《物联网工程及应用》课件第3章.ppt

第3章无线射频识别技术

3.1无线射频识别技术概述

3.2RFID及相关的自动识别技术

3.3RFID基本工作原理

3.4RFID的数据传输协议

3.5RFID的频率标准与技术规范

3.6RFID标准体系结构

3.7无线射频识别的应用行业标准

3.8系统选择与性能评估

3.9本章小结

3.1无线射频识别技术概述

3.1.1无线射频识别技术的基本概念和特点

无线射频识别技术(RadioFrequencyIdentification，

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)实现对被识别物体的自

动识别。

为了完成RFID系统的主要功能，RFID需要系统具有两

个基本的构成部分，即电子标签(Tag)和阅读器(Reader)。电

子标签(或称应答器)由耦合元件及芯片组成，其中包含加密

逻辑、串行电可擦除可编程只读存储器(ElectricErasableand

ProgrammableRead-OnlyMemory，EEPROM)、微处理器以

及射频收发电路。电子标签具有智能读写和加密通信的功能，

可通过无线电波与读写设备进行数据交换，它工作的能量由

阅读器发生的射频脉冲提供。阅读器有时也称为查询器、读

写器或读出装置，主要由无线收发模块、天线、控制模块及

接口电路等组成。阅读器可将主机的读写命令传送到电子标

签，把从主机发往电子标签的数据加密，或将电子标签返回

的数据解密后送到主机。图3-1所示为一个典型的RFID应用

系统的组成图。

图3-1RFID应用系统组成图

3.1.2无线射频识别技术的现状和发展

RFID技术的前身可以追溯到第二次世界大战(约1940年)

期间。当时英军用于识别敌我双方飞机采用的方法是在英方

飞机上装识别标签(类似于现在的主动式标签)，当雷达发出

微波查询信号时，装在英方飞机上的识别标签就会作出相应

的回答，使得发出微波查询信号的系统能够判别出飞机的身

份，此系统称为敌我识别(IdentityFriendorFoe，IFF)系统。

目前世界各地使用的飞行管制系统仍是以此为基础建立的。

1948年，早期研究RFID技术的一篇具有里程碑意义的论

文——《CommunicationbyMeansofReflectedPower》发表。

到20世纪60年代则出现了一系列的RFID技术论文、专利及

文献。同一时期，还出现了商用RFID系统——电子商品监

视(ElectronicArticleSurveillance，EAS)设备。EAS被认为是

RFID技术最早且最广泛应用于商业领域的系统。

20世纪70年代，RFID技术成为人们研究的热门课题，

出现了一系列的研究成果，并被成功应用于自动汽车识别

(AutomaticVehicleIdentification，AVI)的电子计费系统、动

物跟踪以及工厂自动化等。

20世纪80年代是充分使用RFID技术的10年。虽然世界

各地开发者的方向有所不同，但是美国、法国、意大利、西

班牙、挪威以及日本等国家都在不同应用领域安装和使用了

RFID系统。第一个实用的RFID电子收费系统于1987年在挪

威正式使用。1989年美国达拉斯南路高速公路也开始使用不

停车收费系统。在此期间，纽约-新泽西港务局开始在林肯

路的汽车入口使用RFID系统。

20世纪90年代是RFID技术繁荣发展的10年，主要体现

在美国大量设置了电子收费系统。1991年在俄克拉荷马州

(Oklahoma)建成了世界上第一个高速公路不停车收费系统，

汽车可以高速通过计费站。世界上第一个包括电子收费系统

和交通管理的系统于1992年安装在休斯顿(Houston)，该系

统中首次使用了Title21标签，而且这套系统和安装在俄克拉

荷马州的RFID系统相兼容。同一时期，在欧洲也广泛使用

了RFID技术，如不停车收费系统、道路控制和商业上的应

用。实际RFID技术已经在许多国家或地区的公路不停车收

费、火车车辆跟踪与管理中得到应用，如澳大利亚、中国、

菲律宾、巴西、墨西哥、加拿大、日本、马来西亚、新加坡、

新西兰、南非、韩国等。借助于电子收费系统，出现了一些

具有新功能的RFID技术。

为适应数字化信息社会发展的需求，RFID技术的研究

与开发还在突飞猛进地发展。在美国、日本及欧洲等国家和

地区正在研究新的RFID技术。各种新的RFID系统不断涌现。

从20世纪末到21世纪初，RFID技术中的一个重大的突

破就是微波肖特基(Schottky)二级管可以被集成在CM