《射频识别技术》大作业

2011年RFID 大作业

学院：电子工程学院

班级：020814班

学号：02081421

姓名：孙全有

一、练习题

1、在单站RFID阅读器中有多少天线同时用于传输和接收功能？答：一个

2、一个收发分置的天线提供从发射到接收45 dB的隔离，并使用一个1/2-W 的发射机。有多少传输功率泄漏给了接收器？答：-18 dBm

3、超外差接收器（这可能用于在欧洲规则下的说之前的听）使用一个频率为800 MHz的本地振荡器接收867 MHz的信号。中频（IF）是多少？镜像的频率是多少？

答：中频：67 MHz 图像频率：934 MHz

4、RFID技术的直接转换接收器的目的是成功接收小至-65 dBm的标记信号，输出在0.5V范围内的摆幅电压，用来驱动输入阻抗为1 300Ω的比较器。接收器的总增益是多少？-10 dBm的输入信号会产生多大的电压？

答：增益：48.8 dB 干扰信号输出：140 伏特

6、一个工作在906.5兆赫下的RFID接收器可以由附近的另外两个工作在909和912.5 MHz的阅读器来解释。在第三阶失真中接收器会产生什么哪些杂散频率？他们和906.5 MHz的标签信号之间有干扰码？

答：低： 2.5 兆赫高： 6.0 兆赫

干扰：是

7、在上面的问题（2）中的阅读信号既在-15 dBm，并与一个5 dBm的第三阶段的拦截信号直接输入都混频器。输出杂散信号的水平上什么？

答：杂散功率：-55 dBm的

8、一个特殊的低速率，长范围的RFID标签可以由一个只有10千赫带宽的接收机接收。在室温接收器使用了一个噪声系数为4分贝的放大器，有足够的增

益，接收机的其他信号源可以忽略不计。可以被检测的最小的信号是多少，如果一个信号：噪音率为12分贝？

答：最小可检测信号：-122 dBm

10、本地振荡器的谐振反馈回路中使用了一个15nH的感应器。为了使振荡器工作在915MHz的频率下必须使用多大的微调电容。答：2pF

11、将上面的本地振荡器连接到一个锁相环，有一个500千赫的比较频率。所需的输出为915 MHz，除数N应该为多少？答：1830

12、为了接受带宽在865-869兆赫的欧洲（ETSI）的RFID频段，滤波器带宽应为多少？这个过滤器的带宽比一个为了接受美国ISM频段（902-928 MHz）的过滤器的带宽窄还是宽？答：带宽4MHz ：％比美国的ISM：窄

14、发射机使用一个简单的开关控制信号开或关闭。它的输出频谱比使用一个过滤器使输出信号更光滑的更加复杂的发射机的波谱宽吗？答：是

二、实践与应用

试结合身边的实例，设计一套RFID应用案例。例如，停车场系统、校园人员管理、物流中的RFID等等。

RFID在仓储管理系统中的应用研究

1 引言

现代化商业仓库不断向大型化、智能化方向发展, 仓储管理日趋复杂, 传统的验单放行的管理方式, 已不能满足企业管理者、仓库管理者和使用者的需求。传统仓储管理方式的核心是计算机, 但商品的信息输入还依赖手工进行, 目前的手工作业和条形码已经不能满足需求。RFID 电子标签可以有效地解决仓库盘点、

仓库内产品定位、产品出库、入库、移动过程中识别等问题, 但目前还没有大规模使用在仓库管理系统中。

本文结合RFID射频识别技术的原理, 核算其应用成本, 分析适合RFID射频

识别技术的企业环境和具体的应用方案

2 射频识别技术

Rad io Frequency Identifica tion( RFID) 无线射频识别技术,是一种非接触式的自动识别技术, 通过磁场或电磁场, 利用无线射频方式进行非接触双向通信, 以达到识别目的并交换数据, 识别工作无须人工干预, 可识别高速运动物体并可同时识别多个目标。

系统的基本工作流程是: RFID 系统主要由阅读器、天线、标签三部分组成。阅读器通过发射天线发送一定频率的射频信号, 当射频卡进入发射天线工作区

域时产生感应电流, 射频卡获得能量被激活; 射频卡将自身编码等信息通过卡内置发送天线发送出去; 系统接收天线接收到从射频卡发送来的载波信号, 经天线调节器传送到阅读器, 阅读器对接收的信号进行解调和解码然后送到后台主系

