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        射頻識(shí)別(RFID)技術(shù)的應(yīng)用

        2018-02-03 22:10:30胡博
        卷宗 2017年27期
        關(guān)鍵詞:讀寫器電子標(biāo)簽無源

        胡博

        摘 要:射頻識(shí)別技術(shù)(簡(jiǎn)稱RFID)一種自動(dòng)識(shí)別技術(shù),它利用射頻信號(hào)通過交變磁場(chǎng)或電磁場(chǎng)耦合實(shí)現(xiàn)信息傳遞并通過所傳遞的信息達(dá)到識(shí)別的目的。RFID定位系統(tǒng)對(duì)于只需在特定區(qū)域進(jìn)行定位的用戶,都具有極大的價(jià)值。

        關(guān)鍵詞:射頻識(shí)別;應(yīng)用

        上世紀(jì)九十年代以來,RFID技術(shù)得到了飛速的發(fā)展。射頻識(shí)別技術(shù)(Radio Frequency Identification,簡(jiǎn)稱RFID),是一種自動(dòng)識(shí)別技術(shù),它利用射頻信號(hào)通過交變磁場(chǎng)或電磁場(chǎng)耦合實(shí)現(xiàn)信息傳遞并通過所傳遞的信息達(dá)到識(shí)別的目的。RFID標(biāo)簽體積小,使用方便,不需要操作,雖然體積小,但是容量大;而且壽命長,使用時(shí)沒有機(jī)械磨損;不需要可見光源;而且可以重復(fù)使用;沒有污染等特點(diǎn)。RFID標(biāo)簽讀取距離遠(yuǎn),能夠在惡劣環(huán)境下使用(如礦下應(yīng)用,并且有防碰撞技術(shù),可同時(shí)進(jìn)行多個(gè)目標(biāo)的快速讀寫、多目標(biāo)識(shí)別、移動(dòng)識(shí)別、非可視識(shí)別、實(shí)時(shí)定位及長期跟蹤管理。

        1 RFID系統(tǒng)的組成

        完整的RFID系統(tǒng)由讀寫器(Reader)、電子標(biāo)簽(Tag)和數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)三部分組成。

        1.關(guān)于讀寫器

        讀寫器是將標(biāo)簽中的信息讀出,或?qū)?biāo)簽所需要存儲(chǔ)的信息寫入標(biāo)簽的裝置。根據(jù)使用的結(jié)構(gòu)和技術(shù)不同,讀寫器可以是讀或讀/寫裝置,是RFID系統(tǒng)信息控制和處理中心。在RFID系統(tǒng)工作時(shí),由讀寫器在一個(gè)區(qū)域內(nèi)發(fā)送射頻能量形成電磁場(chǎng),區(qū)域的大小取決于發(fā)射功率。在讀寫器覆蓋區(qū)域內(nèi)的標(biāo)簽被觸發(fā),發(fā)送存儲(chǔ)在其中的數(shù)據(jù),或根據(jù)讀寫器的指令修改存儲(chǔ)在其中的數(shù)據(jù),并能通過接口與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。讀寫器的基本構(gòu)成通常包括:收發(fā)天線,頻率產(chǎn)生器,鎖相歡,調(diào)制電路,微處理器,存儲(chǔ)器,解調(diào)電路和外設(shè)接口組成。

        (1)收發(fā)天線:發(fā)送射頻信號(hào)給標(biāo)簽,并接收標(biāo)簽返回的響應(yīng)信號(hào)及標(biāo)簽信息。

        (2)頻率產(chǎn)生器:產(chǎn)生系統(tǒng)的工作頻率。

        (3)鎖相環(huán):產(chǎn)生所需的載波信號(hào)。

        (4)調(diào)制電路:把發(fā)送至標(biāo)簽的信號(hào)加載到載波并由射頻電路送出。

        (5)微處理器:產(chǎn)生要發(fā)送往標(biāo)簽的信號(hào),同時(shí)對(duì)標(biāo)簽返回的信號(hào)進(jìn)行譯碼,并把譯碼所得的數(shù)據(jù)回傳給應(yīng)用程序,若是加密的系統(tǒng)還需要進(jìn)行解密操作。

