存储标识物体代码的标签，也叫射频卡。

·被动式电子标签： 内部无电源、靠接收微波能量工作的电子标签。

·主动式电子标签： 靠内部电池供电工作的电子标签。

·微波天线 ： 用于发射和接收微波信号。

·读出装置 ： 用于读取电子标签内电子数据。

·阅 读 器 ： 用于读取电子标签内电子数据。

·编 程 器 ： 用于将电子数据写入电子标签或查阅电子标签内存储数据。

·波束范围 ： 指天线发射微波的照射功率范围。

·标签容量 ： 电子标签编程时所能写入的字节数或逻辑位数

振幅(Amplitude)

无线电波最高点和零值之间的距离。

只读存储（Read-only memory ，ROM）

一种将信息存储在芯片上的形式，不能被覆盖。只读芯片要比读写芯片便宜得多。

自动数据采集（Automatic data capture, ADC）

用于收集数据并直接将其导入（不涉及人工参与）计算机系统的方法（见自动识别与数据采集）。

智能卡（Smart Card）

内嵌有微芯片的塑料卡（通常是一张信用卡的大小）的通称。一些智能卡包含一个 RFID 芯片，所以它们不需要

与读写器的任何物理接触就能够识别持卡人。RFID 智能卡常常被称为“遥控”智能卡。

a-Biz—自动识别技术的应用案例框架

a-Biz 是一项自动识别工程，它的终极目标是将自动识别技术与现实世界中的应用案例结合，以此实现"商业自

动化"，或者说是 a-Biz。

ASN—高级货运通知

也可称之为 DA，此电子文档先于货物被发送出去，以通知对方货物在运送途中。

BIS—商业信息系统

商业信息系统，即 BIS，是用来处理商业交易信息的系统。

DA—发货通知

此电子文档先于货物被发送出去，以通知对方货物在运送途中。

EAN—欧洲物品编码组

该组织创建于 1974 年，是由欧洲 12 个国家的生产商和分销商建立了一个 ad-hoc 委员会。它的任务是调查在欧

洲制订统一的标准化的编码体系的可能性，类似于美国使用的 UPC 体系。最终创立了与 UPC 兼容的"欧洲物品编

码"。

EPCTM—产品电子码

产品电子码，即 EPC,是自动识别体系中用来唯一标识对象的编码。它的目的类似于 GTIN 及 UPC 等。

ONS—对象名解析服务

对象名称解析服务，即 ONS，是自动识别系统的一个组件。类似于 Internet 中的域名解析服务 DNS，跟 DNS 类

似，ONS 也执行名称解析功能。

PML—实体标记语言

自动识别设备使用实体标记语言传递实体信息。

SavantTM

SavantTM 是自动识别技术框架的一部分。它是一个在全球范围内分布的服务器，提供数据路由服务，实现数据

捕获、数据监视及数据传送功能。

UCC—统一编码委员会

统一编码委员会的任务是在全球范围内，其目标是建立与推动物品识别及相关电子通讯技术的多元化工业标准。

提高供应链内的管理水平，为使用者带来附加价值。

UML—统一建模语言

统一建模语言，即 UML，是一种使用案例和活动图等工具，为商业需求和商业流程建模的描述性语言

标签

1.什么是电子产品代码标签

电子产品代码是全球产品代码的发展，可以识别视野之外的目标。电子产品代码并不仅仅是一个无线电波条形

码，它包含著一系列的数据和信息，象产地，日期代码和其他关键的供应信息，这些信息储存在一个小的硅片

中，利用标签，解读器和计算机的联网，生产者和零售商就可以随时了解精确的产品和库存信息。

2.RFID 标签的价格是多少？

RFID 标签的价格一直是抑制 RFID 发展的桎梏 。

射频标签价格根据标签种类和应用价格从 30 美分到 50 美元不等，总的来说，用在高档产品中的智能标签在 50美分以上，主动标签要贵的多，带有复杂灵敏元件的价格在 100 美元以上。

一段时间前，某公司重磅推出 5 美分 Gen 2 标签产品，宣称终端用户只要一次标签定购量达到 1 亿枚，其 RFIDGen 2 标签价格就可以降到 5 美分/枚。而很明显，暂时没有哪家公司的用量有这么大。而同时， 一些机构预

