短距离射频产品不怕油渍、灰尘污染等恶劣的环境,可在这样的环境中替代条码,例如用在工厂的流水线上跟踪物体。长距射频产品多用于交通上,识别距离可达几十米,如自动收费或识别车辆身份等。
4.4 什么是RFID解决方案?
RFID解决方案是RFID技术供应商针对行业发展特点制定的RFID应用方案,可根据不同企业的实际要求“量身定做”。
RFID解决方案可按照行业进行分类,物流、防伪防盗、身份识别、资产管理、动物管理、快捷支付等等 查看方案请点击此处.
4.5 什么是RFID中间件
RFID是2005年建议企业可考虑引入的十大策略技术之一,而 中间 件(Middleware)可称为是RFID运作的中枢,因为它可以加速关键应用的问世。
RFID产业潜力无穷,应用的范围遍及制造、物流、医疗、运输、零售、国防等等。Gartner Group认为,RFID是2005年建议企业可考虑引入的十大策略技术之一,然而其成功之关键除了标签(Tag)的价格、天线的设计、波段的标准化、设备的认证之外,最重要的是要有关键的应用软件(Killer Application),才能迅速推广。而 中间 件(Middleware)可称为是RFID运作的中枢,因为它可以加速关键应用的问世。
4.6 RFID系统的基本组成部分有哪些?
最基本的RFID系统由三部分组成:
标签(Tag):由耦合元件及芯片组成,每个标签具有唯一的电子编码,附着在物体上标识目标对象; 阅读器(Reader):读取(有时还可以写入)标签信息的设备,可设计为手持式或固定式;
天线(Antenna):在标签和读取器间传递射频信号。
4.7 RFID无线识别电子标签基础介绍:
无线射频识别技术(Radio Frequency Idenfication,RFID)是一种非接触的自动识别技术,其基本原理是利用射频信号和空间耦合(电感或电磁耦合)或雷达反射的传输特性,实现对被识别物体的自动识别。
RFID系统至少包含电子标签和阅读器两部分。电子标签是射频识别系统的数据载体,电子标签由标签天线和标签专用芯片组成。依据电子标签供电方式的不同,电子标签可以分为有源电子标签(Active tag)、无源电子标签(Passive tag)和半无源电子标签(Semi—passive tag)。有源电子标签内装有电池,无源射频标签没有内装电池,半无源电子标签(Semi—passive tag)部分依靠电池工作。
电子标签依据频率的不同可分为低频电子标签、高频电子标签、超高频电子标签和微波电子标签。依据封装形式的不同可分为信用卡标签、线形标签、纸状标签、玻璃管标签、圆形标签及特殊用途的异形标签等。
RFID阅读器(读写器)通过天线与RFID电子标签进行无线通信,可以实现对标签识别码和内存数据的读出或写入操作。典型的阅读器包含有高频模块(发送器和接收器)、控制单元以及阅读器天线。
4.8 RFID发展历程:
RFID直接继承了雷达的概念,并由此发展出一种生机勃勃的AIDC新技术——RFID技术。1948年哈里.斯托克曼发表的“利用反射功率的通讯”奠定了射频识别RFID的理论基
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础。
1)RFID技术发展的历程表。在20世纪中,无线电技术的理论与应用研究是科学技术发展最重要的成就之一。RFID技术的发展可按10年期划分如下:
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。 1961—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,各种规模应用开始出现。 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,RFID产品逐渐成为人们生活中的一部分。
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,规模应用行业扩大。
RFID技术的理论得到丰富和完善。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。
RFID工作原理
RFID工作原理和相关原理知识 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。
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。
(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
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13.56MHz。识别作用距离小于1m,典型作用距离为10~20cra。
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,2.45GHz,5.8GHz。识别作用距离大于1m,典型作用距离为3—l0m.
