【正文】 較有發(fā)展前景：(1)商品防偽物流管理，證件防偽查驗(yàn)管理。RFID產(chǎn)品在全世界的銷量為990萬套，1994年就猛增到2030萬套，1997年有關(guān)產(chǎn)品的銷量為9810萬套，2004年已經(jīng)達(dá)到5億套。但是，在2001年，日本政府分派950～956 MHz的超高頻頻段為追蹤供應(yīng)鏈中采用射頻識(shí)別而用，為超高頻的全球?qū)崿F(xiàn)鋪平了道路。這種全面的信息管理系統(tǒng)能為客戶帶來諸多的利益，包括實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的自由采集、安全的數(shù)據(jù)存取通道、離線狀態(tài)下也可獲得所有產(chǎn)品信息等。1．1．2 射頻識(shí)別技術(shù) 無線電技術(shù)在自動(dòng)識(shí)別領(lǐng)域的應(yīng)用中更具體的技術(shù)名稱為射頻識(shí)別，英文為RadioFrequency IDentification，簡(jiǎn)稱RFID。 目前廣泛應(yīng)用的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)及適用場(chǎng)合。電子標(biāo)簽原理與應(yīng)用培訓(xùn)教材深圳市遠(yuǎn)望谷信息技術(shù)股份有限公司二零零九年十月十八日目 錄第1章 緒 論 11．1射頻識(shí)別技術(shù)簡(jiǎn)介 11．1．1 自動(dòng)識(shí)別技術(shù) 11．1．2 射頻識(shí)別技術(shù) 21．1．3射頻識(shí)別系統(tǒng)的頻段 21．2射頻識(shí)別系統(tǒng)的應(yīng)用簡(jiǎn)介 31．2．1 國(guó)際射頻識(shí)別技術(shù)應(yīng)用狀況 31．2．2射頻識(shí)別技術(shù)在中國(guó)的發(fā)展前景 31．2．3射頻識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域 41．3 射頻識(shí)別技術(shù)陣營(yíng)的主要成員 51．3．1美國(guó)德州儀器公司 51．3．2法國(guó)INSIDE公司 51．3．3 Philips公司 61．3．4微軟公司 61．4射頻識(shí)別的相關(guān)行業(yè) 6第2章 射頻識(shí)別系統(tǒng)的組成和分類 12．1 射頻識(shí)別系統(tǒng)的組成 12．2 閱讀器與應(yīng)答器的構(gòu)造形式 22．3射頻識(shí)別系統(tǒng)的分類 32．3．1按作用距離的遠(yuǎn)近分類 32．3．2按系統(tǒng)的功能和特性分類 42．3．3按工作頻率分類 5第3章 射頻識(shí)別系統(tǒng)的基本工作原理 13．1 1 bit應(yīng)答器 13．2 電子數(shù)據(jù)載體 23．2．1全雙工和半雙工 33．2．2時(shí)序法 43．3 電子數(shù)據(jù)載體的結(jié)構(gòu) 63．3．1 具有存儲(chǔ)功能的應(yīng)答器 63．3．2具有微處理器的應(yīng)答器 103．3．3存儲(chǔ)器技術(shù) 103．4射頻識(shí)別系統(tǒng)的物理基礎(chǔ) 113．4．1 磁場(chǎng) 113．4．2 電磁波 123．5頻率范圍和允許使用的無線電規(guī)范 12第4章 電子標(biāo)簽的標(biāo)準(zhǔn)化 14．1國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO／IEC 1 0536 14．2國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO／IEC 1 4443 24．3 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO/IEC15693 24．4 其 他 標(biāo) 準(zhǔn) 2第5章 電子標(biāo)簽的應(yīng)用 55．1 電子標(biāo)簽的應(yīng)用領(lǐng)域 55．1．1 防偽 55．1．