最基本的RFID系统由三部分组成: 1。
标签(Tag,即射频卡):由耦合元件及芯片组成,标签含有内置天线,用于和射频天线间进行通信。 2。
阅读器:读取(在读写卡中还可以写入)标签信息的设备。 3。
天线:在标签和读取器间传递射频信号。 有些系统还通过阅读器的RS232或RS485接口与外部计算机(上位机主系统)连接,进行数据交换。
系统的基本工作流程是:阅读器通过发射天线发送一定频率的射频信号,当射频卡进入发射天线工作区域时产生感应电流,射频卡获得能量被激活;射频卡将自身编码等信息通过卡内置发送天线发送出去;系统接收天线接收到从射频卡发送来的载波信号,经天线调节器传送到阅读器,阅读器对接收的信号进行解调和解码然后送到后台主系统进行相关处理;主系统根据逻辑运算判断该卡的合法性,针对不同的设定做出相应的处理和控制,发出指令信号控制执行机构动作。 [图1。
电感耦合射频识别系统高频接口电路框图。] 在耦合方式(电感-电磁)、通信流程(FDX、HDX、SEQ)、从射频卡到阅读器的数据传输方法(负载调制、反向散射、高次谐波)以及频率范围等方面,不同的非接触传输方法有根本的区别,但所有的阅读器在功能原理上,以及由此决定的设计构造上都很相似,所有阅读器均可简化为高频接口和控制单元两个基本模块。
高频接口包含发送器和接收器,其功能包括:产生高频发射功率以启动射频卡并提供能量;对发射信号进行调制,用于将数据传送给射频卡;接收并解调来自射频卡的高频信号。不同射频识别系统的高频接口设计具有一些差异,电感耦合系统的高频接口原理图如图1所示。
阅读器的控制单元的功能包括:与应用系统软件进行通信,并执行应用系统软件发来的命令;控制与射频卡的通信过程(主-从原则);信号的编解码。 对一些特殊的系统还有执行反碰撞算法,对射频卡与阅读器间要传送的数据进行加密和解密,以及进行射频卡和阅读器间的身份验证等附加功能。
射频识别系统的读写距离是一个很关键的参数。目前,长距离射频识别系统的价格还很贵,因此寻找提高其读写距离的方法很重要。
影响射频卡读写距离的因素包括天线工作频率、阅读器的RF输出功率、阅读器的接收灵敏度、射频卡的功耗、天线及谐振电路的Q值、天线方向、阅读器和射频卡的耦合度,以及射频卡本身获得的能量及发送信息的能量等。大多数系统的读取距离和写入距离是不同的,写入距离大约是读取距离的40%~80%。
射频卡的标准及分类 目前生产RFID产品的很多公司都采用自己的标准,国际上还没有统一的标准。目前,可供射频卡使用的几种标准有 ISO10536、ISO14443、ISO15693和ISO18OOO。
应用最多的是ISO14443和ISO15693,这两个标准都由物理特性、射频功率和信号接口、初始化和反碰撞以及传输协议四部分组成。 [图2。
阅读器的控制单元电路框图。] 按照不同得方式,射频卡有以下几种分类: 1。
按供电方式分为有源卡和无源卡。有源是指卡内有电池提供电源,其作用距离较远,但寿命有限、体积较大、成本高,且不适合在恶劣环境下工作;无源卡内无电池,它利用波束供电技术将接收到的射频能量转化为直流电源为卡内电路供电,其作用距离相对有源卡短,但寿命长且对工作环境要求不高。
2。 按载波频率分为低频射频卡、中频射频卡和高频射频卡。
低频射频卡主要有125kHz和134。2kHz两种,中频射频卡频率主要为13。
56MHz,高频射频卡主要为433MHz、915MHz、2。45GHz、5。
8GHz等。低频系统主要用于短距离、低成本的应用中,如多数的门禁控制、校园卡、动物监管、货物跟踪等。
中频系统用于门禁控制和需传送大量数据的应用系统;高频系统应用于需要较长的读写距离和高读写速度的场合,其天线波束方向较窄且价格较高,在火车监控、高速公路收费等系统中应用。 3。
按调制方式的不同可分为主动式和被动式。主动式射频卡用自身的射频能量主动地发送数据给读写器;被动式射频卡使用调制散射方式发射数据,它必须利用读写器的载波来调制自己的信号,该类技术适合用在门禁或交通应用中,因为读写器可以确保只激活一定范围之内的射频卡。
在有障碍物的情况下,用调制散射方式,读写器的能量必须来去穿过障碍物两次。而主动方式的射频卡发射的信号仅穿过障碍物一次,因此主动方式工作的射频卡主要用于有障碍物的应用中,距离更远(可达 30米)。
