RFID是什么？恒益思為你釋詮RFID應(yīng)用技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)是以計算機科學(xué)為基礎(chǔ)，包括網(wǎng)絡(luò)、電子、射頻、感應(yīng)、無線、人工智能、條碼、云計算、自動化、嵌入式等技術(shù)為一體的綜合性技術(shù)及應(yīng)用。

恒益思小編今天給大家分享一下RFID電子標簽為什么會廣泛用于“物聯(lián)網(wǎng)”：

一、什么是RFID技術(shù)?

RFID（Radio Frequency Identification）無線非接觸式射頻識別技術(shù)，通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，識別工作無須人工干預(yù)，可工作于各種惡劣環(huán)境。RFID技術(shù)可識別高速運動物體并可同時識別多個標簽，操作快捷方便,

主要優(yōu)勢體現(xiàn)主要在以下方面：

掃描識別方面：電子標簽(RFID)識別更準確，識別的距離更靈活。可以做到穿透性和無屏障閱讀。
2.數(shù)據(jù)的記憶體容量：RFID最大的容量則有數(shù) MegaBytes，隨著記憶載體的發(fā)展，數(shù)據(jù)容量也有不斷擴大的趨勢。
3.抗污染能力和耐久性：RFID對水、油和化學(xué)藥品等物質(zhì)具有很強抵抗性； RFID卷標是將數(shù)據(jù)存在芯片中，因此可以免受污損。
4.可重復(fù)使用：RFID標簽則可以重復(fù)地新增、修改、刪除RFID卷標內(nèi)儲存的數(shù)據(jù)，方便信息的更新。
5.體積小型化、形狀多樣化：RFID在讀取上并不受尺寸大小與形狀限制，不需為了讀取精確度而配合紙張的固定尺寸和印刷品質(zhì)。此外，RFID標簽更可往小型化與多樣形態(tài)發(fā)展，以應(yīng)用于不同產(chǎn)品。
6.安全性：RFID承載的是電子式信息，其數(shù)據(jù)內(nèi)容可經(jīng)由密碼保護，使其內(nèi)容不易被偽造及變造。

二、RIFD組成部分

RFID電子標簽(Tag)：由耦合元件及芯片組成，每個標簽具有唯一的電子編碼，附著在物體上標識目標對象；

RFID閱讀器(Reader)：讀取(有時還可以寫入)標簽信息的設(shè)備，可設(shè)計為手持式或固定式；

RFID天線(Antenna)：在標簽和讀取器間傳遞射頻信號。

三、RFID技術(shù)的基本工作原理

標簽進入磁場后，接收解讀器發(fā)出的射頻信號，憑借感應(yīng)電磁波所獲得的能量發(fā)送出存儲在芯片中的產(chǎn)品信息（Passive Tag，無源標簽或被動標簽），或者主動發(fā)送某一頻率的信號（Active Tag，有源標簽或主動標簽）；解讀器讀取信息并解碼后，送至中央信息系統(tǒng)進行有關(guān)數(shù)據(jù)處理。

完整的RFID系統(tǒng)是由Read?(RFID讀寫器)發(fā)射一特定頻率的無線電波能量給Transponder（RFID電子標簽）, 用以驅(qū)動 Transponder（RFID電子標簽）電路將電子標簽芯片內(nèi)部的數(shù)據(jù)送出，此時 Read(RFID讀寫器)?便依序接收解讀數(shù)據(jù), 送給應(yīng)用程序做相應(yīng)的處理。以RFID 讀寫器及RFID電子標簽之間的通訊及能量感應(yīng)方式大致上可以分成, 感應(yīng)偶合(Inductive Coupling) 及后向散射偶合(Backscatter Coupling)兩種：

1電感耦合：變壓器模型，通過空間高頻交變磁場實現(xiàn)耦合，依據(jù)的是電磁感應(yīng)定律，2.電磁反向散射耦合：雷達原理模型，發(fā)射出去的電磁波，碰到目標后反射，同時攜帶回目標信息，依據(jù)的是電磁波的空間傳播規(guī)律