2供應(yīng)鏈管理 65．1．3貴重物品管理 75．1．4圖書管理、租賃產(chǎn)品管理 75．1．5防盜 85．1．6航空包裹管理 85．1．7 門禁保安 95．1．8畜牧管理 95．1．9票證管理 105．1．1 0其他 105．2 電子標(biāo)簽的成功應(yīng)用案例 115．3 電子標(biāo)簽的應(yīng)用系統(tǒng)分析 155．3．1 車輛牌證智能防偽查驗(yàn)系統(tǒng) 155．3．2電子標(biāo)簽在醫(yī)院中的應(yīng)用 165．3．3 ETC不停車收費(fèi)系統(tǒng) 165．3．4電子標(biāo)簽揀貨系統(tǒng) 175．3．5郵包操作系統(tǒng) 175．3．6槍械管理系統(tǒng) 195．3．7血庫管理 205．3．8物流防偽 215．3．9汽車防盜 2121 / 49第1章 緒 論1．1射頻識(shí)別技術(shù)簡(jiǎn)介電子標(biāo)簽也叫智能標(biāo)簽、Tag或者Smart Labels，其核心是采用射頻識(shí)別技術(shù)、具有一儲(chǔ)容量的芯片。表1．1顯示了幾種識(shí)別技術(shù)的區(qū)別。射頻識(shí)別系統(tǒng)的組成一般至少包括兩個(gè)部分：①應(yīng)答器(電子標(biāo)簽是應(yīng)答器的一種，英文名稱為Tag或者Smart Labels)；②閱讀器，英文名稱為Reader。采用電子標(biāo)簽系統(tǒng)，意味著能提供更新、更好的服務(wù)，以提高客戶的滿意度。日本政府將繼續(xù)嘗試開創(chuàng)超高頻系列的其他部分，包括靠近美國(guó)超高頻頻段的902～928 MHz，在美國(guó)和歐洲所使用的波段內(nèi)找到一個(gè)合適的頻率將有助于銷售商們?cè)谌澜绶秶鷥?nèi)開拓廣闊的市場(chǎng)。而在全世界范圍內(nèi)射頻產(chǎn)品的銷售額1989年為0．81億美元，1992年為1．41億美元，1997年為4．33億美元，1999年則為6．85億美元，2004年達(dá)到22億美元。(2)生產(chǎn)線自動(dòng)化管理，物料自動(dòng)倉儲(chǔ)管理。(10)畜牧動(dòng)物跟蹤監(jiān)控管理。 (f)證件防偽。德州儀器總部在美國(guó)德州的達(dá)拉斯，它在全球超過25個(gè)國(guó)家設(shè)有工廠和銷售處，分公司和辦事處遍布?xì)W洲、北美、南美和亞太區(qū)，都可提供銷售和技術(shù)支持。應(yīng)用TI的RFID技術(shù)，零售商提供快速、便利的服務(wù)給客戶，同時(shí)也可以建立很好的客戶忠誠(chéng)度。2002年，推出全球第一個(gè)雙標(biāo)準(zhǔn)的芯片(ISO／IEC 15693和ISO／IEC 14443 B)。Philips公司近期宣布推出首個(gè)Ic()DE系列中可以在UHF和2．45 GHz范圍內(nèi)工作的第一個(gè)成員，而且也是最先符合GTAG計(jì)劃而廣為業(yè)界接受的ISOI8000—4和ISO 18000—6標(biāo)準(zhǔn)。national合資設(shè)立的機(jī)構(gòu)。電子標(biāo)簽也稱射頻卡，它具有智能讀／寫及加密通信的能力。應(yīng)答器是射頻識(shí)別系統(tǒng)真正的數(shù)據(jù)載體。 電子標(biāo)簽的射頻識(shí)別系統(tǒng)由電子標(biāo)簽(TAG)、讀／寫器、天線(Antenna)和應(yīng)用軟件構(gòu)成，直接與相應(yīng)的管理信息系統(tǒng)相連。所有遙耦合系統(tǒng)在閱讀器和應(yīng)答器之間都是電感（磁）耦合。 特點(diǎn)：數(shù)據(jù)載體上的數(shù)據(jù)雖然能讀，但不能重寫。微處理器系統(tǒng)屬于高檔系統(tǒng)。 對(duì)具有1 bit應(yīng)答器的系統(tǒng)來說，意味著只有兩種可表示的狀態(tài)：“響應(yīng)范圍內(nèi)有應(yīng)答器”或者“響應(yīng)范圍內(nèi)無應(yīng)答器”。2．微波法微波范圍內(nèi)的電子防盜器系統(tǒng)是利用在非線性元件(例如二極管)上產(chǎn)生的諧波來工作的。