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RFID

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2017年05月30日 人浏览

射频识别技术(通信技术术语)
同义词 RFID一般指射频识别技术(通信技术术语)
射频识别,RFID(Radio Frequency Identification)技术,又称无线射频识别,是一种通信技术,可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据,而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。
射频的话,一般是微波,1-100GHz,适用于短距离识别通信。
RFID读写器也分移动式的和固定式的,目前RFID技术应用很广,如:图书馆,门禁系统,食品安全溯源等。

目录CONTENTS
1、背景 2、定义 3、概念 4、组成部分 5、特点 6、工作原理 7、产品分类 8、优势 9、标签类别 10、RFID数据的用途
1背景

射频标签是产品电子代码(EPC)的物理载体,附着于可跟踪的物品上,可全球流通 并对其进行识别和读写。RFID(Radio Frequency Identification)技术作为构建“物联网” 的关键技术近年来受到人们的关注。RFID 技术早起源于英国,应用于第二次世界大战中辨别敌我飞机身份,20 世纪 60 年代开始商用。RFID 技术 是一种自动识别技术,美国国防部规定 2005 年 1 月 1 日以后,所有军需物资都要使用 RFID 标签;美国食品与药品管理局(FDA)建议制药商从 2006 年起利用 RFID 跟踪常 造假的药品。Walmart,Metro 零售业应用 RFID 技术等一系列行动更是推动了 RFID 在全 世界的应用热潮。2000 年时,每个 RFID 标签的价格是 1 美元。许多研究者认为 RFID 标 签非常昂贵,只有降低成本才能大规模应用。2005 年时,每个 RFID 标签的价格是 12 美分 左右,现在超高频 RFID 的价格是 10 美分左右。RFID 要大规模应用,一方面是要降低 RFID 标签价格,另一方面要看应用 RFID 之后能否带来增值服务。欧盟统计办公室的统计数据表明,2010 年,欧盟有 3%的公司应用 RFID 技术,应用分布在身份证件和门禁控制、供应 链和库存跟踪、汽车收费、防盗、生产控制、资产管理。

2定义

射频识别(RFID)是一种无线通信技术,可以通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据,而无需识别系统与特定目标之间建立机械或者光学接触。
无线电的信号是通过调成无线电频率的电磁场,把数据从附着在物品上的标签上传送出去,以自动辨识与追踪该物品。某些标签在识别时从识别器发出的电磁场中就可以得到能量,并不需要电池;也有标签本身拥有电源,并可以主动发出无线电波(调成无线电频率的电磁场)。标签包含了电子存储的信息,数米之内都可以识别。与条形码不同的是,射频标签不需要处在识别器视线之内,也可以嵌入被追踪物体之内。
许多行业都运用了射频识别技术。将标签附着在一辆正在生产中的汽车,厂方便可以追踪此车在生产线上的进度。仓库可以追踪药品的所在。射频标签也可以附于牲畜与宠物上,方便对牲畜与宠物的积极识别(积极识别意思是防止数只牲畜使用同一个身份)。射频识别的身份识别卡可以使员工得以进入锁住的建筑部分,汽车上的射频应答器也可以用来征收收费路段与停车场的费用。
某些射频标签附在衣物、个人财物上,甚至于植入人体之内。由于这项技术可能会在未经本人许可的情况下读取个人信息,这项技术也会有侵犯个人隐私忧患。

3概念

从概念上来讲,RFID类似于条码扫描,对于条码技术而言,它是将已编码的条形码附着于目标物并使用专用的扫描读写器利用光信号将信息由条形磁传送到扫描读写器;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标签,利用频率信号将信息由RFID标签传送至RFID读写器。
结构
从结构上讲RFID是一种简单的无线系统,只有两个基本器件,该系统用于控制、检测和跟踪物体。系统由一个询问器和很多应答器组成。
近况
最初在技术领域,应答器是指能够传输信息回复信息的电子模块,近些年,由于射频技术发展迅猛,应答器有了新的说法和含义,又被叫做智能标签或标签。RFID电子标签的阅读器通过天线与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。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。
在未来,RFID技术的飞速发展对于物联网领域的进步具有重要的意义。

4组成部分

应答器:由天线,耦合元件及芯片组成,一般来说都是用标签作为应答器,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:由天线,耦合元件,芯片组成,读取(有时还可以写入)标签信息的设备,可设计为手持式rfid读写器或固定式读写器。
应用软件系统 :是应用层软件,主要是把收集的数据进一步处理,并为人们所使用。