四．RFID電子標簽

RFID電子標簽分：UHF超高頻、HF高頻、LF低頻三種工作頻率，根據(jù)RFID電子標簽不同的工作頻率和工作原理進行各領(lǐng)域項目方案實施。

4-1.超高頻與低頻、高頻RFID電子標簽的區(qū)別以及優(yōu)缺點;

RFID超高頻電子標簽(UHF)：

超高頻的射頻標簽簡稱為微波射頻標簽、UHF及微波頻段的RFID一般采用電磁發(fā)射原理
工作頻率：（902MHz～928MHz） ?符合標準：EPC C1G2（ISO 18000-6C 6B）
可用數(shù)據(jù)區(qū)：240位EPC碼 ??標簽識別符：（TID） 64位工作模式：可讀寫
　　1. 超高頻標簽的閱讀距離大，可達10米以上。
　　2. 超高頻作用范圍廣,現(xiàn)最先進的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)都是采用超高頻電子標簽技術(shù)。
　　3. 傳送數(shù)據(jù)速度快，每秒可達單標簽讀取速率200張/秒（EPC C1G2標簽）
　　4. 標簽存貯數(shù)據(jù)量大。
　　5. 超高頻電子標簽靈活性強，輕易就可以識別得到。
　　6. 有很高的數(shù)據(jù)傳輸速率，在很短的時間內(nèi)可以讀取大量的電子標簽。
　　7. 防沖突機制，適合于多標簽讀取，單次可批量讀取多個電子標簽。
　　8. 電子標簽的天線一般是長條和標簽狀。天線有線性和圓極化兩種設(shè)計，滿足不同應(yīng)用的需求。
　　9. 數(shù)據(jù)保存時間 ＞10年。
　　10. 手持讀寫器可對超高頻電子標簽進行讀寫操作。
　　11. 手持讀寫器可對超高頻電子標簽進行批量操作。
　　12. 手持讀寫器帶CE操作系統(tǒng)，讀取超高頻電子標簽數(shù)據(jù)時，可通過WIFI、GPRS實時上傳至后臺數(shù)據(jù)庫。
　　13. 手持讀寫器相當(dāng)一臺PDA電腦，通過讀取超高頻電子標簽數(shù)據(jù)，可在手持讀寫器完成讀及寫動作，且可在手持讀寫器即時查詢標簽數(shù)據(jù)。（如廠家信息、生產(chǎn)批號、生產(chǎn)日期等等）
　　14. 超高頻電子標簽具有全球唯一的ID號，安全保密性強，不易被破解。
　　15. 智能控制；高可靠性；高保密性；易操作；方便查詢；讀寫性能更加完善。

RFID低頻(LF)和高頻(HF)：

低頻(LF)和高頻(HF)頻段RFID電子標簽一般采用電磁耦合原理
　　高頻典型工作頻率為13.56MHz。該頻段的射頻標簽，因其工作原理與低頻標簽完全相同，即采用電感耦合方式工作，所以宜將其歸為低頻標簽類中。另一方面，根據(jù)無線電頻率的一般劃分，其工作頻段又稱為高頻，所以也常將其稱為高頻標簽。
　　工作頻率: 低頻(125KHz)、高頻(13.54MHz）
　　1. 低頻標簽的閱讀距離只能在5厘米以內(nèi)。
　　2. 低頻作用范圍現(xiàn)在主要是運用于低端技術(shù)領(lǐng)域范圍內(nèi)，如自動停車場收費和車輛管理系統(tǒng)等等。
　　3. 傳送數(shù)據(jù)速度較慢。
　　4. 標簽存貯數(shù)據(jù)量較少。
　　5. 低頻電子標簽靈活性差，不易被識別。
　　6. 數(shù)據(jù)傳輸速率低，在短時間內(nèi)只可以一對一的讀取電子標簽。
　　7. 只能適合低速、近距離識別應(yīng)用。
　　8. 與超高頻電子標簽相比，標簽天線匝數(shù)更多，成本更高一些。
　　9. 讀取的距離小，低頻標簽與閱讀器之間傳送數(shù)據(jù)時，低頻標簽需位于閱讀器天線輻射的近場區(qū)內(nèi)。低頻標簽的閱讀距離一般情況下小于8厘米。
　　10. 讀取電子標簽數(shù)據(jù)時只能一對一進行讀取。
　　11. 手持讀寫器讀取電子標簽時不能實時上傳數(shù)據(jù)，必須通過USB連接電腦才能把數(shù)據(jù)上傳至后臺。
　　12. 手持讀寫器不能實時查詢數(shù)據(jù)。
　　13. 大部分低頻不可寫。
　　14. 低頻電子標簽安全保密性差，易被破解

