射频识别系统

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  射频识别技术(RFID),是20世纪80年代发展起来的一种新兴自动识别技术,射频识别技术是一项利用射频信号通过空间耦合(交变磁场或电磁场)实现无接触信息传递并通过所传递的信息达到识别目的的技术。

  RFID是一种简单的无线系统,只有两个基本器件,该系统用于控制、检测和跟踪物体。系统由一个询问器(或阅读器)和很多应答器(或标签)组成。

  由射频标签、识读器和计算机网络组成的自动识别系统。通常,识读器在一个区域发射能量形成电磁场,射频标签经过这个区域时检测到识读器的信号后发送存储的数据,识读器接收射频标签发送的信号,解码并校验数据的准确性以达到识别的目的。

  最初在技术领域,应答器是指能够传输信息回复信息的电子模块,近些年,由于射频技术发展迅猛,应答器有了新的说法和含义,又被叫做智能标签或标签。RFID电子电梯合格证的阅读器(读写器)通过天线与RFID电子标签进行无线通信,可以实现对标签识别码和内存数据的读出或写入操作。典型的阅读器包含有高频模块(发送器和接收器)、控制单元以及阅读器天线。

  RFID射频识别是一种非接触式的自动识别技术,它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据,识别工作无需人工干预,可工作于各种恶劣环境。RFID技术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。

  标签(Tag):由耦合元件及芯片组成,每个标签具有唯一的电子编码,附着在物体上标识目标对象。

  阅读器(Reader):读取(有时还可以写入)标签信息的设备,可设计为手持式rfid读写器(如:C5000W)或固定式读写器;

  标签进入磁场后,接收解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产品信息(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),解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)也就是所谓的应答器(Transponder)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Transponder,用以驱动Transponder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 卡片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。

  阅读器根据使用的结构和技术不同可以是读或读/写装置,是RFID系统信息控制和处理中心。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。阅读器和应答器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应答器提供能量和时序。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。应答器是RFID系统的信息载体,目前应答器大多是由耦合原件(线圈、微带天线等)和微芯片组成无源单元。

  射频识别系统的基本工作方式分为全双工(Full Duplex)和半双工(Half Duplex)系统以及时序(SEQ)系统。全双工表示射频标签与读写器之间可在同一时刻互相传送信息。半双工表示射频标签与读写器之间可以双向传送信息,但在同一时刻只能向一个方向传送信息。

  在全双工和半双工系统中,射频标签的响应是在读写器发出的电磁场或电磁波的情况下发送出去的。因为与阅读器本身的信号相比,射频标签的信号在接收天线上是很弱的,所以必须使用合适的传输方法,以便把射频标签的信号与阅读器的信号区别开来。在实践中,人们对从射频标签到阅读器的数据传输一般采用负载反射调制技术将射频标签数据加载到反射回波上(尤其是针对无源射频标签系统)。

  时序方法则与之相反,阅读器的辐射出的电磁场短时间周期性地断开。这些间隔被射频标签识别出来,并被用于从射频标签到阅读器的数据传输。其实,这是一种典型的雷达工作方式。时序方法的缺点是:在阅读器发送间歇时,射频标签的能量供应中断,这就必须通过装入足够大的辅助电容器或辅助电池进行补偿。

  通常阅读器发送时所使用的频率被称为RFID系统的工作频率。常见的工作频率有低频125kHz、134.2kHz及13.56MHz等等。低频系统一般指其工作频率小于30MHz,典型的工作频率有:125KHz、225KHz、13.56M等,这些频点应用的射频识别系统一般都有相应的国际标准予以支持。其基本特点是电子标签的成本较低、标签内保存的数据量较少、阅读距离较短、电子标签外形多样(卡状、环状、钮扣状、笔状)、阅读天线方向性不强等。

  高频系统一般指其工作频率大于400MHz, 典型的工作频段有:915MHz、2.45GHz、5.8GHz等。高频系统在这些频段上也有众多的国际标准予以支持。高频系统的基本特点是电子标签及阅读器成本均较高、标签内保存的数据量较大、阅读距离较远(可达几米至十几米), 适应物体高速运动性能好,外形一般为卡状,阅读天线及电子标签天线均有较强的方向性。

  RFID是一项易于操控,简单实用且特别适合用于自动化控制的灵活性应用技术,识别工作无须人工干预,它既可支持只读工作模式也可支持读写工作模式,且无需接触或瞄准;可自由工作在各种恶劣环境下:短距离射频产品不怕油渍、灰尘污染等恶劣的环境,可以替代条码,例如用在工厂的流水线上跟踪物体;长距射频产品多用于交通上,识别距离可达几十米,如自动收费或识别车辆身份等。射频识别系统主要有以下几个方面系统优势:

  读取方便快捷:数据的读取无需光源,甚至可以透过外包装来进行。有效识别距离更大,采用自带电池的主动标签时,有效识别距离可达到30米以上;

  :标签一进入磁场,解读器就可以即时读取其中的信息,而且能够同时处理多个标签,实现批量识别;

  :数据容量最大的二维条形码PDF417),最多也只能存储2725个数字;若包含字母,存储量则会更少;RFID标签则可以根据用户的需要扩充到数十K;

  :其无线电通信方式,使其可以应用于粉尘、油污等高污染环境和放射性环境,而且其封闭式包装使得其寿命大大超过印刷的条形码;

  :利用编程器可以向写入数据,从而赋予RFID标签交互式便携数据文件的功能,而且写入时间相比打印条形码更少;

  :不仅可以嵌入或附着在不同形状、类型的产品上,而且可以为标签数据的读写设置密码保护,从而具有更高的安全性;

  :标签以与每秒50~100次的频率与解读器进行通信,所以只要RFID标签所附着的物体出现在解读器的有效识别范围内,就可以对其位置进行动态的追踪和监控。

时间

2019-08-04 02:54


栏目

RFID模块


作者

admin


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