1、概念
射頻識別系統(tǒng) RFID system
由射頻標(biāo)簽、識讀器和計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)組成的自動識別系統(tǒng)。通常,識讀器在一個區(qū)域發(fā)射能量形成電磁場,射頻標(biāo)簽經(jīng)過這個區(qū)域時檢測到識讀器的信號后發(fā)送存儲的數(shù)據(jù),識讀器接收射頻標(biāo)簽發(fā)送的信號,解碼并校驗數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性以達(dá)到識別的目的。
2、技術(shù)
最初在技術(shù)領(lǐng)域,應(yīng)答器是指能夠傳輸信息回復(fù)信息的電子模塊,近些年,由于射頻技術(shù)發(fā)展迅猛,應(yīng)答器有了新的說法和含義,又被叫做智能標(biāo)簽或標(biāo)簽。RFID電子電梯合格證的閱讀器(讀寫器)通過天線與RFID電子標(biāo)簽進(jìn)行無線通信,可以實現(xiàn)對標(biāo)簽識別碼和內(nèi)存數(shù)據(jù)的讀出或?qū)懭氩僮?。典型的閱讀器包含有高頻模塊(發(fā)送器和接收器)、控制單元以及閱讀器天線。
RFID射頻識別是一種非接觸式的自動識別技術(shù),它通過射頻信號自動識別目標(biāo)對象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù),識別工作無需人工干預(yù),可工作于各種惡劣環(huán)境。RFID技術(shù)可識別高速運動物體并可同時識別多個標(biāo)簽,操作快捷方便。
標(biāo)簽(Tag):由耦合元件及芯片組成,每個標(biāo)簽具有唯一的電子編碼,附著在物體上標(biāo)識目標(biāo)對象。
閱讀器(Reader):讀?。ㄓ袝r還可以寫入)標(biāo)簽信息的設(shè)備,可設(shè)計為手持式rfid讀寫器(如:C5000W)或固定式讀寫器;
天線(Antenna):在標(biāo)簽和讀取器間傳遞射頻信號。
3、工作原理
標(biāo)簽進(jìn)入磁場后,接收解讀器發(fā)出的射頻信號,憑借感應(yīng)電流所獲得的能量發(fā)送出存儲在芯片中的產(chǎn)品信息(Passive Tag,無源標(biāo)簽或被動標(biāo)簽),或者由標(biāo)簽主動發(fā)送某一頻率的信號(Active Tag,有源標(biāo)簽或主動標(biāo)簽),解讀器讀取信息并解碼后,送至中央信息系統(tǒng)進(jìn)行有關(guān)數(shù)據(jù)處理。
一套完整的RFID系統(tǒng), 是由閱讀器(Reader)與電子標(biāo)簽(TAG)也就是所謂的應(yīng)答器(Transponder)及應(yīng)用軟件系統(tǒng)三個部份所組成,其工作原理是Reader發(fā)射一特定頻率的無線電波能量給Transponder,用以驅(qū)動Transponder電路將內(nèi)部的數(shù)據(jù)送出,此時 Reader便依序接收解讀數(shù)據(jù), 送給應(yīng)用程序做相應(yīng)的處理。
以RFID 卡片閱讀器及電子標(biāo)簽之間的通訊及能量感應(yīng)方式來看大致上可以分成:感應(yīng)耦合(Inductive Coupling) 及后向散射耦合(BackscatterCoupling)兩種。一般低頻的RFID大都采用第一種式,而較高頻大多采用第二種方式。
閱讀器根據(jù)使用的結(jié)構(gòu)和技術(shù)不同可以是讀或讀/寫裝置,是RFID系統(tǒng)信息控制和處理中心。閱讀器通常由耦合模塊、收發(fā)模塊、控制模塊和接口單元組成。閱讀器和應(yīng)答器之間一般采用半雙工通信方式進(jìn)行信息交換,同時閱讀器通過耦合給無源應(yīng)答器提供能量和時序。在實際應(yīng)用中,可進(jìn)一步通過Ethernet或WLAN等實現(xiàn)對物體識別信息的采集、處理及遠(yuǎn)程傳送等管理功能。應(yīng)答器是RFID系統(tǒng)的信息載體,目前應(yīng)答器大多是由耦合原件(線圈、微帶天線等)和微芯片組成無源單元。
4、工作方式
射頻識別系統(tǒng)的基本工作方式分為全雙工(Full Duplex)和半雙工(Half Duplex)系統(tǒng)以及時序(SEQ)系統(tǒng)。全雙工表示射頻標(biāo)簽與讀寫器之間可在同一時刻互相傳送信息。半雙工表示射頻標(biāo)簽與讀寫器之間可以雙向傳送信息,但在同一時刻只能向一個方向傳送信息。
