浅谈RFID技术及应用

2019-04-09 16:37:52 45

RFID(Radio Frequency Identification)中文意为无线射频识别,是一种无线通信技术,可通过无线电信号识别特定目标并读写相关数据,而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。常用的有低频(125k~134.2K)、高频(13.56Mhz)、超高频(860-960Mhz)、微波(2.4-2.5Ghz)等射频技术。


一、RFID技术及系统简介


1.1 工作原理

RFID技术的基本工作原理其实很简单:标签进入磁场后,接收阅读器发出的射频信号,凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的信息(Passive Tag,无源标签或被动标签),或者由标签主动发送某一频率的信号(Active Tag,有源标签或主动标签),阅读器读取信息并解码后,送至中央信息系统进行有关数据处理。

一套完整的RFID系统, 是由阅读器(Reader)与电子标签(TAG)及应用软件系统三个部份所组成,其工作原理是Reader发射一特定频率的无线电波能量给Tag,用以驱动Tag电路将内部的数据送出,此时Reader便依序接收解读数据,送给应用程序做相应的处理。

以RFID阅读器及电子标签之间的通讯及能量感应方式来看大致上可以分成:感应耦合(Inductive Coupling) 及后向散射耦合(BackscatterCoupling)两种。一般低频的RFID大都采用第一种式,而较高频大多采用第二种方式。阅读器通常由耦合模块、收发模块、控制模块和接口单元组成。

阅读器和电子标签之间一般采用半双工通信方式进行信息交换,同时阅读器通过耦合给无源电子标签提供能量和时序。在实际应用中,可进一步通过Ethernet或WLAN等实现对物体识别信息的采集、处理及远程传送等管理功能。电子标签是RFID系统的信息载体,其大多是由耦合原件(线圈、微带天线等)和微芯片组成。

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1.2 基本组成

射频标签物理上由三部分组成:标签(tag)、天线、阅读器(读写器)。

(1) 标签(Tag):由耦合元件及芯片组成,每个标签有唯一的电子编码,高容量电子标签有用户写入区,附着在物体上标识目标对象;

(2) 读写器(Reader):读取(有时还可以写入)标签信息的设备,可设计为手持式或固定式;

(3) 天线(Antenna):在标签和读取器间传递射频信号。

RFID系统构成



二、分类


       RFID技术中所衍生的产品大概有两大类:无源RFID产品、有源RFID产品。

2.1无源RFID产品

      无源RFID产品发展最早,也是发展最成熟,市场应用最广的产品。比如,公交卡、食堂餐卡、宾馆门禁卡、二代身份证、停车卡等,这个在我们的日常生活中随处可见。其产品的主要工作频率有低频125KHZ、高频13.56MHZ、超高频915MHZ。

A.低频125KHZ

    即俗称的ID卡的频段,读距一般要求在5-8CM。这个频段的应用范围相当广,如食堂餐卡、会员卡、门禁卡等。由于其成本低廉、应用简单等优势,在一些涉及RFID的应用系统软件中非常流行。另外,低频134Khz的注射式标签,在猫狗等动物管理应用中也非常普遍。

B.高频13.56MHZ

    即俗称的IC卡的频段,读距一般要求在5-8CM。目前我们国家使用的二代身份证,就是使用13.56Mhz的频段,协议为14443B。这个频段在公交卡、图书馆借书卡应用中尤为广泛。

C.超高频915MHZ

    这个频段在RFID中更广泛来说为860-960Mhz,几大主要国家和地区使用的频段不一样,如美标为902-928Mhz,欧标为860-868Mhz,我们国家使用的是920-925Mhz。目前在应用中以美标为主,中心频点为915Mhz,所以统称为915。这个频段分为ISO 18000-6B和6C两个主要协议,其中6B为旧协议,6C为新协议。读距一般在0-30米,视读写模块的功率、天线增益、标签大小而定。超高频915M具有这些优势:非接触式读取距离远(0-30M)、多标签抗冲撞读取、识别速度快、可识别高速移动的物体、寿命长、智能控制、高可靠性等优势特点,目前在物联网应用中越来越广泛。

 

2.2有源RFID产品

    有源RFID产品,是最近几年慢慢发展起来的。在远距离自动识别领域,如智能监狱,家校通等领域有重大应用。有源RFID在这个领域异军突起,属于远距离自动识别类。产品主要工作频率有超高频433MHZ,微波2.45GHZ和5.8GMHZ。

2.3RFID特点

  • 数据存储:与传统形式的标签相比,容量更大(1bit—1024bit),数据可随时更新,可读写;

  • 读写速度:与条码相比,无须直线对准扫描,读写速度更快,可多目标识别、运动识别;

  • 使用方便:体积小,容易封装,可以嵌入产品内;

  • 安全:专用芯片、序列号惟一、很难复制;

  • 耐用:无机械故障、寿命长、抗恶劣环境。



三、RFID应用领域


电子标签作为数据载体,能起到标识识别、物品跟踪、信息采集的作用。在国外,电子标签已经在广泛的领域内得以应用。 电子标签、读写器、天线和应用软件构成的RFID系统直接与相应的管理信息系统相连。每一件物品都可以被准确地跟踪,这种全面的信息管理系统能为客户带来诸多的利益,包括实时数据的采集、安全的数据存取通道、离线状态下就可以获得所有产品信息等等。在国外,RFID技术已被广泛应用于诸如工业自动化、商业自动化等众多领域。应用范围包括:

  • 产品防伪防窜

  • 贵重物品管理

  • 门禁管理/身份辨识

  • 物料/产品追踪

  • 人员物品定位

  • 运输与配送

  • 航空行李跟踪

  • 电子溯源、食品溯源

  • 生产流水线管理

  • 铁路运输管理系统

  • 仓储管理、智能仓库管理

  • 电子物品监视(EAS)、服装零售店出口管理

  • 贵重仪器设备的防盗管理、非授权使用管理或者资产管理

  • 车辆、停车场及加油站、仓库设施管理

  • 过路过桥费的自动收取

  • 重要、危险场合的门禁控制管理

  • 会议与计时

  • 动物管理

  • 动物个性化喂养

  • 数控机床工具的自动识别

  • 柔性加工系统中产品数量与过程控制

  • 犯罪嫌疑人的监视

  • 车辆防盗系统和汽车点火系统

  • 智能图书馆

  • 租赁产品管理

  • 车防盗和无钥匙开门系统的应用管理

  • RFID无人零售

  • 仓储物流

  • 服装零售行业

  • 体育计时,马拉松赛事

  • 金融与银行业

  • 医院室内管理

  • 军需物资管理,枪支管理


四、应用示例


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