        (6)存儲(chǔ)器:存儲(chǔ)用戶程序和數(shù)據(jù)。

        (7)解調(diào)電路:解調(diào)標(biāo)簽返回的信號(hào),并交給微處理器處理。

        (8)外設(shè)接口:與計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信。

        2.關(guān)于電子標(biāo)簽

        電子標(biāo)簽由,收發(fā)天線,AC/DC電路,解調(diào)電路,邏輯控制電路,存儲(chǔ)器和調(diào)制電路組成。

        (1)收發(fā)天線:接收來自讀寫器的信號(hào),并把所要求的數(shù)據(jù)送回給讀寫器。

        (2)AC/DC電路:利用讀寫器發(fā)射的電磁場(chǎng)能量,經(jīng)大電容把能量存儲(chǔ)下來,再經(jīng)穩(wěn)壓電路輸出為其他電路提供穩(wěn)定的電源。

        (3)解調(diào)電路:從接收的信號(hào)中去除載波,解調(diào)出原信號(hào)。

        (4)邏輯控制電路:對(duì)來自讀寫器的信號(hào)進(jìn)行譯碼,并依讀寫器的要求回發(fā)信號(hào)。

        (5)存儲(chǔ)器:作為系統(tǒng)運(yùn)作及存放識(shí)別數(shù)據(jù)的位置。

        (6)調(diào)制電路:邏輯控制電路所送出的數(shù)據(jù)經(jīng)調(diào)制電路后加載到天線送給讀寫器。

        根據(jù)標(biāo)簽的供電方式,電子標(biāo)簽分為有源電子標(biāo)簽和無源電子標(biāo)簽。有源電子標(biāo)簽內(nèi)部裝有電池,也叫主動(dòng)標(biāo)簽,能夠識(shí)別的距離較長,最多可達(dá)上百米。缺點(diǎn)是有源標(biāo)簽體積較大,無法做成薄卡的形式,而且還需要定期更換電池,價(jià)格較高,。

        無源電子標(biāo)簽不含電池,也叫被動(dòng)標(biāo)簽,利用讀寫器發(fā)射的電磁場(chǎng)能量作為自己的能量。無源標(biāo)簽體積小、重量輕、成本低,發(fā)射距離較短,一般只有幾十厘米,而且需要有較大的讀寫器發(fā)射功率。

        有源標(biāo)簽與無源標(biāo)簽的區(qū)別在于:

        首先在讀寫距離方面,有源標(biāo)簽的讀寫距離相對(duì)無源標(biāo)簽較遠(yuǎn);其次在使用壽命方面,無源標(biāo)簽一般可做到免維護(hù),具有極長的使用壽命,而有源標(biāo)簽的內(nèi)置電池不能長久使用,能量耗盡后需要更換,因此壽命相對(duì)較短。但隨著硬件技術(shù)的發(fā)展,目前有源標(biāo)簽的壽命也可以做到很長,一些低功耗的有源標(biāo)簽壽命可達(dá)10年以上;第三在工作頻率方面,有源標(biāo)簽的頻率比無源標(biāo)簽高;而相比有源標(biāo)簽,無源標(biāo)簽在識(shí)別速度方面會(huì)略有限制;第四在尺寸大小和成本方面,因?yàn)闊o源標(biāo)簽不含電池,因此體積較有源標(biāo)簽小,價(jià)格也較便宜。

        根據(jù)各自的特點(diǎn),有源標(biāo)簽在定位、追蹤等應(yīng)用上較有優(yōu)勢(shì);而無源標(biāo)簽更能適應(yīng)物流、票證防偽對(duì)低成本及小尺寸的要求。在設(shè)備管理方面,無源標(biāo)簽有很大的應(yīng)用空間,如學(xué)校實(shí)驗(yàn)室,儀器設(shè)備的管理,可采用無源標(biāo)簽進(jìn)行識(shí)別,將大大的降低勞動(dòng)強(qiáng)度。