在全雙工和半雙工系統(tǒng)中,射頻標(biāo)簽的響應(yīng)是在讀寫器發(fā)出的電磁場或電磁波的情況下發(fā)送出去的。因為與閱讀器本身的信號相比,射頻標(biāo)簽的信號在接收天線上是很弱的,所以必須使用合適的傳輸方法,以便把射頻標(biāo)簽的信號與閱讀器的信號區(qū)別開來。在實踐中,人們對從射頻標(biāo)簽到閱讀器的數(shù)據(jù)傳輸一般采用負(fù)載反射調(diào)制技術(shù)將射頻標(biāo)簽數(shù)據(jù)加載到反射回波上(尤其是針對無源射頻標(biāo)簽系統(tǒng))。
時序方法則與之相反,閱讀器的輻射出的電磁場短時間周期性地斷開。這些間隔被射頻標(biāo)簽識別出來,并被用于從射頻標(biāo)簽到閱讀器的數(shù)據(jù)傳輸。其實,這是一種典型的雷達(dá)工作方式。時序方法的缺點是:在閱讀器發(fā)送間歇時,射頻標(biāo)簽的能量供應(yīng)中斷,這就必須通過裝入足夠大的輔助電容器或輔助電池進(jìn)行補(bǔ)償。
5、工作頻率
通常閱讀器發(fā)送時所使用的頻率被稱為RFID系統(tǒng)的工作頻率。常見的工作頻率有低頻125kHz、134.2kHz及13.56MHz等等。低頻系統(tǒng)一般指其工作頻率小于30MHz,典型的工作頻率有:125KHz、225KHz、13.56M等,這些頻點應(yīng)用的射頻識別系統(tǒng)一般都有相應(yīng)的國際標(biāo)準(zhǔn)予以支持。其基本特點是電子標(biāo)簽的成本較低、標(biāo)簽內(nèi)保存的數(shù)據(jù)量較少、閱讀距離較短、電子標(biāo)簽外形多樣(卡狀、環(huán)狀、鈕扣狀、筆狀)、閱讀天線方向性不強(qiáng)等。
高頻系統(tǒng)一般指其工作頻率大于400MHz, 典型的工作頻段有:915MHz、2.45GHz、5.8GHz等。高頻系統(tǒng)在這些頻段上也有眾多的國際標(biāo)準(zhǔn)予以支持。高頻系統(tǒng)的基本特點是電子標(biāo)簽及閱讀器成本均較高、標(biāo)簽內(nèi)保存的數(shù)據(jù)量較大、閱讀距離較遠(yuǎn)(可達(dá)幾米至十幾米), 適應(yīng)物體高速運動性能好,外形一般為卡狀,閱讀天線及電子標(biāo)簽天線均有較強(qiáng)的方向性。
6、系統(tǒng)優(yōu)勢
RFID是一項易于操控,簡單實用且特別適合用于自動化控制的靈活性應(yīng)用技術(shù),識別工作無須人工干預(yù),它既可支持只讀工作模式也可支持讀寫工作模式,且無需接觸或瞄準(zhǔn);可自由工作在各種惡劣環(huán)境下:短距離射頻產(chǎn)品不怕油漬、灰塵污染等惡劣的環(huán)境,可以替代條碼,例如用在工廠的流水線上跟蹤物體;長距射頻產(chǎn)品多用于交通上,識別距離可達(dá)幾十米,如自動收費或識別車輛身份等。射頻識別系統(tǒng)主要有以下幾個方面系統(tǒng)優(yōu)勢:
讀取方便快捷:數(shù)據(jù)的讀取無需光源,甚至可以透過外包裝來進(jìn)行。有效識別距離更大,采用自帶電池的主動標(biāo)簽時,有效識別距離可達(dá)到30米以上;
識別速度快:標(biāo)簽一進(jìn)入磁場,解讀器就可以即時讀取其中的信息,而且能夠同時處理多個標(biāo)簽,實現(xiàn)批量識別;
數(shù)據(jù)容量大:數(shù)據(jù)容量最大的二維條形碼(PDF417),最多也只能存儲2725個數(shù)字;若包含字母,存儲量則會更少;RFID標(biāo)簽則可以根據(jù)用戶的需要擴(kuò)充到數(shù)十K;
使用壽命長,應(yīng)用范圍廣:其無線電通信方式,使其可以應(yīng)用于粉塵、油污等高污染環(huán)境和放射性環(huán)境,而且其封閉式包裝使得其壽命大大超過印刷的條形碼;
標(biāo)簽數(shù)據(jù)可動態(tài)更改:利用編程器可以向?qū)懭霐?shù)據(jù),從而賦予RFID標(biāo)簽交互式便攜數(shù)據(jù)文件的功能,而且寫入時間相比打印條形碼更少;
更好的安全性:不僅可以嵌入或附著在不同形狀、類型的產(chǎn)品上,而且可以為標(biāo)簽數(shù)據(jù)的讀寫設(shè)置密碼保護(hù),從而具有更高的安全性;
動態(tài)實時通信:標(biāo)簽以與每秒50~100次的頻率與解讀器進(jìn)行通信,所以只要RFID標(biāo)簽所附著的物體出現(xiàn)在解讀器的有效識別范圍內(nèi),就可以對其位置進(jìn)行動態(tài)的追蹤和監(jiān)控。
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