rfid调研报告

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　　一、概述

　　随着经济的高速发展和科技的进步，尤其是数字化、网络化进程的加快，一门集计算机技术、光学技术、网络技术、无线电技术、通信技术于一体的高新数据采集技术——无线射频识别技术（radio frequency identification，RFID）自20世纪80年代中期开始应用。沃尔玛、IBM、HP、微软、美国国防部、中国国家标准委员会，均开展了基于RFID技术的研究。RFID系统逐渐应用于物流、航空、邮政、交通、票务、金融、军事、医疗保险、跟踪、矿井、设备和资产管理等领域。

　　二、RFID工作原理

　　RFID读写器向一定范围发射射频信号，当RFID标签进入读写器的射频场后，标签天线就会获得感应电流，从而为RFID芯片提供能量，芯片就会通过内置天线以射频信号的形式向读写器发送存储在芯片内的信息，读写器对接收的信号进行解调和解码，然后通过RS232，RS422，RS485或无线方式送至计算机系统进行有关的数据处理。如图1

　　三、RFID技术特点

　　1）耐环境性。防水，防磁，耐高温，不受环境影响，无机械磨损，寿命长，不需要以目视可见为前提，可以在那些条码技术无法适应的恶劣环境下使用，如高粉尘污染、野外等。

　　2）可反复使用。RFID标签上的数据可反复修改，既可以用来传递一些关键数据，也使得RFID标签能够在企业内部进行循环重复使用，将一次性成本转化为长期摊销的成本。

　　3）数据读写方便。RFID标签无需像条码标签那样瞄准读取，只要被置于读取设备形成的电磁场内就可以准确读到，同时减少甚至排除因人工干预数据采集而带来的效率降低和纠错的成本。RFID每秒钟可进行上千次的读取，能同时处理许多标签，高效且准确，从而能使企业大幅度提高管理的精细度，让整个作业过程实时透明，创造巨大的经济效益。

　　4）安全性。RFID芯片不易被伪造，在标签上可以对数据采取分级保密措施。读写器无直接对最终用户开放的物理接口，能更好地保证系统的安全。四、RFID技术应用

　　RFID技术涉及信息、制造、材料等诸多高技术领域，涵盖无线通信、芯片设计与制造、天线设计与制造、标签封装、系统集成、信息安全等技术。而且物联网中的RFID技术已经在诸多领域有很成熟的应用了。一些国家和国际跨国公司都在加速推动RFID技术的研发和应用进程。在过去十多年间，共产生数千项关于RFID技术的专利，主要集中在美国、欧洲、日本等国家和地区。

　　中国已经将RFID技术应用于铁路车号识别、身份证和票证管理、动物标识、特种设备与危险品管理、公共交通以及生产过程管理等多个领域。

　　RFID技术的四大应用领域

　　（一）RFID标签应用。

　　按照能量供给方式的不同，RFID标签分为有源、无源和半有源三种；按照工作频率的不同，RFID标签分为低频（LF）、高频（HF）、超高频（UHF）和微波频段（MW）的标签。目前国际上RFID应用以LF和HF标签产品为主；UHF标签开始规模生产，由于其具有可远距离识别和低成本的优势，有望在未来五年内成为主流；MW标签在部分国家已经得到应用。中国已掌握HF芯片的设计技术，并且成功地实现了产业化，同时UHF芯片也已经完成开发。

　　（二）RFID天线应用。

　　目前RFID标签天线制造以蚀刻/冲压天线为主，其材料一般为铝或者铜，随着新型导电油墨的开发，印刷天线的优势越来越突出。RFID标签封装以低温倒装键合工艺为主，也出现了流体自装配、振动装配等新的标签封装工艺。中国低成本、高可靠性的标签制造装备和封装工艺正在研发中。

　　（三）RFID读写器应用。

　　RFID读写器产品类型较多，部分先进产品可以实现多协议兼容。中国已经推出了系列RFID读写器产品，小功率读写模块已达到国外同类水平，大功率读写模块和读写器片上系统（SoC）尚处于研发阶段。

