1.1 RFID簡(jiǎn)介
本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/158138.htm無線射頻識(shí)別技術(shù)(Radio Frequency Identification,RFID)是20世紀(jì)90年代開始興起的一種自動(dòng)識(shí)別技術(shù)。該技術(shù)是一種非接觸的自動(dòng)識(shí)別技術(shù),其基本原理是利用射頻信號(hào)和空間耦合(電感或電磁耦合)傳輸特性實(shí)現(xiàn)對(duì)被識(shí)別物體的自動(dòng)識(shí)別。其核心技術(shù)包括無線電射頻、計(jì)算機(jī)軟件硬件、編碼學(xué)和芯片加工技術(shù)等多種現(xiàn)代高新科學(xué)技術(shù),是多種跨門類科學(xué)技術(shù)的綜合體。被廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化、商業(yè)自動(dòng)化、現(xiàn)代服務(wù)業(yè)、交通運(yùn)輸控制管理等眾多領(lǐng)域。
1.2 RFID的系統(tǒng)組成及工作原理和工作頻率
RFID系統(tǒng)因應(yīng)用不同其組成會(huì)有所不同,但基本的RFID系統(tǒng)都由電子標(biāo)簽、閱讀器和天線三部分組成。各部分功能如下:
(1)標(biāo)簽(Tag,即射頻卡):也稱為非接觸IC卡、ID卡、RF卡等,由耦合元件及芯片組成,標(biāo)簽含有內(nèi)置天線,用于和射頻天線間進(jìn)行通信,每個(gè)標(biāo)簽具有惟一的電子編碼(EPC),附著在要標(biāo)識(shí)的目標(biāo)物體上。它具有智能讀寫和加密通信的功能,它通過無線電波與讀寫設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換,工作的能量是由閱讀器發(fā)出的射頻脈沖提供的。
(2)閱讀器:也稱讀寫器、讀出裝置等,是用來讀取(在讀寫卡中還可以寫入)標(biāo)簽信息的設(shè)備。它可將主機(jī)的讀寫命令傳送到電子標(biāo)簽,再把從主機(jī)發(fā)往電子標(biāo)簽的數(shù)據(jù)加密,將電子標(biāo)簽返回的數(shù)據(jù)解密后送到主機(jī)。
(3)天線:在標(biāo)簽和讀取器間傳遞射頻信號(hào)。在低頻段和高頻段主要使用平板天線、八木天線和陣列天線等。
此外,一個(gè)完整的RFID應(yīng)用系統(tǒng)還包括:中間件(Application Interface),又稱RFID管理軟件,它屏蔽了RFID設(shè)備的多樣性和復(fù)雜性,能夠?yàn)楹笈_(tái)業(yè)務(wù)系統(tǒng)提供強(qiáng)大的支撐;應(yīng)用系統(tǒng)硬件(Application Hardware);應(yīng)用系統(tǒng)軟件(Application Software),記錄數(shù)據(jù)、實(shí)現(xiàn)企業(yè)管理功能等。
典型的射頻識(shí)別系統(tǒng)的工作原理如下:系統(tǒng)通電工作后,讀出器通過其內(nèi)部的線圈周期性地發(fā)出一個(gè)固有頻率的電磁波(激發(fā)信號(hào))。當(dāng)射頻識(shí)別卡放在讀出器的感應(yīng)范圍內(nèi)時(shí),卡內(nèi)的線圈在“激發(fā)信號(hào)”的感應(yīng)下產(chǎn)生微弱電流作為卡內(nèi)集成芯片的電源。卡片上電復(fù)位后,原本處于“休眠狀態(tài)”的卡片被激活并將含有自身種類識(shí)別碼標(biāo)志、制造商標(biāo)志等信息代碼調(diào)制到載波上,經(jīng)卡內(nèi)天線發(fā)射出去。讀卡模塊將接收到的無線信號(hào)傳給現(xiàn)場(chǎng)控制器,由現(xiàn)場(chǎng)控制器進(jìn)行信號(hào)處理并對(duì)執(zhí)行裝置發(fā)出指令。讀出器采用微處理器控制,通過韋根一485轉(zhuǎn)換模塊實(shí)現(xiàn)與主控機(jī)之間的信息交流,其原理框圖如圖1所示。
NFID系統(tǒng)的工作頻率主要有:低頻,125 kHz;高頻,3.56 MHz;甚高頻,869 MHz,902~928
MHz;微波頻段,2.45 GHz和5.8 GHz等。其中125 kHz系統(tǒng)主要應(yīng)用在動(dòng)物識(shí)別和商品流通等
領(lǐng)域,高頻13.56 MHz系統(tǒng)一般應(yīng)用在公共交通和門禁系統(tǒng)等領(lǐng)域。在UHF頻段(869 MHz,902
~928 MHz),系統(tǒng)的識(shí)別距離較遠(yuǎn),可應(yīng)用在高速公路收費(fèi)、集裝箱識(shí)別和鐵路車輛的識(shí)別、
跟蹤等業(yè)務(wù)中。微波2.45 GHz,無源標(biāo)簽一般可提供1 m左右的識(shí)別距離,有源標(biāo)簽也可以達(dá)
到十幾米的識(shí)別距離。5.8 GHz系統(tǒng)主要應(yīng)用在交通領(lǐng)域,目前我國(guó)公路聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)系統(tǒng)暫行標(biāo)
