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2023-02-17
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几十年来RFID技术的理论得到了丰富和完善,有源、无源及半无源电子标签均得到了飞速发展,单芯片电子标签、多电子标签识读、无线可读可写、无源电子标签的远距离识别、适应高速移动物体的RFID正在成为现实。目前电子标签的应用领域包括以下几个方面。
物流业:物流过程中的货物追踪,信息自动采集,仓储应用,港口应用,邮政快递。
零售业:商品销售数据的实时统计,补货,防盗。·制造业:生产数据的实时监控,质量追踪,自动化生产。
医疗行业:医疗器械管理,药品管理和HIS系统。
身份识别:电子护照,身份证,学生证等各种电子证件。
防伪:贵重物品(烟,酒,药品)及票证的防伪。
资产管理:各类贵重的,或数量大相似性高的,或危险品等资产的管理。
交通运输:高速公路收费管理,出租车、公交车的车辆识别与管理。
食品:水果、蔬菜、生鲜食品等保鲜度的管理。
动物识别:驯养动物、畜牧牲口及宠物的识别管理。
图书馆:书店、图书馆和出版社的图书管理应用。
汽车:制造,防盗,定位,车钥匙。
航空:制造,旅客机票,行李包裹追踪。
军事:弹药、枪支、物资、人员及车辆的识别与追踪。
电子标签依内部保存信息注入方式的不同,可将其分为集成电路固化式、现场有线改写式和现场无线改写式三大类;根据读取电子标签数据的技术实现手段,可将其分为广播发射式、倍频式和反射调制式三大类;按能量供给方式(电池供电)的不同,射频识别技术又可分为有源、无源和半有源三种。RFID通常流行的分类方法是,按照工作频率(单位:Hz)的不同,分为低频(LF)、高频(HF)、超高频(UHF)和微波频段(MW)4种。
(1)低/高频系统一般其工作频率<30MHz,典型的工作频率有125kHz、225kHz、13.56MHz(非接触式IC卡——射频卡的工作频率)等。基于这些频点的射频识别系统一般都有相应的国际标准,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(无源情况,典型阅读距离为10cm),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。
(2)超高频/微波系统一般其工作频率400MHz,典型的工作频段有915MHz、2450MHz、5800MHz等。系统在这些频段上也有众多的国际标准予以支持,基本特点是:电子标签及阅读器成本较高、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。
(3)有源电子标签内装有电池,一般具有较远的阅读距离。不足之处是电池的寿命有限(3~10年);无源电子标签内无电池,它接收到阅读器(渎出装置)发出的微波信号后,将部分微波能量转化为直流电供自己工作,一般可做到免维护。相比有源系统,无源系统在阅读距离及适应物体运动速度方面略有限制。
(4)集成固化式电子标签内的信息,一般在集成电路生产时即将信息以ROM工艺模式注入,其保存的信息是一成不变的;现场有线改写式电子标签一般将电子标签保存的信息写入其内部E2存储区中,改写时需要专用的编程器或写入器,改写过程中必须为其供电;现场无线改写式电子标签一般适用于有源类电子标签,具有特定的改写指令,电子标签内保存的信息也位于其中的E2存储区。一般情况下改写电子标签数据所需时间远大于读取电子标签数据所需时间。通常,改写所需时间为秒级,阅读时问为毫秒级。
(5)广播发射式射频识别系统。电子标签必须采用有源方式工作,并实时将其存储的标识信息向外广播,阅读器相当于一个只收不发的接收机。这种系统的缺点是:电子标签因为要不断地向外发射信息,既费电,又对环境造成了电磁污染,而且系统的安全保密性差。倍频式射频识别系统实现起来有一定难度。一般情况下,阅读器发出射频查询信号,电子标签返回的信号载频为阅读器发出射频的倍频。这种工作模式对阅读器接收处理回波信号提供了便利。但是,对无源电子标签来说,电子标签将接收的阅读器射频能量转换为倍频回波载频时,其能量转换效率较低。提高转换效率需要较高的微波技巧,这就意味着更高的电子标签成本。同时这种系统工作须占用两个工作频点,一般较难获得无线电频率管理委员会的产品应用许可。
(6)反射调制式射频识别系统的实现主要是要解决同频收发问题。系统工作时,阅读器发出微波查询(能量)信号,电子标签(无源)将部分接收到的微波查询能量信号整流为直流电供电子标签内的电路工作,另一部分微波能量信号被电子标签内保存的数据信息调制(ASK)后反射回阅读器。阅读器接收到反射回的幅度调制信号后,从中解出电子标签所保存的标识性数据信息。系统工作过程中,阅读器发出微波信号与接收反射回的幅度调制信号是同时进行的。反射回的信号强度较发射信号要弱得多,因此技术实现上的难点在于同频接收。
RFID系统
射频识别系统是一种非接触式的自动识别系统,它通过射频无线信号自动识别目标对象,并获取相关数据,由电子标签、读写器和计算机网络构成。射频识别系统以电子标签来标识物体,电子标签通过无线电波与读写器进行数据交换,读写器可将主机的读写命令传送到电子标签,再把电子标签返回的数据传送到主机,主机的数据交换与管理系统负责完成电子标签数据信息的存储、管理和控制。
在实际RFID解决方案中,不论是简单的RFID系统还是复杂的RFID系统都包含一些基本组件。组件分为硬件组件和软件组件。从端到端的角度来看,一个RFID系统由电子标签、读写器天线、读写器、传感器/执行器/报警器、通信设施、控制器、应用软件等组成。若从功能实现的角度观察,可将RFID系统分成边沿系统和软件系统两大部分。这种观点同现代信息技术观点相吻合。边沿系统主要是完成信息感知,属于硬件组件部分;软件系统完成信息的处理和应用;通信设施负责整个RFID系统的信息传递。
RFID系统中的硬件组件包括电子标签、读写器(包括传感器/执行器/报警器和边沿接口)、控制器和读写天线;系统中当然还要有主机,用于处理数据的应用软件程序,并连接网络。
RFID系统中的软件组件主要完成数据信息的存储、管理以及对RFID标签的读写控制,是独立于RFID硬件之上的部分。RFID系统归根结底是为应用服务的,读写器与应用系统之间的接口通常由软件组件来完成。一般,RFID软件组件包含有:①边沿接口;②中间件,即为实现所采集信息的传递与分发而开发的中间件;③企业应用接口,即为企业前端软件,如设备供应商提供的系统演示软件、驱动软件、接口软件、集成商或者客户自行开发的RFID前端软件等;④应用软件,主要指企业后端软件,如后台应用软件、管理信息系统(MIS)软件等。
RFID不是电子标签,RFID是射频识别技术的英文简称,就是跟条形码差不多,但是是电子版的条形码。RFID工作原理如图所示。
有很多在采用电子标签系统来进行设备管理。我们就做过很多这方面的工作。请参考,谢谢!
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