10.2无线射频(RF)技术（课件）《电子商务与物流》（西安电子科技大学出版社）

第一节　条码技术 第二节　无线射频(RF)技术 第三节　GIS技术 第四节　GPS技术 第五节　EDI技术 本章小结 思考与练习 案例 第十章 电子商务下的物流信息技术 1 第十章 电子商务下的物流信息技术 　　　　第二节　无线射频(RF)技术 一、RF的概念 　　无线射频 (Radio Frequency，RF) 技术的基本原理是电磁理论，利用无线电波对记录媒体进行读写。射频系统的优点是不局限于视线，识别距离比光学系统远。射频识别具有可读写能力、可携带大量数据、难以伪造和有智能等功能。 1 第十章 电子商务下的物流信息技术 　　RF技术与其他自动识别技术(如条码、磁卡如IC卡等)相比，具有非接触、工作距离长、适于恶劣环境及可识别运动目标等优点，因此在完成识别工作时无须人工干预，适于实现自动化且不易损坏，可以识别高速运动物体并可同时识别多个射频卡，操作快捷方便。射频卡不怕油渍、灰尘污染等恶劣的环境，短距离的射频卡可以在这样的环境中代替条码，长距离的产品多用于交通上，可达几十米。 1 第十章 电子商务下的物流信息技术 　　现在，无线射频识别(Radio Frequency Identification，RFID)是自动识别领域最热门的技术，尽管这种技术已经发展许多年了，但它只有在从本领域众多的发明技术中总结规划出一个技术标准以后才能得到快速的、切实的应用。ISO和IAM(Auto-ID Manufactures)正在进行这方面的工作，不久的将来，RFID会得到更快的发展。 1 第十章 电子商务下的物流信息技术 二、RF系统的组成及工作原理 　　(一) 射频系统的组成 　　射频系统在具体的应用过程中，根据不同的应用目的和应用环境，系统的组成会有所不同。但从射频识别系统的工作原理来看，系统一般都由信号发射机、信号接收机和发射接收天线几部分组成。 1 第十章 电子商务下的物流信息技术 　　1. 信号发射机 　　在射频识别系统中，信号发射机为了不同的应用目的，会以不同的形式存在，典型的形式是电子标签(E-TAG)。电子标签相当于条码技术中的条码符号，用来存储需要识别传输的信息。另外，与条码不同的是，电子标签必须能够自动或在外力的作用下，把存储的信息主动发射出去。电子标签一般是带有线圈、天线、存储器与控制系统的集成电路。 1 第十章 电子商务下的物流信息技术 　　按照不同的分类标准，电子标签有许多不同的分类。 　　(1) 主动式电子标签与被动式电子标签。主动式电子标签内部自带电池供电，但有使用寿命的限制；被动式电子标签要靠外界提供能量，电能比较弱，数据传输的距离和信号强度受到限制，但具有永久的使用期。 　　(2) 只读电子标签与可读可写电子标签。只读电子标签内部只有ROM，写入的信息不能改变。可读可写电子标签内部具有(RAM)非活动可编程记忆存储器，可以实现对原有数据的删除以及数据的重新写入。 1 第十章 电子商务下的物流信息技术 　　(3) 标识标签与便携式数据文件。根据电子标签中存储器数据存储能力的不同，可以把电子标签分成仅用于标识目的的标识标签与便携式数据文件两种。对于标识标签来说，一个数字或者数字字母字符串存于标签中，是作为识别或者是进入信息管理系统中数据库的钥匙。便携式数据文件存储的数据非常大，足可以看做一个数据文件。这种标签一般都是用户可编程的，标签中除了存储标识码外，还存储有大量的被标识项目其他的相关信息，如包装说明、工艺过程说明等。 1 第十章 电子商务下的物流信息技术 　　2. 信号接收机 　　在射频识别系统中，信号接收机一般称作阅读器。根据支持的标签不同与完成的功能不同，阅读器的复杂程度也不同。阅读器基本功能就是提供与电子标签进行数据传输的途径。另外，阅读器还提供相当复杂的信号状态控制、奇偶错误校验与更正等。 1 第十章 电子商务下的物流信息技术 　　3. 编程器 　　具有可读可写电子标签的系统才需要编程器。编程器是向标签写入数据的装置，编程器写入数据一般来说是离线(Off-line)完成的，也就是预先在标签中写入数据，等到开始应用时直接把标签粘附在被标识项目上。也有一些RFID应用系统，写数据是在线(On-line)完成的，尤其是在生产环境中作为交互式便携式数据文件来处理时。　 1 第十章 电子商务下的物流信息技术 　　4. 天线 　　天线是标签与阅读器之间数据传输的发射和接收装置。在实际应用中，除了系统功率外，天线的形状和相对位置也会影响数据的发射和接收，需要专业人员对系统的天线进行设计和安装。 1 第十章 电子商务下的物流信息技术 　　(二) 射频系统的工作原理 　　电子标签与阅读器之间的数据传输是通过空气介质以无线电波的形式进行的。一般地，可以用两个参数来衡量数据在空气介质中的传输速度和传输距离。由于电子标签的体积、电能有限，从电子标签中发出的无线信号是非常弱的，信号传输的速度与传输的距离就很有限。 1 第十章 电子商务下的物流信息技术 　　为了实现数据高速、远距离的传输，必须把数据信号叠加在一个规则变化的信号比较强的电波上，这个过程叫调制，规则变化的电波叫载波。