RFID技術(shù)原理、特點(diǎn)及應(yīng)用詳解
RFID是一種非接觸的自動識別技術(shù)。目前,RFID雖然得到了巨大的發(fā)展,但對于遠(yuǎn)程的RFID還是存在著傳輸距離、防碰撞算法等一些問題。本文通過對RFID技術(shù)原理、特點(diǎn)、應(yīng)用,讓讀者更好的了解這個技術(shù)。
本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/201710/365814.htm1 遠(yuǎn)程RFID原理
1 )遠(yuǎn)程RFID的組成
在探討遠(yuǎn)程RFID的原理之前,我們必須先要研究一下RFID的組成。RFID的系統(tǒng)包括以下3個部分:電子標(biāo)簽(TAG)、讀寫器(Reader)和計(jì)算機(jī)及其應(yīng)用軟件。電子標(biāo)簽主要由內(nèi)置天線和電路芯片組成的,功能是與射頻天線之間完成通信;讀寫器主要由天線、控制單元、射頻收發(fā)前段和通信接口這四個部分組成的,主要功能是讀取或?qū)懭?a class="contentlabel" href="http://www.ex-cimer.com/news/listbylabel/label/電子標(biāo)簽">電子標(biāo)簽的信息;計(jì)算機(jī)和應(yīng)用軟件的功能則是通過讀寫器的通信接口而連接外部計(jì)的算機(jī),或者是連接上位機(jī)主系統(tǒng),從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的交換。
2 )遠(yuǎn)程RFID的工作原理
讀寫器(Reader)與電子標(biāo)簽(TAG)組成了應(yīng)答器(Transponder),其工作原理是。Reader發(fā)射一特定頻率的無線電波能量給Transponder用以驅(qū)動Transponder電路將內(nèi)部的數(shù)據(jù)送出,此時Reader便依序接收解讀數(shù)據(jù),送給應(yīng)用程序做相應(yīng)的處理。
2 遠(yuǎn)程RFID系統(tǒng)的特點(diǎn)
目前無源遠(yuǎn)距離遠(yuǎn)程RFID系統(tǒng)有兩種工作頻段UHF和2.45 GHz。無源超高頻系統(tǒng)的讀寫距離可以長達(dá)十米以上,比2.45 GHz系統(tǒng)要遠(yuǎn)很多,因此已經(jīng)成為了遠(yuǎn)程識別系統(tǒng)的主流部分。其優(yōu)點(diǎn)主要有以下幾點(diǎn):
1)實(shí)時性:可以實(shí)時響應(yīng),自動讀出ID號,得到其信息;
2)防偽性:形成的微波標(biāo)示是不可偽造、更改和不可復(fù)制的;
3)聯(lián)網(wǎng)性:通過計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)對物流進(jìn)行監(jiān)控;
4)準(zhǔn)確性:讀出信息的準(zhǔn)確率非常高,可以高達(dá)99.99%;
5)低成本:使用時,只需要數(shù)元;
6)可靠性:適應(yīng)惡劣環(huán)境條件,如:多塵、潮濕等;
7)壽命長:使用時不需要電池,只需無源卡,并且終身免維修;
由于遠(yuǎn)程RFID系統(tǒng)采用的是無線傳輸模式,無線環(huán)境又極其復(fù)雜,因此有很多因素都會影響遠(yuǎn)程RFID系統(tǒng)讀寫距離,主要有如下幾方面:
1)影響射頻卡讀寫距離的因素是讀寫器的RF輸出功率、反射的能量和射頻卡的功耗、讀寫器的接收的能量和接收靈敏度;
2)影響上述指標(biāo)的是射頻卡天線的有效接收和反射截面積,讀寫器的接收天線有效面積;
3)在視場范圍同樣的條件下,當(dāng)頻率升高時,無源RFID系統(tǒng)的作用距離就會減小。
3 RFID技術(shù)的應(yīng)用
(1)高速公路收費(fèi)及智能交通系統(tǒng)
