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RFID系统 发布于:

射频识别系统是一种非接触式的自动识别系统,它通过射频无线信号自动识别目标对象,并获取相关数据,由电子标签、读写器和计算机网络构成。射频识别系统以电子标签来标识物体,电子标签通过无线电波与读写器进行数据交换,读写器可将主机的读写命令传送到电子标签,再把电子标签返回的数据传送到主机,主机的数据交换与管理系统负责完成电子标签数据信息的存储、管理和控制。

RFID系统的基本工作原理是:由读写器通过发射天线发送特定频率的射频信号,当电子标签进入有效工作区域时产生感应电流,从而获得能量被激活,使得电子标签将自身编码信息通过内置天线发射出去;读写器的接收天线接收到从标签发送来的调制信号,经天线的调制器传送到读写器信号处理模块,经解调和解码后将有效信息传送到后台主机系统进行相关处理;主机系统根据逻辑运算识别该标签的身份,针对不同的设定做出相应的处理和控制,最终发出信号,控制读写器完成不同的读写操作。

从电子标签到读写器之间的通信和能量感应方式来看,RFID系统一般可以分为电感耦合(磁耦合)系统和电磁反向散射耦合(电磁场耦合)系统。电感耦合系统是通过空间高频交变磁场实现耦合,依据的是电磁感应定律;电磁反向散射耦合,即雷达原理模型,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中、低频率工作的近距离RFID系统;电磁反向散射耦合方式一般适合高频、微波工作频率的远距离RFID系统。

在实际RFID解决方案中,不论是简单的RFID系统还是复杂的RFID系统都包含一些基本组件。组件分为硬件组件和软件组件。从端到端的角度来看,一个RFID系统由电子标签、读写器天线、读写器、传感器/执行器/报警器、通信设施、控制器、应用软件等组成。若从功能实现的角度观察,可将RFID系统分成边沿系统和软件系统两大部分。这种观点同现代信息技术观点相吻合。边沿系统主要是完成信息感知,属于硬件组件部分;软件系统完成信息的处理和应用;通信设施负责整个RFID系统的信息传递。

RFID系统中的硬件组件包括电子标签、读写器(包括传感器/执行器/报警器和边沿接口)、控制器和读写天线;系统中当然还要有主机,用于处理数据的应用软件程序,并连接网络。

RFID系统中的软件组件主要完成数据信息的存储、管理以及对RFID标签的读写控制,是独立于RFID硬件之上的部分。RFID系统归根结底是为应用服务的,读写器与应用系统之间的接口通常由软件组件来完成。一般,RFID软件组件包含有:①边沿接口;②中间件,即为实现所采集信息的传递与分发而开发的中间件;③企业应用接口,即为企业前端软件,如设备供应商提供的系统演示软件、驱动软件、接口软件、集成商或者客户自行开发的RFID前端软件等;④应用软件,主要指企业后端软件,如后台应用软件、管理信息系统(MIS)软件等。

RFID系统有基本的工作流程,由工作流程可以看出RFID系统利用无线射频方式在读写器和电子标签之间进行非接触双向数据传输,以达到目标识别、数据传输和控制的目的。RFID系统的一般工作流程如下:

①读写器通过发射天线发送一定频率的射频信号。

②当电子标签进入读写器天线的工作区时,电子标签天线产生足够的感应电流,电子标签获得能量被激活。

③电子标签将自身信息通过内置天线发送出去。

④读写器天线接收到从电子标签发送来的载波信号。

⑤读写器天线将载波信号传送到读写器。

⑥读写器对接收信号进行解调和解码,然后送到系统高层进行相关处理。

⑦系统高层根据逻辑运算判断该电子标签的合法性。

⑧系统高层针对不同的设定做出相应处理,发出指令信号,控制执行机构动作。

RFID系统存在的主要问题是不兼容的标准。RFID的主要厂商提供的都是专用系统,导致不同的应用范围和不同的行业采用不同厂商的频率和协议标准。RFID的标准处于割据状态,铁路、公路、航空等各领域都有各自的标准。这种混乱的状况已经影响了RFID整个行业的增长,并增加了跨行业应用时的成本。

欧美的很多组织已经着手解决这个问题,并有望在彼此竞争的RFID系统间寻找出某些共性。1996年,美国开始制定RFID标准,“全国信息技术标准委员会(NCITS)”召集主要的RFID厂商和用户起草了2.45GHz频率的草案,供ISO采用。

正像标准化刺激了条码技术的快速增长和广泛应用,RFID厂商的合作对这种技术的发展和推广也是非常重要的。

根据RFID系统完成的功能不同,可以把RFID系统分成四种类型。

1.电子监视技术

电子监视技术(Electronic Article Surveillance,EAS)是一种设置在需要控制物品出入的门口的RFID技术。这种技术的典型应用场合是商店、图书馆、数据中心等地方,当未被授权的人从这些地方非法取走物品时,EAS系统会发出警告。在应用EAS技术时,首先在物品上粘附EAS标签,当物品被正常购买或者合法移出时,在结算处通过一定的装置使EAS标签失活,物品就可以取走。物品经过装有EAS系统的门口时,EAS装置能自动检测标签的活动性,发现活动性标签的EAS系统会发出警告。EAS技术的应用可以有效防止物品被盗,不管是大件的商品,还是很小的物品。应用EAS技术,物品不用再锁在玻璃橱柜里,可以让顾客自由地观看、检查商品,这在自选日益流行的今天有着非常重要的现实意义。

2.便携式数据采集系统

便携式数据采集系统是使用带有RFID阅读器的手持式数据采集器采集RFID标签上的数据。这种系统具有比较大的灵活性,适用于不宜安装固定式RFID系统的应用环境。

手持式阅读器(数据输入终端)可以在读取数据的同时,通过无线电波数据传输方式(RFDC)实时地向主计算机系统传输数据,也可以暂时将数据存储在阅读器中,再一批一批地向主计算机系统传输数据。

3.物流控制系统

在物流控制系统中,固定布置的RFID阅读器分散布置在给定的区域,并且阅读器直接与数据管理信息系统相连,信号发射机是移动的,一般安装在移动的物体、人上面。当物体、人经过阅读器时,阅读器会自动扫描标签上的信息,并把数据信息输入数据管理信息系统进行存储、分析、处理,达到控制物流的目的。

4.定位系统

定位系统用于自动化加工系统中的定位及对车辆、轮船等进行运行定位支持。阅读器放置在移动的车辆、轮船上或者自动化流水线中移动的物料、半成品、成品上,信号发射机嵌入操作环境的地表下面,其中存储有位置识别信息;阅读器一般通过无线或者有线的方式连接到主信息管理系统。


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