　　（四）RFID体系架构应用。

　　在应用系统集成和数据管理平台等方面，某些国际组织提出基于RFID的应用体系架构。各大软件厂商也在其产品中提供了支持RFID的服务及解决方案，相关的测试和应用推广工作正在进行中。中国在RFID应用架构、公共服务体系、中间件、系统集成以及信息融合和测试工作等方面取得了初步成果，建立国家RFID测试中心已经被列入科技发展规划。

　　五、FID技术领域面临的主要问题

　　首先是标准问题。到目前为止，射频识别技术已经具有了一些国际标准。而在我国，射频识别技术的生产和应用领域仅有一些行业标准，还没有国家标准。制定一个自主的国家标准，并且与国际标准相互兼容，使我国的RFID产品能顺利地在世界范围中流通，是当前重要而急切需要解决的问题。

　　第二是安全与隐私问题：一方面射频识别技术的应用有着无限的魅力，另一方面对个人隐私安全的威胁极大的阻碍了射频识别技术的快速推广。未经授权的机构或个人可能对RFID标签的读取和写入，甚至进行非法追踪、盗取货物或机密信息，以谋求利益或蓄意破坏因此，如何保护持有人的隐私安全技术将是在目前和今后发展RFID技术十分关注的课题。

　　第三是多样性和复杂性。目前国内的应用还处于初级阶段，应用效果不好评判。由于用户需求的多样性和复杂性，导致很多应用只是在探索阶段，从而使公司的研发压力和成本更大。同时，通过改进工艺和技术创新进一步降低成本，使之能够与传统的条码相比，才能将RFID标签广泛地应用到更多的商品中。六、RFID技术发展展望

　　RFID技术的发展已经走过50余年，随着技术的不断进步，RFID产品的种类将越来越丰富，在满足应用需求的同时，又极大地促进了应用的发展。RFID技术的发展将会在电子标签(射频标签)、阅读器、应用系统集成、中间件平台、标准化等方面取得新的进展。随着技术不断发展和应用系统的推广普及，RFID在性能等各方面都会有较大提高，成本将逐步降低，可以预见未来RFID技术的发展将有以下趋势：

　　1、标签产品多样化。未来用户个性化需求较强，单一产品不能适应未来发展和市场需求。芯片频率、容量、天线、封装材料等组合形成产品系列化，与其他高科技融合，如与传感器、GPS、生物识别结合将由单一识别向多功能识别发展。

　　2、系统网络化。当RFID系统应用普及到一定程度时，每件产品通过电子标签赋予身份标识，与互联网、电子商务结合将是必然趋势，也必将改变人们传统的生活、工作和学习方式。

　　3、系统的兼容性更好。随着标准的统一，系统地兼容性将会得到更好的发挥。产品替代性更强。

　　4、与其他产业融合。与其他IT产业一样，当标准和关键技术解决和突破之后，与其他产业如3C、3网等融合将形成更大的产业集群，并得到更加广泛的应用，实现跨地区、跨行业应用。

　　因此，我们有理由相信RFID产业发展潜力是巨大的，将是未来发展的一个新的增长点，RFID射频技术将会在物联网中起到重要的支撑作用。

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　　射频识别技术(RFID，Radio Frequency Identification)，又被称为电子标签技术、无线射频技术，它是近些年来国际上迅速发6展起来的一种非接触式自动识别技术。RFID技术可通过无线电讯号识别特定的目标，并且读写相关的数据，不需要特定目标和识别系统之间建立机械上或者光学上的接触，具有高精度、较强的环境适应能力、信息存储能力强、操作方便、抗干扰等优点，通常有低频(125K?134.2KHz)、高频(13.56MHz)、超高jianda频、微波等技术在生活中应用领域广泛，如：物流运输、供应链管理、出入境检查、储物管理及流水线生产管理等。