统进行相关处理; 主系统根据逻辑运算判断该卡的合法性, 针对不同的设定做出相应的处理和控制, 发出指令信号控制执行机构动作[ 1] 。

3.射频识别技术的应用领域和应用瓶颈

与传统识别方式相比, RFID 技术无须直接接触、抗污染能力强、无须光学可视、无须人工干预即可完成信息输入和处理, 操作方便快捷。可识别高速运动物体并可同时识别多个标签, 操作快捷方便。近年来射频识别技术已进入商业化应用阶段, 被广泛应用于汽车或火车等的交通监控系统、高速公路自动收费系统、物品管理、生产自动化流水线、门禁系统、金融交易、畜牧管理、车辆防盗、身

份识别和票证管理等方面。目前随着物流业的迅猛发展, 尤其是近年来多品种、小批量、多批次的配送要求, 对物流仓储系统管理提出了更高要求, 而由于种种原因, 射频识别技术还未在仓储领域内大规模应用。

( 1)由于制造技术复杂, RFID标签的生产费用相对较高。在新的制造工艺没有普及推广之前, 高成本的RFID标签只能用于一些自身价值较高或是诸如托盘等一些稍大型物流设备上, 每个单件产品装备RFID 标签的目标还无法全面实现。

( 2) RFID的仓储应用标准还未在全球范围内统一。目前RFID有多个标准。这些标准分别代表了国际上不同团体或者国家的利益。这些不同的标准对RFID 的普及具有一定负面影响。而且RFID标签应用系统在研发过程中还要充分考虑到标准体系对标签应用所带来的影响, 以及国家标准体系的不确定性所带来的问题, 这些因素都在一定程度上制约了RFID标签的应用。

( 3)应用环境和解决方案还不够成熟。RFID 标签的应用在国际上还处在初步的发展阶段, 而在国内其应用环境更未真正形成, 只是处于起步阶段, 其应用解决方案也不够成熟,从大环境来看, 全面应用RFID的环境还不成熟。从企业环境

来看, 物流企业所承载的业务范围还不至于非RFID才能解决的境地。与中远物流、宝供物流等领军企业相比, 众多的物流企业现有的设施条件还无法满足新技术的升级。

( 4)需要政府在政策、环境方面大力支持, 由政府干预和进行推动, 才能真正在仓储管理领域全面应用RFID技术。

4 . 射频识别技术在仓储管理系统中的应用方案

现有的仓储管理系统主要是由传统的管理系统与人工记忆相结合, 这种方式费时费力, 而且容易出错, 使得货品仓储环节效率低下。本文结合RFID技术提出以下两种仓储管理解决方案。

4. 1 完全使用RFID的应用方案

本方案采取信息收集全部通过RFID标签, 仓库内将被划分为具有相应识别电子码的不同货位, 其中包括所处仓库、货区、每批货物存放的托盘或货架。管理人员将货位电子码写入货位识别电子标签, 并将货位识别电子标签封装在相对应的货位指示器中安装在每批货物存放的托盘上。整个仓库内及各库门附近都将由无限局域网覆盖, 以实现信息共享。本方案采取射频识别标签完全取代货品包装箱上条形码的自动化仓储管理系统, 通过射频识别标签, 可以方便地完成入库、出库和盘点等流程, 采用此方案可以增加入库、出库速度和盘点精度, 加快出入库的流转速度, 但是由于现阶段标签的价格远远高于条形码, 使得系统应用成本较高, 所以这种系统对于企业的投资能力要求较高。

4. 2. 条形码结合RFID的应用方案

为了避免上述方案的缺点, 本方案采取条形码和RFID结合使用。根据每批入库货品的信息, 管理系统生成用于仓储内部管理的货品包装箱条形码, 克服原有货品条码无法反映入库信息的缺点。同时在仓库中的每个货架放置一张RFID 电子标签, 用来收集该货架上所摆放货品的信息。货架标签上的信息通过手持读写器, 在扫描摆放在货架上的货品包装箱条形码后进行更新。主机系统通过安装在仓库顶部的固定并进行实时处理。该方案通过在原有条形码方式下的内嵌RFID 技术, 有效地提高了信息收集的自动化程度, 实现了对出入库作业的实时监控, 方便了对库存货品的定位与查询, 同时避免了电子标签完全替代条形码的