高速公路自動收費(fèi)系統(tǒng)是射頻識別技術(shù)最成功的應(yīng)用之一。
目前中國的高速公路發(fā)展非???,地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的先決條件就是有便利的交通條件,而高速公路收費(fèi)卻存在一些問題,一是交通堵塞,在收費(fèi)站口,許多車輛要停車排隊(duì)交費(fèi),成為交通瓶頸問題;二是少數(shù)不法的收費(fèi)員貪污收取的過路費(fèi),使國家蒙受了財(cái)政收入損失。
REID技術(shù)應(yīng)用在高速公路自動收費(fèi)上能夠充分體現(xiàn)該技術(shù)的優(yōu)勢。在車輛高速通過收費(fèi)站的同時自動完成繳費(fèi),解決了交通的瓶頸問題,提高了車行速度,避免了擁堵,提高了收費(fèi)計(jì)算效率,同時可以解決收費(fèi)員貪污收取的過路費(fèi)的問題。
(2)生產(chǎn)的自動化及過程控制
RFID技術(shù)因其具有抗惡劣環(huán)境能力強(qiáng)、非接觸識別等特點(diǎn),在生產(chǎn)過程控制中有很多應(yīng)用。通過在大型工廠的自動化流水作業(yè)線上使用RFID技術(shù),實(shí)現(xiàn)了物料跟蹤和生產(chǎn)過程自動控制、監(jiān)視,提高了生產(chǎn)效率,改進(jìn)了生產(chǎn)方式,降低了成本:
在生產(chǎn)線的自動化及過程控制方面,德國BMW公司為保證汽車在流水線各位置準(zhǔn)確地完成裝配任務(wù),將RFID系統(tǒng)應(yīng)用在汽車裝配線上。而Motoro 1 a公司則采用了RFID技術(shù)的自動識別工序控制系統(tǒng),滿足了半導(dǎo)體生產(chǎn)對環(huán)境的特殊要求,同時提高了生產(chǎn)效率。
(3)車輛的自動識別以及防盜
通過建立采用射頻識別技術(shù)的自動車號識別系統(tǒng),能夠隨時了解車輛的運(yùn)行情況,不僅實(shí)現(xiàn)了車輛的自動跟蹤管理,還可以大大減少發(fā)生事故的可能性,并且可以通過射頻識別技術(shù)對車輛的主人進(jìn)行有效驗(yàn)證,防止車輛偷盜發(fā)生,在車輛丟失以后可以有效尋找丟失的車輛。
采用射頻識別技術(shù)可以對道路交通流量進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控、統(tǒng)計(jì)、調(diào)度,還可以用作車輛闖紅燈記錄報(bào)警,被盜(可疑)車輛報(bào)警與跟蹤,特殊車輛跟蹤,肇事逃逸車輛排查等。據(jù)報(bào)道,英國計(jì)劃在汽車上安裝射頻芯片,行駛超速時將被自動“舉報(bào)”。
(4)電子票證
使用電子標(biāo)簽來代替各種“卡”,實(shí)現(xiàn)非現(xiàn)金結(jié)算,解決了現(xiàn)金交易不方便也不安全以及以往的各種磁卡、IC卡容易損壞等問題。同時電子標(biāo)簽用起來方便、快捷,還可以同時識別幾張電子標(biāo)簽,并行收費(fèi)。。
射頻識別系統(tǒng),特別是非接觸IC卡(電子標(biāo)簽)應(yīng)用潛力最大的領(lǐng)域之一就是公共交通領(lǐng)域。用電子標(biāo)簽作為電子車票,具有使用方便、可以縮短交易時間、降低運(yùn)營成本等優(yōu)勢。
1996年1月韓國在首爾的600輛公共汽車上安裝射頻識別系統(tǒng)用于電子月票,實(shí)現(xiàn)了非現(xiàn)金結(jié)算,方便了市民出行。而德國漢莎航空公司則開始試用射頻卡(電子標(biāo)簽)作為飛機(jī)票,改變了傳統(tǒng)的機(jī)票購銷方式,簡化了機(jī)場入關(guān)手續(xù)。
(5)貨物跟蹤管理及監(jiān)控
射頻識別技術(shù)為貨物的跟蹤管理及監(jiān)控提供了方便、快捷、準(zhǔn)確的自動化技術(shù)手段。
