射頻識(shí)別系統(tǒng)技術(shù)

最初在技術(shù)領(lǐng)域，應(yīng)答器是指能夠傳輸信息回復(fù)信息的電子模塊，近些年，由于射頻技術(shù)發(fā)展迅猛，應(yīng)答器有了新的說法和含義，又被叫做智能標(biāo)簽或標(biāo)簽。RFID電子電梯合格證的閱讀器(讀寫器)通過天線與RFID電子標(biāo)簽進(jìn)行無線通信，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)標(biāo)簽識(shí)別碼和內(nèi)存數(shù)據(jù)的讀出或?qū)懭氩僮鳌５湫偷拈喿x器包含有高頻模塊(發(fā)送器和接收器)、控制單元以及閱讀器天線。

RFID射頻識(shí)別是一種非接觸式的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，它通過射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，識(shí)別工作無需人工干預(yù)，可工作于各種惡劣環(huán)境。RFID技術(shù)可識(shí)別高速運(yùn)動(dòng)物體并可同時(shí)識(shí)別多個(gè)標(biāo)簽，操作快捷方便。

標(biāo)簽(Tag):由耦合元件及芯片組成，每個(gè)標(biāo)簽具有唯一的電子編碼，附著在物體上標(biāo)識(shí)目標(biāo)對(duì)象。

閱讀器(Reader):讀取(有時(shí)還可以寫入)標(biāo)簽信息的設(shè)備，可設(shè)計(jì)為手持式rfid讀寫器(如:C5000W)或固定式讀寫器;

天線(Antenna):在標(biāo)簽和讀取器間傳遞射頻信號(hào)。

射頻識(shí)別系統(tǒng) RFID system

由射頻標(biāo)簽、識(shí)讀器和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)組成的自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)。通常，識(shí)讀器在一個(gè)區(qū)域發(fā)射能量形成電磁場(chǎng)，射頻標(biāo)簽經(jīng)過這個(gè)區(qū)域時(shí)檢測(cè)到識(shí)讀器的信號(hào)后發(fā)送存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，識(shí)讀器接收射頻標(biāo)簽發(fā)送的信號(hào)，解碼并校驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性以達(dá)到識(shí)別的目的。

標(biāo)簽進(jìn)入磁場(chǎng)后，接收解讀器發(fā)出的射頻信號(hào)，憑借感應(yīng)電流所獲得的能量發(fā)送出存儲(chǔ)在芯片中的產(chǎn)品信息(Passive Tag，無源標(biāo)簽或被動(dòng)標(biāo)簽)，或者由標(biāo)簽主動(dòng)發(fā)送某一頻率的信號(hào)(Active Tag，有源標(biāo)簽或主動(dòng)標(biāo)簽)，解讀器讀取信息并解碼后，送至中央信息系統(tǒng)進(jìn)行有關(guān)數(shù)據(jù)處理。

一套完整的RFID系統(tǒng)， 是由閱讀器(Reader)與電子標(biāo)簽(TAG)也就是所謂的應(yīng)答器(Transponder)及應(yīng)用軟件系統(tǒng)三個(gè)部份所組成，其工作原理是Reader發(fā)射一特定頻率的無線電波能量給Transponder，用以驅(qū)動(dòng)Transponder電路將內(nèi)部的數(shù)據(jù)送出，此時(shí) Reader便依序接收解讀數(shù)據(jù)， 送給應(yīng)用程序做相應(yīng)的處理。

以RFID 卡片閱讀器及電子標(biāo)簽之間的通訊及能量感應(yīng)方式來看大致上可以分成:感應(yīng)耦合(Inductive Coupling) 及后向散射耦合(BackscatterCoupling)兩種。一般低頻的RFID大都采用第一種式，而較高頻大多采用第二種方式。

閱讀器根據(jù)使用的結(jié)構(gòu)和技術(shù)不同可以是讀或讀/寫裝置，是RFID系統(tǒng)信息控制和處理中心。閱讀器通常由耦合模塊、收發(fā)模塊、控制模塊和接口單元組成。閱讀器和應(yīng)答器之間一般采用半雙工通信方式進(jìn)行信息交換，同時(shí)閱讀器通過耦合給無源應(yīng)答器提供能量和時(shí)序。在實(shí)際應(yīng)用中，可進(jìn)一步通過Ethernet或WLAN等實(shí)現(xiàn)對(duì)物體識(shí)別信息的采集、處理及遠(yuǎn)程傳送等管理功能。應(yīng)答器是RFID系統(tǒng)的信息載體，目前應(yīng)答器大多是由耦合原件(線圈、微帶天線等)和微芯片組成無源單元。

射頻識(shí)別系統(tǒng)的基本工作方式分為全雙工(Full Duplex)和半雙工(Half Duplex)系統(tǒng)以及時(shí)序(SEQ)系統(tǒng)。全雙工表示射頻標(biāo)簽與讀寫器之間可在同一時(shí)刻互相傳送信息。半雙工表示射頻標(biāo)簽與讀寫器之間可以雙向傳送信息，但在同一時(shí)刻只能向一個(gè)方向傳送信息。