5特点

射频技术
射频识别系统最重要的优点是非接触识别,它能穿透雪、雾、冰、涂料、尘垢和条形码无法使用的恶劣环境阅读标签,并且阅读速度极快,大多数情况下不到100毫秒。有源式射频识别系统的速写能力也是重要的优点。可用于流程跟踪和维修跟踪等交互式业务。
制约射频识别系统发展的主要问题是不兼容的标准。射频识别系统的主要厂商提供的都是专用系统,导致不同的应用和不同的行业采用不同厂商的频率和协议标准,这种混乱和割据的状况已经制约了整个射频识别行业的增长。许多欧美组织正在着手解决这个问题,并已经取得了一些成绩。标准化必将刺激射频识别技术的大幅度发展和广泛应用。
适用性
物流管理的本质是通过对物流全过程的管理,实现降低成本和提高服务水平两个目的。如何以正确的成本和正确的条件,去保证正确的客户在正确的时间和正确的地点,得到正确的产品,成为物流企业追求的最高目标。一般来说,企业存货的价值要占企业资产总额的25%左右,占企业流动资产的50%以上。所以物流管理工作的核心就是对供应链中存货的管理。
在运输管理方面采用射频识别技术,只需要在货物的外包装上的安装电子标签,在运输检查站或中转站设置阅读器,就可以实现资产的可视化管理。与此同时,货主可以根据权限,访问在途可视化网页,了解货物的具体位置,这对提高物流企业的服务水平有着重要意义。
性能特点
1.快速扫描。RFID辨识器可同时辨识读取数个RFID标签!
  2.体积小型化、形状多样化。RFID在读取上并不受尺寸大小与形状限制,不需为了读取精确度而配合纸张的固定尺寸和印刷品质。此外,RFID标签更可往小型化与多样形态发展,以应用于不同产品。
  3.抗污染能力和耐久性。传统条形码的载体是纸张,因此容易受到污染,但RFID对水、油和化学药品等物质具有很强抵抗性。此外,由于条形码是附于塑料袋或外包装纸箱上,所以特别容易受到折损;RFID卷标是将数据存在芯片中,因此可以免受污损。
  4.可重复使用。现今的条形码印刷上去之后就无法更改,RFID标签则可以重复地新增、修改、删除RFID卷标内储存的数据,方便信息的更新。
  5.穿透性和无屏障阅读。在被覆盖的情况下,RFID能够穿透纸张、木材和塑料等非金属或非透明的材质,并能够进行穿透性通信。而条形码扫描机必须在近距离而且没有物体阻挡的情况下,才可以辨读条形码。
  6.数据的记忆容量大。一维条形码的容量是50Bytes,二维条形码最大的容量可储存2至3000字符,RFID最大的容量则有数MegaBytes.随着记忆载体的发展,数据容量也有不断扩大的趋势。未来物品所需携带的资料量会越来越大,对卷标所能扩充容量的需求也相应增加。
  7.安全性。由于RFID承载的是电子式信息,其数据内容可经由密码保护,使其内容不易被伪造及变造。
  RFID因其所具备的远距离读取、高储存量等特性而备受瞩目。它不仅可以帮助一个企业大幅提高货物、信息管理的效率,还可以让销售企业和制造企业互联,从而更加准确地接收反馈信息,控制需求信息,优化整个供应链。

6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(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(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。
一套完整的RFID系统, 是由阅读器与电子标签也就是所谓的应答器及应用软件系统三个部份所组成,其工作原理是Reader发射一特定频率的无线电波能量,用以驱动电路将内部的数据送出,此时Reader便依序接收解读数据, 送给应用程序做相应的处理。
以RFID 卡片阅读器及电子标签之间的通讯及能量感应方式来看大致上可以分成:感应耦合及后向散射耦合两种。一般低频的RFID大都采用第一种式,而较高频大多采用第二种方式。
阅读器根据使用的结构和技术不同可以是读或读/写装置,是RFID系统信息控制和处理中心。阅读器通常由耦合模块、收发模块、控制模块和接口单元组成。阅读器和应答器之间一般采用半双工通信方式进行信息交换,同时阅读器通过耦合给无源应答器提供能量和时序。在实际应用中,可进一步通过Ethernet或WLAN等实现对物体识别信息的采集、处理及远程传送等管理功能。应答器是RFID系统的信息载体,应答器大多是由耦合原件(线圈、微带天线等)和微芯片组成无源单元。

