射频识别系统是一种非接触式的
自动识别系统,它通过射频无线信号自动识别目标对象,并获取相关数据,由
电子标签、
读写器和计算机
网络构成。射频识别系统以电子标签来标识物体,电子标签通过
无线电波与读写器进行
数据交换,读写器可将主机的读写命令传送到电子标签,再把电子标签返回的
数据传送到主机,主机的数据交换与
管理系统负责完成电子标签数据信息的存储、管理和控制。
基本原理
RFID系统的基本工作原理是:由读写器通过
发射天线发送特定频率的
射频信号,当
电子标签进入有效
工作区域时产生
感应电流,从而获得能量被激活,使得电子标签将自身
编码信息通过内置天线发射出去;读写器的
接收天线接收到从标签发送来的
调制信号,经天线的
调制器传送到读写器
信号处理模块,经解调和解码后将
有效信息传送到后台
主机系统进行相关处理;主机系统根据
逻辑运算识别该标签的身份,针对不同的设定做出相应的处理和控制,最终发出信号,控制读写器完成不同的读写操作。
从电子标签到读写器之间的通信和能量
感应方式来看,RFID系统一般可以分为
电感耦合(磁
耦合)系统和电磁
反向散射耦合(
电磁场耦合)系统。电感耦合系统是通过空间高频交变磁场实现耦合,依据的是
电磁感应定律;电磁反向散射耦合,即雷达
原理模型,发射出去的电磁波碰到目标
后反射,同时携带回
目标信息,依据的是
电磁波的空间传播规律。
电感
耦合方式一般适合中、低频率工作的近距离RFID系统;电磁反向散射耦合方式一般适合高频、微波
工作频率的远距离RFID系统。
组成
在实际
RFID解决方案中,不论是简单的RFID系统还是复杂的RFID系统都包含一些基本组件。组件分为硬件组件和
软件组件。从端到端的角度来看,一个RFID系统由
电子标签、读写器天线、读写器、传感器/
执行器/
报警器、
通信设施、控制器、应用软件等组成。若从功能实现的角度观察,可将RFID系统分成边沿系统和
软件系统两大部分。这种观点同
现代信息技术观点相吻合。边沿系统主要是完成
信息感知,属于硬件组件部分;软件系统完成信息的处理和应用;通信设施负责整个RFID系统的
信息传递。
RFID系统中的硬件组件包括电子标签、
读写器(包括传感器/执行器/报警器和边沿接口)、控制器和读写天线;系统中当然还要有主机,用于
处理数据的应用软件程序,并连接网络。
RFID系统中的软件组件主要完成数据信息的存储、管理以及对RFID标签的读写控制,是独立于RFID硬件之上的部分。RFID系统归根结底是为
应用服务的,读写器与
应用系统之间的接口通常由软件组件来完成。一般,RFID软件组件包含有:①边沿接口;②
中间件,即为实现所采集信息的传递与分发而开发的中间件;③
企业应用接口,即为企业前端软件,如设备供应商提供的系统演示软件、驱动软件、接口软件、
集成商或者客户
自行开发的RFID前端软件等;④应用软件,主要指企业后端软件,如后台应用软件、
管理信息系统(
MIS)软件等。
特征
一个安全的RFID系统具备
机密性、
完整性、
可用性、真实性和隐私性等特征。
工作流程
RFID系统有基本的
工作流程,由工作流程可以看出RFID系统利用
无线射频方式在读写器和
电子标签之间进行非接触双向
数据传输,以达到
目标识别、数据传输和控制的目的。RFID系统的一般工作流程如下:
②当电子标签进入读写器天线的工作区时,电子标签天线产生足够的
感应电流,电子标签获得能量被激活。
③电子标签将自身信息通过内置天线发送出去。
⑤读写器天线将载波信号传送到读写器。
⑥读写器对接收信号进行解调和解码,然后送到系统高层进行相关处理。
⑧系统高层针对不同的设定做出相应处理,发出指令信号,控制执行机构动作。
标准
RFID系统存在的主要问题是不兼容的标准。RFID的主要厂商提供的都是
专用系统,导致不同的
应用范围和不同的行业采用不同厂商的频率和协议标准。RFID的标准处于割据状态,铁路、公路、航空等各领域都有各自的标准。这种混乱的状况已经影响了RFID整个行业的增长,并增加了跨行业应用时的成本。
欧美的很多组织已经着手解决这个问题,并有望在彼此竞争的RFID系统间寻找出某些共性。1996年,美国开始制定RFID标准,“全国信息技术标准委员会(NCITS)”召集主要的RFID厂商和用户起草了2.45GHz频率的草案,供ISO采用。
正像标准化刺激了
条码技术的快速增长和广泛应用,RFID厂商的合作对这种技术的发展和推广也是非常重要的。
分类
根据RFID系统完成的功能不同,可以把RFID系统分成四种类型。
电子监视技术(Electronic Article Surveillance,
EAS)是一种设置在需要控制物品出入的门口的
RFID技术。这种技术的典型应用场合是商店、图书馆、数据中心等地方,当未被授权的人从这些地方非法取走物品时,EAS系统会发出警告。在应用
EAS技术时,首先在物品上粘附EAS标签,当物品被正常购买或者合法移出时,在结算处通过一定的装置使EAS标签
失活,物品就可以取走。物品经过装有EAS系统的门口时,EAS装置能
自动检测标签的活动性,发现活动性标签的EAS系统会发出警告。EAS技术的应用可以有效防止物品被盗,不管是大件的商品,还是很小的物品。应用EAS技术,物品不用再锁在玻璃橱柜里,可以让顾客自由地观看、检查商品,这在自选日益流行的今天有着非常重要的现实意义。
便携式数据采集系统是使用带有RFID阅读器的手持式
数据采集器采集RFID标签上的数据。这种系统具有比较大的灵活性,适用于不宜安装固定式RFID系统的应用环境。
手持式阅读器(
数据输入终端)可以在读取数据的同时,通过
无线电波数据传输方式(RFDC)实时地向主
计算机系统传输数据,也可以暂时将
数据存储在阅读器中,再一批一批地向主计算机系统传输数据。
3.物流控制系统
在物流控制系统中,固定布置的RFID阅读器分散布置在给定的区域,并且阅读器直接与数据
管理信息系统相连,信号
发射机是移动的,一般安装在移动的物体、人上面。当物体、人经过阅读器时,阅读器会
自动扫描标签上的信息,并把数据信息
输入数据管理信息系统进行存储、分析、处理,达到控制物流的目的。
定位系统用于
自动化加工系统中的定位及对车辆、轮船等进行运行定位支持。阅读器放置在移动的车辆、轮船上或者
自动化流水线中移动的物料、半成品、成品上,信号发射机嵌入
操作环境的地表下面,其中存储有位置识别信息;阅读器一般通过无线或者有线的方式连接到主
信息管理系统。
安全防护措施