测：RFID 标签的市场潜能非常大，预期到了 2010 年达到二三十亿美元，但是目前仅是冰山之一角。而标签的价格，大概还要另外五年到七年时间，才可能如人们预期的，降到每个 5 美分。

3.射频标签能用于金属物体吗？能用于含水成分较高的物品吗？

金属和多水环境也是阻止 RFID 大量使用的一个很大因素。无线电波会从金属物体上反射回来，会被水吸收。这会使跟踪金属物体或是含水较高的物体产生困难。但是精心设计的系统能解决这些问题。

4.只读和读写标签有什么区别？

RFID 解决方案是 RFID 技术供应商针对行业发展特点制定的 RFID 应用方案，可根据不同企业的实际要求“量身定做”。RFID 解决方案可按照行业进行分类，物流、防伪防盗、身份识别、资产管理、动物管理、快捷支付等等 查看

方案请点击此处.

5.什么叫标签冲突 ？

解读器在同时读取多个标签发射回来的信息会产生标签冲突的问题，商家采用不同的系统使得标签一次发回一

个信息。解读器又能同时读取多个标签，所以，所有的标签能同时被读取。

6.射频标签能储存多少信息？

标签根据商家种类的不同能储存从 512 字节到 4 兆不等的数据。标签中储存的数据是由系统的应用和相应的标准决定的。例如，标签能够提供产品生产，运输，存储情况，也可以辨别机器，动物和个体的身份。这些类似

于条形码中存储的信息。标签还可以连接到数据库，存储产品库存编号，当前位置，状态，售价，批号的信息。

相应的，射频标签在读取数据时不用参照数据库可以直接确定代码的含义。

7.射频标签可以和传感器连接吗？

可以，射频标签已经和许多传感器连接了，包括能记录温度，湿度的。当环境条件发生变化时，标签能够得到

提示，尤其是当变化对物品的储存和使用有重要影响时。

8.应答器，智能标签，射频标签有什么区别？

最初在技术领域，应答器是指能够传输信息回复信息的电子模块，近些年，由於射频技术发展迅猛，应答器有

了新的说法和含义，又被叫做智能标签或标签。智能标签确切的说是射频标签的一种创新，由具有粘性的标签

和超薄射频标签组成。智能标签将射频技术和方便灵活的标签印刷优点结合起来，具有读写功能的智能标签能

被多次编程，遵循标签最初制作时的编码规律。

电子标签依据频率的不同可分为低频电子标签、高频电子标签、超高频电子标签和微波电子标签。依据封装形

式的不同可分为信用卡标签、线形标签、纸状标签、玻璃管标签、圆形标签及特殊用途的异形标签等。

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。

9.哪种标签适合我的客户的产品

标签能在有水的环境下正常工作吗？金属会破坏它的功能吗？在什么温度下它能正常工作？含水量较高的产

品，金属物品，很高或是很低的温度对於标签的工作都会是一项挑战。但是经过精心设计的系统能克服这些缺

点，因此根据应用功能和对象的不同，标签的种类也大相径庭。射频标签的目的是使用一种统一标准的电子产

品代码，使产品在不同领域都能被辨识.

07

RFID 读写设备基本介绍

1.什么是 RFID 读写器

无线射频识别技术（Radio Frequency Idenfication，RFID）是一种非接触的自动识别技术，其基本原理是利

用射频信号和空间耦合（电感或电磁耦合）或雷达反射的传输特性，实现对被识别物体的自动识别。

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。

2.RFID 的工作原理

射频识别系统的基本模型如图 8—1 所示。其中，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。

(1)电感耦合。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 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电感耦合方式一般适合于中、低频工作的近距离射频识别系统。典型的工作频率有：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。

RFID 读写器技术原理图:

电感耦合模型的读写器

电磁反向散射耦合型的 RFID 读写器

3.RFID 读写器防冲撞（防碰撞）实理机理

RFID 分类的第二个重要的看点在于是否需要同时读取复数个标签。为了实现这个功能在通信上所采取的技术是（防冲撞）＂防碰撞＂．同时读取复数个标签是常被人们谈及的 RFID 比图形码远为优越的地方，但是如果没有