7产品分类

RFID技术中所衍生的产品大概有三大类:无源RFID产品、有源RFID产品、半有源RFID产品。
无源RFID产品发展最早,也是发展最成熟,市场应用最广的产品。比如,公交卡、食堂餐卡、银行卡、宾馆门禁卡、二代身份证等,这个在我们的日常生活中随处可见,属于近距离接触式识别类。其产品的主要工作频率有低频125KHZ、高频13.56MHZ、超高频433MHZ,超高频915MHZ。
有源RFID产品,是最近几年慢慢发展起来的,其远距离自动识别的特性,决定了其巨大的应用空间和市场潜质。在远距离自动识别领域,如智能监狱,智能医院,智能停车场,智能交通,智慧城市,智慧地球及物联网等领域有重大应用。有源RFID在这个领域异军突起,属于远距离自动识别类。产品主要工作频率有超高频433MHZ,微波2.45GHZ和5.8GHZ。
有源RFID产品和无源RFID产品,其不同的特性,决定了不同的应用领域和不同的应用模式,也有各自的优势所在。但在本系统中,我们着重介绍介于有源RFID和无源RFID之间的半有源RFID产品,该产品集有源RFID和无源RFID的优势于一体,在门禁进出管理,人员精确定位,区域定位管理,周界管理,电子围栏及安防报警等领域有着很大的优势。
半有源RFID产品,结合有源RFID产品及无源RFID产品的优势,在低频125KHZ频率的触发下,让微波2.45G发挥优势。半有源RFID技术,也可以叫做低频激活触发技术,利用低频近距离精确定位,微波远距离识别和上传数据,来解决单纯的有源RFID和无源RFID没有办法实现的功能。简单的说,就是近距离激活定位,远距离识别及上传数据。

8优势

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。可自由工作在各种恶劣环境下:短距离射频产品不怕油渍、灰尘污染等恶劣的环境,可以替代条码,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。射频识别系统主要有以下几个方面系统优势:
  读取方便快捷:数据的读取无需光源,甚至可以透过外包装来进行。有效识别距离更大,采用自带电池的主动标签时,有效识别距离可达到30米以上;
  识别速度快:标签一进入磁场,解读器就可以即时读取其中的信息,而且能够同时处理多个标签,实现批量识别;
  数据容量大:数据容量最大的二维条形码(PDF417),最多也只能存储2725个数字;若包含字母,存储量则会更少;RFID标签则可以根据用户的需要扩充到数10K;
  使用寿命长,应用范围广:其无线电通信方式,使其可以应用于粉尘、油污等高污染环境和放射性环境,而且其封闭式包装使得其寿命大大超过印刷的条形码;
  标签数据可动态更改:利用编程器可以向标签写入数据,从而赋予RFID标签交互式便携数据文件的功能,而且写入时间相比打印条形码更少;
  更好的安全性:不仅可以嵌入或附着在不同形状、类型的产品上,而且可以为标签数据的读写设置密码保护,从而具有更高的安全性;
  动态实时通信:标签以与每秒50~100次的频率与解读器进行通信,所以只要RFID标签所附着的物体出现在解读器的有效识别范围内,就可以对其位置进行动态的追踪和监控。

9标签类别

RFID backscatter.
RFID标签分为被动、半被动(也称作半主动)、主动三类。
被动式
被动式标签没有内部供电电源。其内部集成电路通过接收到的电磁波进行驱动,这些电磁波是由RFID读写器发出的。当标签接收到足够强度的讯号时,可以向读写器发出数据。这些数据不仅包括ID号(全球唯一标示ID),还可以包括预先存在于标签内EEPROM中的数据。
由于被动式标签具有价格低廉,体积小巧,无需电源的优点。市场的RFID标签主要是被动式的。
半主动式
一般而言,被动式标签的天线有两个任务,第一:接收读写器所发出的电磁波,藉以驱动标签IC;第二:标签回传信号时,需要靠天线的阻抗作切换,才能产生0与1的变化。问题是,想要有最好的回传效率的话,天线阻抗必须设计在“开路与短路”,这样又会使信号完全反射,无法被标签IC接收,半主动式标签就是为了解决这样的问题。半主动式类似于被动式,不过它多了一个小型电池,电力恰好可以驱动标签IC,使得IC处于工作的状态。这样的好处在于,天线可以不用管接收电磁波的任务,充分作为回传信号之用。比起被动式,半主动式有更快的反应速度,更好的效率。
主动式
与被动式和半主动式不同的是,主动式标签本身具有内部电源供应器,用以供应内部IC所需电源以产生对外的讯号。一般来说,主动式标签拥有较长的读取距离和较大的记忆体容量可以用来储存读写器所传送来的一些附加讯息。
射频识别技术包括了一整套信息技术基础设施,包括:
射频识别标签,又称射频标签、电子标签,主要由存有识别代码的大规模集成线路芯片和收发天线构成,主要为无源式,使用时的电能取自天线接收到的无线电波能量;射频识别读写设备以及 与相应的信息服务系统,如进存销系统的联网等。
将射频识别技术与条码(Barcode)技术相互比较,射频类别拥有许多优点,如:
可容纳较多容量、通讯距离长、难以复制、对环境变化有较高的忍受能、可同时读取多个标签等。
相对地有缺点,就是建置成本较高。不过透过该技术的大量使用,生产成本就可大幅降低。

