射頻識(shí)別原理
射頻識(shí)別(RFID)是 Radio Frequency Identification 的縮寫。其原理為閱讀器與標(biāo)簽之間進(jìn)行非接觸式的數(shù)據(jù)通信,達(dá)到識(shí)別目標(biāo)的目的。RFID 的應(yīng)用非常廣泛,典型應(yīng)用有動(dòng)物晶片、汽車晶片防盜器、門禁管制、停車場(chǎng)管制、生產(chǎn)線自動(dòng)化、物料管理。
無(wú)線射頻識(shí)別即射頻識(shí)別技術(shù)(Radio Frequency Identification,RFID),是自動(dòng)識(shí)別技術(shù)的一種,通過(guò)無(wú)線射頻方式進(jìn)行非接觸雙向數(shù)據(jù)通信,利用無(wú)線射頻方式對(duì)記錄媒體(電子標(biāo)簽或射頻卡)進(jìn)行讀寫,從而達(dá)到識(shí)別目標(biāo)和數(shù)據(jù)交換的目的,其被認(rèn)為是21世紀(jì)最具發(fā)展?jié)摿Φ男畔⒓夹g(shù)之一。
無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)通過(guò)無(wú)線電波不接觸快速信息交換和存儲(chǔ)技術(shù),通過(guò)無(wú)線通信結(jié)合數(shù)據(jù)訪問(wèn)技術(shù),然后連接數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng),加以實(shí)現(xiàn)非接觸式的雙向通信,從而達(dá)到了識(shí)別的目的,用于數(shù)據(jù)交換,串聯(lián)起一個(gè)極其復(fù)雜的系統(tǒng)。在識(shí)別系統(tǒng)中,通過(guò)電磁波實(shí)現(xiàn)電子標(biāo)簽的讀寫與通信。根據(jù)通信距離,可分為近場(chǎng)和遠(yuǎn)場(chǎng),為此讀/寫設(shè)備和電子標(biāo)簽之間的數(shù)據(jù)交換方式也對(duì)應(yīng)地被分為負(fù)載調(diào)制和反向散射調(diào)制。
RFID技術(shù)的基本工作原理并不復(fù)雜:標(biāo)簽進(jìn)入閱讀器后,接收閱讀器發(fā)出的射頻信號(hào),憑借感應(yīng)電流所獲得的能量發(fā)送出存儲(chǔ)在芯片中的產(chǎn)品信息(Passive Tag,無(wú)源標(biāo)簽或被動(dòng)標(biāo)簽),或者由標(biāo)簽主動(dòng)發(fā)送某一頻率的信號(hào)(Active Tag,有源標(biāo)簽或主動(dòng)標(biāo)簽),閱讀器讀取信息并解碼后,送至中央信息系統(tǒng)進(jìn)行有關(guān)數(shù)據(jù)處理。一套完整的RFID系統(tǒng), 是由閱讀器與電子標(biāo)簽也就是所謂的應(yīng)答器及應(yīng)用軟件系統(tǒng)三個(gè)部分所組成,其工作原理是閱讀器(Reader)發(fā)射一特定頻率的無(wú)線電波能量,用以驅(qū)動(dòng)電路將內(nèi)部的數(shù)據(jù)送出,此時(shí)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。
以RFID 卡片閱讀器及電子標(biāo)簽之間的通訊及能量感應(yīng)方式來(lái)看大致上可以分成:感應(yīng)耦合及后向散射耦合兩種。一般低頻的RFID大都采用第一種方式,而較高頻大多采用第二種方式。