4。 按作用距离可分为密耦合卡(作用距离小于1厘米)、近耦合卡(作用距离小于15厘米)、疏耦合卡(作用距离约1米)和远距离卡(作用距离从1米到10米,甚至更远)。
5。 按芯片分为只读卡、读写卡和CPU卡。
无线智能卡(又称射频卡)是一种无源(免供电)内藏特殊密匙数码的密码卡,它利用双向无线电射频技术,完成卡的数码识别,亦即代表了持卡人的身份和相关信息。这种新科技因具有诸多优点,正在逐步取代光电卡,磁卡,接触IC卡等,是未来智能IC卡发展的主流方向。
它广泛应用在身份鉴别、信用鉴别、自动化控制、安全防范领域,其安全性、保密性,实用性是目前各种通用防范电路无法比。
RFID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出存储在芯片中的产品信息,或者主动发送某一频率的信号;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及应用软件系统三个部份所组成, 其工作原理是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, 感应偶合及后向散射偶合两种, 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。 应答器是RFID系统的信息载体,目前应答器大多是由耦合原件和微芯片组成无源单元。
RFID是Radio Frequency Identification的缩写,即射频识别。
是一种非接触式的自动识别技术,它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据,识别工作无须人工干预,可工作于各种恶劣环境。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。
短距离射频产品不怕油渍、灰尘污染等恶劣的环境,可在这样的环境中替代条码,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。
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;电子标签能够贮存有关物体的数据信息(约1k bits)。 在自动识别管理系统中,每一个电子标签中保存着一个物体的属性、状态、编号等信息。
电子标签通常安装在物体表面,具有一定的无金属遮挡的视角。 读写器(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;其主要功能是: ·查阅电子标签中当前贮存的数据信息; ·向空白电子标签中写入欲贮存的数据信息; ·修改(重新写入)电子标签中的数据信息。
天线(Antenna):在标签和读取器间传递射频信号。 工作原理: 当装有电子标签的物体在距离0~10米范围内接近读写器时,读写器受控发出微波查询信号,安装在物体表面的电子标签收到读写器的查询信号后,将此信号与标签中的数据信息合成一体反射回电子标签读出装置。
反射回的微波合成信号,已携带有电子标签数据信息。读写器接收到电子标签反射回的微波合成信号后,经读写器内部微处理器处理后即可将电子标签贮存的识别代码等信息分离读取出来。
RFID标签分类 RFID标签分为被动标签(Passive tags)和主动标签(Active tags)两种。 主动标签自身带有电池供电,读/写距离较远同时体积较大,与被动标签相比成本更高,也称为有源标签。
被动标签由阅读器产生的磁场中获得工作所需的能量,成本很低并具有很长的使用寿命,比主动标签更小也更轻,读写距离则较近,也称为无源标签。 RFID系统的工作频率: 通常阅读器发送时所使用的频率被称为RFID系统的工作频率,基本上划分为3个范围:低频(30kHz-300kHz)、高频(3MHz-30MHz)和超高频(300MHz-3GHz)。
常见的工作频率有低频125kHz、134。2kHz及高频13。
56MHz等等。 。