　　1、RFID电子标签系统组成

　　一般来说，RFID电子标签系统由三部分构成，包括：读写器、应用系统、射频标签。

　　射频标签：包括天线和芯片，在每个芯片里有特定的识别码，识别码中有所约定存储的电子数据，而对于一般的实际应用，射频标签要粘附于被识别物体的表面上，以实现信息集中对应。

　　读写器是实现读取和写入标签信息的设备，其根据需要并使用相应协议进行工作。其形式有手持、固定的两种，通过网络通信系统进行通信，从而完成对射频标签信息的获取、解读、识别以及数据存取管理等。

　　应用系统：主要完成对数据信息的存储和管理，并可对标签进行读写的控制。

　　2、RFID电子标签工作原理

　　RFID的工作原理如图2-13所示，计算机控制端通过发送指令使读写器工作，读写器将内部存储的数据经过调制后再将一定频率的射频信号通过天线发送至外界，若是目标对象上的标签在此射频信号波及的范围之内，则会产生感应电流，然后标签把反馈信息再送至读写器,经过解调后还原出标签的数据传送给计算机

　　3、RFID电子标签分类

　　RFID标签芯片体积较小，厚度不超过化35mm，最小表面积为3mm2，它由芯片和天线构成，可印制在塑料、纸张、玻璃、纺织品等包装的材料上。

　　若将RFID标签按照能量供给方式可分为有源标签、半有源标签和无源标签。 (1)有源标签：含有电池，能够主动的向阅读器发出信息；

　　(2)半有源标签：虽然含有电池，不过这里电池的能量仅用来维持芯片内部的循环，不用做向阅读器激发能量的功能；

　　(3)无源标签：不含有电池，仅仅通过阅读器发送来的能量传给标签，再将标签激发，

　　若将RFID标签按照系统工作的频率，可分为低频LF(125kHz-134kHz)、高频HF(13.56MHz)、超高频UHF(860MHz-960MHz)和微波(2.45GHz、5.8GHz)。其中低频和高频通过电感耦合的方式实现数据通信，读写距离一般不超过1m。而超高频和微波使用电磁波反向散射的原理，其读写距离可达10m，有源标签能实现更远的读写距离。

　　4、RFID

　　RFID射频识别技术已经广泛用于多种领域，包括身份识别、防伪鉴定、危险品管理、物流管理等等，得益于它自身的多种优势;

　　(1)体积小：RF瓜标签体积小重量轻，形状也不受限制，适合多样化的发展，

　　(2)环保：RFID标签中可化重复循环使化标签中的信息可队进行修改、删除等操作，反复利用利于环保，

　　(3)快速识别：在进行扫描等读写操作时，不需要很近的距离就可完成，速

　　(4)内存大：RFID标签是一种电子标签，其具有存储记忆容量大的优点，一维条形码的存储容量是50Bytes，二维条形码最大是3000Bytes，然而RFID最大容量则达到数MB

　　(5)耐久性能好：RFID电子标签异于传统标签的一大优势是抗破坏性能要高很多。RFID标签在受到水、日晒、撞击摩擦等外界环境干扰时，比普通标签的耐受性能更好，

　　(6)安全：RFID装载的是电子信息,受到密码保护，数据不会被轻易篡改和伪造，

　　(7)唯一性：每一个RFID标签都有唯一的UID，每个公司生产的RFID芯片其UID都不一样，而且UID不可被更改，只要标签不被损毁就仍然可使用。

　　5、由RFID技术衍生的产品主要有三大类

　　5.1、无源

　　RFID产品：此类产品需要近距离接触式识别，比如饭卡、银行卡、公交卡和身份证等，这些卡的类型都是在工作识别时需要近距离接触，主要工作频率有低频125KHZ、高频13.56MHZ、超高频433MHZ和915MHZ。这类产品也是我们生活中比较常见，也是发展比较早的产品。在系统中，该系统中的标签内部没有电池，通过读写器发出的射频信号供电，然后电子标签将通过天线接收到的能量中的一部分转化为直流电，从而为电子标签的内电路正常工作供电。其缺点是工作距离较短，优点是寿命长、对工作环境没有很高的要求，同时在不同限制规则下，能够满足绝大多数实际情况下系统的需要。