防碰撞 （防冲撞）的功能时，RFID 系统只能读写一个标签。在这种情况下如果有两个以上的标签同时处于可

读取的范围内就会导致读取的错误。

其次，我们来简单地说明防碰撞（防冲撞）功能的工作原理。即使是具有防碰撞（防冲撞）功能的 RFID 系统，实际上并非同时读取所有标签的内容。在同时查出有复数个标签存在的情况下，检索信号并防止冲突的功能开

始动作。为了进行检索，首先要确定检索条件。例如，13.56MHz 频带的 RFID 系统里应用的 ALOHA 方式的防碰

撞功能的工作步骤如下。

1）、首先，阅读器指定电子标签内存的特定位数（1~4 位左右）为次数批量。

2）、电子标签根据次数批量，将响应的时机离散化。例如在两位数的次数批量“00、01、10、11”时，读写器

将以不同的时机对这四种可能性逐一进行响应。

3）、若在各个时机里同时响应的电子标签只有一个的场合下才能得到这个电子标签的正常数据。信息读取之后

阅读器对于这个电子标签发送在一定的时间内不再响应的睡眠的指令（Sleep/Mute）使之在休眠，避免再次向

应。

4）、若在各个时机内同时由几个电子标签响应，判别为“冲突”。在这种情况下，内存内的另外两位数所记录的

次数批量，重复以上从 2）开始的处理。

5）、所有的电子标签都完成响应之后，阅读器向他们发送唤醒的指令（Wake Up），从而完成对所有电子标签的

信息读取。在这种搭载有防碰撞（防冲撞）功能的 RFID 系统中，为了只读一个标签，几经调整次数批量反复读取进行检索。所以，一次性读取具有一定数量的标签的情况下，所有的标签都被读到为止其速度是不同的，一次性读取的标签数目越多，完成读取所需时间要比单纯计算所需的时间越长。

实现防止抗碰撞（防冲撞）的功能是 RFID 在物流领域中取代图形码所必不可少的条件。例如，在超市中，商品是装在购物车里面进行计价的。为了实现这种计价方式，抗碰撞 （防冲撞）功能必须完备。另一方面，在电子

货币和个人认证方面利用 RFID 系统时，同时识别几个标签是发生差错的主要原因。具有抗碰撞（防冲撞）功能的 RFID 系统的价格比不具有这种功能的系统的要昂贵。当个人用户在制作 RFID 系统的时候，如果没有必要进行复数个 ID 同时认识时就没有必要选择抗碰撞机能的读写器。

RFID 读写器

1.RFID 读写器频率分类

和我们听的收音机道理一样，射频标签和阅读器也要调制到相同的频率才能工作。LF, HF, UHF 就对应著不同

频率的射频。LF 代表低频射频，在 125KHz 左右，HF 代表高频射频，在 13.54MHz 左右，UHF 代表超高频射频，

在 850 至 910MHz 范围之内，还有 2.4G 的微波读写器。

2.为什么要使用不同的频率？

在操作中有 4 种波段的频率，低频（125KHz），高频（13.54MHz），超高频（850-910MFz），微波（2.45GHz）.每一种频率都有它的特点，被用在不同的领域，因此要正确使用就要先选择合适的频率。不同的国家所使用频率也不尽相同：

欧洲的超高频是 868MHz,美国的则是 915MHz.日本目前不允许将超高频用到射频技术中。政府也通过调整阅读器的电源来限制它对其他器械的影响。有些组织例如全球商务促进委员会正鼓励政府取消限制。标签和阅读器生

产厂商也正在开发能使用不同频率系统避免这些问题。

RFID低频

RFID低频特性：

  • 工作在低频的感应器的一般工作频率从 120KHz 到 134KHz, TI 的工作频率为134.2KHz。该频段的波长大约为 2500m.