以射頻識別技術(shù)為核心的集裝箱自動識別,成為全球范圍內(nèi)最大的貨物跟蹤管理應(yīng)用。將記錄有集裝箱位置、物品類別、數(shù)量等數(shù)據(jù)的電子標(biāo)簽安裝在集裝箱上,借助射頻識別技術(shù),就可以確定集裝箱在貨場內(nèi)的確切位置。系統(tǒng)還可以識別未被允許的集裝箱移動,有利于管理和安全。
在貨物的跟蹤、管理及監(jiān)控方面,澳大利亞和英國的希斯羅機(jī)場將射頻識別技術(shù)應(yīng)用于旅客行李管理中,大大提高了分揀效率,降低了出錯率。在幾年前,歐共體就要求從1997年開始生產(chǎn)的新車型必須具有基于射頻識別技術(shù)的防盜系統(tǒng)。目前我國鐵路部門也計(jì)劃推廣行包自動追蹤管理系統(tǒng),但真正應(yīng)用還要假以時日。
(6)倉儲、配送等物流環(huán)節(jié)
將射頻識別系統(tǒng)用于智能倉庫貨物管理,可以有效地解決倉庫里與貨物流動相關(guān)的信息的管理,監(jiān)控貨物信息,實(shí)時了解庫存情況,自動識別貨物,確定貨物的位置。
(7)郵件、郵包的自動分揀系統(tǒng)
射頻識別技術(shù)已經(jīng)被成功應(yīng)用到郵政領(lǐng)域的郵包自動分揀系統(tǒng)中,該系統(tǒng)具有非接觸、非視線數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶攸c(diǎn),所以包裹傳送中可以不考慮包裹的方向性問題。另外,當(dāng)多個目標(biāo)同時進(jìn)入識別區(qū)域時,可以同時識別,大大提高了貨物分揀能力和處理速度。另外,由于電子標(biāo)簽可以記錄包裹的所有特征數(shù)據(jù),更有利于提高郵包分揀的準(zhǔn)確性。
(8)動物跟蹤和管理
射頻識別技術(shù)可以用于動物跟蹤與管理。將用小玻璃封裝的電子標(biāo)簽植于動物皮下,可以標(biāo)識牲畜,監(jiān)測動物健康狀況等重要信息,為牧場的管理現(xiàn)代化提供了可靠的技術(shù)手段。在大型養(yǎng)殖場,可以通過采用射頻識別技術(shù)建立飼養(yǎng)檔案、預(yù)防接種檔案等,達(dá)到高效、自動化管理牲畜的目的,同時為食品安全提供保障。
在動物的跟蹤及管理方面,許多發(fā)達(dá)國家采用射頻識別技術(shù),通過對牲畜個體識別,保證牲畜大規(guī)模疾病爆發(fā)期間對感染者的有效跟蹤及對未感染者進(jìn)行隔離控制。
(9)門禁保安
未來的門禁保安系統(tǒng)都可以應(yīng)用電子標(biāo)簽,一卡可以多用,比如做工作證、出入證、停車證、飯店住宿證甚至旅游護(hù)照等。使用電子標(biāo)簽可以有效地識別人員身份,進(jìn)行安全管理以及高效收費(fèi),簡化了出入手續(xù),提高了工作效率,并且有效地進(jìn)行了安全保護(hù)。人員出入時該系統(tǒng)會自動識別身份,非法闖入時會有報(bào)警。安全級別要求高的地方,還可以結(jié)合其他的識別方式,將指紋、掌紋或顏面特征存入電子標(biāo)簽。
(10)防偽
偽造問題在世界各地都是令人頭疼的問題,現(xiàn)在應(yīng)用的防偽技術(shù)如全息防偽等同樣會被不法分子偽造。將射頻識別技術(shù)應(yīng)用在防偽領(lǐng)域有它自身的技術(shù)優(yōu)勢,它具有成本低而又很難偽造的優(yōu)點(diǎn)。電子標(biāo)簽的成本相對便宜,且芯片的制造需要有昂貴的工廠,使偽造者望而卻步。電子標(biāo)簽本身具有內(nèi)存,可以儲存、修改與產(chǎn)品有關(guān)的數(shù)據(jù),利于進(jìn)行真?zhèn)蔚蔫b別。利用這種技術(shù)不用改變現(xiàn)行的數(shù)據(jù)管理體制,唯一的產(chǎn)品標(biāo)識號完全可以做到與已用數(shù)據(jù)庫體系兼容。
(11)運(yùn)動計(jì)時
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