　　5.2、有源

　　RFID产品：这类型的产品则具有远距离自动识别的特性，所以相应地应用到一些大型环境下，比如智能停车场、智慧城市、智慧交通及物联网等领域，它们的主要工作有微波2.45GHZ和5.8GHZ，超高频433MHZ。在系统中，系统本身含有电池，电子标签工作的所有能量都由其提供，因此电子标签可以使用其自己的发射器主动地将数据发送给读取器。

　　其功率足够，所以传输的距离比较远，同时具有非常好的可靠性。但是，有源电子标签的使用时间有限，一般不超过10年，而且电池会跟着使用时间的增长而不断被耗尽，数据的传输距离将逐渐变近，这将对RFID系统的工作产生非常大的影响。

　　5.3、半有源

　　RFID产品：顾名思义就是有源RFID产品和无源RFID产品的结合，它结合二者的优点，在低频125KHZ频率的触发下，让微波2.45G发挥优势，解决了有源RFID产品和无源RFID产品不能解决的问题，比如门禁出入管理、区域定位管理及安防报警等方面的应用，近距离激活定位、远距离传输数据。

　　半无源RFID供电系统的标签包含有电池，但是电池提供的电量有限，并不足以使标签能主动将信息传输给读写器。同时，根据电子标签是否处于工作状态，可以将电子标签作为半有源和无源电子标签处理。

　　6、RFID天线相关总结

　　6.1、RFID天线制作技术

　　RFID天线制作技术主要有蚀刻法、线圈绕制法和印刷天线三种。蚀刻法也称为减法制作技术。其制作流程如下(以铜质天线为例)：首先在一个塑料薄膜上层压一个平面铜箔片；然后在铜箔片上涂覆光敏胶，干燥后通过一个正片(具有所需形状的图案)对其进行光照；放入化学显影液中，此时感光胶的光照部分被洗掉，露出铜；最后放入蚀刻池，所有未被感光胶覆盖部分的铜被蚀刻掉，从而得到所需形状的铜线圈。

　　蚀刻印制天线因为其精度高，特性能够与读写机的询问信号相匹配，同时在天线的阻抗、应用到物品上的射频性能等都很好，但是它的缺点就是成本太高。

　　利用线圈绕制法制作RFID标签时，要在一个绕制工具上绕制标签线圈并进行固定，此时要求天线线圈的匝数较多(典型匝数50～1500匝)。这种方法用于频率范围在125-134 KHz的RFID标签，其缺点是成本高，生产速度慢。

　　印刷天线是直接用导电油墨在绝缘基板(薄膜)上印刷导电线路，形成天线和电路，又叫添加法制作技术。主要的印刷方法已从只用丝网印刷扩展到胶印、柔性版印刷、凹印等制作方法，较为成熟的制作工艺为网印与凹印技术。印刷法主要依靠导电油墨，质量稳定性不好，特别是在柔性标签中，天线容易损坏，导致标签失效，且成本相对也较高。

　　6.2、天线的.物理特性

　　(1)磁场强度

　　运动的电或者说电流会产生磁场，磁场的大小用磁场强度来表示。RFID天的作用距离与天线线圈电流所产生的磁场强度紧密相关。

　　(2)天线的增益

　　天线增益是用来衡量天线朝一个特定方向收发信号的能力，它是选择基站天线最重要的参数之一。

　　(3)阻抗为了最大功率传输，天线后的芯片的输入阻抗必须和天线的输出阻抗匹配。一般而言，电子标签芯片的输入阻抗为Z＝R-jX形式.为了获得共轭形式的阻抗，电子标签天线的阻抗应为Z＝R+iX形式。

