解读物联网IOT系列之RFID射频识别技术

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解读物联⽹IOT系列之RFID射频识别技术
旧衣服加工设备>水平除雾器⼀、什么是射频识别?
射频识别(RFID)是⼀种⽆线通信技术,可以通过⽆线电讯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。射频识别最重要的优点是⾮接触识别,它能穿透雪、雾、冰、涂料、尘垢和条形码⽆法使⽤的恶劣环境阅读标签,并且阅读速度极快,⼤多数情况下不到100毫秒。
射频识别技术的优势不在于监测设备及环境状态,⽽在于“识别”。即通过主动识别进⼊到磁场识别范围内的物体来做相应的处理。RFID不是传感器,它主要通过标签对应的唯⼀ID号识别标志物。⽽传感器是⼀种检测装置,能感受到被测量的信息,并能将检测感受到的信息,按⼀定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出,以满⾜信息的传输、处理、存储、显⽰、记录和控制等要求。它是实现⾃动检测和⾃动控制的⾸要环节。
⼆、射频识别系统组成及⼯作原理
1、射频识别系统组成
射频识别系统主要由三部分组成:标签、阅读器、天线。此外,还需要专门的应⽤系统对阅读器识别做
相应处理。
  图1 RFID系统按组成
1)标签:电⼦标签或称射频标签、应答器,由芯⽚及内置天线组成。芯⽚内保存有⼀定格式的电⼦数据,作为待识别物品的标识性信息,是射频识别系统的数据载体。内置天线⽤于和射频天线间进⾏通信。
2)阅读器:读取或读/写电⼦标签信息的设备,主要任务是控制射频模块向标签发射读取信号,并接收标签的应答,对标签的对象标识信息进⾏解码,将对象标识信息连带标签上其它相关信息传输到主机以供处理。
3)天线:标签与阅读器之间传输数据的发射、接收装置。
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3)天线:标签与阅读器之间传输数据的发射、接收装置。
2、射频识别系统运⾏原理
电⼦标签进⼊天线磁场后,如果接收到阅读器发出的特殊射频信号,就能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(⽆源标签),或者主动发送某⼀频率的信号(有源标签),阅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。
图2 阅读器获得读写指令
图3 阅读器射频调制器将信号发送到天线
图4 天线询问标签
图5 天线将获得的标签信息回传
此外,按照读写器与标签之间射频信号的耦合⽅式,可以把它们之间的通信分为:电感耦合和电磁反向散射耦合。
1)电感耦合:依据电磁感应定律,通过空间⾼频交变磁场实现耦合。电感耦合⽅式⼀般适合于中、低频⼯作的近距离RFID系统。
2)电磁反向散射耦合:依据电磁波的空间传播规律,发射出去的电磁波碰到⽬标后发⽣反射,从⽽携带回相应的⽬标信息。电磁反向散射耦合⽅式⼀般适合于⾼频、微波⼯作的远距离RFID系统。
图6 两种耦合⽅式对⽐
通俗的理解,电感耦合这种模式主要应⽤在低频(LF)、中频(HF)波段,由于低频RFID系统的波长更长,能量相对较弱,因此主要依赖近距离的感应来读取信息。电磁反向散射耦合主要应⽤在⾼频(HF)、超⾼频(UHF)波段,由于⾼频率的波长较短,能量较⾼。因此,阅读器天线可以向标签辐射电磁波,部分电磁波经标签调制后反射回阅读器天线,经解码以后发送到中央信息系统接收处理。
三、射频识别系统分类
⽬前,按照RFID系统使⽤的频率范围,可将RFID系统划分为四个应⽤频段:低频、⾼频、超⾼频和
引向器微波。 
