RFID技术原理简介及应用

RFID技术近距离无线通信技术之一RFID技术简介RFID是物联网发展的排头兵和中枢技术之一射频识别技术RFID(RadioFrequencyIdentification)通过无线射频方式进行非接触、双向数据通信对目标加以识别。可以快速读写、长期跟踪管理。作为物联网的核心基础之一，RFID产业能否健康发展将直接关系到物联网建设的成败。RFID标签可谓是早期物联网最为关键的技术与产品环节，现阶段物联网最大规模、最有前景的应用就是在零售和物流领域，利用RFID技术，通过计算机互联网实现物品的自动识别和信息的互联共享。RFID技术简介有源无源射频识别技术RFID(RadioFrequencyIdentification)是自动识别技术的一种，即通过无线射频方式进行非接触、双向数据通信对目标加以识别。一个典型的RFID系统一般由RFID标签、读写器以及计算机系统等部分组成。RFID技术简介RFID技术的发展最早可以追溯至第二次世界大战时期，那时它被用来在空中作战行动中进行敌我识别。RFID技术简介时间RFID技术发展1941-1950年雷达的改进和应用催生了RFID技术，1948年奠定了RFID技术的理论基础。1951-1960年早期RFID技术的探索阶段，主要处于实验室实验研究。196l-1970年RFID技术的理论得到了发展，开始了一些应用尝试。1971-1980年RFID技术与产品研发处于一个大发展时期，各种RFID技术测试得到加速。出现了一些最早的RFID应用。1981-1990年RFID技术及产品进入商业应用阶段，各种封闭系统应用开始出现。1991-2000年RFID技术标准化问题日趋得到重视，RFID产品得到广泛采用。2001-今标准化问题日趋为人们所重视，RFID产品种类更加丰富，有源电子标签、无源电子标签及半无源电子标签均得到发展，电子标签成本不断降低。RFID并不是一个崭新的技术RFID系统架构与工作原理天线射频模块电池*计算机读写器标签电源时钟读写模块射频模块天线控制模块存储器等数据输入数据输出能量时钟数据输入数据输出能量时钟数据输入数据输出FRID系统的组成RFID系统架构与工作原理中间件及应用软件数据协议处理器标签驱动(射频单元)应用系统读写器电子标签响应单元编码存储器解码物理接口(调制解调)读数据写数据命令查询写入读取应用程序接口(API)空中接口(AirInterface)芯片天线封装数据能量RFID系统架构与工作原理根据阅读器及电子标签之间的能量感应方式，FDID有两种耦合类型电感耦合（感应耦合）：变压器模型，通过空间高频交变磁场实现耦合，依据为电磁感应定律，如下图所示。RFID系统架构与工作原理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RFID系统架构与工作原理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。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。RFID系统架构与工作原理电感耦合与反向散射耦合的差别在反向散射耦合方式中，阅读器的天线将读写射频能量以电磁波的方式发送到空间范围内，建立有效阅读区域，位于该区域中的标签从阅读器天线发出的电磁场中提取工作能量，并将标签内存的数据信息传送到阅读器，阅读器对信号解码后送计算机系统进行处理。反向散射耦合将射频能量以电磁波的形式发送出去。在电感耦合方式中，阅读器将射频能量束缚在阅读器电感线圈周围，通过交变闭合的线圈磁场，沟通阅读器线圈与射频标签之间的射频通道，没有向空间辐射电磁能量。RFID系统架构与工作原理阅读器（功能）读取器读/写装置阅读器（组成）控制模块收发模块接口单元耦合模块应答器（组成）耦合元件（线圈、天线）微芯片RFID系统架构与工作原理RFID系统架构与工作原理RFID系统架构与工作原理RFID技术的基本工作原理：标签进入磁场后，接收阅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（PassiveTag，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（ActiveTag，有源标签或主动标签），阅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。