广州东研科技 > 条码行业知识 > RFID的定义原理及用途

RFID是什么?

    RFID是Radio Frequency Identification的缩写,即射频识别,俗称电子标签。常称为感应卡、非接触卡、电子标签、电子条码等。射频技术有几十年的发展历史。简单说来,它包括可以发射射频信号的标签和接收信号的识读器。RFID技术是EPC 网络基础。

RFID基本组成部分

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。

RFID基本工作原理

    RFID技术的基本工作原理并不复杂:标签进入磁场后,接收解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(Passive Tag,无源标签或被动标签),或者主动发送某一频率的信号(Active Tag,有源标签或主动标签);解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。

RFID系统主要硬件设备

标签(Tag)

  对于被动型RFID系统而言,以往我们将非主动向读写装置传送射频信号的RFID单元称为标签,而将主动的向读写器进行射频信号传送的RFID单元称为Transponder,现在业界已经不再严格区分这两类名称,而将标签与应答机相互通用。我们将主动传输射频信号的RFID单元称为"主动式"标签,而将仅进行射频信号反射或反向散射传输的RFID单元称为"被动式"标签。
  标签载有可用于认证识别其所附着的目标物的相关信息数据。标签可以是只读的、读/写兼具的或写一个/读多个的形式;可以是"主动式"也可以是"被动式"的。通常,"主动式"标签需要专用电池支持其传输器及接收器的工作,但RAM区不一定大。为避免干扰,主动式的标签要求能接收与转发多个频点的信号,以避免邻道干扰,卡的组成复杂,而且功耗也大。由此,"主动式"标签一般比"被动式"标签在外形上要大一些且价格更昂贵。另外,"主动式"标签的使用寿命都与其电池寿命直接相关。
   "被动式"标签根据其应用的不同,也可以分为"有源"和"无源"工作模式。"被动式"标签将从读写器或传输接收机(Transceiver)传来的射频信号反向因素,并可通过调制解码将相关信息加入到其所反射的射频信号中。对于"被动式"标签而言,它无需电池来放大反向信号的载波能量,有的"被动式"标签使用电池仅是用于支持标签中存储器的工作或支持标签中的对反射信号进行调制解码的元件的工作。

天 线(Antenna)

  任一RFID系统至少应包含一根天线(不管是内置还是外置)以发射和接收射频信号。有些RFID系统是由一根天线来同时完成发射和接收;而另一些RFID系统则是由一根天线来完成发射而另一根天线来承担接收,所采用天线的形式及数量应视具体应用而定。

射频收发器 (RF Transceiver)

  射频收发机是射频能量之源。它产生射频信号及射频能量激活并支持(供能给)"被动式"RFID 标签的工作。射频收发机可以集成封装于在读写器内,也可以作为独立设备存在。当作为独立设备时,一般被列为射频模块。射频收发机的任务是对由天线发射和接收的电频进行控制及调制解码;对来自"被动式"RFID标签上反射或后向散射来的标签信号进行过滤及放大。

读 写 器(Reader)

  RFID读写器,又称解读器、识读器,它的任务是控制射频收发器发射射频信号:通过射频收发器接收来自标签上的已编码射频信号,对标签的认证识别信息进行解码;将认证识别信息连带标签上其它相关信息传输到主机以供处理。有些读写器还具备其它功能,如在ETC(电子收费)应用中,就包含采集车辆检测器、与驱动道闸、交通灯等其它设备的数字输入输出信息。读写器中的硬件部份控制着读写器的工作。用户可以通过相关控制主机或本地终端发布命令以改变或订制其工作模式适应具体应用的需求。

RFID两个技术标准

  RFID存在两个技术标准:日本UID标准和欧美的EPC标准。在使用无线频段、信息位数和应用领域等存在诸多差异。例如日本的RFID采用的频段为2.45GHz和13.56MHz,欧美的EPC标准采用UHF频段,如902MHz~928MHz;日本的电子标签的信息位数为128位,EPC标准的位数为96位;日本的电子标签标准可用于库存管理、信息发送与接收以及产品和零部件的跟踪管理等,EPC标准侧重于物流管理、库存管理等。

  两个阵营,一个是总部设在美国麻省理工学院的Auto-IDCenter,另一个是日本的Ubiquitous IDCenter(UID)。前者的领导组织是美国的EPC(电子产品代码)环球协会,旗下有沃尔玛集团、英国Tesco等100多家欧美的零售流通企业,同时有IBM、微软、飞利浦、Auto-IDLab等公司提供技术研究支持。后者主要由日系厂商组成,有日本电子厂商、信息企业和印刷公司等,总计达352家。

