汽车行业整车物流RFID应用技术规范DB22／T 2202-2014.pdf

ICS 03.220.20 R 10 DB22 吉林省地方标准 DB 22/T 22022014 汽车行业整车物流 RFID应用技术规范 RFID technology standards on commercial vehicle in auto fields 2014-11-25发布 2014-12-25实施吉林省质量技术监督局 发布 DB22/T 22022014 I 前 言 本标准按 GB/T 1.1-2009 给出的规则起草。本标准由吉林省发展和改革委员会提出并归口。本标准起草单位：长春光华科技发展有限公司。本标准主要起草人：王逸夫、霍晓艳、张万华。DB22/T 22022014 1 汽车行业整车物流RFID 应用技术规范 1 范围 本标准规定了RFID标签的术语和定义、技术要求、放置方法、数据及使用环境的要求。本标准适用于汽车行业中整车物流环节中使用的RFID标签。2 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。2.1 RFID 标签 radio frequency identification 即射频识别标签，也可以叫做电子标签，是一种带有自感应天线的半导体芯片装置。该装置利用无线通信技术，通过电磁耦合获得能量，可以将芯片内部的数据进行改写或传输到耦合装置中。2.2 读写器 reader 可以对RFID标签进行数据交换的物理设备，物理结构可设计为手持式、固定式或车载式。2.3 读写器感应天线 induction antenna 和读写器连接，可以发送和接收电磁耦合信号的物流装置。2.4 识别距离 effective distance RFID电子标签和读写器天线之间可以实现可耦合连接中心线的物理量距，见图1。图1 识别距离 2.5 DB22/T 22022014 2 整车物流 RFID vehicle radio frequency identification 永久或临时固定在商品车上，含有整车物流特定数据的RFID。它的数据用来标识或描述被固定 或被关联的商品车辆自身的信息。整车物流标签有两种形态。第一种是循环重复使用的 RFID 标签；第二种是固定在商品车上，永久不可分离的一次性 RFID 标签。具体采用哪种形态由汽车 生产企业规定。2.6 通信交互模型 communication interaction device 读写器使用TPP对V-RFID数据进行编码，使用DSB-ASK或者SSB-ASK方式调制射频载波，向一个或者多个标签发送命令。命令发送后，读写器继续发送未经调制的射频载波，并监听来自标签的响应数据包。标签从读写器发送的射频载波中获得工作能量，使用FM0或者米勒编码对基带数据进行编码，反向散射调制射频载波的幅度和（或）相位。读写器和标签之间使用半双工的方式进行通信。通信时，读写器先发送命令，标签根据读写器的命令执行相应的操作，需要时，发送响应数据包。2.7 商品车辆 vehicle 汽车企业生产的可以用于市场销售的车辆。3 缩略语和符号 下列缩略语和符号适用于本文件。3.1 缩略语 V-RFID：整车物流电子标签（Vehicle Radio Frequency Identification）TPP：截断式脉冲位置编码(Truncated Pulse Position Encoding)DSB-ASK：双边带幅移键控(Double-sideband Amplitude Shift Keying)SSB-ASK：单边带幅移键控(Single-sideband Amplitude Shift Keying)FHSS：跳频扩频(Frequency-hopping Spread Spectrum)FM0：二相空间编码(Bi-Phase Space Coding)EPC：产品电子编码（Electronic Product Code）PSK：相移键控(Phase Fhift Keying)ASK：幅移键控(Amplitude Shift Keying)UM：用户存储区（User Memory）3.2 符号 fc：信道中心频率。M：副载波系数。Mh：射频信号包络纹波过冲。Ml：射频信号包络纹波欠冲。DB22/T 22022014 3 Ms：读写器关闭载波时的射频信号电平。Tc：前向链路的基准时间。Tcal1：前向链路校准符一的时间。