　　(4)品质因数

　　在其尺寸不变的情况下，Q值越大意味着天线线圈中的电流强度越大，输出功率越强，读写距离就越远。品质因数Q的计算公式为：

　　Q＝2πf0L/R式中，f0是工作频率，L是天线的等效电感，R是天线的等效并联电阻。

　　6.3、全息金属层对RFID标签天线的影响

　　对于RFID标签天线来说，金属的影响主要有两个：一是由于金属对信号的反射干扰了标签的反向散射信号；二是由于金属与天线之间的耦合使得天线的阻抗发生变化。

　　7、RFID技术发展趋势

　　目前，对RFID关键技术的研究重点集中在对频率的选择、低功耗的设计、天线的设计、定位和跟踪、封装技术以及防碰撞算法等方面。 8、RFID与全息结合

　　（1）全息面积较小，不遮盖RFID天线

　　专利CN206388220U和CN108280505A采用射频辨识标签的面积大于全息防伪标签的面积，射频辨识标签的芯片被覆盖在全息防伪标签底下，射频辨识标签的天线呈多圈配置，凸露在全息防伪标签的外围，天线的内端设有接脚，该接脚与芯片电气相连；借此，可大幅提高天线的收发效果，以避免信号受到全息防伪标签的遮蔽而减弱。

　　（2）全息图案做特殊处理防止屏蔽

　　专利CN101882235B在全息金属层上制作缝隙，再与无源电子标签金属面粘合，使缝隙的长度方向与无源电子标签的放置位置垂直，无源电子标签的非金属面与硅油纸粘合，即得到缝隙耦合的激光全息电子标签。本发明实现了无源电子标签与激光全息防伪的结合，克服了激光全息图的金属层对无源电子标签读取的影响，而且通过无源电子标签和缝隙之间的耦合，加大了电子标签的辐射强度，实现了电子标签的远距离读取。

　　专利CN201927069U使用激光全息膜的金属反射层为对称的两部分，该两部分之间留有隙缝或通过非磁性绝缘材料条相互隔开，使得两部分相互绝缘，其中，该隙缝或非磁性绝缘材料条位于所述RFID标签的中心轴线上。本实用新型通过将全息膜金属层分成对称的两部分来消除全息膜金属层对电磁波的屏蔽，通过改进天线设计来消除全息膜对天线阻抗的影响，对全息膜的尺寸没有限制，并能够增强天线的辐射，提高RFID标签的读取距离。

　　专利CN206441209U将全息图层表面分为两个信号传导模块，一个作为所信号传导模块，一个作为储存模块。

　　（3）全息图案的铝层做RFID天线

　　专利CN102263316B公开了一种制备天线全息图层的方法，全息图案直接作为RFID天线，巧妙的将全息和RFID相结合，有效的解决了全息对RFID信号的屏蔽。专利根据RFID天线的设计要求，制作模压全息镍板，模压后镀铝制得全息图，再将多余的铝层洗掉。

　　专利CN201408440提供了一种激光全息图像的金属反射层作为RFID标签天线部分的方法。金属反射层采用真空镀膜机在全息图上进行局部蒸镀，制作RFID天线图案，得到RFID标签天线。

　　（4）RFID天线特殊设计不受全息干扰

　　专利CN102013032A公开了一种激光全息RFID标签，能够适用于超高频和微波频段。专利使用的是激光全息膜贴在RFID标签上，其中RFID标签使用共面倒F天线，可以有效消除全息膜金属层对信号的屏蔽，使得全息图案形状和尺寸大小不受限制。

　　（5）采用非金属全息膜防止信号屏蔽

　　专利CN201440278U采用全息反射层为非金属介质的方法制作全息RFID标签。介质可以由多种不同折射率的材料组成，使全息图像具有不同角度观看下生动的效果，而且不会引起RFID标签失谐或者电磁波反射。

　　（6）采用特殊金属做反射层防止屏蔽

　　专利CN205553639U使用金属铟和铟锡合金替代铝作为反射层，当其电镀层的厚度在20?40纳米的范围内，其电阻很大而不导电，对射频电磁场的干扰很小，并且金属镜面效果和全息彩虹效果依然存在，可以作为RFID智能卡的激光全息印刷膜使用。