閱讀器根據(jù)使用的結(jié)構(gòu)和技術(shù)不同可以是讀或讀/寫裝置,是RFID系統(tǒng)信息控制和處理中心。閱讀器通常由耦合模塊、收發(fā)模塊、控制模塊和接口單元組成。閱讀器和標(biāo)簽之間一般采用半雙工通信方式進(jìn)行信息交換,同時(shí)閱讀器通過(guò)耦合給無(wú)源標(biāo)簽提供能量和時(shí)序。在實(shí)際應(yīng)用中,可進(jìn)一步通過(guò)Ethernet或WLAN等實(shí)現(xiàn)對(duì)物體識(shí)別信息的采集、處理及遠(yuǎn)程傳送等管理功能。
射頻識(shí)別技術(shù)依據(jù)其標(biāo)簽的供電方式可分為三類,即無(wú)源RFID,有源RFID,與半有源RFID。1、無(wú)源RFID。在三類RFID產(chǎn)品中,無(wú)源RFID出現(xiàn)時(shí)間最早,最成熟,其應(yīng)用也最為廣泛。在無(wú)源RFID中,電子標(biāo)簽通過(guò)接受射頻識(shí)別閱讀器傳輸來(lái)的微波信號(hào),以及通過(guò)電磁感應(yīng)線圈獲取能量來(lái)對(duì)自身短暫供電,從而完成此次信息交換。因?yàn)槭∪チ斯╇娤到y(tǒng),所以無(wú)源RFID產(chǎn)品的體積可以達(dá)到厘米量級(jí)甚至更小,而且自身結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,成本低,故障率低,使用壽命較長(zhǎng)。但作為代價(jià),無(wú)源RFID的有效識(shí)別距離通常較短,一般用于近距離的接觸式識(shí)別。無(wú)源RFID主要工作在較低頻段125KHz、13.56MKHz等,其典型應(yīng)用包括:公交卡、二代身份證、食堂餐卡等。 2、有源RFID。有源RFID興起的時(shí)間不長(zhǎng),但已在各個(gè)領(lǐng)域,尤其是在高速公路電子不停車收費(fèi)系統(tǒng)中發(fā)揮著不可或缺的作用。有源RFID通過(guò)外接電源供電,主動(dòng)向射頻識(shí)別閱讀器發(fā)送信號(hào)。其體積相對(duì)較大。但也因此擁有了較長(zhǎng)的傳輸距離與較高的傳輸速度。一個(gè)典型的有源RFID標(biāo)簽?zāi)茉诎倜字馀c射頻識(shí)別閱讀器建立聯(lián)系,讀取率可達(dá)1,700read/sec。有源RFID主要工作在900MHz、2.45GHz、5.8GHz等較高頻段,且具有可以同時(shí)識(shí)別多個(gè)標(biāo)簽的功能。有源RFID的遠(yuǎn)距性、高效性,使得它在一些需要高性能、大范圍的射頻識(shí)別應(yīng)用場(chǎng)合里必不可少。3、半有源RFID。無(wú)源RFID自身不供電,但有效識(shí)別距離太短。有源RFID識(shí)別距離足夠長(zhǎng),但需外接電源,體積較大。而半有源RFID就是為這一矛盾而妥協(xié)的產(chǎn)物。半有源RFID又叫做低頻激活觸發(fā)技術(shù)。在通常情況下,半有源RFID產(chǎn)品處于休眠狀態(tài),僅對(duì)標(biāo)簽中保持?jǐn)?shù)據(jù)的部分進(jìn)行供電,因此耗電量較小,可維持較長(zhǎng)時(shí)間。當(dāng)標(biāo)簽進(jìn)入射頻識(shí)別閱讀器識(shí)別范圍后,閱讀器先現(xiàn)以125KHz低頻信號(hào)在小范圍內(nèi)精確激活標(biāo)簽使之進(jìn)入工作狀態(tài),再通過(guò)2.4GHz微波與其進(jìn)行信息傳遞。也即是說(shuō),先利用低頻信號(hào)精確定位,再利用高頻信號(hào)快速傳輸數(shù)據(jù)。其通常應(yīng)用場(chǎng)景為:在一個(gè)高頻信號(hào)所能所覆蓋的大范圍中,在不同位置安置多個(gè)低頻閱讀器用于激活半有源RFID產(chǎn)品。這樣既完成了定位,又實(shí)現(xiàn)了信息的采集與傳遞。