  射频标签的通信标准是标签芯片设计的依据,国际RFID通信标准主要有:ISO/IEC 18000标准(包括7个部分,涉及125KHz, 13.56MHz, 433MHz, 860-960MHz, 2.45GHz等频段),ISO11785(低频),ISO/IEC 14443标准(13.56MHz),ISO/IEC 15693标准(13.56MHz),EPC标准(包括Class0, Class1和GEN2等三种协议,涉及HF和UHF两种频段),DSRC标准(欧洲ETC标准,含5.8GHz)。电子标签芯片的国际标准出现了融合的趋势,ISO/IEC 15693标准已经成为ISO18000-3标准的一部分,EPC GEN2标准也已经启动向ISO18000-6 Part C标准的转化。

  中国在LF和HF频段RFID标签芯片设计方面的技术比较成熟,HF频段方面的设计技术接近国际先进水平,已经自主开发出符合ISO14443 Type A、Type B和ISO15693标准的RFID芯片,并成功地应用于交通一卡通和中国二代身份证等项目,与国际主要的差距存在于片上天线与芯片的集成上,目前国内还没有相应的产品应用。国内在UHF和微波频段的标签芯片设计方面起步较晚,目前已经掌握UHF频段RFID标签芯片的设计技术,部分公司和研究机构已经研发出标签芯片的样片产。国内在UHF频段读写器RF芯片和系统芯片(SOC)的设计方面也具有一定的基础,但目前产品仍主要依赖于进口。在微波频段(2.45GHz及5.8GHz),国内有部分应用在公路不停车收费项目中,相对于国外在这两个频段的技术水平,国内的研究还处于起步阶段。

RFID技术简介

  RFID是一项易于操控,简单实用且特别适合用于自动化控制的灵活性应用技术,其所具备的独特优越性是其它识别技术无法企及的。它既可支持只读工作模式也可支持读写工作模式,且无需接触或瞄准;可自由工作在各种恶劣环境下;可进行高度的数据集成。另外,由于该技术很难被仿冒、侵入,使RFID具备了极高的安全防护能力。
   从概念上来讲,RFID 类似于条码扫描,对于条码技术而言,它是将已编码的条码附着于目标物并使用专用的扫描读写器利用光信号将条码信息传送到扫描读写器;而RFID则使用专用的RFID读写器及专门的可附着于目标物的RFID单元,利用射频信号将信息由RFID单元传送至RFID读写器。
   RFID单元中载有关于目标物的各类相关信息,如:该目标物的名称,目标物运输起始终止地点、中转地点及目标物经过某一地的具体时间等,还可以载入诸如温度等指标。RFID单元,如标签、卡等可灵活附着于从车辆到载货底盘的各类物品。
   RFID技术所使用的电波频率为50KHz-5.8GHz,一个最基本的RFID系统一般包括以下几个部份:
     ● 一个载有目标物相关信息的RFID单元(卡、标签等)
     ● 在读写器及RFID单元间传输射频信号的天线
     ● 一个产生射频信号的射频收发器(RF transceiver)
     ● 一个接收从RFID单元上返回的射频信号并将解码的数据传输到主机系统以供处理的读写器。
     ● 天线、读写器、收发器及主机可局部或全部集成为一个整体,或集成为少数的部件。不同制造商有各自不同的集成方法。
   除了以上基本配置之外,还应包括相应的应用软件。

RFID技术应用领域

  RFID系统的概念源于上世纪40年代空战中用雷达识别敌机和友机的技术。功率大的RFID标签(异频雷达收发机)安置在友机上,当有雷达信号问询时,这些标签将给予相应的回答,由此识别出带有此标签的飞机为友机。经过几十年的发展,当前RFID的应用领域包括:
   ● ETC(电子收费)
   ● 铁路机车车辆识别与跟踪
   ● 集装箱识别
   ● 贵重物品的识别、认证及跟踪
   ● 商业零售、医疗保健、后勤服务等的目标物管理
   ● 出入门禁管理
   ● 动物识别、跟踪
   ● 车辆自动锁死(防盗)

Posted @ 2008-3-7 10:39:30  阅读( 1855)  评论( 0)  
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