在全雙工和半雙工系統(tǒng)中，射頻標(biāo)簽的響應(yīng)是在讀寫器發(fā)出的電磁場(chǎng)或電磁波的情況下發(fā)送出去的。因?yàn)榕c閱讀器本身的信號(hào)相比，射頻標(biāo)簽的信號(hào)在接收天線上是很弱的，所以必須使用合適的傳輸方法，以便把射頻標(biāo)簽的信號(hào)與閱讀器的信號(hào)區(qū)別開來。在實(shí)踐中，人們對(duì)從射頻標(biāo)簽到閱讀器的數(shù)據(jù)傳輸一般采用負(fù)載反射調(diào)制技術(shù)將射頻標(biāo)簽數(shù)據(jù)加載到反射回波上(尤其是針對(duì)無源射頻標(biāo)簽系統(tǒng))。

時(shí)序方法則與之相反，閱讀器的輻射出的電磁場(chǎng)短時(shí)間周期性地?cái)嚅_。這些間隔被射頻標(biāo)簽識(shí)別出來，并被用于從射頻標(biāo)簽到閱讀器的數(shù)據(jù)傳輸。其實(shí)，這是一種典型的雷達(dá)工作方式。時(shí)序方法的缺點(diǎn)是:在閱讀器發(fā)送間歇時(shí)，射頻標(biāo)簽的能量供應(yīng)中斷，這就必須通過裝入足夠大的輔助電容器或輔助電池進(jìn)行補(bǔ)償。

通常閱讀器發(fā)送時(shí)所使用的頻率被稱為RFID系統(tǒng)的工作頻率。常見的工作頻率有低頻125kHz、134.2kHz及13.56MHz等等。低頻系統(tǒng)一般指其工作頻率小于30MHz，典型的工作頻率有:125KHz、225KHz、13.56M等，這些頻點(diǎn)應(yīng)用的射頻識(shí)別系統(tǒng)一般都有相應(yīng)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)予以支持。其基本特點(diǎn)是電子標(biāo)簽的成本較低、標(biāo)簽內(nèi)保存的數(shù)據(jù)量較少、閱讀距離較短、電子標(biāo)簽外形多樣(卡狀、環(huán)狀、鈕扣狀、筆狀)、閱讀天線方向性不強(qiáng)等。

高頻系統(tǒng)一般指其工作頻率大于400MHz， 典型的工作頻段有:915MHz、2.45GHz、5.8GHz等。高頻系統(tǒng)在這些頻段上也有眾多的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)予以支持。高頻系統(tǒng)的基本特點(diǎn)是電子標(biāo)簽及閱讀器成本均較高、標(biāo)簽內(nèi)保存的數(shù)據(jù)量較大、閱讀距離較遠(yuǎn)(可達(dá)幾米至十幾米)， 適應(yīng)物體高速運(yùn)動(dòng)性能好，外形一般為卡狀，閱讀天線及電子標(biāo)簽天線均有較強(qiáng)的方向性。

RFID是一項(xiàng)易于操控，簡(jiǎn)單實(shí)用且特別適合用于自動(dòng)化控制的靈活性應(yīng)用技術(shù)，識(shí)別工作無須人工干預(yù)，它既可支持只讀工作模式也可支持讀寫工作模式，且無需接觸或瞄準(zhǔn);可自由工作在各種惡劣環(huán)境下:短距離射頻產(chǎn)品不怕油漬、灰塵污染等惡劣的環(huán)境，可以替代條碼，例如用在工廠的流水線上跟蹤物體;長(zhǎng)距射頻產(chǎn)品多用于交通上，識(shí)別距離可達(dá)幾十米，如自動(dòng)收費(fèi)或識(shí)別車輛身份等。射頻識(shí)別系統(tǒng)主要有以下幾個(gè)方面系統(tǒng)優(yōu)勢(shì):

讀取方便快捷:數(shù)據(jù)的讀取無需光源，甚至可以透過外包裝來進(jìn)行。有效識(shí)別距離更大，采用自帶電池的主動(dòng)標(biāo)簽時(shí)，有效識(shí)別距離可達(dá)到30米以上;

識(shí)別速度快: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，而且能夠同時(shí)處理多個(gè)標(biāo)簽，實(shí)現(xiàn)批量識(shí)別;

數(shù)據(jù)容量大:數(shù)據(jù)容量最大的二維條形碼(PDF417)，最多也只能存儲(chǔ)2725個(gè)數(shù)字;若包含字母，存儲(chǔ)量則會(huì)更少;RFID標(biāo)簽則可以根據(jù)用戶的需要擴(kuò)充到數(shù)十K;

使用壽命長(zhǎng)，應(yīng)用范圍廣:其無線電通信方式，使其可以應(yīng)用于粉塵、油污等高污染環(huán)境和放射性環(huán)境，而且其封閉式包裝使得其壽命大大超過印刷的條形碼;

標(biāo)簽數(shù)據(jù)可動(dòng)態(tài)更改:利用編程器可以向?qū)懭霐?shù)據(jù)，從而賦予RFID標(biāo)簽交互式便攜數(shù)據(jù)文件的功能，而且寫入時(shí)間相比打印條形碼更少;

