最近在做一些有关射频识别类的东西,期间查阅了不少资料,了解了一些市面上的产品。对RFID有了一些大概的了解,遂整理记录下来以备日后翻阅。
定义
RFID(Radio Frequency IDentification,射频识别)是一种无线通信技术,可以通过无线电信号识别特定目标并读写相关数据,而无需识别系统与特定目标之间建立机械或者光学接触。
RFID系统可分为Reader & Tag(下文中将其称为读卡器和标签,亦有翻译为阅读器和标签的,指的是同一个)。
设计
标签
标签由三个部分组成,一个微型芯片(用于存储和处理信息并调制和解调视频信号的集成电路)、一个天线(用于接收和发射信号)和一个基板。标签信息存储在非易失性存储器中。
标签分为有源标签(主动标签)、无源标签(被动标签)和半有源标签(属于电池辅助的无源标签)。
- 有源标签具有板载电池,定期主动发送自身ID信号。
- 半有源标签有一个小电池,被读卡器激活后发送ID信号。
- 无源便签需近场通信,与读卡器天线进行耦合,发送ID信号(此读卡器需要比有源标签读卡器天线功率要强的多)
标签可以是只读,具有出厂分配的序列号用作数据库的密钥。也可以是可读写的,用户将特定对象的数据写入标签。
读卡器
射频识别系统可以按照标签和读卡器的类型进行分类。
被动读卡器主动标签(Passive Reader Active Tag)系统,简称为PRAT系统。该系统的读卡器仅冲主动标签接收无线信号,接收范围在(0-600m)左右,在监管应用中具有较好的灵活性。
主动阅读器被动标签(Active Reader Passive Tag)系统,简称为ARPT系统。该系统的读卡器发送查询信号并且等待返还被动标签的身份验证答复。
主动阅读器主动标签(Active Reader Active Tag)系统,简称为ARAT系统。该系统的读卡器发射查询信号唤醒主动标签。
频率
频率 | 距离 | 传输速度 | 备注 | 价格 |
120-150KHz(LF) | 10cm | Low | 养殖动物识别,工厂产品数据采集 | 低 |
13.56MHz(HF) | 10cm-1m | Low to Moderate | 智能卡 IC卡 档案 图书馆等 | 非常低 |
433MHz(UHF) | 1-100m | Moderate | 主动便签,国防方面 | 高 |
865-868MHz(Europe) 902-928MHz(North Ameria) (UHF) | 1-12m | Moderate to high | 应用广泛 | 非常低 |
2450-5800MHz(微波) | 1-2m | High | 主动标签,使用WLAN 蓝牙标准等 | 高 |
3.1-10GHz(微波) | up to 200m | High | 需要主动标签或半主动标签 | 高 |
通信
读卡器和标签之间的通信以几种不同且不兼容的方式完成,具体的方式取决于标签所用频段。就LH和HF而言,标签需要非常靠近读卡器的天线,标签与读卡器的天线发射信号发生耦合,完成通信(与NFC(近场通信)相似,NFC为13.56MHz,但也有些许区别)。而UHF和更高频率的读卡器,需要另一种方式,由标签主动发射信号且不需要对读卡器的查询等信号进行响应。
应用
射频标签可以附着于物品上并用于对库存、资产、人员等的追踪与管理。譬如,射频标签可以附着于轿车上,电脑设备上,书籍上,移动电话上等。
射频识别与手动系统如条形码相比有几项优势。即便标签被他物遮盖或者不可见,射频标签只要靠近或经过一个读取器就可以读取。无论是在手提箱里,纸箱里,盒子里等,射频标签都可以被读取。读取机可以一次读取上百个射频标签,而条形码只能一次一读。近年由于低用电显示器例如电子墨水屏的技术成熟,结合射频识别技术,可以制作成商场货架的电子价格标签,提升了零售商的便利。
射频识别技术可应用的领域十分广泛,主要决定因素是该项技术在相应领域中的经济效益。经常提到的具体应用包括:
- 钞票及产品防伪技术
- 身份证、护照、通行证(包括门票)
- 电子收费系统(如公交卡)
- 家畜、宠物或野生动物识别
- 病人识别及电子病历
- 物流管理
射频识别可以实现从商品设计、原材料采购、半成品与制成品之生产、运输、仓储、配送、销售,甚至退货处理与售后服务等所有供应链环节之即时监控,准确掌握产品相关信息,诸如各类、生产商、生产时间、地点、颜色、尺寸、数量、到达地、接收者等
- 行李分类
香港国际机场及荷兰阿姆斯特丹国际机场等都部署了使用被动式无电源标签的射频识别行李分类解决方案。和使用条码的行李分类解决方案相比,使用被动式无电源标签的射频识别行李分类解决方案可从不同角度识别行李标签的ID,识别速度更快,结果更准确,标签上的信息储存量也比条码多。
- 门禁系统
许多地区、仓库、办公室、学校及住宅等,都在大门及房门设有读卡器,用以控制何人、何时、何地的出入。在整个电子商务领域,许多人把射频识别技术视为继互联网和移动通信两大技术浪潮后的又一次大潮。
问题
数据冗余(Data flooding)
并非每次成功读取标签后都对业务有用,可能会产生大量的数据,而这些数据对管理仓库或其他毫无价值。
全球标准化(Global standardization)
欧洲、日本或美国出现不兼容,主要在UHF RFID的频率。
安全问题(Security concerns)
RFID的主要安全隐患是对RFID标签的非法跟踪。
未经授权阅读RFID标签会给隐私和业务保密带来风险。
健康(Health)
在动物试验中已发现微型芯片引起的肿瘤(Microchip–induced tumours have been noted during animal trials)。
屏蔽(Shielding)
不想写了,去维基百科看吧,比我这详细多了。。。。
附
下面是自己整理的有关无线通信有关RFID方面的思维导图贴出来(会有遗漏及错误)
参考
https://zh.wikipedia.org/wiki/WLAN%E4%BF%A1%E9%81%93%E5%88%97%E8%A1%A8
https://zh.wikipedia.org/wiki/Wi-Fi
https://zh.wikipedia.org/wiki/ZigBee
https://en.wikipedia.org/wiki/Bluetooth
https://zh.wikipedia.org/zh/%E5%B0%84%E9%A2%91%E8%AF%86%E5%88%AB
https://en.wikipedia.org/wiki/Automatic_identification_and_data_capture
https://www.murata.com/zh-cn/products/rfid/rfid/basic