RFID读写设备基本介绍1.什么是RFID读写器 无线射频识别技术(Radio Frequency Idenfication,RFID)是一种非接触的自动识别技术,其基本原理是利用射频信号和空间耦合(电感或电磁耦合)或雷达反射的传输特性,实现对被识别物体的自动识别。
RFID系统至少包含电子标签和阅读器两部分。RFID阅读器(读写器)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。
典型的阅读器包含有高频模块(发送器和接收器)、控制单元以及阅读器天线。2.RFID的工作原理 射频识别系统的基本模型如图8—1所示。
其中,电子标签又称为射频标签、应答器、数据载体;阅读器又称为读出装置,扫描器、通讯器、读写器(取决于电子标签是否可以无线改写数据)。电子标签与阅读器之间通过耦合组件实现射频信号的空间(无接触)耦合、在耦合通道内,根据时序关系,实现能量的传递、数据的交换。
发生在阅读器和电子标签之间的射频信号的耦合类型有两种。 (1)电感耦合。
变压器模型,通过空间高频交变磁场实现耦合,依据的是电磁感应定 律,如右图所示。 (2) 电磁反向散射耦合:雷达原理模型,发射出去的电磁波,碰到目标后反射,同时携带回目标信息,依据的是电磁波的空间传播规律。
电感耦合方式一般适合于中、低频工作的近距离射频识别系统。典型的工作频率有:125kHz、225kHz和13.56MHz。
识别作用距离小于1m,典型作用距离为10~20cra。 电磁反向散射耦合方式一般适合于高频、微波工作的远距离射频识别系统。
典型的工作频率有:433MHz,915MHz,2.45GHz,5.8GHz。识别作用距离大于1m,典型作用距离为3—l0m。
RFID读写器技术原理图:电感耦合模型的读写电磁反向散射耦合型的RFID读写器3.RFID读写器防冲撞(防碰撞)实理机理 RFID分类的第二个重要的看点在于是否需要同时读取复数个标签。 为了实现这个功能在通信上所采取的技术是(防冲撞)“防碰撞”。
同时读取复数个标签是常被人们谈及的RFID比图形码远为优越的地方,但是如果没有防碰撞 (防冲撞)的功能时,RFID系统只能读写一个标签。在这种情况下如果有两个以上的标签同时处于可读取的范围内就会导致读取的错误。
其次,我们来简单地说明防碰撞(防冲撞)功能的工作原理。即使是具有防碰撞(防冲撞)功能的RFID系统,实际上并非同时读取所有标签的内容。
在同时查出有复数个标签存在的情况下,检索信号并防止冲突的功能开始动作。为了进行检索,首先要确定检索条件。
例如,13。56MHz频带的RFID系统里应用的ALOHA方式的防碰撞功能的工作步骤如下 1)、首先,阅读器指定电子标签内存的特定位数(1~4位左右)为次数批量。
2)、电子标签根据次数批量,将响应的时机离散化。例如在两位数的次数批量“00、01、10、11”时,读写器将以不同的时机对这四种可能性逐一进行响应。
3)、若在各个时机里同时响应的电子标签只有一个的场合下才能得到这个电子标签的正常数据。信息读取之后阅读器对于这个电子标签发送在一定的时间内不再响应的睡眠的指令(Sleep/Mute)使之在休眠,避免再次向应。
4)、若在各个时机内同时由几个电子标签响应,判别为“冲突”。 在这种情况下,内存内的另外两位数所记录的次数批量,重复以上从2)开始的处理。
5)、所有的电子标签都完成响应之后,阅读器向他们发送唤醒的指令(Wake Up),从而完成对所有电子标签的信息读取。 在这种搭载有防碰撞(防冲撞)功能的RFID系统中,为了只读一个标签,几经调整次数批量反复读取进行检索。
所以,一次性读取具有一定数量的标签的情况下,所有的标签都被读到为止其速度是不同的,一次性读取的标签数目越多,完成读取所需时间要比单纯计算所需的时间越长。 实现防止抗碰撞(防冲撞)的功能是RFID在物流领域中取代图形码所必不可少的条件。
例如,在超市中,商品是装在购物车里面进行计价的。 为了实现这种计价方式,抗碰撞(防冲撞)功能必须完备。
另一方面,在电子货币和个人认证方面利用RFID系统时,同时识别几个标签是发生差错的主要原因。 具有抗碰撞(防冲撞)功能的RFID系统的价格比不具有这种功能的系统的要昂贵。