　　（7）利用全息图对RFID的屏蔽

　　专利CN200969107公开了一种防止信息被窃取的带RFID芯片的证件，在证件的封底内或证件的内页上设置有屏蔽电子标签的金属层或带有金属镀层的激光全息膜。当证件合上时，金属层屏蔽了天线的发射，RFID信息不能被读取，以防止信息被窃取。只有当证件打开后，RFID天线的发射不被金属层屏蔽，RFID信息才能被读取。

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　　1.RFID與BARCODE的相異處

　　(1) RFID原理：

　　（a）電子標籤(Tag)：通常以電池的有無區分為被動式和主動式兩種類型。被動式Tag是接收讀取器所傳送的能量，轉換成電子標籤內部電路操作電能，不需外加電池；可達到體積小、價格便宜、壽命長以及數位資料可攜性等優點。

　　（b）讀取器(Reader)：利用高頻電磁波傳遞能量與訊號，電子標籤的辨識速率每秒可達50個以上。可以利用有線或無線通訊方式，與應用系統結合使用。

　　（c）應用系統：RFID系統結合資料庫管理系統、電腦網路與防火牆等技術，提供全自動安全便利的即時監控系統功能。相關整合應用包括航空行李監控、生產自動化管控、倉儲管理、運輸監控、保全管制以及醫療管理等。

　　(2)BARCODE原理：

　　條碼是將線條與空白按一定的編碼規則組合起來的符號，用以代表一定的字母，數字等資料，在進行辨識的時候，是用條碼閱讀機掃描得到一組反射光訊號，此訊號經光電轉換後變為一組線條、空白相應的電子訊號，經解碼後還原為相應的文數字，再傳入電腦，以便我們對相關數據加以分析應用。

　　2.RFID的重要性

　　RFID被列為本世紀十大重要技術項目之一，經濟部技術處為國內科技研發推動之火車頭，92年度起即開始透過工研院系統中心推動高頻RFID的研發計畫，研發內容包括IC晶片、天線、讀取機(Reader)等重要技術，本年度將完成IC晶片開發，預計明年上半年將有國產之高頻RFID Tag進軍市場；後續則將研發讀取機以及RFID與其他感應器(Sensor)結合之研究計畫，以使RFID能多樣化地應用在各方面。近年來RFID被認為是影響未來全球產業發展之重要技術，因而廣受各方的注目。

　　3.趨勢

　　在物流上，用來追蹤及檢核貨品的條碼，雖可達到收集資訊、掌控貨品動態的目的，但是使用條碼有其先天上之限制，包括：提供的資訊量有限，必需近距離使用且易受污損而無法讀取、必須逐一掃讀而造成作業瓶頸與大量人力的浪費，這些限制使得條碼無法因應更細緻、更迅速的物流資訊要求。RFID利用IC及無線電來存放與傳遞辨識資料，具有耐環境、可重複讀寫、非接觸式、資料記錄豐富、可同時讀取範圍內多個RFID Tag等特性，使得RFID成為物流供應鏈中，對商品進行追蹤與資訊回饋的最佳利器。依據美國一家具權威性的市場顧問公司Allied Busine Intelligence Inc..估計，20xx年無線射頻識別系統的市場總值合計近乎11.54億美元。預測20xx年市場為38.43億美元，年平均成長率為22%。未來在產業應用的發展無可限量。

　　4.個人看法心得

　　在現今這個以科技為導向的社會中，愈是方便社會大眾使用的工具愈是能為眾人所接受。RFID的發明與進步，將會帶給社會大眾更方便的生活。或許現在的RFID系統還有些美中不足的地方，但我相信以台灣進步的技術，將會創造出更完美的系統，以利社會大眾使用，讓生活更加方便，省時省力的空間會是大家所樂意見到的吧!