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RFID

RFID

RFID(射频识别:radio frequency identification)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,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,其应用将给零售、物流等产业带来革命性变化。

RFID - 分类

RFID按应用频率的不同分为低频(LF)、高频(HF)、超高频(UHF)、微波(MW),相对应的代表性频率分别为:低频135KHz以下、高频13.56MHz、超高频860M~960MHz、微波2.4G,5.8G
RFID按照能源的供给方式分为无源RFID,有源RFID,以及半有源RFID。无源RFID读写距离近,价格低;有源RFID可以提供更远的读写距离,但是需要电池供电,成本要更高一些,适用于远距离读写的应用场合。

RFID - 工作原理

RFID(radio frequency identification)技术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送出存储在芯片中的产品信息(Passive Tag,无源标签或被动标签),或者主动发送某一频率的信号(Active Tag,有源标签或主动标签);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(Reader)与电子标签(TAG)也就是所谓的应答器(transponder)及应用软件系统三个部份所组成, 其工作原理是Reader 发射一特定频率的无线电波能量给Transponder, 用以驱动 Transponder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(Inductive Coupling) 及后向散射偶合(Backscatter Coupling)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读或读/写装置,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。 在实际应用中,可进一步通过Ethernet或WLAN等实现对物体识别信息的采集、处理及远程传送等管理功能。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(线圈、微带天线等)和微芯片组成无源单元。

RFID - 技术概述

RFID是Radio Frequency Identification的缩写,即射频识别。常称为感应式电子晶片或近接卡、感应卡、非接触卡、电子标签、电子条码等。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电路将內部之ID Code送出,此时Reader便接收此ID Code。 Transponder的特殊在于免用电池、免接触、免刷卡故不怕脏污,且晶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晶片、汽车晶片防盜器、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。

RFID的组成部分
最基本的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;
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.
电子标签中一般保存有约定格式的电子数据,在实际应用中,电子标签附着在待识别物体的表面.阅读器可无接触地读取并识别电子标签中所保存的电子数据,从而达到自动识别体的目的.通常阅读器与电脑相连,所读取的标签信息被传送到电脑上进行下一步处理.

RFID的工作原理
阅读器通过天线发送出一定频率的射频信号,当标签进入磁场时产生感应电流从而获得能量,发送出自身编码等信息被读取器读取并解码后送至电脑主机进行有关处理.

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.

阅读器能够同时处理多个标签吗
通过使用防冲撞技术,RFID系统可以同时处理多个标签,例如TI的13.56MHz系统每秒钟能处理大约50张标签.

RFID系统的读/写距离相同吗
一般来说,能对标签写入信息的最大距离小于读取标签的最大距离,大约为读取距离的40%-80%.

影响RFID系统读写距离的因素
阅读器产生的磁场;
感应的灵敏度,尤其在复杂环境下;
标签本身获得能量并发送信息的能力.

RFID技术的发展趋势是什么
标签成本的降低
读写距离的提高
标签存储容量增大
处理时间缩短

为什么说EAS也是一种RFID系统
EAS
商品防盗系统是一种特殊的(1Bit)RFID系统,标签只有两种编码状态,当阅读器(感应器)感应到其中一种状态时即报警.随着RFID技术的发展,未来的EAS系统在报警的同时还可以显示出被盗商品的名称及数量.
RFID技术与条形码(Barcode)技术相比有什么优势
条形码是一种应用非常广泛的自动识别技术,但RFID与之相比优势非常明显:
不需要光源,甚至可以透过外部材料读取数据;
使用寿命长,能在恶劣环境下工作;
能够轻易嵌入或附着在不同形状,类型的产品上;
读取距离更远;
可以写入及存取数据,写入时间相比打印条形码更少;
标签的内容可以动态改变;
能够同时处理多个标签;

