rfid的技术原理及应用(RFID技术发展状况分析)
rfid的技术原理及应用(RFID技术发展状况分析)国内因素国外因素AIDC的一个分支RFID 市场划分驱动因素
RFID技术发展状况分析-技术标准成本
RFID 技术概论
RFID的技术特征
RFID技术的多样性
AIDC的一个分支
RFID 市场划分
驱动因素
国外因素
国内因素
技术标准成本循环
技术
标准
成本
RFID 发展趋势分析
Hype Cycle
修正的Hype Cycle
RIO趋势
RFID技术发展状况分析-技术标准成本
RFID 技术概论
基带信号处理
编码/解码
命令/响应单元
逻辑内存
数据协议处理器
RF 通道
标签读写命令与映射规则
物理读写器
命令
响应
I/O通道
电子标签
天线
命令
响应
射频电路
RFID技术发展状况分析-技术标准成本
RFID 的技术特征
- RFID (Radio Frequency Identification)
- RFID 是一种自动识别技术,其特点是以无接触方式,在不知不觉中自动完成识别过程
- RFID 是一种无接触自动识别技术,利用射频信号及其空间耦合传输特征,实现对静止的或移动中待识别物品的自动识别
- RFID 系统有两部分组成:即标签和阅读器
RFID技术发展状况分析-技术标准成本
不同频段的技术特点
交变磁场耦合
阅读器标签
标签天线
芯片
天线
适用频率-125KHz(λ=2400m)
-133KHz( λ=2256m )
-225KHz( λ= 1333m)
耦合方式交变磁力线偶尔回(电磁感应)
线圈匝数,线圈截面积(交变磁通量)
耦合距离(影响耦合度)
耦合场描述-标签处磁场强度H(A/m)
-耦合磁场强度(ISO15693)
Hmax=5Am
Hmin=150mA/m
RFID技术发展状况分析-技术标准成本
阅读器
天线
标签
芯片
天线
适用频率(f=c / λ)- 433MHz(λ=69.3cm)
-915MHz (λ=32.8cm)
-5.8GHz (λ=5.2cm)
耦合方式-电磁波反射,反射耦合(反向调制)
-雷达反射截面RCS,耦合距离R
-无线尺寸:λ/2
耦合场描述-标签处电场强度E(V/m)
-耦合电场强度(ISO18000-6)
Emax=30V/m
Emin=1.5V/m,4V/m,10V/m
RFID技术发展状况分析-技术标准成本
自动化层次
成本
人工识别条码识别
短距离无源RFID无源RFID
有源主动RFID
GPS 其他卫星手段
有源主动式信标(RFID)
双向有源主动式(RFID)
定时定位系统(RTLS)
RFID技术发展状况分析-技术标准成本
RFID 是AIDC的一个分支
-AIDC(Automatic Identification and Data Capture)
-自动识别技术<->ADIC技术
-ADIC技术包括
1>条码技术
2>RFID技术
3>生物特征识别技术
指纹、掌纹、虹膜、人脸
4>光学符识别技术
5>卡技术(磁卡/IC 卡)
RFID技术发展状况分析-技术标准成本
RFID应用市场划分_1驱动因素
-技术发展与应用相结合的自然驱动因素
-互联网发展带来的超级设想驱动因素
MIT的Auto-ID Center创立(1999.10.1)
EPC+物联网概念的提出
EPC+物联网爆想
-沃尔玛为首的企业驱动因素
应用需求
强制命令
-海湾战争带来的军事物流需求的驱动因素
全资可视化的概念
全球可视化动态物资运筹、追踪、供应、管理
-反恐与安全(美国国土安全)带来驱动因素
RFID技术发展状况分析-技术标准成本
RFID应用市场划分_2国外因素
- WalMart的强制拉动
- 美国国防部的采购要求
- 食品/药品的安全与防伪
- 欧、日、韩等的追随
反对声音
-隐私的担忧
-辐射的担忧
RFID技术发展状况分析-技术标准成本
RFID应用市场划分
国内因素-中国崛起的势头
中国经济的持续高速发展中国的进出口贸易的提升(2005年超过10000亿美元,位居第三)
