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(jì)算機(jī)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(jì)算、自動(dòng)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(biāo)簽為什么會(huì)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(shí)別技術(shù)，通過射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，識(shí)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(shí)別高速運(yùn)動(dòng)物體并可同時(shí)識(shí)別多個(gè)標(biāo)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(shí)別方面：電子標(biāo)簽(RFID)識(shí)別更準(zhǔn)確，識(shí)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(kuò)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(qiáng)抵抗性； RFID卷標(biāo)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(biāo)簽則可以重復(fù)地新增、修改、刪除RFID卷標(biāo)內(nèi)儲(chǔ)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(biāo)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(hù)，使其內(nèi)容不易被偽造及變造。

二、RIFD組成部分

RFID電子標(biāo)簽(Tag)：由耦合元件及芯片組成，每個(gè)標(biāo)簽具有唯一的電子編碼，附著在物體上標(biāo)識(shí)目標(biāo)對象；

RFID閱讀器(Reader)：讀取(有時(shí)還可以寫入)標(biāo)簽信息的設(shè)備，可設(shè)計(jì)為手持式或固定式；

RFID天線(Antenna)：在標(biāo)簽和讀取器間傳遞射頻信號(hào)。

三、RFID技術(shù)的基本工作原理

標(biāo)簽進(jìn)入磁場后，接收解讀器發(fā)出的射頻信號(hào)，憑借感應(yīng)電磁波所獲得的能量發(fā)送出存儲(chǔ)在芯片中的產(chǎn)品信息（Passive Tag，無源標(biāo)簽或被動(dòng)標(biāo)簽），或者主動(dòng)發(fā)送某一頻率的信號(hào)（Active Tag，有源標(biāo)簽或主動(dòng)標(biāo)簽）；解讀器讀取信息并解碼后，送至中央信息系統(tǒng)進(jìn)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(biāo)簽）, 用以驅(qū)動(dòng) Transponder（RFID電子標(biāo)簽）電路將電子標(biāo)簽芯片內(nèi)部的數(shù)據(jù)送出，此時(shí) 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(biāo)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(shí)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(dá)原理模型，發(fā)射出去的電磁波，碰到目標(biāo)后反射，同時(shí)攜帶回目標(biāo)信息，依據(jù)的是電磁波的空間傳播規(guī)律

四．RFID電子標(biāo)簽

RFID電子標(biāo)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(biāo)簽不同的工作頻率和工作原理進(jìn)行各領(lǐng)域項(xiàng)目方案實(shí)施。