标签的数据存取有密码保护,安全性更高;
可以对RFID标签所附着的物体进行追踪定位

RFID - 发展历程

(1)发展智能安全技术
    很多的技术规范目前已经开始出现,在电子标签推广应用中,RFID 电子标签的安全问题集中在对个人用户的隐私和企业用户的商业秘密保护、防范对RFID 电子标签系统的攻击和应用RFID 电子标签技术进行安全防范等多个方面。使用各种认证及加密的方法和途径可确保RFID 电子标签与读写器之间的数据安全,比如在读写器发送密码来解锁数据之前RFID电子标签的数据处于锁定状态。更严格的还可能是同时包括认证和加密方案。但是RFID 电子标签的成本直接影响到其计算能力及采用算法的强度。在RFID 电子标签系统中,可采用流密码加密的方法对信息进行加密。流密码加密是指将明文信息逐位加密成密文的单钥体制。采用硬件实现流密码加密算法,伪噪声编码加密是其中的方法之一。伪噪声编码具有白噪声信号的统计特性,故整个系统具有较强的抗干扰能力,且伪噪声编码的形成方式和结构多样化、软件化,可随时变换密钥。
    RFID 电子标签采用许多的复杂而又有细微差别的安全技术是有相当难度的,但是解决公众对隐私和安全性方面的疑虑是RFID 电子标签生产商必须解决的问题。特别是在重要领域的RFID 电子标签应用推广中,RFID 电子标签不仅需要有很高的加密等级技术,而且应用密码方案能否自主掌握,将对国家安全和社会生活有很大的影响。
    (2)发展超高频低成本单品级技术
    超高频RFID 射频识别技术因为其识别距离远、识别速度快、有较强的防冲突能力而被主要用在物流和供应链管理上,并且得到了沃尔玛、麦德隆和IBM 等国际大公司的大力推动,发展十分迅速。在通讯协议上,超高频RFID 射频识别技术目前发展主要为ISO/IEC18000-6C(EPCGen2),同时有部分ISO/IEC18000-6B 的应用。
    超高频RFID 射频识别技术在电子标签应用上还有许多技术难点尚待突破,这表现在:在读取的准确度上,尤其是对靠近液体和金属等特殊介质材料的超高频RFID 电子标签的读取差错率还比较高。另外,一次性读取防冲突问题及在快速移动物体上的RFID 电子标签读取准确性问题,还没有很好解决。超高频电子标签芯片的研究,降低芯片的成本、提高芯片的工作距离、提高芯片的识别效率和芯片的安全问题,是当前主要集中的热点。超高频RFID 电子标签芯片由于其自身特点,更适合于作为简单的低成本识别标签使用,超高频RFID 射频识别系统目前还难以支持加密、解密等复杂的算法。所以国外目前在超高频RFID射频识别技术用于电子标签实现与应用上比较偏重于可用于物流管理的低成本单品级产品的研制与优化的解决方案的提出。

RFID - 技术应用

RFID标签技术的应用
短距离射频识别产品不怕油渍、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。
长距射频识别产品多用于交通上,识别距离可达几十米,如自动收费或识别车辆身份等。
1.在零售业中,条形码技术的运用使得数以万计的商品种类、价格、产地、批次、货架、库存、销售等各环节被管理得井然有序
2.采用车辆自动识别技术,使得路桥、停车场等收费场所避免了车辆排队通关现象,减少了时间浪费,从而极大地提高了交通运输效率及交通运输设施的通行能力
3.在自动化的生产流水线上,整个产品生产流程的各个环节均被置于严密的监控和管理之下
4.在粉尘、污染、寒冷、炎热等恶劣环境中,远距离射频识别技术的运用改善了卡车司机必须下车办理手续的不便
5.在公交车的运行管理中,自动识别系统准确地记录着车辆在沿线各站点的到发站时刻,为车辆调度及全程运行管理提供实时可靠的信息。
6.在设备管理中,RFID自动识别系统可以将设备的具体位置做与RFID读取器做绑定,当设备移动出了指定读取器的位置时,记录其过程。
RFID电子标签的技术应用非常广泛,据物联网智库统计,目前典型应用:移动支付、动物晶片、门禁控制、航空包裹识别、文档追踪管理、包裹追踪识别、畜牧业、后勤管理、移动商务、产品防伪、运动计时、票证管理、汽车晶片防盗器、停车场管制、生产线自动化、物料管理等等。

 

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