5 RFID读写设备基本介绍 5.1 什么是RFID读写器
无线射频识别技术(Radio Frequency Idenfication,RFID)是一种非接触的自动识别技术,其基本原理是利用射频信号和空间耦合(电感或电磁耦合)或雷达反射的传输特性,实现对被识别物体的自动识别。
RFID系统至少包含电子标签和阅读器两部分。RFID阅读器(读写器)通过天线与RFID电子标签进行无线通信,可以实现对标签识别码和内存数据的读出或写入操作。典型的阅读器包含有高频模块(发送器和接收器)、控制单元以及阅读器天线。
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5.2 RFID的工作原理
射频识别系统的基本模型如图8—1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。
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,如右图所示。
(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
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13.56MHz。识别作用距离小于1m,典型作用距离为10~20cra。
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,2.45GHz,5.8GHz。识别作用距离大于1m,典型作用距离为3—l0m。
RFID读写器技术原理图:
电感耦合模型的读写器
电磁反向散射耦合型的RFID读写器
5.3 RFID读写器防冲撞(防碰撞)实理机理
RFID分类的第二个重要的看点在于是否需要同时读取复数个标签。为了实现这个功能在通信上所采取的技术是(防冲撞)"防碰撞".同时读取复数个标签是常被人们谈及的RFID比图形码远为优越的地方,但是如果没有防碰撞 (防冲撞)的功能时,RFID系统只能读写一个标签。在这种情况下如果有两个以上的标签同时处于可读取的范围内就会导致读取
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的错误。
其次,我们来简单地说明防碰撞(防冲撞)功能的工作原理。即使是具有防碰撞(防冲撞)功能的RFID系统,实际上并非同时读取所有标签的内容。在同时查出有复数个标签存在的情况下,检索信号并防止冲突的功能开始动作。为了进行检索,首先要确定检索条件。例如,13.56MHz频带的RFID系统里应用的ALOHA方式的防碰撞功能的工作步骤如下。
1)、首先,阅读器指定电子标签内存的特定位数(1~4位左右)为次数批量。 2)、电子标签根据次数批量,将响应的时机离散化。例如在两位数的次数批量“00、01、10、11”时,读写器将以不同的时机对这四种可能性逐一进行响应。
3)、若在各个时机里同时响应的电子标签只有一个的场合下才能得到这个电子标签的正常数据。信息读取之后阅读器对于这个电子标签发送在一定的时间内不再响应的睡眠的指令(Sleep/Mute)使之在休眠,避免再次向应。
4)、若在各个时机内同时由几个电子标签响应,判别为“冲突”。在这种情况下,内存内的另外两位数所记录的次数批量,重复以上从2)开始的处理。
5)、所有的电子标签都完成响应之后,阅读器向他们发送唤醒的指令(Wake Up),从而完成对所有电子标签的信息读取。
在这种搭载有防碰撞(防冲撞)功能的RFID系统中,为了只读一个标签,几经调整次数批量反复读取进行检索。所以,一次性读取具有一定数量的标签的情况下,所有的标签都被读到为止其速度是不同的,一次性读取的标签数目越多,完成读取所需时间要比单纯计算所需的时间越长。
实现防止抗碰撞(防冲撞)的功能是RFID在物流领域中取代图形码所必不可少的条件。例如,在超市中,商品是装在购物车里面进行计价的。为了实现这种计价方式,抗碰撞 (防冲撞)功能必须完备。另一方面,在电子货币和个人认证方面利用RFID系统时,同时识别几个标签是发生差错的主要原因。
具有抗碰撞(防冲撞)功能的RFID系统的价格比不具有这种功能的系统的要昂贵。当个人用户在制作RFID系统的时候,如果没有必要进行复数个ID同时认识时就没有必要选择抗碰撞机能的读写器。
5.4 RFID读写器
5.4.1 RFID读写器频率分类
和我们听的收音机道理一样,射频标签和阅读器也要调制到相同的频率才能工作。LF,
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HF, UHF就对应著不同频率的射频。LF代表低频射频,在125KHz左右,HF代表高频射频,在13.54MHz左右,UHF代表超高频射频,在850至910MHz范围之内,还有2.4G的微波读写器。
为什么要使用不同的频率? 在操作中有4种波段的频率,低频(125KHz),高频(13.54MHz),超高频(850-910MFz),微波(2.45GHz).每一种频率都有它的特点,被用在不同的领域,因此要正确使用就要先选择合适的频率。
不同的国家所使用频率也不尽相同:
欧洲的超高频是868MHz,美国的则是915MHz.日本目前不允许将超高频用到射频技术中。政府也通过调整阅读器的电源来限制它对其他器械的影响。有些组织例如全球商务促进委员会正鼓励政府取消限制。标签和阅读器生产厂商也正在开发能使用不同频率系统避免这些问题。
5.4.2 所有的阅读器都能支持不同种类的标签吗?
目前还不是。很多公司生产的阅读器支持现有供给链中用的新标签的射频技术。一些阅读器只支持新的电子产品代码,一些只支持某些生产厂商生产的特定标签。
5.4.3 什么是阅读器冲突?
射频技术遇到的一个问题就是阅读器冲突,就是一个阅读器接收到的信息和另外一个阅读器接收到的信息发生冲突,产生重叠。解决这个问题的一种方法是使用TDMA技术,简单来说就是阅读器被指挥在不同时间接收信号,而不是同时,这样就保证了阅读器不会互相干扰。但是在同一区域的物品就会被读取两次,因此就要建立相应的系统去避免这种情况的发生。
5.4.4 我需要什么样的阅读器?
阅读器和标签一样,得通过研究供给方式决定使用种类和数量。例如,要求是管理进出仓库的库存,阅读器可以安装在码头货物进出的舱门上。如果要求是管理送给特定客户的产品,那阅读器应该不仅仅装在舱门上,还应该装在卡车上。如果要求是控制零售货架,固定或是手持装置可以采用,从而方便自动出库记录和计数。
5.5 RFID天线知识
什么是 RFID天线 ?
RFID天线在标签和读取器间传递射频信号。
在RF装置中,工作频率增加到微波区域的时候,天线与标签芯片之间的匹配问题变得更加严峻。天线的目标是传输最大的能量进出标签芯片。这需要仔细的设计天线和自由空间以及其相连的标签芯片的匹配。本文考虑的频带是435MHz, 2.45 GHz 和 5.8 GHz,在零售商品中使用。
天线必须:
足够的小以至于能够贴到需要的物品上; 有全向或半球覆盖的方向性;
提供最大可能的信号给标签的芯片;
无论物品什么方向,天线的极化都能与读卡机的询问信号相匹配; 具有鲁棒性; 非常便宜。
在选择天线的时候的主要考虑是:
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