10RFID数据的用途

资产管理程序从标签中收集位置信息,生成包含报告、警报和其他信息的完整的服务器分布图。安全方面的改善非常明显:标识所有物理设备的活动状况后,数据中心内的未授权访问和篡改将无所遁形。
数据中心资产跟踪可以对合规性或服务级别提供保障。例如,IT经理可以追踪特定地理区域内的服务器上运行的工作负载情况。RFID不再需要费时且容易出错的序列号和服务标签号码检查操作,可以自动完成IT资产清数据的采集和汇总。
活跃RFID标签可以用无线的方式报告服务器周围环境和能源情况,包括外壳是否打开、温度、湿度、流量和功耗。
DCIM平台则整合资产和环境报告,提供当前数据中心的活动概览,帮助IT团队对未来系统利用率和资源增长作出规划。
应用实例
射频门禁
门禁系统应用射频识别技术,可以实现持有效电子标签的车不停车,方便通行又节约时间,提高路口的通行效率,更重要的是可以对小区或停车场的车辆出入进行实时的监控,准确验证出人车辆和车主身份,维护区域治安,使小区或停车场的安防管理更加人性化、信息化、智能化、高效化。
电子溯源
溯源技术大致有三种:一种是RFID无线射频技术,在产品包装上加贴一个带芯片的标识,产品进出仓库和运输就可以自动采集和读取相关的信息,产品的流向都可以记录在芯片上;一种是二维码,消费者只需要通过带摄像头的手机拍摄二维码,就能查询到产品的相关信息,查询的记录都会保留在系统内,一旦产品需要召回就可以直接发送短信给消费者,实现精准召回;还有一种是条码加上产品批次信息(如生产日期、生产时间、批号等),采用这种方式生产企业基本不增加生产成本。
电子溯源系统可以实现所有批次产品从原料到成品、从成品到原料100%的双向追溯功能。这个系统最大的特色功能就是数据的安全性,每个人工输入的环节均被软件实时备份。
食品溯源
采用rfid技术进行食品药品的溯源在一些城市已经开始试点,包括宁波,广州,上海等地,食品药品的溯源主要解决来食品来路的跟踪问题,如果发现了有问题的产品,可以简单的追溯,直到找到问题的根源。
产品防伪
RFID技术经历几十年的发展应用,技术本身已经非常成熟,在我们日常生活中随处可见,应用于防伪实际就是在普通的商品上加一个RFID电子标签,标签本身相当于一个商品的身份证,伴随商品生产、流通、使用各个环节,在各个环节记录商品各项信息。标签本身具有以下特点:
唯一性
每个标签具有唯一的标识信息,在生产过程中将标签与商品信息绑定,在后续流通、使用过程中标签都唯一代表了所对应的那一件商品。
高安全性
电子标签具有可靠的安全加密机制,正因为如此现今的我国第二代居民身份证和后续的银行卡都采用这种技术。
易验证性
不管是在售前、售中、售后只要用户想验证时都可以采用非常简单的方式对其进行验证。随着NFC手机的普及,用户自身的手机将是最简单、可靠的验真设备。
保存周期长
一般的标签保存时间都可以达到几年、十几年、甚至几十年,这样的保存周期对于绝大部分产品都已足够。
为了考虑信息的安全性,RFID在防伪上的应用一般采用13.56M频段标签,RFID标签配合一个统一的分布式平台,这就构成了一套全过程的商品防伪体系。
RFID防伪虽然优点很多,但是也存在明显的劣势,其中最重要的是成本问题,成本问题主要体现在标签成本和整套防伪体系的构建成本,标签成本一般在1块多钱,对于普通廉价商品来说想要使用RFID防伪还不太现实,另外整套防伪体系的构建成本也比较高,并不是一般企业可以花得起这个钱去实现并推广出去,对于规模不大的企业来说比较适合直接使用第三方的RFID防伪平台。

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