  • 除了金属材料影响外，一般低频能够穿过任意材料的物品而不降低它的读取距离。

  • 工作在低频的读写器在全球没有任何特殊的许可限制。

  • 低频产品有不同的封装形式。好的封装形式就是价格太贵，但是有 10 年以上的使用寿命。

  • 虽然该频率的磁场区域下降很快，但是能够产生相对均匀的读写区域。

  • 相对于其他频段的 RFID 产品，该频段数据传输速率比较慢。

  • 感应器的价格相对于其他频段来说要贵。

RFID低频的主要应用：（距离短）

  • 畜牧业的管理系统

  • 汽车防盗和无钥匙开门系统的应用

  • 马拉松赛跑系统的应用

  • 自动停车场收费和车辆管理系统

  • 自动加油系统的应用

  • 酒店门锁系统的应用

  • 门禁和安全管理系统

RFID低频符合的国际标准：

  • ISO 11784 RFID 畜牧业的应用－编码结构

  • ISO 11785 RFID 畜牧业的应用－技术理论

  • ISO 14223-1 RFID 畜牧业的应用－空气接口

  • ISO 14223-2 RFID 畜牧业的应用－协议定义

  • ISO 18000-2 定义低频的物理层、防冲撞和通讯协议

  • DIN 30745 主要是欧洲对垃圾管理应用定义的标准

RFID高频

RFID高频特性：

  • 工作频率为 13.56MHz，该频率的波长大概为 22m。

  • 除了金属材料外，该频率的波长可以穿过大多数的材料，但是往往会降低读取距离。感应器需要离开金属一段距离。

  • 该频段在全球都得到认可并没有特殊的限制。

  • 感应器一般以电子标签的形式。

  • 虽然该频率的磁场区域下降很快，但是能够产生相对均匀的读写区域。

  • 该系统具有防冲撞特性，可以同时读取多个电子标签。

  • 可以把某些数据信息写入标签中。

  • 数据传输速率比低频要快，价格不是很贵。

RFID高频主要应用：

  • 图书管理系统的应用

  • 瓦斯钢瓶的管理应用

  • 服装生产线和物流系统的管理和应用

  • 三表预收费系统

  • 酒店门锁的管理和应用

  • 大型会议人员通道系统

  • 固定资产的管理系统

  • 医药物流系统的管理和应用

  • 智能货架的管理

RFID高频符合的国际标准：

  • ISO/IEC 14443 近耦合 IC 卡，最大的读取距离为 10cm.

  • ISO/IEC 15693 疏耦合 IC 卡，最大的读取距离为 1m.

  • ISO/IEC 18000-3 该标准定义了 13.56MHz 系统的物理层，防冲撞算法和通讯协议。

  • 13.56MHz ISM Band Class 1 定义 13.56MHz 符合 EPC 的接口定义。

RFID超高频

RFID超高频特性：

  • 在该频段，全球的定义不是很相同－欧洲和部分亚洲定义的频率为 868MHz，北美定义的频段为 902 到 905MHz 之间，在日本建议的频段为 950 到 956 之间。该频段的波长大概为 30cm 左右。

  • 目前，该频段功率输出目前统一的定义(美国定义为 4W，欧洲定义为 500mW)。 可能欧洲限制会上升到 2W EIRP。

  • 甚高频频段的电波不能通过许多材料，特别是水，灰尘，雾等悬浮颗粒物资。相对于高频的电子标签来说，该频段的电子标签不需要和金属分开来。

  • 电子标签的天线一般是长条和标签状。天线有线性和圆极化两种设计，满足不同应用的需求。

  • 该频段有好的读取距离，但是对读取区域很难进行定义。

  • 有很高的数据传输速率，在很短的时间可以读取大量的电子标签。

RFID超高频主要应用：

  • 供应链上的管理和应用

  • 生产线自动化的管理和应用

  • 航空包裹的管理和应用

  • 集装箱的管理和应用

  • 铁路包裹的管理和应用

  • 后勤管理系统的应用

RFID超高频符合的国际标准：

  • ISO/IEC 18000-6 定义了甚高频的物理层和通讯协议；空气接口定义了Type A 和 Type B 两部分；支持可读和可写操作。

  • EPCglobal 定义了电子物品编码的结构和甚高频的空气接口以及通讯的协议。例如：Class 0, Class 1, UHF Gen2。

  • Ubiquitous ID 日本的组织，定义了 UID 编码结构和通信管理协议。

RFID微波

RFID微波段的性能：

  • 它是一个全球性的频段，开发产品具有全球通用性；

  • 它整体的频宽胜于其他ISM频段，这就提高了整体数据传输速率，允许系统共存；

  • 2.4GHz无线电和天线的体积相当小，产品体积也更小。

 

