R F I D

R F I D

RFID(Radio Frequency Identification),即射頻識別,是一種利用無線射頻方式在閱讀器和射頻卡之間進行非接觸雙向傳輸數據,以達到目標識別和數據交換目的的無線系統。

RFID(Radio Frequency Identification),即射頻識別,是一種利用無線射頻方式在閱讀器和射頻卡之間進行非接觸雙向傳輸數據,以達到目標識別和數據交換目的的無線系統。RFID是一種非接觸式的自動識別技術,它通過射頻信號自動識別目標對象並獲取相關數據,識別工作無須人工干預,可工作於各種惡劣環境。RFID技術可識別高速運動物體並可同時識別多個標籤,操作快捷方便。

RFID按套用頻率的不同分為低頻(LF)、高頻(HF)、超高頻(UHF)、微波(MW),相對應的代表性頻率分別為:低頻135KHz以下、高頻13.56MHz、超高頻860M~960MHz、微波2.4GHz。

RFID系統一般由五部分組成:

1、標籤(即射頻卡):RFID標籤俗稱電子標籤,也稱應答器(Tag, Transponder, Responder),根據工作方式可分為主動式(有源)和被動式(無源)兩大類,無源RFID標籤讀寫距離近,價格低;有源RFID標籤可以提供更遠的讀寫距離,但是需要電池供電,成本要更高一些。被動式RFID標籤由標籤晶片和標籤天線或線圈組成,利用電感耦合或電磁反向散射耦合原理實現與讀寫器之間的通訊。RFID標籤中存儲一個唯一編碼,通常為64bits、96bits甚至更高,其地址空間大大高於條碼所能提供的空間,因此可以實現單品級的物品編碼。當RFID標籤進入讀寫器的作用區域,就可以根據電感耦合原理(近場作用範圍內)或電磁反向散射耦合原理(遠場作用範圍內)在標籤天線兩端產生感應電勢差,並在標籤晶片通路中形成微弱電流,如果這個電流強度超過一個閾值,就將激活RFID標籤晶片電路工作,從而對標籤晶片中的存儲器進行讀/寫操作,微控制器還可以進一步加入諸如密碼或防碰撞算法等複雜功能。RFID標籤晶片的內部結構主要包括射頻前端、模擬前端、數字基帶處理單元和EEPROM存儲單元四部分。

2、讀寫器:讀寫器也稱閱讀器、詢問器(Reader, Interrogator),是對RFID標籤進行讀/寫操作的設備,主要包括射頻模組和數位訊號處理單元兩部分。讀寫器是RFID系統中最重要的基礎設施,一方面,RFID標籤返回的微弱電磁信號通過天線進入讀寫器的射頻模組中轉換為數位訊號,再經過讀寫器的數位訊號處理單元對其進行必要的加工整形,最後從中解調出返回的信息,完成對RFID標籤的識別或讀/寫操作;另一方面,上層中間件及套用軟體與讀寫器進行互動,實現操作指令的執行和數據匯總上傳。在上傳數據時,讀寫器會對RFID標籤原子事件進行去重過濾或簡單的條件過濾,將其加工為讀寫器事件後再上傳,以減少與中間件及套用軟體之間數據交換的流量,因此在很多讀寫器中還集成了微處理器和嵌入式系統,實現一部分中間件的功能,如信號狀態控制、奇偶位錯誤校驗與修正等。未來的讀寫器呈現出智慧型化、小型化和集成化趨勢,還將具備更加強大的前端控制功能,例如直接與工業現場的其它設備進行互動甚至是作為控制器進行線上調度。在物聯網中,讀寫器將成為同時具有通訊、控制和計算功能的核心設備。

3、天線:天線是RFID標籤和讀寫器之間實現射頻信號空間傳播和建立無線通訊連線的設備。RFID系統中包括兩類天線,一類是RFID標籤上的天線,它已經和RFID標籤集成為一體,另一類是讀寫器天線,既可以內置於讀寫器中,也可以通過同軸電纜與讀寫器的射頻輸出連線埠相連。目前的天線產品多採用收發分離技術來實現發射和接收功能的集成。天線在RFID系統中的重要性往往被人們所忽視,在實際套用中,天線設計參數是影響RFID系統識別範圍的主要因素。高性能的天線不僅要求具有良好的阻抗匹配特性,還需要根據套用環境的特點對方向特性、極化特性和頻率特性等進行專門設計。