当个人用户在制作RFID系统的时候,如果没有必要进行复数个ID同时认识时就没有必要选择抗碰撞机能的读写器。
RFID(Radio Frequency Identification)射频识别技术,主要由读写设备和电子标签组成,读写设备和电子标签之间通过射频信号自动识别目标对象,获取其相关的数据,从而实现对物体的识别,并将采集到的数据传输到应用系统平台进行汇总、分析、处理。
该技术具有读取距离远、穿透能力强、抗污染、效率高(可同时处理多个标签)、信息量大的特点。 通常RFID包括两部分: 一部分是用于存储和处理信息的集成电路,另一部分是用于传输信号的天线。
一般来说,有两种类型的RFID标签:无源RFID电子标签和有源RFID标签。 图表 1 RFID系统构成 利用RFID的上述原理和特点,对机柜及其内部设备等固定资产加装RFID电子标签,机房出入口及机柜内部安装RFID识别设备,再结合数据中心资产实时监控平台,实现资产全面可视和信息实时更新,能够实时监控资产的使用和流动情况,具体体现为设备所在位置实时查询,设备移动跟踪记录,报警;设备的管理统计报表等管理目标,建立一套先进的、规范的、优化的管理机制。
RFID基础知识
1.什么是RFID
RFID是Radio Frequency Identification的缩写,即射频识别。常称为感应式电子芯片或近接卡、感应卡、非接触卡、电子标签、电子条码等等。一套完整 RFID系统由Reader与Transponder两部份组成,其动作原理为由Reader发射一特定频率之无限电波能量给Transponder,用以驱动Transponder电路将内部之ID C刷卡故不怕脏污,且芯片密码为世界唯一无法复制,安全性高、长寿命。
RFID的应用非常广泛,目前典型应用有动物芯片、汽车芯片防盗器、门禁管制、停车场管制、生产线自动化、物料管理。RFID标签有两种:有源标签和无源标签。
2.什么是电子标签
电子标签即为RFID,有的称为射频标签、射频识别。它是一种非接触式的自动识别技ode送出,此时Reader便接收此ID Code。Transponder的特殊在于免用电池、免接触、免术,通过射频信号识别目标对象并获取相关数据,识别工作无须人工干预,作为条形码的无线版本,RFID技术具有条形码所不具备的防水、防磁、耐高温、使用寿命长、读取距离大、标签上数据可以加密、存储数据容量更大、存储信息更改自如等优点。
3.什么是RFID技术
RFID射频识别是一种非接触式的自动识别技术,它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据,识别工作无须人工干预,可工作于各种恶劣环境。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。
短距离射频产品不怕油渍、灰尘污染等恶劣的环境,可在这样的环境中替代条码,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。
4.什么是RFID解决方案
RFID解决方案是RFID技术供应商针对行业发展特点制定的RFID应用方案,可根据不同企业的实际要求“量身定做”。 RFID解决方案可按照行业进行分类,物流、防伪防盗、身份识别、资产管理、动物管理、快捷支付等等。
5. 什么是RFID中间件
RFID产业潜力无穷,应用的范围遍及制造、物流、医疗、运输、零售、国防等等。Gartner Group认为,RFID是2005年建议企业可考虑引入的十大策略技术之一,然而其成功的关键除了标签(Tag)的价格、天线的设计、波段的标准化、设备的认证之外,最重要的是要有关键的应用软件(Killer Application),才能迅速推广。而中间件(Middleware)可称为是RFID运作的中枢,因为它可以加速关键应用的问世。
6.RFID系统的基本组成部分
最基本的RFID系统由三部分组成:
标签(Tag):由耦合组件及芯片组成,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。
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