物联网重要支撑技术——RFID射频识别技术

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提到射频识别和物联网的概念,大家应该或多或少都有所了解,但是无线射频识别技术与物联网有什么关系是很多人不知道的。RFID射频识别技术属于物联网产业链中的标识环节,是自动识别技术的一种。它是通过无线射频的方式进行非接触双向数据通信,并利用此方式对记录媒体进行读写,从而达到识别目标和数据交换的目的。作为物联网的基础技术之一,射频识别技术发挥着至关重要的作用。都知道它很重要,但是对于RFID射频识别技术工作原理RFID射频识别技术频率划分RFID射频识别技术实际应用有什么等问题大家应该还是留有很多疑问的,接下来给向大家详细介绍射频识别技术。
RFID射频识别技术
1、 RFID概述
RFID利用电磁或静电耦合在射频识别电磁波谱的射频部分来识别物体、动物或人。由于RFID能够跟踪移动物体,因此它不仅在包括牲畜识别和自动车辆识别在内的广泛市场上确立了自己的地位,也成为了全世界自动数据收集、识别和分析系统的主要组成部分。
 
 
2、RFID体系结构与工作原理
一套完整RFID硬件统由Reader与Transponder两部份组成,其原理为由Reader发射一特定频率的无线电波能量给Transponder,用以驱动Transponder电路将內部的ID Code送出,由Reader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、寿命长。许多地方的管理系统都利用其特性来进行管理,例如智慧图书馆管理系统。
RFID射频识别技术
RFID技术的基本工作原理并不复杂:当标签进入阅读器,并接收它发出的射频信号后,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),或者由标签主动发送某一频率的信号(Active Tag,有源标签或主动标签),而阅读器读取信息并解码后,会将解码信息送至中央信息系统进行有关数据处理。
RFID射频识别技术
从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,大致上可以分成两种——感应耦合及后向散射耦合。一般低频的RFID大都采用第一种方式,而较高频大多采用第二种方式。
 
阅读器可根据使用的结构和技术不同分为读和读/写装置,同时这也是RFID系统信息控制和处理中心,其通常由耦合模块、收发模块、控制模块和接口单元组成。
 
阅读器和标签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标签提供能量和时序。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、处理以及远程传送等管理功能。
RFID射频识别技术
 
3、RFID的频率划分及应用
 
目前定义的RFID产品的工作频率有低频、高频和超高频(甚高频)、微波等频率范围。不同频段的RFID产品有不同的特性。具体的划分方法如下图:
125KHz~134KHz属于低频
13.56MHz为高频
860MHz~915MHz为超高频(甚高频)
2.4GHz~5.0GHz为微波
RFID射频识别技术
 
(1)、RFID低频
RFID低频主要应用于畜牧业管理系统、汽车防盗和无钥匙开门系统的应用、马拉松赛跑系统的应用 、自动停车场收费和车辆管理系统 、自动加油系统的应用、酒店门锁系统的应用、门禁和安全管理系统,其特性如下示:
 
工作在低频的感应器的一般工作频率从 120KHz 到 134KHz, TI 的工作频率为134.2KHz。该频段的波长大约为 2500m
除了金属材料影响外,一般低频能够穿过任意材料的物品而不降低它的读取距离
工作在低频的读写器在全球没有任何特殊的许可限制
低频产品有不同的封装形式。好的封装形式就是价格太贵,但是有 10 年以上的使用寿命
虽然该频率的磁场区域下降很快,但是能够产生相对均匀的读写区域
相对于其他频段的 RFID 产品,该频段数据传输速率比较慢
感应器的价格相对于其他频段来说要贵
 
(2)、RFID高频
RFID高频主要应用于图书管理系统的应用、瓦斯钢瓶的管理应用、服装生产线和物流系统的管理和应用、三表预收费系统、酒店门锁的管理和应用、大型会议人员通道系统、固定资产的管理系统、医药物流系统的管理和应用、智能货架的管理。其特性如下示:
 
工作频率为 13.56MHz,该频率的波长大概为 22m
除了金属材料外,该频率的波长可以穿过大多数的材料,但是往往会降低读取距离。感应器需要离开金属一段距离
该频段在全球都得到认可并没有特殊的限制
感应器一般以电子标签的形式
虽然该频率的磁场区域下降很快,但是能够产生相对均匀的读写区域
该系统具有防冲撞特性,可以同时读取多个电子标签
可以把某些数据信息写入标签中
数据传输速率比低频要快,价格不是很贵
 
(3)、RFID超高频
RFID超高频主要应用于供应链上的管理和应用、生产线自动化的管理和应用、航空包裹的管理和应用、集装箱的管理和应用、铁路包裹的管理和应用、后勤管理系统的应用。其特性如下示:
 
在该频段,全球的定义不是很相同,欧洲和部分亚洲定义的频率为 868MHz,北美定义的频段为 902 到 905MHz 之间,在日本建议的频段为 950 到 956 之间。该频段的波长大概为 30cm 左右。
目前,该频段功率输出目前统一的定义(美国定义为 4W,欧洲定义为 500mW)。可能欧洲限制会上升到 2W EIRP。
高频频段的电波不能通过许多材料,特别是水,灰尘,雾等悬浮颗粒物资。相对于高频的电子标签来说,该频段的电子标签不需要和金属分开来。
电子标签的天线一般是长条和标签状。天线有线性和圆极化两种设计,满足不同应用的需求。
该频段有好的读取距离,但是对读取区域很难进行定义。
有很高的数据传输速率,在很短的时间可以读取大量的电子标签
 
(4)、RFID微波
RFID微波2.4GHz频段主要应用于船舶管理系统、煤矿人员定位系统、动态车辆识别系统、微型胶囊内窥镜系统。其特性如下示:
它是一个全球性的频段,开发产品具有全球通用性;
它整体的频宽胜于其他ISM频段,这就提高了整体数据传输速率,允许系统共存;
2.4GHz无线电和天线的体积相当小,产品体积也更小。
 
4、RFID的发展前景
互联网智能时代下的传统行业需要加快优化的脚步,而这将会大大促进RFID应用需求。智能技术应用开始赋能各行各业,行业智能化加快,RFID将能更好地发挥其特点,并进行产业链的完善。随着生产成本的降低以及RFID技术的持续突破,该技术将展现其巨大的发展潜力,将会有越来越多的RFID应用场景出现,实现数据采集自动化。就技术而言,在未来的几年中,RFID技术将继续保持高速发展的势头。
 
目前,国内RFID企业集中发展RFID标签封装,并在不断优化技术含量和附加值最高的RFID芯片设计及制造领域。但该领域仍被国外品牌所主导,仍需要从国外进口。从产业链上看,RFID的产业链主要由芯片设计、标签封装、读写设备的设计和制造、系统集成、中间件、应用软件等环节组成,目前我国还未形成成熟的RFID产业链,由此可见,芯片技术的薄弱依旧阻碍着国内RFID行业的良性发展。
 
 
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