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

RFID超高頻電子標(biāo)簽(UHF)：

超高頻的射頻標(biāo)簽簡稱為微波射頻標(biāo)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(biāo)準(zhǔn)：EPC C1G2（ISO 18000-6C 6B）
可用數(shù)據(jù)區(qū)：240位EPC碼 ??標(biāo)簽識(shí)別符：（TID） 64位工作模式：可讀寫
　　1. 超高頻標(biāo)簽的閱讀距離大，可達(dá)10米以上。
　　2. 超高頻作用范圍廣,現(xiàn)最先進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)都是采用超高頻電子標(biāo)簽技術(shù)。
　　3. 傳送數(shù)據(jù)速度快，每秒可達(dá)單標(biāo)簽讀取速率200張/秒（EPC C1G2標(biāo)簽）
　　4. 標(biāo)簽存貯數(shù)據(jù)量大。
　　5. 超高頻電子標(biāo)簽靈活性強(qiáng)，輕易就可以識(shí)別得到。
　　6. 有很高的數(shù)據(jù)傳輸速率，在很短的時(shí)間內(nèi)可以讀取大量的電子標(biāo)簽。
　　7. 防沖突機(jī)制，適合于多標(biāo)簽讀取，單次可批量讀取多個(gè)電子標(biāo)簽。
　　8. 電子標(biāo)簽的天線一般是長條和標(biāo)簽狀。天線有線性和圓極化兩種設(shè)計(jì)，滿足不同應(yīng)用的需求。
　　9. 數(shù)據(jù)保存時(shí)間 ＞10年。
　　10. 手持讀寫器可對超高頻電子標(biāo)簽進(jìn)行讀寫操作。
　　11. 手持讀寫器可對超高頻電子標(biāo)簽進(jìn)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(biāo)簽數(shù)據(jù)時(shí)，可通過WIFI、GPRS實(shí)時(shí)上傳至后臺(tái)數(shù)據(jù)庫。
　　13. 手持讀寫器相當(dāng)一臺(tái)PDA電腦，通過讀取超高頻電子標(biāo)簽數(shù)據(jù)，可在手持讀寫器完成讀及寫動(dòng)作，且可在手持讀寫器即時(shí)查詢標(biāo)簽數(shù)據(jù)。（如廠家信息、生產(chǎn)批號(hào)、生產(chǎn)日期等等）
　　14. 超高頻電子標(biāo)簽具有全球唯一的ID號(hào)，安全保密性強(qiáng)，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(biāo)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(biāo)簽，因其工作原理與低頻標(biāo)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(biāo)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(biāo)簽。
　　工作頻率: 低頻(125KHz)、高頻(13.54MHz）
　　1. 低頻標(biāo)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(yùn)用于低端技術(shù)領(lǐng)域范圍內(nèi)，如自動(dòng)停車場收費(fèi)和車輛管理系統(tǒng)等等。
　　3. 傳送數(shù)據(jù)速度較慢。
　　4. 標(biāo)簽存貯數(shù)據(jù)量較少。
　　5. 低頻電子標(biāo)簽靈活性差，不易被識(shí)別。
　　6. 數(shù)據(jù)傳輸速率低，在短時(shí)間內(nèi)只可以一對一的讀取電子標(biāo)簽。
　　7. 只能適合低速、近距離識(shí)別應(yīng)用。
　　8. 與超高頻電子標(biāo)簽相比，標(biāo)簽天線匝數(shù)更多，成本更高一些。
　　9. 讀取的距離小，低頻標(biāo)簽與閱讀器之間傳送數(shù)據(jù)時(shí)，低頻標(biāo)簽需位于閱讀器天線輻射的近場區(qū)內(nèi)。低頻標(biāo)簽的閱讀距離一般情況下小于8厘米。
　　10. 讀取電子標(biāo)簽數(shù)據(jù)時(shí)只能一對一進(jìn)行讀取。
　　11. 手持讀寫器讀取電子標(biāo)簽時(shí)不能實(shí)時(shí)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(tái)。
　　12. 手持讀寫器不能實(shí)時(shí)查詢數(shù)據(jù)。
　　13. 大部分低頻不可寫。
　　14. 低頻電子標(biāo)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(biāo)準(zhǔn)的不同的產(chǎn)品，而且不同頻段的RFID讀寫器會(huì)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(xì)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(shí)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(jìn)行工作， 也就是在讀寫器線圈和RFID標(biāo)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(qiáng)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(jià)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(jià)格相對與其他頻段來說要貴。
主要應(yīng)用：
1、畜牧業(yè)動(dòng)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(dòng)停車場收費(fèi)和車輛管理系統(tǒng)
5、自動(dòng)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(biāo)準(zhǔn)：
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(biāo)準(zhǔn)

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(jìn)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(fù)載調(diào)制的方式進(jìn)行工作。也就是通過讀卡器上的負(fù)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(shí)現(xiàn)用遠(yuǎn)距離讀卡器對天線電壓進(jìn)行振幅調(diào)制。如果人們通過數(shù)據(jù)控制負(fù)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(huì)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(rèn)可并沒有特殊的限制。
4、感應(yīng)器一般以電子標(biāo)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(shí)讀取多個(gè)電子標(biāo)簽。
7、可以把某些數(shù)據(jù)信息寫入標(biāo)簽中。
8、數(shù)據(jù)傳輸速率比低頻要快，價(jià)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(fèi)系統(tǒng)
5、酒店門鎖的管理和應(yīng)用
6、大型會(huì)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(biāo)準(zhǔn)：
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(biāo)準(zhǔn)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(jìn)行定義。該頻段讀取距離比較遠(yuǎn)，無源可達(dá)10m左右。主要是通過電容耦合的方式進(jìn)行實(shí)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(huì)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(biāo)簽來說，該頻段的電子標(biāo)簽不需要和金屬分開來。
4、電子標(biāo)簽的天線一般是長條和標(biāo)簽狀。天線有線極性和圓極化兩種設(shè)計(jì)，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(jìn)行定義。
6、有很高的數(shù)據(jù)傳輸速率，在很短的時(shí)間可以讀取大量的電子標(biāo)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(dòng)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(biāo)準(zhǔn)：
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。