高额成本, 从而大幅提高了仓储作业的工作效率。系统主要由手持电子标签条形码读写器、固定读写器、货架标签、货品包装箱条形码和主机管理系统五部

分组成。

5 成本核算

以某医药生产企业的长宽高为30m 10m 10m 的仓库为例, 有1 500个体积为1. 2m3 的货位。

5. 1 完全使用RFID的应用方案的成本

以最经济的方式配置, ERP软件10 万元, 需要固定式读写器3台, 安置于仓库顶部, 手持读写器1台, 电脑一台5 000元, 电缆连接设备若干1 000元。RFID 标签、RFID固定读写器和手持RFID读写器分别为2 元/个, 45 000 元/台, 39 000元/台。

( 1)一次性固定投入S1

S1 = ERP软件费用+ 固定读写器费用+ 手持读写器费用+ 电缆费用+ 电脑费用= 100 000 + 3 45 000 + 39 000 + 1000+ 5 000= 28 0000元

( 2)电子标签成本S2

设定每个货位有5 件商品, 每件商品在库时间为30天,S2 = 2 15 000= 30 000元( 3) RFID应用初始阶段总投入成本S3 ( 不包括人员培训、设备维护等费用)为: S3 = S1 + S2 = 28 0000+ 30 000= 310 000元

( 4)循环使用RFID成本S4

每个商品30天RFID设备折旧费为280 000 !12 ! 10 ! 7500= 0. 31元则每个商品RFID成本为2+ 0. 31= 2. 31元。

如果考虑循环使用RFID标签, 则成本为:S4 = 2 !12+ 0. 31= 0. 48元

5. 2 条形码结合RFID的应用方案

如果考虑使用RFID结合条形码的方法, 即商品使用条形码, 货架即托盘使用RFID标签。条形码打印机一台, POS扫描器3台, 其中POS打印机价格2 000元, 使用寿命5年以上, POS扫描器400元, 使用寿命3年以上, 根据成本, 每个条形码的成本在0. 12元左右。则每个商品的RFID成本S5 为:

S5 = 电子标签费用+ 一次性固定成本折合为每个标签成本+ 条形码打印机折合为每个标签成本+ POS扫描器折合为每个标签成本

= 2 !365 !5 30+ 280 000 ! 10 ! 7 500 ! 12 + 2 000 ! 5! 7 500 !12+ 400 3 ! 3! 7 500 !12=

0. 35元。

通过以上结果分析, 以每件商品30天为一个周期, 如果完全使用RFID标签, 则每件商品的标签成本在2. 31 元, 运用循环使用RFID标签的方法, 则成本为0. 48元, 采用RFID结合条形码的方法, 成本为0. 35元。商品的周转率越高, 循环使用RFID越节省成本。

6 适合运用RFID技术的企业环境

综合以上成本分析结果, 适合运用RFID技术在仓储管理领域的的企业类型主要如下:

( 1)规模大、商品种类多的大型零售企业。这类企业更多地关注产品物流质量及效率。例如零售业巨头沃尔玛, 通过采用RFID节省费用83. 55 亿美元, 其中67 亿美元为免除了员工们将条码逐个扫描到供应链的货盘或者货箱上的工序, 劳动力成本节省, 6亿美元为产品脱销状况减少, 5. 75亿美元为员工偷盗和管理失误情况减少, 3亿美元为10亿托盘货品的追踪提高了效率, 1. 8亿美元为随时都

知道货品的具体存放位置, 减少库存。

( 2)附加值高, 产品利润高的企业。比如烟酒草企业、化妆品企业以及高科技电子产品企业、制药行业等。这种类型企业要求分拣效率高, 出错率低, 降低偷盗率。以上分析对于经济情况好、利润高的企业, 或者要求非常快的拣选速度, 可采用箱或托盘为单位附着RFID 标签的方法。对于经济状况一般的中小型企业, 或者对拣选速度要求一般的企业, 可以采用回收循环使用RFID的方法。

7 结论

根据RFID成本分析, 提出适合使用RFID技术的企业环境, 并根据仓储管理系统和RFID技术的特点, 提出了两种应用RFID技术的仓储管理应用方案。尽管提出了RFID技术简单应用于仓储管理领域的模式, 但仍需要在实际生产过程中逐步完善。

[参考文献]

[ 1 ]游战清, 刘克胜, 等. 无线射频识别技术与条码技术[ M ] . 北京: 机

械工业出版社;

[ 2 ]郭星香等. 射频识别技术在军事物流配送中的应用[ J] . 现代物流,

2008, ( 3 ).