振蕩回路線圈上的頻率被微型芯片一分為二(DrV2)后送回安全裝置，只有原頻率一半的信號(hào)經(jīng)一抽頭送回諧振線圈。 采用電磁法，系統(tǒng)頻率參數(shù)的典型值為215 Hz。盡管全雙工與半雙工的數(shù)據(jù)傳輸方式不同，但這兩種方式有一個(gè)共同點(diǎn)：從閱讀器到應(yīng)答器的能量傳輸是連續(xù)的，與數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆较驘o關(guān)。電感耦合法、電磁反向散射耦合法和密耦合法適用于不同距離的系統(tǒng)。如果應(yīng)答器的附加負(fù)載電阻以很高的時(shí)鐘頻率角(其中，下標(biāo)H表示}tigh Frequency)接通或斷開，那么，在閱讀器發(fā)送頻率177。微波系統(tǒng)中集成了一個(gè)對(duì)數(shù)據(jù)載體供應(yīng)能量的附加電池。天線的反射性能(等于反射橫截面)會(huì)受連接到天線的負(fù)載變化的影響。通過初級(jí)線圈的高頻交流電，在應(yīng)答器插入閱讀器之中或者放到使應(yīng)答器線圈能在環(huán)形鐵芯能準(zhǔn)確定位的縫隙中產(chǎn)生高頻磁場(chǎng)。在閱讀器線圈和應(yīng)答器線圈問存在著變壓器耦合作用。2)時(shí)序系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)全雙工系統(tǒng)的缺點(diǎn)在于，從閱讀器到應(yīng)答器的能量傳輸與數(shù)據(jù)的雙向傳輸是同時(shí)進(jìn)行的，所以芯片永遠(yuǎn)處于工作模式。因此供使用的工作電壓是全雙工和半雙工系統(tǒng)的工作電壓的兩倍。隨著充電階段的結(jié)束，芯片上的振蕩器被激活。表面波應(yīng)答器一般由偶極子天線、內(nèi)部數(shù)字轉(zhuǎn)換器、反射器、壓電晶體基片構(gòu)成。這種脈沖能被閱讀器所接收，接收到的脈沖數(shù)量與基片上的反射帶數(shù)量相符。這個(gè)應(yīng)答器家族的主要特點(diǎn)是用狀態(tài)自動(dòng)機(jī)在芯片上實(shí)現(xiàn)尋址和安全邏輯。其工作原理是高頻界面從應(yīng)答器天線吸收電流，整流穩(wěn)壓后作為電源供應(yīng)芯片使用。這個(gè)自動(dòng)裝置的程序化過毛是通過芯片設(shè)計(jì)確定的，因此，可滿足特殊要求的修改只有通過芯片設(shè)計(jì)才能實(shí)現(xiàn)。 應(yīng)答器與閱讀器的通信只能在單方向上進(jìn)行，它不斷地將自己的特征標(biāo)記發(fā)送給閱讀器。存儲(chǔ)器的字節(jié)結(jié)構(gòu)使閱讀器對(duì)芯片的尋址更加簡(jiǎn)單。密碼術(shù)的認(rèn)證通?？偸前殡S著對(duì)所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流的加密，從而有效地防止了用無線電接收機(jī)監(jiān)聽無線應(yīng)答器的接口以竊取傳輸數(shù)據(jù)。 圖38說明了分級(jí)密鑰概念的原理。應(yīng)答器的兩個(gè)存取寄存器A和B的訪問權(quán)配置為：在用密鑰A認(rèn)證成功后，系統(tǒng)僅許可從現(xiàn)金賬上扣除(使應(yīng)答器中的計(jì)數(shù)器減少)；只有在用密鑰B認(rèn)證成功后，才能使現(xiàn)金賬增加(同一個(gè)計(jì)數(shù)器增大)。這樣的分塊應(yīng)答器可以把不同應(yīng)用的數(shù)據(jù)完全獨(dú)立地存儲(chǔ)。另一方面，更大規(guī)模的應(yīng)用需要分布在多塊之上。沒有密鑰就沒有應(yīng)用可以讀出，甚至不能核查或識(shí)別其應(yīng)用，而且連應(yīng)答器中存有哪些應(yīng)用也無法斷定。使用激光器也能在數(shù)據(jù)載體中編寫入一個(gè)惟一的數(shù)字(僅發(fā)布一次的序列號(hào))或連貫的數(shù)字。電磁場(chǎng)用在無線電波為30 MHz以上的射頻識(shí)別系統(tǒng)中，具體內(nèi)容可以閱讀參考文獻(xiàn)[2]。 2．