五、RFID讀寫器頻率有幾種

目前定義RFID讀寫器的工作頻率有低頻、高頻和超高頻的頻率范圍內(nèi)的符合不同標準的不同的產(chǎn)品，而且不同頻段的RFID讀寫器會有不同的特性。其中讀卡器有無源和有源兩種方式，下面詳細介紹無源的讀卡器在不同工作頻率產(chǎn)品的特性以及主要的應(yīng)用。

5-1、低頻(從125KHz到134KHz)

其實RFID技術(shù)首先在低頻得到廣泛的應(yīng)用和推廣。該頻率主要是通過電感耦合的方式進行工作， 也就是在讀寫器線圈和RFID標簽線圈間存在著變壓器耦合作用。通過讀寫器交變場的作用在天線中感應(yīng)的電壓被整流，可作供電電壓使用。 磁場區(qū)域能夠很好的被定義，但是場強下降的太快。
特性：
1、工作在低頻的讀卡器的一般工作頻率從120KHz到134KHz， TI 的工作頻率為134.2KHz。該頻段的波長大約為2500m。
2、除了金屬材料影響外，一般低頻能夠穿過任意材料的物品而不降低它的讀取距離。
3、工作在低頻的讀寫器在全球沒有任何特殊的許可限制。
4、低頻產(chǎn)品有不同的封裝形式。好的封裝形式就是價格太貴，但是有10年以上的使用壽命。
5、雖然該頻率的磁場區(qū)域下降很快，但是能夠產(chǎn)生相對均勻的讀寫區(qū)域。
6、相對于其他頻段的RFID讀寫器，該頻段數(shù)據(jù)傳輸速度比較慢。
7、讀卡器的價格相對與其他頻段來說要貴。
主要應(yīng)用：
1、畜牧業(yè)動物的管理系統(tǒng)
2、汽車防盜和無鑰匙開門系統(tǒng)的應(yīng)用
3、馬拉松賽跑系統(tǒng)的應(yīng)用
4、自動停車場收費和車輛管理系統(tǒng)
5、自動加油系統(tǒng)的應(yīng)用
6、酒店門鎖系統(tǒng)的應(yīng)用
7、門禁和安全管理系統(tǒng)
符合的國際標準：
a) ISO 11784 RFID畜牧業(yè)的應(yīng)用－編碼結(jié)構(gòu)
b) ISO 11785 RFID畜牧業(yè)的應(yīng)用－技術(shù)理論
c) ISO 14223-1 RFID畜牧業(yè)的應(yīng)用－空氣接口
d) ISO 14223-2 RFID畜牧業(yè)的應(yīng)用－協(xié)議定義
e) ISO 18000-2 定義低頻的物理層、防沖撞和通訊協(xié)議
f) DIN 30745 主要是歐洲對垃圾管理應(yīng)用定義的標準

5-2、高頻(工作頻率為13。56MHz)