[ 3 ]郭勇, 等. 基于RFID技术的现代邮政物流仓储业务流程再造研究

[ J] . 邮政研究, 2008, ( 1) .

[ 4 ]王丽敏, 等. RFID技术在制造企业仓储系统中的应用[ J] . 企业与

管理信息化, 2008, ( 3) .

[ 5 ]王竹萍. RFID技术在高校图书管理系统中的应用[ J]. 杭州师范大

学学校(自然科学版) , 2008, ( 4 );

[ 6 ]龙蔚, 周晓光. 基于RFID 和W SN 的仓储管理系统网络架构研究

[ J] . 物流技术, 2008, ( 7) .

[ 7 ]王世荣, 徐建良. 基于RFID技术的仓储物流入库流程设计[ J] . 计

算机与信息技术, 2006, ( 10) .

[ 8 ]李和平, 黎福海. 基于RFID 技术的仓储管理系统[ J] . 物流技术,

2007, ( 5 ).

三、RFID相关论文翻译一篇（原文+翻译）

原文：

Is the RFID boom cooling already?

Among the highly active packaging printers and designers, security experts are some of the most hard working. A search for the keyword 'RFID' alone turns up tomes’ worth of patents, conferences, products and articles. Major pri nting service providers have been relatively quick to establish their own companies that focus exclusively on the high-tech field of security. Even within this narrow field, there are a host of diverse sub-sectors: RFID with special machinery for producing the substrates and transponder labels, not to mention holograms of every variety, diffraction foils, lenticular effects and other technologies.

In recent years, the printing and packaging industry has been swept up in the euphoria surrounding all things RFID. Now, the mood may be gradually becoming more subdued. The first setbacks occurred in the USA and Germany where data protection officers complained of customers being turned into open books. A second criticism is undoubtedly to be found in the fact that

cost-effective labels are neither within reach nor market-ready. As of late September 2007, the global status quo was: Depending on the size and type of RFID labels, their intended application and the size of print runs, prices range between Eur 0.05 and Eur 0.80 per label. This is clearly too much for most products. Experts, therefore, have a far more sober outlook on the debate and the move is consequently to RFID labels being used exclusively in manufacturers’ and traders’ logistics chains.

Capture, save, play: From security code to gimmick

Data handling is playing an increasingly important role. In the form of labels and barcodes, the printing and packaging industry are provided with large quantities of customer data. This data and ultimately the print data are being put to use in a variety of ways ranging from security codes to what you could call gimmicks.

As a general rule, security printing aims to provide protection against counterfeiting and thus grey markets and product piracy both within European countries and beyond. The damage to goods that safety measures on packaging are intended to prevent runs into hundreds of billions of euros. Help is at hand in the form of a wide palette of options extending from guilloche printing through holograms to security thread. From among this wealth of possibilities, colour codes and colour combinations stand out thanks to the

millions of possible variations. Another increasingly attractive option is so-called fingerprints whose characteristics aren’t apparent at first glance.

Printers – very often label printers – active in this business dovetail their print data with the manufacture of electronic control devices. Formerly traditional printers, these companies are increasingly evolving into equipment suppliers. The devices offered include hand-held devices or checkout systems that verify the printing inline. Consequently, a rapid and glitch-free interface between the control device and ticket is necessary.

What’s possible in this field reaches its zenith in AT Ms – and here, too, label printers provide the security printing, including among other things special security inks for banknotes and bank cards. They also supply the control devices in the ATMs which operate at the speed a customer expects of an ATM. Up to 1,800 tickets, vouchers or banknotes per minute is currently the norm. In future, an even higher reading/control speed will, however, be called for.