磁通量≯和磁通密度B 一個(gè)(圓柱形)線圈的磁場(chǎng)能對(duì)磁針施加作用力。3．4．2 電磁波 1．電磁波的產(chǎn)生隨著時(shí)間變化的空間磁場(chǎng)感應(yīng)有閉合電力線(渦旋場(chǎng))的電場(chǎng)。這種脫離的電磁場(chǎng)被稱為遠(yuǎn)距離場(chǎng)。特別要保證射頻識(shí)別系統(tǒng)不會(huì)干擾附近的無線電廣播和電視廣播、移動(dòng)的無線電服務(wù)(警察、安全服務(wù)、工商業(yè))、航運(yùn)和航空用無線電服務(wù)和移動(dòng)電話等。在這個(gè)頻率范圍內(nèi)，除了電感射頻識(shí)別系統(tǒng)，其他的ISM應(yīng)用有遙控系統(tǒng)、遠(yuǎn)距離控制模型系統(tǒng)、演示無線電設(shè)備和傳呼機(jī)。高時(shí)鐘頻率，這樣可實(shí)現(xiàn)密碼功能或使微處理器工作；同13．56 MHz相比，可供使用的功率較??；一般把遠(yuǎn)耦合IC卡稱為電子標(biāo)簽，不是非常嚴(yán)格的場(chǎng)合下，也會(huì)把近耦合IC卡稱為電子標(biāo)簽。 從目前的國(guó)內(nèi)市場(chǎng)來看，主要應(yīng)用的仍是符合ISOflEC 14443(Type A)的Mifare產(chǎn)品，該產(chǎn)品最初由Mikron公司提供，后來Philips公司收購了Mikron公司，這樣Mifare和Mifare Light就成了Philips的產(chǎn)品。 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO／IEC 10373規(guī)定了有芯片和無芯片識(shí)別卡的測(cè)試方法，當(dāng)然也適用于電子標(biāo)簽的測(cè)試。ISO TC 23／SC 19——農(nóng)業(yè)電子標(biāo)準(zhǔn)； CENELEC——?dú)W洲電子技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)； 對(duì)物品信息的跟蹤性和可追溯性的要求。對(duì)物品實(shí)時(shí)監(jiān)控的要求。專業(yè)型防偽的使用者一般是機(jī)構(gòu)，防偽時(shí)面對(duì)的是大量的產(chǎn)品，而消費(fèi)者防偽是消費(fèi)者面對(duì)較少數(shù)量的產(chǎn)品。圖5．2電子標(biāo)簽用于生產(chǎn)流水線管理2．倉儲(chǔ)管理 將電子標(biāo)簽系統(tǒng)用于智能倉庫貨物管理，能有效地解決倉儲(chǔ)貨物信息管理。用于照相機(jī)、攝像機(jī)、便攜電腦、CD隨身聽、珠寶等貴重商品防盜。電子標(biāo)簽系統(tǒng)可提供準(zhǔn)確、自動(dòng)化的庫存管理，同時(shí)防止盜竊(如圖53所示)。5．1．5防盜1．汽車防盜現(xiàn)在已經(jīng)有了能夠封裝在汽車鑰匙中的微型電子標(biāo)簽，使電子標(biāo)簽系統(tǒng)可方便地應(yīng)用于汽車防盜(如圖54所示)。5．1．6航空包裹管理隨著全球航空業(yè)每年以6％的速度快速增長(zhǎng)，旅客數(shù)量不斷增加，傳統(tǒng)的航空包裹的處理流程正面臨著巨大的壓力。同時(shí)用于出入口安全檢查、考勤及公司財(cái)產(chǎn)監(jiān)控等方面。還可以將電子標(biāo)簽植入寵物中，可以方便識(shí)別無證寵物、失蹤寵物的認(rèn)領(lǐng)等。 優(yōu)點(diǎn)：有效管理貨物裝箱作業(yè)，可減少損失、信息收集自動(dòng)化，并可核對(duì)產(chǎn)品來源，稽核每階段制程中產(chǎn)品品質(zhì)，可更改電子標(biāo)簽上的資料而無須更改產(chǎn)品包裝。改善存貨管理，減少遺失與遭竊；簡(jiǎn)化了自動(dòng)化處理同時(shí)已售衣物的過程。自動(dòng)化過程使在每一銷售點(diǎn)更容易應(yīng)付、處理。通過美國(guó)德州儀器的電子標(biāo)簽識(shí)別客戶、貨物，在客戶購買貨物時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)收集從而完成購買付費(fèi)。