|
1 RFID的概況和工作原理 1．1概述 RFID(Radio Frequency Identification，射頻識別)是利用電磁感應或微波進行非接觸雙向通信，并通過交換數據來達到識別目標的一種最先進的自動識別技術。該技術始于二戰時期。20世紀80年代以來，隨著大規模集成電路技術的成熟，射頻識別系統的體積大大縮小，射頻識別技術進入實用化的階段，到20世紀90年代，RFID技術在世界范圍內被廣泛應用。一般的RFID系統由讀寫器、標簽和天線三部分組成。讀寫器的主要任務是控制射頻模塊向標簽發射讀寫信號，接受標簽的應答，并將信息傳輸到主機以供應用系統處理，在實際應用時還需要其他硬件和軟件的支持。 1．2 RFID的工作原理 RFID的工作原理：標簽進入讀寫器發出的無線射頻信號區后，接收讀寫器發出的射頻信號。無源標簽或被動標簽憑借線圈上的感應電流獲得能量啟動標簽控制電路和射頻電路發送出存儲在芯片中的數據。有源標簽或主動標簽主動發送某一頻率的信號，讀寫器直接接受標簽發射的信號進行解碼后，恢復為標簽的原始信息，然后送至中央計算機等應用系統，進行有關數據處理，最后應用系統得到所需要的信息，從而實現識別的目的。RFID基本工作原理和基本組成如圖l所示。 2 RFID的技術特點和分類 2．1 RFID 技術特點 (1)非接觸性 標簽的讀、寫在非接觸操作狀態下完成， 閱讀距離標簽從幾厘米到幾十米，適用于相對較短距離無線傳輸信息的場合，如正在運行的列車和地面之間進行點式信息的交換。 (2)高可靠性和耐用性 標簽與讀寫器之間無機械接觸，避免了由于接觸不良所造成的讀寫錯誤等操作，即使在卡上有灰塵、油污或黑暗等外部惡劣環境下也不影響對卡的讀寫。另外，卡表面無裸露的芯片，無須擔心芯片脫落，靜電擊穿，彎曲損壞等問題，所以，卡的使用壽命比較長。 (3)操作方便、讀寫速度快 由于非接觸通信，讀寫器在幾厘米至幾十米范圍內就可以對卡片操作，所以，不必像IC卡那樣進行插拔工作。非接觸使用時沒有方向性，卡片可以從任意方向掠過讀寫器表面， 可大大提高使用的速度，在很短的時間內即可完成讀、寫操作。 (4)信息容量大、一卡多用 標簽信息容量可達到2的96次方個碼，"P268億個碼，現行一維EAN／UPC條形碼，其容量不過幾十個字符，容量最大的二維條形碼(PDF417)最多也只能存儲2725個數字，容量受限制。射頻中有多個分區，每個分區又各自有密碼，所以，可以將不同的分區用于不同的應用，實現一卡多用。 (5)防沖突機制 標簽中有快速防沖突機制，能防止標簽之間出現數據干擾， 因此，讀寫器可以同時處理多張非接觸式標簽，可同時處理多個標簽。 (6)安全加密性能好 標簽的序號是唯一的，制造廠家在產品出廠前已將此序列號固化，不可再更改。讀寫器可驗證標簽的合法性，同時標簽也可驗證讀寫器的合法性，處理前，卡要與讀寫器進行相互認證，而且在通信過程中所有的數據都加密。此外，標簽中各部分都有自己的操作密碼和訪問條件。 (7)重復使用性 由于標簽為電子數據，可以反復被覆寫，進行通信。因此，可以將回收的標簽重復使用。如果是被動式標簽，不需要電池就可以使用，沒有維護和保養的需要。 (8)穿透性 標簽可穿透紙張、木材和塑料等非金屬與讀寫器進行信息交換。鐵質金屬， 由于具有屏蔽作用，阻礙電磁波的傳播無法進行正常的通信。 (9)追蹤定位性 可以把RFID標簽附著在物體上進行追蹤定位。如果把標簽與GPS結合， 可以對帶有標簽的貨柜車、貨艙、列車等進行有效地理位置的跟蹤。 2．2射頻識別系統分類及特點 (1)工作頻率 根據各種發送頻率可劃分為低頻(30～300kHz)、高頻或射頻(3～30MHz)和超高頻(300MHz～3GHz)或微波(＞3GH z)。低頻系統一般指其工作頻率小于30M H z"9系統，其典型的使用頻率低于l35kH z或6．75MH z 、l3．56MHz及27．125MH z。其基本特點是：標簽的成本較低，能耗較低，標簽內保存的數據量較少，閱讀距離相對較短，但閱讀天線方向性不強(無源情況，典型閱讀距離為幾十厘米)，標簽外形多樣(卡狀、環狀、鈕扣狀、筆狀)等。低頻系統多用于短距離、低成本、低能耗、安全性要求較高的場合，如門禁控制、動物監管、貨物跟蹤、高速列車與地面之間點式信息的傳輸。高頻系統一般指其工作頻率大于400MHz的系統。高頻系統的基本特點是標簽及讀寫器成本均較高，標簽內保存的數據量較大， 閱讀距離較遠(可達幾米至十幾米)，適應物體高速運動性能好，外形一般為卡狀，閱讀天線及標簽天線均有較強的方向性。高頻系統多應用于需要較長的讀寫距離和高的讀寫速度的場合，例如列車車次號識別、高速公路不停車收費等系統。 (2)數據傳輸方式 按照應答器回送到閱讀器的數據傳輸方法可分為三類：反射或方向散射式(反射波的頻率與閱讀器的發射頻率一致)或負載調制式(閱讀器的電／磁場受應答器的影響，頻率比為l：1)、分諧波(1／n倍)式，以及應答器中產生的高次諧波式(n倍)。 |
