1 RFID原理—简介
RFID射频识别是一种非接触式的自动识别技术,其基本原理是电磁理论。它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据,识别工作无须人工干预,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。
埃森哲实验室首席科学家弗格森认为RFID自动识别技术是一种突破性的技术:"第一,可以识别单个的非常具体的物体,而不是像条形码那样只能识别一类物体;第二,其采用无线电射频,可以透过外部材料读取数据,而条形码必须靠激光来读取信息;第三,可以同时对多个物体进行识读,而条形码只能一个一个地读。此外,储存的信息量也非常大。"
2 RFID原理—组成
最基本的RFID系统由电子标签、读写器和计算机网络等这三部分组成构成。
1) 电子标签(Tag):电子标签包含电子芯片和天线,天线在标签和读取器间传递射频信号,电子芯片用来存储物体的数据,天线用来收发无线电波。
电子标签按供电方式分为无源电子标签、有源电子标签和半有源电子标签三种:
• 无源电子标签:标签内部没有电池,其工作能量均需阅读器发射的电磁场来提供,重量轻、体积小、寿命长、成本低,可制成各种卡片,是目前最流行的电子标签形式。其识别距离比有源系统要小,一般为几米到十几米,而且需要较大的阅读器发射功率。
• 有源电子标签:通过标签内部的电池来供电,不需要阅读器提供能量来启动,标签可主动发射电磁信号,识别距离较长,通常可达几十米甚至上百米,缺点是成本高寿命有限,而且不易做成薄卡。
• 半有源电子标签:内有电池,但电池只对标签内部电路供电,并不主动发射信号,其能量传递方式与无源系统类似,因此其工作寿命比一般有源系统标签要长许多。
2) 读写器(Reader):利用射频技术读写电子标签的设备,读写器接收电子标签的数据信息,并将其传送给外部主机。
3) 计算机网络(Computer):读写器通过标准接口与计算机网络连接,计算机网络完成数据的处理、传输和通信的功能。
3 RFID原理—工作原理
射频识别系统的基本模型如下图所示。其中,电子标签又称为射频标签、应答器、数据载体;阅读器又称为读出装置,扫描器、通讯器、读写器(取决于电子标签是否可以无线改写数据)。电子标签与阅读器之间通过耦合元件实现射频信号的空间(无接触)耦合、在耦合通道内,根据时序关系,实现能量的传递、数据的交换。
RFID系统的基本工作流程是:阅读器通过发射天线发送一定频率的射频信号,当射频卡进入发射天线工作区域时产生感应电流,射频卡获得能量被激活;射频卡将自身编码等信息通过卡内置发送天线发送出去;系统接收天线接收到从射频卡发送来的载波信号,经天线调节器传送到阅读器,阅读器对接收的信号进行解调和解码然后送到后台主系统进行相关处理;主系统根据逻辑运算判断该卡的合法性,针对不同的设定做出相应的处理和控制,发出指令信号控制执行机构动作。
发生在阅读器和电子标签之间的射频信号的耦合类型有两种。
1) 电感耦合。变压器模型,通过空间高频交变磁场实现耦合,依据的是电磁感应定律,如右图A所示。电感耦合方式一般适合于中、低频工作的近距离射频识别系统。典型的工作频率有:125kHz、225kHz和1356MHz。识别作用距离小于1m,典型作用距离为10~20cra。
2) 电磁反向散射耦合:雷达原理模型,发射出去的电磁波,碰到目标后反射,同时携带回目标信息,依据的是电磁波的空间传播规律,如图所示。电磁反向散射耦合方式一般适合于高频、微波工作的远距离射频识别系统。典型的工作频率有:433MHz,915MHz,245GHz,58GHz。识别作用距离大于1m,典型作用距离为3—l0m。
在物联网的关键技术中,射频识别(rfid)是一种信息采集技术。
射频识别RFID技术可以实现对物品、动物或人员等的自动识别和跟踪,并将其相关信息采集和传输到后台系统进行处理和管理。其原理为阅读器与标签之间进行非接触式的数据通信,达到识别目标的目的。RFID 的应用非常广泛,典型应用有动物晶片、汽车晶片防盗器、门禁管制、停车场管制、生产线自动化、物料管理。
无线射频识别技术通过无线电波不接触快速信息交换和存储技术,通过无线通信结合数据访问技术,然后连接数据库系统,加以实现非接触式的双向通信,从而达到了识别的目的,用于数据交换,串联起一个极其复杂的系统。在识别系统中,通过电磁波实现电子标签的读写与通信。
通常来说,射频识别技术具有如下特性:
1、适用性:RFID技术依靠电磁波,并不需要连接双方的物理接触。这使得它能够无视尘、雾、塑料、纸张、木材以及各种障碍物建立连接,直接完成通信。
2、高效性:RFID系统的读写速度极快,一次典型的RFID传输过程通常不到100毫秒。高频段的RFID阅读器甚至可以同时识别、读取多个标签的内容,极大地提高了信息传输效率。
3、独一性:每个RFID标签都是独一无二的,通过RFID标签与产品的一一对应关系,可以清楚的跟踪每一件产品的后续流通情况。
4、简易性:RFID标签结构简单,识别速率高、所需读取设备简单。尤其是随着NFC技术在智能手机上逐渐普及,每个用户的手机都将成为最简单的RFID阅读器。
基于RFID的物联网技术,通过各行业物联网管理中心的管理,可以给供应链的各环节带来如下变化;
(1)制造环节:产品注入智能信息,降低伪造风险;保证工厂人员能够正确处理货物,加强对订约人的管理。
(2)分销环节:自动接货和派货处理,增加存放准确性,增加仓库物流准确性;加强仓库管理,减少偷盗;支持最后一分钟订 货和改善送货容器的利用率。
(3)运输环节:增加装载准确性,实现自动送货处理,减少产品转移;增加核查点效率,增加运输安全性和改善运输资产利用率。
(4)零售环节:提高货架利用率,加快仓库存储速度;减少偷盗;自动更新仓库文件,客户自我查询,提高产品管理安全(包括日期、温度、质量)。讯维
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