Tcal2：前向链路校准符二的时间。Tf：射频信号包络下降时间。Tpri：反向链路基准时钟周期。Tr：射频信号包络上升时间。Ts：射频信号包络稳定时间。Tsec：响应参考时间。T1：从读写器发送命令结束到标签发送响应数据包的时间。T2：从标签发送响应数据包结束到读写器发送下一条命令的时间。T3：T1后，读写器继续检测标签响应数据包的时间。T4：读写器两个命令之间的间隔时间。4 技术要求 4.1 RFID 标签 表1给出了标准的整车物流环境中，RFID标签应满足的要求。表1 整车物流 RFID 标签要求 参数 指标 工作模式 Passive 频率 902 MHz928 MHz TID 96 bit User Memory 512 bit 主控密钥 64 bit 使用寿命 8年 最小识别距离(米)3 最大可识别速度（公里/小时）70 防护等级 IP67 抗静电电压 2,000 V 天线材料 铜基镀金 载基材料 PET DB22/T 22022014 4 表 1（续）最大识别量(个/秒)200a 或500b a 此值对应200 kHZ带宽 b 此值对应500 kHZ带宽 物理尺寸 一次性风挡玻璃使用的整车物流RFID的物理尺寸 循环使用的整车物流RFID物理尺寸 4.2 V-RFID 和读写器耦合 4.2.1 V-RFID 到读写器的物理层和控制层规范 4.2.1.1 一般要求 读写器使用TPP对基带数据进行编码。标签应能解调DSB-ASK和SSB-ASK的调制方式。符合通信交互模型。4.2.1.2 V-RFID 的工作频率要求 当读写器工作频率为840 MHz 845 MHz和920 MHz 925 MHz，频带内共40个信道，信道中心频率fc由式(1)或者式(2)确定，每信道带宽为250 kHz。DB22/T 22022014 5 nf 25.0 125.840+=.(1)式中：f 信道中心频率，单位为兆赫（MHz）；n整数，取值范围为0 19。n cf 25.0 125.920+=.(2)式中：cf 信道中心频率，单位为兆赫（MHz）；n整数，取值范围为0 19。在此前提下 VRFID 的频率波动范围应在 902 MHz928 MHz。4.2.1.3 FHSS 参数 读写器使用FHSS通信时，每信道的最大驻留时间为2s时，V-RFID可以完成所有数据交互。4.2.1.4 打开和关闭载波时的 V-RFID 的射频信号包络 当读写器打开和关闭载波时V-RFID的射频信号包络如图2所示，打开载波时的射频信号包络参数应符合表2的规定。图2 打开和关闭载波时的射频信号包络 开启载波时，如果射频信号包络上升至A的10%以上，则应继续单调上升至M1，并且在随后的稳定时间之内，不应下降至A的90%以下。V-RFID不应在表2规定的最大稳定时间之前发送命令。表2 打开载波时的射频信号包络参数 符号 描述 最小值 一般值 最大值 A 射频包络的振幅-Tr 射频信号包络上升时间 1s-500s Ts 射频信号包络稳定时间-1500s DB22/T 22022014 6 表 2（续）Ms 读写器关闭载波时的射频信号电平-1%A Mh 射频信号包络纹波过冲-5%A Ml 射频信号包络纹波欠冲-5%A 关闭载波时的射频信号包络参数应符合表3的规定。关闭载波时，如果射频信号包络下降至A的90%以下，则应继续单调下降至Ms以下。表3 关闭载波时的射频信号包络参数 符号 描述 最小值 一般值 最大值 Tf 射频信号包络下降时间 1s-500s Ms 读写器关闭载波时的射频信号电平-1%A Mh 射频信号包络纹波过冲-5%A Ml 射频信号包络纹波欠冲-5%A 4.2.1.5 V-RFID 到读写器的射频信号包络 4.2.1.5.1 V-RFID 到读写器的射频信号包络如图 3 所示。图3 标签到读写器的射频信号包络 4.2.1.5.2 V-RFID 到读写器的射频信号包络参数应符合表 4 的规定。DB22/T 22022014 7 表4 V-RFID 到读写器的射频信号包络参数 符号 描述 最小值 一般值 最大值 AB A 调制深度 30%-100%Mh 射频信号包络纹波过冲 0-5%A Ml 射频信号包络纹波欠冲 0-5%A Tr 射频信号包络上升时间 1s-0.66Tc Tf 射频信号包络下降时间 1s-0.66Tc PW 脉冲宽度 0.5Tc Tc 1.1Tc 4.2.1.6 数据编码 读写器使用如图4所示的TPP对基带数据进行编码。