RFID自動(dòng)識(shí)別技術(shù)原理介紹 |
發(fā)布時(shí)間:2017-12-18 11:54:19 | 瀏覽次數(shù): |
1. RFID原理—簡(jiǎn)介RFID射頻識(shí)別是一種非接觸式的自動(dòng)識(shí)別技術(shù),其基本原理是電磁理論。它通過射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù),識(shí)別工作無須人工干預(yù),可工作于各種惡劣環(huán)境。RFID技術(shù)可識(shí)別高速運(yùn)動(dòng)物體并可同時(shí)識(shí)別多個(gè)標(biāo)簽,操作快捷方便。 埃森哲實(shí)驗(yàn)室首席科學(xué)家弗格森認(rèn)為RFID自動(dòng)識(shí)別技術(shù)是一種突破性的技術(shù):"第一,可以識(shí)別單個(gè)的非常具體的物體,而不是像條形碼那樣只能識(shí)別一類物體;第二,其采用無線電射頻,可以透過外部材料讀取數(shù)據(jù),而條形碼必須靠激光來讀取信息;第三,可以同時(shí)對(duì)多個(gè)物體進(jìn)行識(shí)讀,而條形碼只能一個(gè)一個(gè)地讀。此外,儲(chǔ)存的信息量也非常大。"
2. RFID原理—組成最基本的RFID系統(tǒng)由電子標(biāo)簽、讀寫器和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等這三部分組成構(gòu)成。 1) 電子標(biāo)簽(Tag):電子標(biāo)簽包含電子芯片和天線,天線在標(biāo)簽和讀取器間傳遞射頻信號(hào),電子芯片用來存儲(chǔ)物體的數(shù)據(jù),天線用來收發(fā)無線電波。 電子標(biāo)簽按供電方式分為無源電子標(biāo)簽、有源電子標(biāo)簽和半有源電子標(biāo)簽三種: ? 無源電子標(biāo)簽:標(biāo)簽內(nèi)部沒有電池,其工作能量均需閱讀器發(fā)射的電磁場(chǎng)來提供,重量輕、體積小、壽命長(zhǎng)、成本低,可制成各種卡片,是目前最流行的電子標(biāo)簽形式。其識(shí)別距離比有源系統(tǒng)要小,一般為幾米到十幾米,而且需要較大的閱讀器發(fā)射功率。 ? 有源電子標(biāo)簽:通過標(biāo)簽內(nèi)部的電池來供電,不需要閱讀器提供能量來啟動(dòng),標(biāo)簽可主動(dòng)發(fā)射電磁信號(hào),識(shí)別距離較長(zhǎng),通??蛇_(dá)幾十米甚至上百米,缺點(diǎn)是成本高壽命有限,而且不易做成薄卡。 ? 半有源電子標(biāo)簽:內(nèi)有電池,但電池只對(duì)標(biāo)簽內(nèi)部電路供電,并不主動(dòng)發(fā)射信號(hào),其能量傳遞方式與無源系統(tǒng)類似,因此其工作壽命比一般有源系統(tǒng)標(biāo)簽要長(zhǎng)許多。
2) 讀寫器(Reader):利用射頻技術(shù)讀寫電子標(biāo)簽的設(shè)備,讀寫器接收電子標(biāo)簽的數(shù)據(jù)信息,并將其傳送給外部主機(jī)。
3) 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)(Computer):讀寫器通過標(biāo)準(zhǔn)接口與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)連接,計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)完成數(shù)據(jù)的處理、傳輸和通信的功能。 3. RFID原理—工作原理射頻識(shí)別系統(tǒng)的基本模型如下圖所示。其中,電子標(biāo)簽又稱為射頻標(biāo)簽、應(yīng)答器、數(shù)據(jù)載體;閱讀器又稱為讀出裝置,掃描器、通訊器、讀寫器(取決于電子標(biāo)簽是否可以無線改寫數(shù)據(jù))。電子標(biāo)簽與閱讀器之間通過耦合元件實(shí)現(xiàn)射頻信號(hào)的空間(無接觸)耦合、在耦合通道內(nèi),根據(jù)時(shí)序關(guān)系,實(shí)現(xiàn)能量的傳遞、數(shù)據(jù)的交換。 RFID系統(tǒng)的基本工作流程是:閱讀器通過發(fā)射天線發(fā)送一定頻率的射頻信號(hào),當(dāng)射頻卡進(jìn)入發(fā)射天線工作區(qū)域時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電流,射頻卡獲得能量被激活;射頻卡將自身編碼等信息通過卡內(nèi)置發(fā)送天線發(fā)送出去;系統(tǒng)接收天線接收到從射頻卡發(fā)送來的載波信號(hào),經(jīng)天線調(diào)節(jié)器傳送到閱讀器,閱讀器對(duì)接收的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)和解碼然后送到后臺(tái)主系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)處理;主系統(tǒng)根據(jù)邏輯運(yùn)算判斷該卡的合法性,針對(duì)不同的設(shè)定做出相應(yīng)的處理和控制,發(fā)出指令信號(hào)控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作。