準(zhǔn)也把此頻段作為車輛識(shí)別的系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)。一般工作頻率較高則識(shí)別距離也較遠(yuǎn),方向性也越強(qiáng)
,但其穿透能力就越差。
1.3 RFID作為換代性標(biāo)識(shí)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)以及有待解決的問題
1.3.1 RFID技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)
與傳統(tǒng)條形碼識(shí)別技術(shù)相比,RFID有以下優(yōu)勢(shì):
快速掃描 對(duì)于條形碼而言一次只能掃描一個(gè)條形碼;而RFID采用的是非接觸方式,無方向性要求,標(biāo)簽一進(jìn)入磁場(chǎng),解讀器就可以即時(shí)讀取其中的信息,通常在幾毫秒就完成一次讀寫,采用防沖撞機(jī)制,使之可同時(shí)處理多個(gè)標(biāo)簽,實(shí)現(xiàn)批量識(shí)別,最多同時(shí)識(shí)別可達(dá)50個(gè)/s,并能在運(yùn)動(dòng)中進(jìn)行識(shí)別。
體積小型化、形狀多樣化 RFID在讀取上并不受尺寸大小與形狀限制,不需為了讀取精確度而配合紙張的固定尺寸和印刷品質(zhì)。此外,RFID標(biāo)簽更可往小型化與多樣形態(tài)發(fā)展,以應(yīng)用于不同產(chǎn)品。
抗污染能力和耐久性 傳統(tǒng)條形碼的載體是紙張,因此容易受到污染,但RFID對(duì)水、油和化學(xué)藥品等物質(zhì)具有很強(qiáng)抵抗性。此外,由于條形碼是附于塑料袋或外包裝紙箱上,所以特別容易受到折損;RFID卷標(biāo)是將數(shù)據(jù)存在芯片中,因此可以免受污損。
可重復(fù)使用 現(xiàn)今的條形碼印刷上去之后就無法更改,RFID標(biāo)簽則可以重復(fù)地新增、修改、刪除RFID卷標(biāo)內(nèi)儲(chǔ)存的數(shù)據(jù),方便信息的更新。
穿透性和無屏障閱讀 在被覆蓋的情況下,RFID能夠穿透紙張、木材和塑料等非金屬或非透明的材質(zhì),并能夠進(jìn)行穿透性通信。而條形碼掃描機(jī)必須在近距離而且沒有物體阻擋的情況下,才可以辨讀條形碼。
數(shù)據(jù)的記憶容量大 一維條形碼的容量是50 B,二維條形碼最大的容量可儲(chǔ)存2~3 000 B,RFID最大的容量則又294以上。隨著記憶載體的發(fā)展,數(shù)據(jù)容量也有不斷擴(kuò)大的趨勢(shì)。未來物品所需攜帶的信息量會(huì)越來越大,對(duì)卷標(biāo)所能擴(kuò)充容量的需求也相應(yīng)增加。
安全性 RFID是按照國(guó)際統(tǒng)一的電子產(chǎn)品代碼的編碼制在出廠前就固化在芯片中的,不重復(fù)40位的惟一識(shí)別內(nèi)碼,不可復(fù)制和更改。數(shù)據(jù)可以加密,扇區(qū)可以獨(dú)立一次鎖定,并能根據(jù)用戶鎖定重要信息。該技術(shù)很難被仿冒、侵入,使國(guó)產(chǎn)芯片更安全。
1.3.2 RFID系統(tǒng)中待解決的問題
(1)RFID編碼標(biāo)準(zhǔn)的選擇。目前世界范圍內(nèi)還沒有形成統(tǒng)一的有關(guān)電子標(biāo)簽(RFID)的標(biāo)準(zhǔn)。在我國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)制定方面,國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)委已經(jīng)聯(lián)合科技部、信息產(chǎn)業(yè)部以及上海標(biāo)準(zhǔn)化研究院等14家單位共同進(jìn)行中國(guó)RFID標(biāo)準(zhǔn)的研究,目前已完成對(duì)動(dòng)物應(yīng)用RFID標(biāo)準(zhǔn)的草案,并由上海市推出了《動(dòng)物電子標(biāo)示通用技術(shù)規(guī)范》,但該規(guī)范還只是初步形成,尚在不斷改進(jìn)中,而且要想短時(shí)期內(nèi)在全國(guó)范圍內(nèi)推廣還有一定難度。而除畜牧業(yè)以外的其他種類農(nóng)產(chǎn)品的RFID標(biāo)準(zhǔn)仍有待研究。
(2)RFID的信息安全問題。RFID的數(shù)據(jù)安全性問題也是一個(gè)引人注目的話題。由于電子標(biāo)簽中保存了一些數(shù)據(jù),因此隱私保護(hù)成了一個(gè)非常重大的問題,甚至是影響商業(yè)應(yīng)用前途的關(guān)鍵點(diǎn)。由于電子標(biāo)簽數(shù)據(jù)的讀取是由閱讀器發(fā)射無線射頻觸發(fā)的,也就是說,只要閱讀器的發(fā)射頻率相同,應(yīng)答器即標(biāo)簽就會(huì)做出相同的反應(yīng),傳輸相同的數(shù)據(jù),這就會(huì)給不法分子造成可乘之機(jī)。
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