图4 TPP 符号 符号00符号01符号11符号10T 2PWT 3cPW5TcPW4TPWDB22/T 22022014 8 图4中，符号00的持续时间为2Tc，符号01的持续时间为3Tc，符号11的持续时间为4Tc，符号10的持续时间为5Tc，四种符号的长度允差均为1%。Tc可以取6.25 s或者12.5 s，长度允差为1%，读写器应在一个盘点循环内使用固定的Tc。当数据包的长度为奇数时，则最后一位补0后再进行编码。4.2.1.7 前导码 前向链路应使用如图5所示的前导码通信，前导码由分隔符、校准符一和校准符二组成。分隔符的长度允差为5%，校准符一和校准符二的长度允差均为1%。图5 前向链路的前导码 标签应测定校准符一的时间Tcal1和校准符二的时间Tcal2，可按照式(3)、式(4)和式(5)计算前向链路的解码参考时间Pivot1、Pivot2和Pivot3。4 42 11cal calT TPivot+=.(3)811 2calTPivot Pivot+=.(4)812 3calTPivot Pivot+=.(5)式中：1Pivot、2Pivot、3Pivot 前向链路的解码参考时间；1 calT 校准符一的时间；2 calT 校准符二的时间。在接收到前导码后，标签测定连续两个脉冲上升沿的间隔时间，宜按照以下方法进行解码：a)间隔时间小于 Pivot1，解码为符号 00；b)间隔时间小于 Pivot2且不小于Pivot1，解码为符号 01；c)间隔时间不小于 Pivot2且小于Pivot3，解码为符号 11；d)间隔时间不小于 Pivot3，解码为符号 10。4.2.2 标签到读写器的物理层和媒体访问控制层 4.2.2.1 标签上电 标签应在表1所述的最大稳定时间内完成上电，并准备接收读写器命令。DB22/T 22022014 9 4.2.2.2 调制方式 标签反向散射应采用ASK和（或）PSK调制，读写器应能解调上述两种调制方式。4.2.2.3 数据编码 4.2.2.3.1 一般要求 标签能够对基带数据进行FMO编码和米勒编码。4.2.2.3.2 FMO 4.2.2.3.2.1 基带编码 编码应按下列要求：a)图 6 给出了FM0 的基本函数和 FM0 的状态图；图6 FM0 基本函数和状态图 b)图 7 给出了 FM0 的基本符号以及几种 FM0 序列。FM0 序列 00 或者 11 的占空比标称值为 50%，最小值为 45%，最大值为 55%；图7 FMO 符号和序列 c)FMO 序列结束时，应以一个冗余符号 1 为结束位，见图 8。DB22/T 22022014 10 图8 FMO 结束位 4.2.2.3.2.2 FM0 前导码 反向链路使用FM0时，应以图9所示的两种前导码的一种作为前导码，具体由启动查询命令中的TRext数据域决定，但是，当标签接收到写入命令、擦除命令、锁定命令或者灭活命令时，不管 TRext数据域如何，标签均按TRext=1b响应。1 1 1 0 V 0 0 V a)FM0 前导码（TRext=0b）前导信号(12 个0)b)FM0 前导码（TRext=1b）V不符合FMO编码规则的符号。图9 FM0 前导码 4.2.2.4 米勒编码 4.2.2.4.1 基带编码 图10给出了米勒编码的基本函数和米勒编码的状态图。0 0 01 1 V 1 V 0 0 0DB22/T 22022014 11 图10 米勒编码基本函数和状态图 4.2.2.4.2 米勒副载波 反向链路使用米勒编码时，应使用副载波，可以选用副载波系数M为2、4或者8，具体由启动查询命令中的编码选择数据域决定，图11给出了不同副载波系数时的米勒副载波序列。符号0或者符号1的占空比标称值为50%，最小值为45%，最大值为55%。如图11 图11 米勒副载波序列 DB22/T 22022014 12 编码序列结束时，应以一个冗余符号1为结束位，见图12。图12 米勒副载波结束位 4.2.2.4.3 米勒编码前导码 反向链路使用米勒编码时，应以图13所示的两种前导码的一种作为前导码，具体由启动查询命令中的TRext数据域决定，但是，当标签接收到写入命令、擦除命令、锁定命令或者灭活命令时，不管TRext数据域如何，标签均按TRext=1b响应。图13 米勒副载波的前导码 DB22/T 22022014 13 4.2.2.5 反向链路频率 反向链路频率由启动查询命令中的反向链路速率因子数据域决定，可按照式（6）计算反向链路频率值，反向链路频率具体值见表5。