更好的安全性:不僅可以嵌入或附著在不同形狀、類型的產(chǎn)品上，而且可以為標(biāo)簽數(shù)據(jù)的讀寫設(shè)置密碼保護(hù)，從而具有更高的安全性;

動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)通信:標(biāo)簽以與每秒50~100次的頻率與解讀器進(jìn)行通信，所以只要RFID標(biāo)簽所附著的物體出現(xiàn)在解讀器的有效識(shí)別范圍內(nèi)，就可以對(duì)其位置進(jìn)行動(dòng)態(tài)的追蹤和監(jiān)控。

射頻識(shí)別系統(tǒng)最重要的優(yōu)點(diǎn)是非接觸識(shí)別，它能穿透雪、霧、冰、涂料、塵垢和條形碼無法使用的惡劣環(huán)境閱讀標(biāo)簽，并且閱讀速度極快，大多數(shù)情況下不到100毫秒。有源式射頻識(shí)別系統(tǒng)的速寫能力也是重要的優(yōu)點(diǎn)?？捎糜诹鞒谈櫤途S修跟蹤等交互式業(yè)務(wù)。

制約射頻識(shí)別系統(tǒng)發(fā)展的主要問題是不兼容的標(biāo)準(zhǔn)。射頻識(shí)別系統(tǒng)的主要廠商提供的都是專用系統(tǒng)，導(dǎo)致不同的應(yīng)用和不同的行業(yè)采用不同廠商的頻率和協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，這種混亂和割據(jù)的狀況已經(jīng)制約了整個(gè)射頻識(shí)別行業(yè)的增長(zhǎng)。許多歐美組織正在著手解決這個(gè)問題，并已經(jīng)取得了一些成績(jī)。標(biāo)準(zhǔn)化必將刺激射頻識(shí)別技術(shù)的大幅度發(fā)展和廣泛應(yīng)用。

物流管理的本質(zhì)是通過對(duì)物流全過程的管理，實(shí)現(xiàn)降低成本和提高服務(wù)水平兩個(gè)目的。如何以正確的成本和正確的條件，去保證正確的客戶在正確的時(shí)間和正確的地點(diǎn)，得到正確的產(chǎn)品，成為物流企業(yè)追求的最高目標(biāo)。一般來說，企業(yè)存貨的價(jià)值要占企業(yè)資產(chǎn)總額的25%左右，占企業(yè)流動(dòng)資產(chǎn)的50%以上。所以物流管理工作的核心就是對(duì)供應(yīng)鏈中存貨的管理。

在運(yùn)輸管理方面采用射頻識(shí)別技術(shù)，只需要在貨物的外包裝上的安裝電子標(biāo)簽，在運(yùn)輸檢查站或中轉(zhuǎn)站設(shè)置閱讀器，就可以實(shí)現(xiàn)資產(chǎn)的可視化管理。與此同時(shí)，貨主可以根據(jù)權(quán)限，訪問在途可視化網(wǎng)頁，了解貨物的具體位置，這對(duì)提高物流企業(yè)的服務(wù)水平有著重要意義。

1.快速掃描。RFID辨識(shí)器可同時(shí)辨識(shí)讀取數(shù)個(gè)RFID標(biāo)簽!

2.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。

3.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。

4.可重復(fù)使用?，F(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。

5.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。

6.數(shù)據(jù)的記憶容量大。一維條形碼的容量是50Bytes，二維條形碼最大的容量可儲(chǔ)存2至3000字符，RFID最大的容量則有數(shù)MegaBytes.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資料量會(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。

7.安全性。由于RFID承載的是電子式信息，其數(shù)據(jù)內(nèi)容可經(jīng)由密碼保護(hù)，使其內(nèi)容不易被偽造及變?cè)臁?/p>

RFID因其所具備的遠(yuǎn)距離讀取、高儲(chǔ)存量等特性而備受矚目。它不僅可以幫助一個(gè)企業(yè)大幅提高貨物、信息管理的效率，還可以讓銷售企業(yè)和制造企業(yè)互聯(lián)，從而更加準(zhǔn)確地接收反饋信息，控制需求信息，優(yōu)化整個(gè)供應(yīng)鏈。

射頻識(shí)別系統(tǒng)中射頻標(biāo)簽與讀寫器之間的作用距離是射頻識(shí)別系統(tǒng)應(yīng)用中的一個(gè)重要問題，通常情況下這種作用距離定義為射頻標(biāo)簽與讀寫器之間能夠可靠交換數(shù)據(jù)的距離。射頻識(shí)別系統(tǒng)的作用距離是一項(xiàng)綜合指標(biāo)，與射頻標(biāo)簽及讀寫器的配合情況密切相關(guān)。

根據(jù)射頻識(shí)別系統(tǒng)作用距離的遠(yuǎn)近情況，射頻標(biāo)簽天線與讀寫器天線之間的耦合可分為以下三類:

(1)密耦合系統(tǒng);

(2)遙耦合系統(tǒng);

(3)遠(yuǎn)距離系統(tǒng)。