表7 RFID系统频率分类拼装式冷库
表8 RFID标签分类
按照⼯作频率的不同,RFID标签可以分为低频(LF)、⾼频(HF)、超⾼频(UHF)和微波等不同种类。其中,LF和HF频段RFID电⼦标签⼀般采⽤电磁耦合原理(电磁感应),⽽UHF及微波频段的RFID⼀般采⽤电磁发射(电磁传播)原理。
1、低频射频标签
低频段射频标签,简称为低频标签,其⼯作频率范围为30kHz~300kHz。典型⼯作频率有125KHz和133KHz。低频标签⼀般为⽆源标签,其⼯作能量通过电感耦合⽅式从阅读器耦合线圈的辐射近场中获得。低频标签与阅读器之间传送数据时,低频标签需位于阅读器天线辐射的近场区内。低频标签的阅读距离⼀般情况下⼩于1⽶。
典型应⽤:动物识别、容器识别、⼯具识别、电⼦闭锁防盗(带有内置应答器的汽车钥匙)等。
2、⾼频射频标签
⾼频段射频标签的⼯作频率⼀般为3MHz~30MHz。典型⼯作频率为13.56MHz。该频段的射频标签,因其⼯作原理与低频标签完全相同,即采⽤电感耦合⽅式⼯作,所以宜将其归为低频标签类中。但另⼀⽅⾯,根据⽆线电频率的⼀般划分,其⼯作频段⼜称为⾼频,所以也常将其称为⾼频标签。
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⾼频标签⼀般也采⽤⽆源为主,其⼯作能量同低频标签⼀样,也是通过电感(磁)耦合⽅式从阅读器耦合线圈的辐射近场中获得。标签与阅读器进⾏数据交换时,标签必须位于阅读器天线辐射的近场区内。中频标签的阅读距离⼀般情况下也⼩于1⽶。
典型应⽤:电⼦车票、电⼦⾝份证、电⼦闭锁防盗(电⼦遥控门锁控制器)、⼩区物业管理、⼤厦门禁系统等。
3、UHF、微波射频标签
超⾼频与微波频段的射频标签简称为微波射频标签,其典型⼯作频率有433.92MHz、862(902)MHz~928MHz、
2.45GHz、5.8GHz。
微波射频标签可分为有源标签与⽆源标签两类。⼯作时,射频标签位于阅读器天线辐射场的远区场内,标签与阅读器之间的耦合⽅式为电磁耦合⽅式。阅读器天线辐射场为⽆源标签提供射频能量,将有源标签唤醒。相应的射频识别系统阅读距离⼀般⼤于1m,典型情况为4m~6m,最⼤可达10m以上。阅读器天线⼀般均为定向天线,只有在阅读器天线定向波束范围内的射频标签可被读/写。由于阅读距离的增加,应⽤中有可能在阅读区域中同时出现多个射频标签的情况,从⽽提出了多标签同时读取的需求。
典型应⽤:铁路车辆⾃动识别、集装箱识别,还可⽤于公路车辆识别与⾃动收费系统中。
四、RFID与物联⽹
RFID是物联⽹感知外界的的重要⽀撑技术。传感器可以监测感应到各种信息,但缺乏对物品的标识能⼒,⽽RFID技术恰恰具有强⼤的标识物品能⼒。因此,对于物联⽹的发展,传感器和RFID两者缺⼀不可。
如果没有RFID对物体的识别能⼒,物联⽹将⽆法实现万物互联的最⾼理想。缺少RFID技术的⽀撑,物联⽹的应⽤范围将受到极⼤的限制。但另⼀⽅⾯,由于RFID射频识别技术只能实现对磁场范围内的物体进⾏识别,其读写范围受到读写器与标签之间距离的影响。因此,提⾼RFID系统的感应能⼒,扩⼤RFID系统的覆盖能⼒是当前亟待解决的问题。同时,考虑到传感⽹较长的有效距离能很好的拓展RFID技术的应⽤范围。未来实现RFID与传感⽹的融合将是⼀个必然⽅向。
就⽬前RFID的发展情况⽽⾔,在很多⼯业⾏业中已经实现了RFID与传感⽹络应⽤的初步融合,两者取长补短的互补优势正在深化物联⽹应⽤,它们的相互融合和系统集成必将极⼤地推动整个物联⽹产业的发展,应⽤前景不可估量。

本文发布于:2023-06-21 06:11:31,感谢您对本站的认可!

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