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RFID射频识别技术总结.pdf
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RFID 射频识别技术
RFID 是 Radio Frequency Identification 的缩写,即射频识别。 它是一种非接触式的自动识
别技术,通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据,无需人工干预,可工作于各种恶
劣环境。 RFID 技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签,操作方便。
1 RFID 的组成及工作原理
射频识别系统由电子标签、阅读器、天线组成。
电子标签:由耦合元件及芯片组成,每个标签具有唯一的电子编码,附着在物体上标识
目标对象。
阅读器:又为读写装置,可无接触的读取并识别电子标签中所保存的电子数据,从而达
到自动识别物体的目的,有手持或固定式两种,通过阅读器和电脑相连,所读取的标签信息
被传送到电脑上进行下一步的处理。
天 线:在标签和阅读器之间传递射频信号。
2 RFID 与其他自动识别技术的比较
广泛应用的自动识别技术主要包括摄像、条码、磁卡、 IC、射频等,这些识别技术都有
各自的优缺点及应用场合。表 1 显示了 RFID 与其它几种识别技术的区别。
表 1 不同识别技术区别表
信息载体 信息量 读/写性 读取方式 保密性 智能化 抗干扰能力 寿命 成本
条码
纸、塑料薄
膜、金属表
面
小 只读
CCD 或激光
束扫描
差 无 差 较短 最低
磁卡 磁性物质 一般 读/写 电磁转换 一般 无 较差 短 低
IC 卡 EEPROM 大 读/写 电擦除、写入 最好 好 长 较高
RFID 卡 EEPROM 大 读/写 无线通信 最好 有 最好 最长 较高
3 RFID 系统的分类
根据射频识别系统的系统特征,可以将射频识别系统进行多种分类。下面是系统特征及
按照该系统特征进行射频识别系统的分类,如下表 2 所示:
表 2 射频识别系统的特征及其分类
系统特征 系统分类
工作方式 全双工系统 半双工系统 时序系统
数据量 1 比特系统 多比特系统
可否编程 可编程系统 不可编程系统
数据载体 IC 表面波
运行情况 状态机系统 微处理器系统
能量供应 有源系统 无源系统
工作频率 低频系统 中高频系统 微波系统
数据运输 电感耦合系统 电磁方向散射耦合系统
信息注入方式 集成电路固化式 现场有线改写式 现场无线改写式
读取信息手段 广播发射式 倍频式 反射调制式
作用距离 密耦合系统 遥耦合系统 远距离系统
系统特征 低挡系统 中档系统 高档系统
射频识别系统按照其采用的频率不同可分为低频系统、高频系统和微波三大类;根据标
签是否装有电池为其供电,又可将其分为有缘系统和无源系统两大类;从标签内保存的信息
注入的方式可将其分为集成电路固化式、现场有线改写和现场无线改写式三大类;根据读取
电子标签数据的技术实现手段,可将其分为广播发射式、倍频式和反射调制式三大类。
RFID 读写器的相关技术
RFID 读写器是 RFID 技术研究的一个重要方面, 从系统设计角度来说, 由于力求电子标
签的设计足够简化,成本尽可能低,因而对于读写器来说,就要实现更多的功能,如多制式
标签的兼容、尽可能远的读写距离、多标签的同时处理等等。这就给读写器的系统设计与实
现带来了相当的复杂性。 同时,由于高频 RFID 系统与超高频 RFID 系统的空间耦合原理不同,
因而从读写设备及天线的设计来说,高频系统与超高频系统具有不同的特点。
4.1 读写器技术的发展趋势
随着 RFID 技术的发展,应用案例的增加, RFID 系统的结构和性能会不断更新,读写器
的价格汇进一步降低,性能会进一步提高。从技术角度来说,读写器设备的发展主要体现在
以下一个方面:
(1)模块化、标准化: 读写器射频处理模块与基带信号处理模块的标准化设计及相关集成设
计日益完善、品种也日益丰富,随着集成模块的推出,读写器的设计将更加简单,功能将完
善。
(2)低成本、智能化的多天线接口:智能天线相位控制技术,天线 MIMO( 多输入多输出 )技
术。
(3)多种数据接口: RS232、RS422/RS485、USB、红外接口、以太网口、韦根接口、集成
无线传输模块,如: GSM、GPRS、CDMA 等。
(4)多制式兼容、多频段兼容:不同标准电子标签的兼容读写,不同工作频段电子标签的兼
容读写。
(5)更强的防碰撞能力:多标签读写更有效、更快捷。
(6)新的读写器设计思想和技术的出现:随着技术的不断进步和应用的不断深入,一些新的
方法会渗透到读写器技术中。
4.1 防碰撞方法
多目标识别技术已经取得了极大地进步,特别在目标跟踪、管理、自动盘存、访问控制
等操作中, RFID 对粘附在不同目标上的标签快速可靠地进行读取大大提高了定位、追踪、 管
理等应用的处理速度, 广泛应用于工业自动化、 商业自动化和交通运输控制管理等众多领域。
要实现多目标识别, 必然要解决下述问题, 即在一个读写器的作用范围内有多个电子标签时,
由于所有的电子标签都采用同一个工作频率,故当多个电子标签同时传输数据时就会产生数
据冲突,使各电子标签之间的传输相互干扰,今儿导致信息的丢失,这就是通常所说的碰撞
问题。同时,衡量 RFID 系统性能的一个重要指标就是系统的吞吐率(一个时隙内读取标签
的数量),然而,在 RFID 系统中的一个最大不足之处就是由于电子标签碰撞造成的标签识别
效率下降而使系统吞吐率很低,尤其是档标签处于运动状态时。解决这一问题的方法主要有
两个: 1)通过扩大频率带宽增加数据传输速率;
2)通过减少碰撞以增大标签鉴别率。
由于可用频率带宽的限制,实现第一种方法的可能性很小。因此,这就要求必须通过降
低碰撞以增大标签识别率。 在电子标签和读写器的通信过程之中, 通常会有 3 中行驶的碰撞:
(1)标签碰撞;
(2)读卡器干扰;
(3)标签干扰。
其中读卡器的干扰和标签的干扰都属于读写器的碰撞问题,实质上就是读写器之间的协
调问题。而 RFID 标签彭倩碰撞问题实质上就是无限通信系统的多路存取问题。解决多路存
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