4、中間件(Middleware):中間件是一種面向訊息的、可以接受套用軟體端發出的請求、對指定的一個或者多個讀寫器發起操作並接收、處理後向套用軟體返回結果數據的特殊化軟體。中間件在RFID套用中除了可以禁止底層硬體帶來的多種業務場景、硬體接口、適用標準造成的可靠性和穩定性問題,還可以為上層套用軟體提供多層、分散式、異構的信息環境下業務信息和管理信息的協同。中間件的記憶體資料庫還可以根據一個或多個讀寫器的讀寫器事件進行過濾、聚合和計算,抽象出對套用軟體有意義的業務邏輯信息構成業務事件,以滿足來自多個客戶端的檢索、發布/訂閱和控制請求。

5、套用軟體(Application Software):套用軟體是直接面向RFID套用最終用戶的人機互動界面,協助使用者完成對讀寫器的指令操作以及對中間件的邏輯設定,逐級將RFID原子事件轉化為使用者可以理解的業務事件,並使用可視化界面進行展示。由於套用軟體需要根據不同套用領域的不同企業進行專門制定,因此很難具有通用性。從套用評價標準來說,使用者在套用軟體端的用戶體驗是判斷一個RFID套用案例成功與否的決定性因素之一。

RFID技術的基本工作原理:

標籤進入磁場後,接收解讀器發出的射頻信號,憑藉感應電流所獲得的能量傳送出存儲在晶片中的產品信息(Passive Tag,無源標籤或被動標籤),或者主動傳送某一頻率的信號(Active Tag,有源標籤或主動標籤);解讀器讀取信息並解碼後,送至中央信息系統進行有關數據處理。

RFID技術的發展:

RFID技術起源於二戰時期,最初盟軍利用無線電數據技術來識別敵我雙方的飛機和軍艦。戰後,由於較高的成本,該技術一直主要套用于軍事領域,並未很快在民用領域得到推廣套用。直到上世紀八、九十年代,隨著晶片和電子技術的提高和普及,歐洲開始率先將RFID技術套用到公路收費等民用領域。到本世紀初,RFID迎來了一個嶄新的發展時期,其在民用領域的價值開始得到世界各國的廣泛關注,特別是在西方已開發國家,RFID技術大量套用於生產自動化、門禁、公路收費、停車場管理、身份識別、貨物跟蹤等民用領域中,其新的套用範圍還在不斷擴展,層出不窮。

目前,RFID已經開始在中國進行套用,並很快得到政府的大力支持,2006年6月,中國發布了《中國RFID技術政策白皮書》,標誌著RFID的發展已經提高到國家產業發展戰略層面。到2008年底,中國參與RFID的相關企業達數百家,已經初步形成了從標籤及設備製造到軟體開發集成等一個較為完整的RFID產業鏈,據專家估計,2008年中國RFID相關產值達到80億元左右,並將在未來5~10年保持快速發展。

儘管中國企業目前信息化程度還較低,但中國企業前進的步伐相當快,更多本土企業正迅速成長為跨國經營企業,日益複雜的管理要求這些企業必須迅速推進信息化建設,在這一點上中國企業具有一定的後發優勢,而企業信息化必然給RFID帶來良好的發展機遇。隨著中國企業信息化的進程,RFID的套用將會由點到面,逐步拓展到更廣的領域。而RFID的實施成本,必然隨著RFID套用的推廣和市場的擴大而逐步降低,RFID的套用將會從目前的托盤或整箱的貨物跟蹤逐步擴展到單品貨物跟蹤的水平。最後,從產業供應鏈角度看,國家目前提倡的產業升級,就是要使中國企業多生產高技術、高附加值、高利潤產品,而這些領域,正是RFID用武之地。產業升級將帶動中國企業提升市場競爭能力,逐步由單體企業競爭上升為產業供應鏈的競爭。今後幾年,一批國產RFID企業,如:創羿科技、遠望谷、上海華虹、維深集團迅速發展壯大。我們會看到,RFID的實施將擺脫僅僅由單個企業實施的窘境,而展現為企業所在整個供應鏈的協同實施,RFID的益處將會得到最大程度的發揮。

相關詞條

熱門詞條

聯絡我們