-中国正在成为世界的工厂世界制造中心Walmart的采购量(在中国200亿美元左右的年采购量)
-巨大的内贸/外贸市场世界最大的一块市场
-自主知识产权、品牌的需求由粗放型发展向集约型过渡
RFID技术发展状况分析-技术标准成本
专业应用
-动物
-物品标识
-移动车辆识别
-……
WalMart
-EPC
-物联网
军事物流与安全
-全资可视化
-军事物流
-防伪与安全
RFID技术发展状况分析-技术标准成本
标准
成本
技术
RFID
应用
RFID技术发展状况分析-技术标准成本
技术/标准/成本-技术推动标准建立
-标准驱动成本降低
-成本驱动技术提高
循环圈特点
-第一圈已基本走通
-第一圈走了03/04/05/06
-第二圈预计走07/08
-第三圈预计走09(成熟)
-趋势:随应用扩大放量
技术、标准、成本-循环圈
RFID技术发展状况分析-技术标准成本
RFID应用
-应用是目的
-应用中发展、丰富、完善
-应用看似无序却有序
不太计较成本的先来
--迫切需要
条件成熟的先来
--需求与技术匹配
先知者先来
--知道需要的是什么
-技术与应用环境相关
定制设计
技术、标准、成本 应用是核心
RFID技术发展状况分析-技术标准成本
投资回报RIO
-为什么会关注RFID?
用户:花钱得利
开发者:做事得回报
投资者:钱变钱快利
当前的问题
-RFID的钱不好赚花钱容易赚钱难
-RFID赚钱周期太长
技术开发+市场开发
RFID利薄风险大WalMart 拉动市场
关注的人太多
技术标准成本-投资回报RIO
RFID技术发展状况分析-技术标准成本
RFID 技术标准成本循环
技术分析
RFID技术发展状况分析-技术标准成本
识别距离需求(How Far?)
近距离识别需求(<1m)
零距离识别非电连密耦合
常规近距离识别(10-20cm)
近距离非电连疏耦合(<1m)
远距离识别需求(>1m)
常规距离3-5m
远距离识别
超远距离(>10m)
模糊距离识别需求
识别速度需求(How Fast?)
高速移动需求(>80Km/h)
类比高速路车辆行使
常规移动(10-50Km/h)
类比城市道路车辆行使
静态识别
类比人行走
识别标签数量需求(How many?)-单标签识别
-多标签识别
2-3个标签识别
数十个标签识别
标签存储容量需求(How much?)
-单ID号识别
-用户数据识别
-数据包要求
读写需求(What Tech?Read/write)
- 只读需求
只读标签ID
读用户数据区
-读写需求
一次写多次读
多次读写
同时读写
从技术层面看应用需求
RFID技术发展状况分析-技术标准成本
产品方面
-电子标签性能下降
结构外观:变形、变老、脱落
损坏:ESD静电、读写失败
芯片绑定:松脱(温度)
-读写性能下降
与标签的匹配性变差(温度)
性能改变(功率/频率/信号/安装)
软件方面的缺陷暴露
应用系统方面
-应用系统设计缺陷
读误邻道问题
识读率问题
-系统维护问题
未及时维护或维护不当
电子标签的一致性
-标签芯片
-生产工艺(贴片工艺)
电子标签的温度漂移特性
-高低温下的漂移
其他问题
-标签对介质的适应性
-防拆、防静电
应用环境影响
-单读写器工作环境
简单应用环境
-多读写工作环境
读写器之间的相互影响
多读写器对标签的影响
-外部影响(双向)
应用中面临的一些问题
RFID技术发展状况分析-技术标准成本
多读写器应用环境 避免相互干扰影响的途径
-(T,F,S)空间
- 时分(TD),F/S不分(彻底)
多读写器发射时分,应用环境内单一读写器工作
花时间代价,影响速度
发射时分同步机制的实现(内同步,外同步)
-频分(FD),T/S不分(困难)
要求读写器具有较好的窄带处理特性,跳频
不能隔离标签受多读写器的影响(收到不同命令,哑态)
-空分
读写器灵敏度不能太高
各读写器覆盖区间有一定间距
RFID技术发展状况分析-技术标准成本
窄小的有效阅读通道
-烟草转运托盘标签嵌入托盘中部(管理追踪托盘)
香烟的金属箔包装
托盘落地->有效阅读通道约:15-17cm
-流水线上的邻道干扰对发射天线进行特殊的处理