        2 RFID的應(yīng)用

        RFID的最早使用在第二次世界大戰(zhàn)期間。英國空軍用RFID技術(shù)識(shí)別自家與敵軍的飛機(jī)。上世紀(jì)70年代末,美國將RFID技術(shù)轉(zhuǎn)為民用,最早應(yīng)用在畜牧業(yè)生產(chǎn)上。80年代,RFID技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于從門禁管制和物流管理等方面。歐美的幾家公司也開始著手生產(chǎn)射頻標(biāo)簽。1990年,RFID技術(shù)在美國的公路自動(dòng)收費(fèi)系統(tǒng)得到了廣泛應(yīng)用。裝有射頻標(biāo)簽的汽車經(jīng)過收費(fèi)站時(shí)可按正常速度通過,固定在收費(fèi)站的讀寫器識(shí)別車輛后自動(dòng)從賬戶上收費(fèi)。

        21世紀(jì)初,RFID標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)初步形成。2003年,沃爾瑪公司宣布,將采用RFID技術(shù)追蹤其供應(yīng)鏈系統(tǒng)中的商品。這一重大舉動(dòng)揭開了RFID 在開放系統(tǒng)中運(yùn)用的序幕。

        歐洲的RFID標(biāo)準(zhǔn)追隨美國EPCglobal主導(dǎo)的標(biāo)準(zhǔn)。Philips、ST微電子正積極開發(fā)廉價(jià)RFID芯片;Checkpoint及Nokia公司在開發(fā)支持多系統(tǒng)的RFID識(shí)別系統(tǒng)。

        日本雖然提出了UID標(biāo)準(zhǔn),但主要應(yīng)用在國內(nèi),沒有推廣到世界標(biāo)準(zhǔn)。而韓國則主要通過政府對(duì)RFID產(chǎn)業(yè)的高度重視,運(yùn)用國家的發(fā)展計(jì)劃,聯(lián)合企業(yè)的力量來推動(dòng)RFID技術(shù)的發(fā)展。

        我國在RFID技術(shù)的研究領(lǐng)域也卓有成就。比較典型的是在中國鐵路車號(hào)自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng),推出了擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的遠(yuǎn)距離自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)。2007年中國成為全球最大的RFID市場(chǎng)。市場(chǎng)增長的主動(dòng)力是處于高峰期的中國第二代身份證。目前,我國RFID在門禁監(jiān)控、票證防偽、電子支付等領(lǐng)域已經(jīng)形成了成熟的應(yīng)用模式,但這些領(lǐng)域的應(yīng)用多集中于低高頻段。而在特高頻和超高頻段,大規(guī)模應(yīng)用還處于起步階段,技術(shù)水平還遠(yuǎn)沒有達(dá)到成熟的地步。

        3 發(fā)展前景

        RFID技術(shù)可大幅提高管理與運(yùn)作效率,降低成本,可應(yīng)用于很多領(lǐng)域,RFID技術(shù)在物流和供應(yīng)管理、生產(chǎn)制造和裝配、文檔追蹤、圖書館管理、動(dòng)物身份標(biāo)識(shí)、航空行李處理、郵件包裹處理、運(yùn)動(dòng)計(jì)時(shí)、門禁控制及電子門票、道路自動(dòng)收費(fèi)等方面得到了廣泛的應(yīng)用。RFID定位系統(tǒng)具有自組織性,無需衛(wèi)星或者手機(jī)網(wǎng)絡(luò)的配合,其精確度在于RFID設(shè)備如讀寫器、標(biāo)簽的分布,而應(yīng)用無線射頻讀寫器及標(biāo)簽,用戶可以根據(jù)自身實(shí)際需要,在自己布置的特定區(qū)域進(jìn)行定位。因此,RFID定位系統(tǒng)對(duì)于只需在特定區(qū)域進(jìn)行定位的用戶,如在超市、圖書館、醫(yī)療部門以及生產(chǎn)管理等需要定位、監(jiān)控以及導(dǎo)航的場(chǎng)合,都具有極大的價(jià)值。RFID技術(shù)在定位尤其是室內(nèi)定位領(lǐng)域,具有廣闊的應(yīng)用前景。endprint

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