通過觸摸顯示屏，客戶也可以查看其他的商品和一些相關(guān)的配件。英國(guó)最大的零售商Marks＆Spencer公司，采用Intellident系統(tǒng)公司提供的美國(guó)德州儀器公司的電子標(biāo)簽替代原有的條碼標(biāo)簽，去追蹤他們的350萬個(gè)循環(huán)使用的食品托盤及推車。Spencer公司能夠充分追蹤和管理食品托盤，使他們花有限的錢，得到最大的收益；同時(shí)也因?yàn)樗麄兊闹仁沟秒娮訕?biāo)簽在零售業(yè)追蹤管理的應(yīng)用中得到推廣?！癙rada公司的成功是一個(gè)最好的與客戶溝通，了解客戶需求的零售商店的范例。美國(guó)德州儀器的電子標(biāo)簽和讀／寫機(jī)被應(yīng)用到每個(gè)Prada公司中心商店的收費(fèi)口，用以識(shí)別商品、裝置和職員。 特征：可利用特定素材將電子標(biāo)簽卷標(biāo)固定在衣物上。一種辨識(shí)配套衣物(例如褲子、襯衫、背心、夾克)的方法。特征：將電子標(biāo)簽合并在一種可耐得起的環(huán)境因素(例如濕度、含脂量及含鹽量)的材料里，然后可將電子標(biāo)簽貼在生鮮肉類上，可在工廠各點(diǎn)設(shè)置固定式或手提式卡片閱讀機(jī)，以辨識(shí)、偵測(cè)產(chǎn)品。這樣可以減少因票證偽造所帶來的損失。安全級(jí)別要求高的地方，還可以結(jié)合指紋、掌紋等其他識(shí)別方式。要增強(qiáng)包裹的安全，防止出錯(cuò)，電子標(biāo)簽系統(tǒng)是目前能滿足這一要求的最佳產(chǎn)品。如果讀／寫器接收不到電子標(biāo)簽發(fā)送來的特定信號(hào)，中央計(jì)算機(jī)將關(guān)閉汽車引擎。這既提高了工作效率，又避免了工作誤差。專門的貨物掃描器會(huì)對(duì)貨品實(shí)時(shí)掃描，得到實(shí)時(shí)存貨記錄。它不但增加了一天內(nèi)處理貨物的件數(shù)，還可以監(jiān)看貨物的一切信息。電子標(biāo)簽用在消費(fèi)類產(chǎn)品上時(shí)，最好和其他防偽產(chǎn)品結(jié)合使用，能發(fā)揮更多的功能，例如防盜、供應(yīng)鏈管理等。防偽產(chǎn)品要求成本低且很難偽造。對(duì)高準(zhǔn)確度、高安全性的要求。AAR——北美鐵路自動(dòng)識(shí)別設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)。CEN／TC 23／SC 3／WG 3——可移動(dòng)氣體罐及內(nèi)容物的識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)； 其中與電子標(biāo)簽相關(guān)的有：第4部分：密耦合射頻卡的測(cè)試方法； 第6部分：近耦合電子標(biāo)簽的測(cè)試方法；第7部分：遠(yuǎn)耦合電子標(biāo)簽的測(cè)試方法。億恒科技(原西門子保密和智能卡芯片部)推出了能夠同時(shí)支持A類和B類的產(chǎn)品，法國(guó)INSIDE公司也推出了同時(shí)支持A類和B類的產(chǎn)品。由于該IC卡的生產(chǎn)成本高，而與接觸式IC卡相比優(yōu)點(diǎn)又很少，因此這種密耦合系統(tǒng)從未在市場(chǎng)上銷售，并，且至今幾乎沒有應(yīng)用。在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO／IEC 14443以及ISO／IEC 15693中采用的頻率是13．56 MHz。(4)27．125 MHz：只適合于特殊的應(yīng)用(例如歐洲點(diǎn)狀數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng))。該頻率同13．56 MHz相比，可供使用較大的功率；這些頻率位于在全世界范圍內(nèi)被分類的IsM(Indust~．ial—Scientific—Medical)頻段內(nèi)，它們也可以應(yīng)用于射頻識(shí)別。達(dá)到目標(biāo)的高頻能量的一部分被目標(biāo)吸收，并轉(zhuǎn)變成熱量，另外一