-标签数据包重复改写
标签数据容量
写入时间依数据量而定
用户数据区的使用
-用户数据区注入数据
- 用户数据区的阅读
前提是先确定出ID号
识别速度较慢
确定对用户数据的使用
非必要时尽量不读取用户区
-集装箱RFID的特点
集装箱身份标识
集装箱关封
场分布与用户数据
RFID技术发展状况分析-技术标准成本
电波空间距离的衰减特征是主要依据-其他多径传输的影响
明岛:信号增强--阅读距离增加(阅读距离内出现读不连续)
暗岛:信号减弱--阅读距离减小(阅读距离内出现读不连续)
RFID应用内部干扰-RFID应用系统内部读写器与读写器之间的相互干扰影响
同时工作时比较严重
-多读写器对标签的影响同时工作时比较严重
外部对内部的干扰影响-RFID应用系统外部对应用内部的影响(一般均为怀的影响)
依具体的应用环境及周边同频段无线发射功率占用频带有关,较难克服影响,需协助邻近的发
射装置的发射指标或调整RFID设备安装位置
内部对外部的干预影响-RFID应用系统内读写器发射功率,占用频带对外部应用的影响
读写器的发射指标(频率、功率、主频带、及边频带满足无线发射规则,可免除责任)
内部干扰与外部干扰
RFID技术发展状况分析-技术标准成本
ISO技术标准- ISO/IECJTC1/SC31/WG4;ISO 18000-1-2-3-4-5-6-7(空中接口)
<13.5KHz 13.56MHz 2.45GHz 860-960MHz 433MHz
- ISO/IECJTC1/SC31/WG4;ISO 18001(应用需求概览)
- ISO/IECJTC1/SC31/WG4;ISO 19789(应用程序接口API)
- ISO/IECJTC1/SC31/WG4;ISO 15961/2/3(数据/编码和逻辑内存/惟一标识)
- ISO/IECJTC1/SC31/WG4;ISO 18046(标签和读写性能测试)
- ISO/IECJTC1/SC31/WG4;ISO 18047-2-3-4-6-7(设备一致性测试)
- ISO/IECJTC1/SC31/VR;ISO19762(AIDC技术术语)
ANSI技术标准-ANSIINCITS T6; NCITS256-1999/2001/2003
EAN.UCC技术标准- EAN.UCCEPC Global Spec.1.0/1.1
HF Class / UHF Class0/Class0 /Class 1
-C1G2:UHF Generation 2
RFID技术标准体系
RFID技术发展状况分析-技术标准成本
空中接口标准- 解决标签与读写器沟通语言
ISO18000-6-空中接口参数表
-TYPE A/B/C(编码方式与多标签识读协议差异)
- 标签灵敏度等级(3级)
EPC Global UHF频段- C0/C0+ 、C1(Cla / C1b)
- C1G2;Generation 2-多标签
- 多读写器环境
-密码认证
-Kill命令
标签数据规格标准-已有标准草案
-尚未形成关注焦点
读写器后端接口标准-已有标准草案
-尚未形成关注热点
RFID技术标准概要
RFID技术发展状况分析-技术标准成本
产品采购成本
-电子标签芯片成本
天线成本
封装成本
-读写器读写器硬件
读写器软件
-其他辅助设备
-产品售后服务
系统集成设计成本
-应用需求调研分析
-系统集成设计
-产品选择与测试
-部分定制设计
-现成安装施工
-验收成本
应用系统成本
-系统交付后的保障
-售后技术支持
RFID应用成本
RFID技术发展状况分析-技术标准成本
Hype Cycle
RFDI 发展趋势分析可见度
时间
技术触发
夸张的期望峰值
梦想破灭
平缓的增长
成熟后的大生产
RFID技术发展状况分析-技术标准成本
五个阶段
-技术触发
-夸大期望
-幻想破灭
-平稳增长
-成熟应用
Hype Cycle曲线
RFID技术发展状况分析-技术标准成本
五个阶段
- 技术触发
1999年
EPC提出
-夸大期望
Walmart拉动
-幻想破灭
误解
-平稳增长
现在
-成熟应用
预期中