Cross-promotion thanks to sophisticated data handling

In English-speaking countries, daily competitions are immensely popular. The few offset printers active in this line of work go to great lengths. Very often the data handling for the organisation, control, printing, shuffling and packaging of

all the bingo cards can only be semi-automated. On top of that, a sophisticated logistical delivery system is in place. Once collected, data within the cross-promotional media mix is initially used for the printing of tickets, for instance. The same data, however, forms the basis for the printing of flyers, advertising spreads or the creation of Websites. For example, the user may recognise the magnifying glass on the Website which enlarges the key, recurring advertising copy as being the same as that which appears on the flyer, advertising spread or packaging. Of course, the label or ticket will also bear the magnifying glass.

A further example of an application is an on-pack promotion for soft / cool drinks in the form of a printed key. The scratch-and-win specialist marks the keys with printed codes and covers them with a special scratch-off layer (thermochromatic or other security inks could be used). The print data are also passed on to a display manufacturer who is producing the base for a PC. These computers stand in discotheques or pubs. If the code on the key is the correct one, the beverage packaging displayed on the screen opens and the disco patron has won a prize – at the same time, of course, internalising the advertising message once again. The code on the packaging serves as the trigger for a digital process and vice versa!

For many confectionery suppliers, the identification and deciphering of bar

codes is a priority. A silver strip is applied over the inkjet-printed codes to hide them from view. In this way, the customer can only read the code after making the purchase. Buyers can then enter the code on their home computers to participate in a competition. The play instinct pure and simple is successfully satisfied here through the code and printing. Very much as by-product of the process, the labels are also specially secured so that they cannot be removed from the packaging before the customer has paid for the product.

In the USA, expensive branded goods are advertised in dedicated combined marketing campaigns. To this end, the packaging finisher creates the printed product. A transparent film can be peeled off the product and positioned in front of a specific area on a PC screen to try and solve an online puzzle. What’s particularly attractive is that the branded goods manufacturer, with the help of the packaging printer and the necessary print data/winning codes, can also run off the customer mailings.

Booklets very much en vogue

Booklets with safety instructions and product information are proving immensely popular around the world. Spread over many pages, they offer extensive product descriptions but are nevertheless printed and packed in a compact format. Anything and everything, from a good cheese to a fine wine, today comes packaged with a booklet. The detailed package inserts supplied

with medicines have long been a familiar feature of pharmaceuticals. The printer is also responsible for pharmacies’ label application systems. The special peel and reseal properties required come courtesy of the printer who also produces them on post-press machines. Labels can also be produced to serve a secondary function as hangers for infusion bottles.

Label printing is frequently performed on a narrow-web, eight-colour multi-process printing machine that allows for the combination of flexo, screen, offset and l etterpress printing. What’s more, the versions of these machines used for pharmaceuticals are also equipped with extensive safety inspection systems. With the appropriate licences for these fields, booklets of 16 to 32 pages can also be processed and folded in miniature format.

翻译：

RFID热潮已经消退了吗？

如果到网络上搜索RFID这个关键词，就可以找到相当一本书厚的专利技术以及相关的研讨会、产品和文章。主要的印刷服务供应商都迅速成立了专门的公司或部门，自己从事高科技安全技术的开发。即使是在RFID标签印刷这样狭窄的领域，也有许多后来者在积极开发。

近年来，随著越来越多的商品被印上RFID标签，包装印刷工业呈现一片繁荣景象。但是现在，乐观情绪可能会逐渐减弱。打击首先来自于美国与德国的资讯保护部门，他们常常抱怨RFID这样的技术使顾客毫无隐私了。另外一个原因是，RFID 标签的成本仍然过高。直至2007年9月，世界市场的现状是：依据RFID

标签的尺寸和类型、应用领域和印量的不同，每个标签的制造成本大约介乎于0.05~0.08欧元之间。这个价位对许多产品包装供应商来说实在太高了。此外，亦有专家冷静地认为，在制造商与物流商各自的物流供应链上，RFID 标签将会有更大的发展。