在該頻率的讀卡器不再需要線圈進行繞制，可以通過蝕刻印刷的方式制作天線。讀卡器一般通過負載調(diào)制的方式進行工作。也就是通過讀卡器上的負載電阻的接通和斷開促使讀寫器天線上的電壓發(fā)生變化，實現(xiàn)用遠距離讀卡器對天線電壓進行振幅調(diào)制。如果人們通過數(shù)據(jù)控制負載電壓的接通和斷開，那么這些數(shù)據(jù)就能夠從讀卡器傳輸?shù)阶x寫器。
特性：
1、工作頻率為13.56MHz，該頻率的波長大概為22m。
2、除了金屬材料外，該頻率的波長可以穿過大多數(shù)的材料，但是往往會降低讀取距離。讀卡器天線需要離開金屬一段距離。
3、該頻段在全球都得到認可并沒有特殊的限制。
4、感應(yīng)器一般以電子標簽的形式。
5、雖然該頻率的磁場區(qū)域下降很快，但是能夠產(chǎn)生相對均勻的讀寫區(qū)域。
6、該系統(tǒng)具有防沖撞特性，可以同時讀取多個電子標簽。
7、可以把某些數(shù)據(jù)信息寫入標簽中。
8、數(shù)據(jù)傳輸速率比低頻要快，價格不是很貴。

主要應(yīng)用：
1、圖書檔案管理系統(tǒng)的應(yīng)用
2、瓦斯鋼瓶的管理應(yīng)用
3、服裝生產(chǎn)線和物流系統(tǒng)管理和應(yīng)用
4、三表預(yù)收費系統(tǒng)
5、酒店門鎖的管理和應(yīng)用
6、大型會議人員通道系統(tǒng)
7、物流與供應(yīng)鏈管理解決方案
8、醫(yī)藥物流與供應(yīng)鏈管理
9、智能貨架的管理

符合的國際標準：
a) ISO/IEC 14443 近耦合IC卡，最大的讀取距離為250px。
b) ISO/IEC 15693 疏耦合IC卡，最大的讀取距離為1M。
c) ISO/IEC 18000-3 該標準定義了13.56MHz系統(tǒng)的物理層，防沖撞算法和通訊協(xié)議。
d) 13.56MHz ISM Band Class 1 定義13.56MHz符合EPC的接口定義。

5-3、超高頻(工作頻率為860MHz到960MHz之間)

超高頻系統(tǒng)通過電場來傳輸能量，電場的能量下降的不是很快，但是讀取的區(qū)域不是很好進行定義。該頻段讀取距離比較遠，無源可達10m左右。主要是通過電容耦合的方式進行實現(xiàn)。
特性：
1、在該頻段，全球的定義不是很相同－歐洲和部分亞洲定義的頻率為868MHz，北美定義的頻段為902到928MHz之間，在日本建議的頻段為950到956之間。該頻段的波長大概為750px左右。

2、目前，該頻段功率輸出目前統(tǒng)一的定義(美國定義為4W，歐洲定義為500mW)。 可能歐洲限制會上升到2W EIRP。
3、超高頻頻段的電波不能通過許多材料，特別是水和金屬，灰塵和霧等懸浮顆粒也有影響。相對于高頻的電子標簽來說，該頻段的電子標簽不需要和金屬分開來。
4、電子標簽的天線一般是長條和標簽狀。天線有線極性和圓極化兩種設(shè)計，滿足不同應(yīng)用的需求。
5、該頻段有好的讀取距離，但是對讀取區(qū)域很難進行定義。
6、有很高的數(shù)據(jù)傳輸速率，在很短的時間可以讀取大量的電子標簽。

主要應(yīng)用：
1、物流與供應(yīng)鏈管理解決方案
2、生產(chǎn)線自動化的管理和應(yīng)用
3、航空包裹的管理和應(yīng)用
4、集裝箱的管理和應(yīng)用
5、鐵路包裹的管理和應(yīng)用
6、后勤管理系統(tǒng)的應(yīng)用

符合的國際標準：
a) ISO/IEC 18000-6 定義了超高頻的物理層和通訊協(xié)議；空氣接口定義了Type A和Type B兩部分；支持可讀和可寫操作。
b) EPCglobal 定義了電子物品編碼的結(jié)構(gòu)和超高頻的空氣接口以及通訊的協(xié)議。例如：Class 0， Class 1， UHF Gen2。
c) Ubiquitous ID 日本的組織，定義了UID編碼結(jié)構(gòu)和通信管理協(xié)議。