K KHzTBLFpri=3201.(6)式中：K反向链路速率因子。表5 反向链路频率 反向链路速率因子 BLF kHz FT 温度范围 1/5 64 3/7 137.14 6/11 174.55 1 320 2/5 128 6/7 274.29 12/11 349.09 2 640-20%20%-40 80 启动查询命令中编码选择数据域变化时，反向链路数据速率的变化情况见表6。表6 反向链路数据速率 编码选择数据域 每个符号的副载波周期数 数据速率 kbps 00b：FM0 1 BLF 01b：米勒副载波 2 BLF/2 10b：米勒副载波 4 BLF/4 11b：米勒副载波 8 BLF/8 4.2.3 数据传输顺序 读写器和标签之间的通信应首先传输最高有效位。DB22/T 22022014 14 4.2.4 链接时序 4.2.4.1 读写器和标签之间的通信应满足图 14 和表7 规定的链接时序。图14 链接时序 表7 链接时序参数 符号 描述 最小值 s 一般值 s 最大值 s T1 从读写器发送命令结束到标签发送响应数据包的时间 10Tpri（1-|FT|）-2 10Tpri 10Tpri（1+|FT|）+2T2 从标签发送响应数据包结束到读写器发送下一条命令的时间 3Tpri-20Tpri T3 T1 后，读写器继续检测标签响应数据包的时间 0-T4 读写器两个命令之间的间隔时间 3Tc-4.2.4.2 表 7 中符号和参数的要求如下：a)读写器发送写入命令或者擦除命令后，要持续发送载波给标签，如果超过 20 ms 仍然没有接收到标签发送的响应数据包，则读写器认为本次操作失败；b)读写器发送鉴别命令、单向鉴别命令、双向鉴别命令或者安全通信命令后，要持续发送载波给标签，如果超过最长时间仍然没有接收到标签发送的响应数据包，则读写器认为本次操作失败；c)最长时间由读写器命令涉及的操作的时间或者算法执行时间确定；d)等于 5Tsec，其中 Tsec存储于标签安全区的子区二中；e)T2的最大值仅适用于处于应答状态和确认状态的标签，如果 T2达到其最大值，则标签应跳转到仲裁状态。标签判断 T2超时的最大值范围应为 20 Tpri 32Tpri；f)FT 为表 4 中规定的频率允差；g)T1+T3 应不 小于T 4。DB22/T 22022014 15 5 放置 5.1 固定使用方式如图15 图15 固定方式图 5.2 循环使用使用方式 循环使用的V-RFID悬挂在商品车辆内视镜上。6 数据要求 6.1 内容结构 6.1.1 标签内容组成 标签内容应包含标签头区和标签存储区。头区存储的是世界唯一标识符，如遵守EPC编码的或者TID编码的标识符，可用于防伪等。存储区存储着用户自定义的数据，它的大小跟标签规格有关。6.1.2 商品车的唯一性标识 唯一性标识是商品车的唯一ID，是标签必含的。6.1.3 业务数据 根据标签的类型和容量，可写入一些自选业务数据。如厂商ID、车辆VIN码等。6.2 加密数据 DB22/T 22022014 16 标签应含有可加密的存储区，加密区存储重要的、防止篡改的数据。商品车的唯一性标识推荐存储在加密区。6.3 数据追溯 标签中的信息应具有可追溯性，零部件从生产出来到卖到客户手中的整个物流周期都能追溯到使用的物流商品车信息。6.4 机密性 标签应为读写设计授权功能，使标签在用户授权的范围内进行读写，以防止外部读写器的进入。7 使用环境要求 7.1 温度 RFID标签正常工作的温度范围应至少为-40 至85，瞬时可承受高温为355。7.2 湿度 应满足在相对湿度95%的环境下正常工作。7.3 防护等级 应满足的防护等级为IP67。7.4 抗静电电压 应满足2000 V抗静电电压。7.5 干扰 电磁干扰，如马达、荧光灯以及其他频谱使用者的环境中正常工作。满足在有电磁特性的包装上正常使用。7.6 材料 标签天线材料为铜基镀金，载基材料为 PEC。7.7 运动 标签应在有运动的环境下保持标准识别率。7.8 用户健康 标签应保证使用者的健康和安全。RFID的有效辐射功率应限制为PERP=2 W。RFID的使用应远离易燃易爆品。7.9 与其他 RFID系统的兼容性、互操作性、互不干涉 RFID系统的标签，应互不干涉其他RFID系统的频谱。所有的标签频谱应在国际标准下的频率进行操作和兼容。_