参数低频(LF)高频(HF)超高频(UHF)微波(uW)频率125～134KHz13.56MHz433MHz，860～960MHz2.45GHz，5.8GHz技术特点穿透及绕射能力强(能穿透水及绕射金属物质)；但速度慢、距离近性价比适中，适用于绝大多数环境；但抗冲突能力差速度快、作用距离远；但穿透能力弱(不能穿透水，被金属物质全反射)，一般为有源系统，作用距离远；但抗干扰力差作用距离0.1～0.45m1～3m3～9m10m或100m(有源)主要应用门禁、防盗系统畜牧、宠物管理智能卡电子票务图书管理商品防伪仓储管理物流跟踪航空包裹自动控制道路收费RFID系统架构与工作原理只要通过RFID阅读器，不需接触，直接读取信息至数据库，一次处理多个标签，并可以将物流处的状态写入标签，供下一阶段物流处理使用。RFID对水、油和药品等物质有强力的抗污性。RFID在黑暗或脏污的环境中也可以读取数据。形状小型化和多样化RFID为电子数据，可以反复被覆写，因此可以回收标签重复使用。如被动式RFID，不需要电池就可以使用，没有维护保养的需要。数据容量会随着记忆规格的发展而扩大，未来物品所需携带的资料将越来越大，对卷标所能扩充的容量的需求也增加，RFID则不会受到此类限制数据记忆量大数据的读写机能耐环境性可重复使用RFID在读取上尺寸不受大小与形状限制，不需要为了读取精确度而配合纸张的固定尺寸和印刷品质。因此，RFID电子标签便可往小型化以及应用在不同产品。因此，可以更加灵活的控制产品的生产。RFID系统架构与工作原理RFID技术标准与关键技术ISO/IECIOS标准技术标准射频识别技术标准IC卡标准数据内容与编码标准编码格式语法标准应用标准船运标签标准产品包装标准一致性与性能标准测试规范RFID技术标准与关键技术EPCGlobalEPC系统是一种基于EAN/UCC编码的系统，将产品与服务流通过程的信息进行代码化表示。EPCGlobal于2004年4月公布了第一代RFID技术标准。EPCGlobal提出的物联网体系构架由EPC编码、管理软件、对象名解析系统服务器、物体标识语言服务器等部分构成。EPCGlobal鼓励用户采用EPC标准，发展EPC用户，强调各地区均衡发展，加强对各国编码组织的支持，在全球各个行业推广应用EPC。RFID技术标准与关键技术EPC标准中的RFID关键技术物理层关键技术PIE编码以脉冲间隔为编码依据基带FM0编码采用电平变化表示逻辑差错控制编码技术减少标签阅读器之间干扰副载波调制13.56MHz系统电子标签向阅读器传输中使用信息数据调制基带数字信号变换为频带数字信号数据信息加密技术加密与解密算法概率/分槽防冲突算法多目标识别情况下RFID技术标准与关键技术EPC标准中的RFID关键技术MAC层关键技术安全加密技术在MAC层三种操作中标签访问控制技术选择清点访问防碰撞算法多标签时，碰撞仲裁RFID技术应用与发展在马拉松比赛中，由于马拉松比赛人员太多，有时第一个出发的同最后一个出发的人离开起跑线能相隔40分钟、如果没有一个精确的计时装置会造成不公平的竞争。射频卡应用于马拉松比赛的精确计时。运动员在自己的鞋带上很方便地系上射频卡，在比赛的起跑线和终点线处放置带有微型天线的小垫片，当运动员越过此垫片时，计时系统接收运动员所带的射频卡发出的ID号，并记录当时的时间。这样每个运动员都有自己的起始和结束时间，不带有不公平的竞争可能性了。在比赛路线的中如果每隔5公里就设置这样的垫片，也可以很方便地记录运动员的阶段跑所用时间。运动计时RFID技术应用与发展动物识别与跟踪在牲畜出生饲养的时候，在牲畜的身上安装上RFID标签(如做成耳标或脚环)，标签在牲畜一出生时就打在耳上，此后饲养员用一个手持设备，不断地设定、采集或存储它成长过程中的信息，从源头上对生产安全进行控制。同时记录牲畜在各个时期的防疫记录、疾病信息及养殖过程关键信息的记录。在牲畜屠宰前，首先要通过手持机读取RFID标签，以确认无疾病牲畜才能出栏。屠宰环节：在屠宰前，读取牲畜身上的RFID标签信息，确认牲畜是有过防疫记录并切实健康的，才可以屠宰并进入市场，同时将该信息写入包装箱标签、货物托盘标签和价格标签之中去。RFID技术应用与发展商品防伪五粮液在酒瓶盖上集成小型超高频电子标签，实现酒类防伪功能。