發(fā)生在閱讀器和電子標(biāo)簽之間的射頻信號(hào)的耦合類型有兩種。 1) 電感耦合。變壓器模型,通過空間高頻交變磁場(chǎng)實(shí)現(xiàn)耦合,依據(jù)的是電磁感應(yīng)定律,如右圖A所示。電感耦合方式一般適合于中、低頻工作的近距離射頻識(shí)別系統(tǒng)。典型的工作頻率有:125kHz、225kHz和13.56MHz。識(shí)別作用距離小于1m,典型作用距離為10~20cra。 2) 電磁反向散射耦合:雷達(dá)原理模型,發(fā)射出去的電磁波,碰到目標(biāo)后反射,同時(shí)攜帶回目標(biāo)信息,依據(jù)的是電磁波的空間傳播規(guī)律,如圖所示。電磁反向散射耦合方式一般適合于高頻、微波工作的遠(yuǎn)距離射頻識(shí)別系統(tǒng)。典型的工作頻率有:433MHz,915MHz,2.45GHz,5.8GHz。識(shí)別作用距離大于1m,典型作用距離為3—l0m。
4. RFID原理—標(biāo)準(zhǔn)及分類目前生產(chǎn)RFID產(chǎn)品的很多公司都采用自己的標(biāo)準(zhǔn),國際上還沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。目前,可供射頻卡使用的幾種標(biāo)準(zhǔn)有ISO10536、ISO14443、ISO15693和ISO18OOO。應(yīng)用最多的是ISO14443和ISO15693,這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)都由物理特性、射頻功率和信號(hào)接口、初始化和反碰撞以及傳輸協(xié)議四部分組成。 按照不同得方式,射頻卡有以下幾種分類: 1) 按供電方式分為有源卡和無源卡。有源是指卡內(nèi)有電池提供電源,其作用距離較遠(yuǎn),但壽命有限、體積較大、成本高,且不適合在惡劣環(huán)境下工作;無源卡內(nèi)無電池,它利用波束供電技術(shù)將接收到的射頻能量轉(zhuǎn)化為直流電源為卡內(nèi)電路供電,其作用距離相對(duì)有源卡短,但壽命長(zhǎng)且對(duì)工作環(huán)境要求不高。 2) 按載波頻率分為低頻射頻卡、中頻射頻卡和高頻射頻卡。低頻射頻卡主要有125kHz和134.2kHz兩種,中頻射頻卡頻率主要為13.56MHz,高頻射頻卡主要為433MHz、915MHz、2.45GHz、5.8GHz等。低頻系統(tǒng)主要用于短距離、低成本的應(yīng)用中,如多數(shù)的門禁控制、校園卡、動(dòng)物監(jiān)管、貨物跟蹤等。中頻系統(tǒng)用于門禁控制和需傳送大量數(shù)據(jù)的應(yīng)用系統(tǒng);高頻系統(tǒng)應(yīng)用于需要較長(zhǎng)的讀寫距離和高讀寫速度的場(chǎng)合,其天線波束方向較窄且價(jià)格較高,在火車監(jiān)控、高速公路收費(fèi)等系統(tǒng)中應(yīng)用。 3) 按調(diào)制方式的不同可分為主動(dòng)式和被動(dòng)式。主動(dòng)式射頻卡用自身的射頻能量主動(dòng)地發(fā)送數(shù)據(jù)給讀寫器;被動(dòng)式射頻卡使用調(diào)制散射方式發(fā)射數(shù)據(jù),它必須利用讀寫器的載波來調(diào)制自己的信號(hào),該類技術(shù)適合用在門禁或交通應(yīng)用中,因?yàn)樽x寫器可以確保只激活一定范圍之內(nèi)的射頻卡。在有障礙物的情況下,用調(diào)制散射方式,讀寫器的能量必須來去穿過障礙物兩次。而主動(dòng)方式的射頻卡發(fā)射的信號(hào)僅穿過障礙物一次,因此主動(dòng)方式工作的射頻卡主要用于有障礙物的應(yīng)用中,距離更遠(yuǎn)(可達(dá)30米)。 4) 按作用距離可分為密耦合卡(作用距離小于1厘米)、近耦合卡(作用距離小于15厘米)、疏耦合卡(作用距離約1米)和遠(yuǎn)距離卡(作用距離從1米到10米,甚至更遠(yuǎn))。 5) 按芯片分為只讀卡、讀寫卡和CPU卡。 |
RFID自動(dòng)識(shí)別技術(shù)原理介紹相關(guān)射頻識(shí)別設(shè)備與應(yīng)用方案 |