在RFID系统中，载波电波一般由阅读器或编程器发出。有多种方法可以实现数据在载波上的调制，如用数据信息改变载波的波幅叫调幅，改变载波的频率叫调频，改变载波的相位叫调相等。一般来说，使用的载波频率越高，数据能够传输的速度越快。 1 第十章 电子商务下的物流信息技术 　　例如，2.4 GHz频率的载波，可以实现2 Mb/s(相当于每秒可以传输大约200万个字符)的传输速度。但是，不能无限地提高载波频率以提高信息传输速度，因为无线电波频率的选用是受到政府管制的，各个国家一般都对不同频率的无线电波规定了不同的应用目的，RFID技术无线电波的选择也必须遵守这种规定。目前，国内一般采用通信频率为2.4 GHz的扩频技术进行通信，这是因为在我国2.4～2.4835 GHz的频段是无需向国家无线电管理委员会申请使用许可证的公用频段。 1 第十章 电子商务下的物流信息技术 　　影响数据传输距离远近的首要因素是载波信号与电子标签中数据信号的强度。载波信号的强度受阅读器功率大小控制，电子标签中数据信号的强度由标签自带电池功率(主动式标签)或标签可以产生的电能(被动式标签)大小决定。一般来说，阅读器和标签的功率越大，载波信号和数据信号越强，数据能够传输的距离越远。无线电波在空气介质中传播，随着传播的距离越来越远，信号的强度会越来越弱。 1 第十章 电子商务下的物流信息技术 　　除了系统功率影响数据传输的距离外，空气介质的性质和数据传输路径也显著影响数据传输的距离。空气介质的性质包括空气的密度、湿度等性质。一般来说，空气介质对数据传输距离的影响还与载波频率有关，采用的载波频率越高，空气介质性质的不同对数据传输距离的影响越明显。空气的湿度越大或者是空气的密度越高，介质对无线电波的吸收越严重，数据传输的距离就越小。 1 第十章 电子商务下的物流信息技术 　　另外，如果数据传输路径中有许多障碍物，也会显著影响数据传输的距离，因为无线电波碰到障碍物时，物体一般都会对无线电波产生吸收和反射。考虑到空气的性质和数据传输中经过障碍物，无线电波衰减的程度有时可以达到与传输距离的四次方成正比。影响数据传输距离的因素还包括发射、接收天线的设计和布置、噪声干扰等。 1 第十章 电子商务下的物流信息技术 三、射频系统的分类及应用 　　(一) 射频系统的分类 　　根据射频系统完成的功能不同，可以粗略地把射频系统分成四种类型：EAS系统、便携式数据采集系统、物流控制系统以及定位系统。 　　1.  EAS系统 　　EAS(Electronic Article Surveillance)是一种设置在需要控制物品流出门口的RFID技术。这种技术的典型应用场合是大型超市、自选商店、图书馆和书城等地方。　　 1 第十章 电子商务下的物流信息技术 　　2. 便携式数据采集系统 　　便携式数据采集系统是使用带有RFID阅读器的手持式数据采集器来采集RFID标签上的数据。这种系统具有较大的灵活性，适用于不宜安装固定式RFID系统的应用环境。 　　3. 物流控制系统 　　在物流控制系统中，RFID阅读器分散布置在给定的区域，并且阅读器直接与数据管理信息系统相连，信号发射机(电子标签)是移动的，一般安装在移动的物体或人上面。当物体、人流经过阅读器时，阅读器会自动扫描电子标签上的信息并把数据信息输入数据管理信息系统以进行存储、分析和处理，达到控制物流的目的。 1 第十章 电子商务下的物流信息技术 　　4. 定位系统 　　定位系统用于自动化加工系统中的定位以及对车辆、轮船等进行运行定位支持。阅读器置在移动的车辆、轮船或者自动化流水线中移动的物料、半成品或成品上，信号发射机嵌入到操作环境的地表下面。信号发射机上存储有位置识别信息，阅读器一般通过无线的方式或者有线的方式连接到主信息管理系统。 1 第十章 电子商务下的物流信息技术 　　(二) 射频技术的应用 　　RF技术作为一种新兴的自动识别技术，已经发展得比较成熟，在各行各业中的应用也已经普及。 　　1. 高速公路自动收费及交通管理 　　高速公路自动收费系统是RFID技术最成功的应用之一。射频识别技术的运用，可以实现不停车收费，车辆高速地通过收费站的同时自动完成收费，解决了交通瓶颈的问题，同时也解决了收费人员贪污路费的问题。 1 第十章 电子商务下的物流信息技术 　　2. 门禁保安 　　运用RFID技术，可以使门禁保安提高效率，减少保安人员。只要人们都佩带了射频卡，出入的自动识别与非法闯入报警都能由系统自动完成。 　　3.  RFID卡收费 　　利用RFID卡收费，可以减少现金收费的不安全性，并可实现一卡多用，灵活方便。 　　4. 生产线自动化 　　用RFID技术在生产流水线上实现自动控制、监视，提高生产率，改进生产方式，可大大节约成本。 1 第十章 电子商务下的物流信息技术 　　5. 仓储管理 　　将RFID技术用于智能仓库货物管理。RFID安全有效地解决了仓库里与货物流动有关的信息的管理。 　　我国射频技术的应用也已经开始了，一些高速公路的收费站口，使用射频技术可以不停车收费。我国铁路系统使用射频技术将货车车厢进行编号的试点已运行了一段时间，现代物流企业也正在将射频技术用于物流管理中。 1 第十章 电子商务下的物流信息技术 $$