RFID微波2.4GHz频段的主要应用：

  • 船舶管理系统

  • 煤矿人员定位系统

  • 动态车辆识别系统

  • 微型胶囊内窥镜系统

RFID微波2.4GHz频段的无线技术标准I：

  • ZigBee/IEEE 802.15.4：ZigBee技术是一项新兴的短距离无线通信技术，主要面向的应用领域是低速率无线个人局域网（LRWPAN），典型特征是近距离、低功耗、低成本、低传输速率，主要适用于自动控制以及远程控制领域，目的是为了满足小型廉价设备的无线联网和控制。

  • Wi-Fi/IEEE 802.11b：Wi-Fi 即无线局域网，工作在2.4GHz 频段，用于学校、商业等办公区域的无线连接技术，传输速率可达11Mbit/s，工作距离100m，采用直接序列扩频（DSSS）的方式。采用Wi-Fi 的主要推动因素是数据吞吐量，Wi-Fi一般用来将计算机与本地局域网相连或直接与互联网相连。

  RFID微波2.4GHz频段的无线技术标准II：

  • 蓝牙（Bluetooth）/IEEE 802.15.1：一项由蓝牙特别利益小组（SIG）制定的用于无线个人区域网（WPAN）的标准，采用跳频扩频（FHSS）方式，支持语音、数据传输。蓝牙可对多达8个连接成皮网（Piconet）的设备以及多个连接成散射网的皮网提供支持。蓝牙有79个信道，信道间隔均为1MHz。通信距离为10～100 m。

  • 无线USB（WirelessUSB）：WirelessUSB技术在3m距离的最大传输速率达到480Mbit/s，而性能与现有的USB2.0相同。WirelessUSB规定10m的速率为110Mbit/s，使用全球通用的2.4GHz ISM频段，通信距离高达10m，可连接8个设备。WirelessUSB并非联网解决方案，因此没有相关成本或功率开销，支持USB的即插即用，无需驱动程序和标准/认证过程。

3.所有的阅读器都能支持不同种类的标签吗？

目前还不是。很多公司生产的阅读器支持现有供给链中用的新标签的射频技术。一些阅读器只支持新的电子产

品代码，一些只支持某些生产厂商生产的特定标签。

4.什么是阅读器冲突？

射频技术遇到的一个问题就是阅读器冲突，就是一个阅读器接收到的信息和另外一个阅读器接收到的信息发生

冲突，产生重叠。解决这个问题的一种方法是使用 TDMA 技术，简单来说就是阅读器被指挥在不同时间接收信号，

而不是同时，这样就保证了阅读器不会互相干扰。但是在同一区域的物品就会被读取两次，因此就要建立相应

的系统去避免这种情况的发生。

5.我们如何知道哪个频率适合于我们的产品？

不同的频率有不同的特点，因此他们的用途也就形形色色。例如，低频标签比超高频标签便宜，节省能量，穿

透废金属物体力强，他们最适合用于含水成分较高的物体，例如水果等。超高频作用范围广，传送数据速度快，

但是他们比较耗能，穿透力较弱，作业区域不能有太多干扰，适合用于监测从海港运到仓库的物品。当做选择

时，最好咨询一下相关的专家，供货商，从而选择正确的射频。

6.我需要什么样的阅读器？

阅读器和标签一样，得通过研究供给方式决定使用种类和数量。例如，要求是管理进出仓库的库存，阅读器可

以安装在码头货物进出的舱门上。如果要求是管理送给特定客户的产品，那阅读器应该不仅仅装在舱门上，还

应该装在卡车上。如果要求是控制零售货架，固定或是手持装置可以采用，从而方便自动出库记录和计数。

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