从安全码到隐形图案

资料处理正变得愈来愈重要。印刷包装行业以标签和条形码的形式拥有数量庞大的客户资料。人们正以各种各样的方法——从安全码到所谓的隐形图案，来使用这些资料及其印刷品。

一般来说，安全印刷的目的是提供保护，以防止伪造、灰色营销和盗版等行为。因为这些行为已使包装上的安全措施所要保护的产品损失成千上万亿欧元。目前，市场上有非常多的保护方法供我们选择，如钮索底纹（guilloche）印刷、全息图和安全线等等。其中，彩色编码和颜色组合由于具有数百万种可能变化而显得非常突出。另一种日益吸引人的方法是“纸张指纹”，因为其防伪特性无法一眼看出来。

从事这项业务的标签印刷商，通常都会把他们的印刷数据与电子控制装置制造商连结起来。越来越多传统的印刷公司正日益成为设备供应商，其产品包括手持式的装置或能联线检验印刷品的检验系统。因此，在控制设备和标签之间，一个快速无障碍的操作界面是必要的。

这个领域可能会在ATM柜员机的应用方面发展到顶点。而且，标签印刷商提供的安全印刷也包括以专用的安全油墨印刷钞票和银行卡。他们还供应ATM柜员机上的控制装置。目前这类装置的标准速度是每分钟处理1800张票据、凭证或

钞票。在将来，人们会需要更高的阅读或操作速度。

交叉推广是得益于完善的数据处理技术

在英语国家里，日常的竞争随处可见。一些柯式印刷商为了帮助客户在竞争中获胜而竭尽全力。常见的是，所有宾果回函卡（bingo cards）的客户资料处理、控制、印刷、传输和包装等都只能半自动完成。同时也需要有一个完善的后勤运输系统。在跨媒体的交叉推广活动中，汇集而来的资料最初往往用来印刷入场券等。这些资料也可用于宣传单印刷、广告传播或创建网站。例如，使用者或许认得网站上的“放大镜”图标，点击它就能扩大搜索范围，并反复出现广告内容，就像在宣传单、广告传播或包装中出现的一样。当然，标签或票据也具有放大镜的特性。

进一步的应用例子是，采用印刷好的图文标记，为软/冷饮料进行包装促销。刮奖专家以印好的编码作为标记，并在上面覆盖一层可以挂掉的特殊涂层（可以使用热变色油墨或其他安全油墨）。这些印刷资料也会通过软件制造商之手进入迪士科舞厅和酒吧的电脑程序中。如果标记的编码是正确的话，饮料包装就会在公开的屏幕上显示，而迪士科舞厅的顾客也可以获得一笔奖金。同时，包装上的广告信息会再次被顾客关注。包装上的编码只是整个数字程序的触发器，反过来也是一样。

许多糖果供应商具有识别和破译条形码的优先权。喷印编码被一个银条覆盖住，顾客只有在购买产品之后才能读到编码，并在家中的电脑输入编码参与竞赛。作为这个方法的副产品，这些标签也是特别安全的，所以顾客在结帐以前无法把它们从包装上撕掉。

在美国，昂贵的品牌产品往往把广告整合进专门的组合营销活动中。到最后，印刷的工作则是由包装加工商来完成。例如，有一种透明胶片，如果把它从产品上撕下来，并放到电脑屏幕前面某个特殊区域，就能尝试解决一些联机的难题了。特别吸引人的是，在包装印刷商和必要的印刷资料或获奖编码的帮助下，品牌产品的制造者还可以给顾客发送邮件。

宣传小册子非常流行

包含有安全指引和产品信息的宣传小册子正在全世界流行。它们以许多个页面提供丰富的产品资讯，但仍然是以紧凑的格式来印刷和包装。任何东西，从一块美味的奶酪到一瓶上等的葡萄酒，其包装里都会有一本宣传小册子。随药品附送的详细包装插页更是司空见惯。印刷商也要致力于开发药品标签应用系统。现在，他们的印后设备能印刷具有可撕下和重新盖印等特性的标签。此外，标签也可以有第二个功能，就是作为输液瓶的装饰。

标签印刷通常在窄幅、八色的多工序印刷机上进行，这种机器兼容柔版、网版、柯式和凸版等多种印刷方法。另外，一些用于医药品印刷的机器也安装了广泛的安全检查系统。在这个领域，你只要拥有相应的许可证，就可以把16-32页的宣传小册子加工和折叠成小开本的形式。