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射頻識別技術
(科學技術)
鎖定
射頻識別(RFID)是 Radio Frequency Identification 的縮寫。
- 中文名
- 射頻識別
- 外文名
- Radio Frequency IDentification
- 常用頻段
- 低頻、高頻、超高頻
- 常見應用
- 門禁系統,食品安全溯源
- 簡 稱
- RFID
- 分 類
- 有源、無源、半有源
射頻識別技術概述
無線射頻識別即射頻識別技術(Radio Frequency Identification,RFID),是自動識別技術的一種,通過無線射頻方式進行非接觸雙向數據通信,利用無線射頻方式對記錄媒體(電子標籤或射頻卡)進行讀寫,從而達到識別目標和數據交換的目的,其被認為是21世紀最具發展潛力的信息技術之一。
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無線射頻識別技術通過無線電波不接觸快速信息交換和存儲技術,通過無線通信結合數據訪問技術,然後連接數據庫系統,加以實現非接觸式的雙向通信,從而達到了識別的目的,用於數據交換,串聯起一個極其複雜的系統。在識別系統中,通過電磁波實現電子標籤的讀寫與通信。根據通信距離,可分為近場和遠場,為此讀/寫設備和電子標籤之間的數據交換方式也對應地被分為負載調製和反向散射調製。
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射頻識別技術發展進程
1940-1950年:由於雷達技術的發展和進步從而衍生出了RFID技術,1948年RFID的理論基礎誕生。
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2020年,射頻電路是廣泛應用於無線通信中的集成電路,上至衞星通信,下至手機、WiFi、共享單車,處處都有射頻電路的身影。設計是射頻產業鏈的源頭,射頻電子設計自動化(EDA)軟件是射頻電路設計的使能端,也是射頻產業的重要基石。
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射頻識別技術工作原理
RFID技術的基本工作原理並不複雜:標籤進入閲讀器後,接收閲讀器發出的射頻信號,憑藉感應電流所獲得的能量發送出存儲在芯片中的產品信息(Passive Tag,無源標籤或被動標籤),或者由標籤主動發送某一頻率的信號(Active Tag,有源標籤或主動標籤),閲讀器讀取信息並解碼後,送至中央信息系統進行有關數據處理。
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一套完整的RFID系統, 是由閲讀器與電子標籤也就是所謂的應答器及應用軟件系統三個部分所組成,其工作原理是閲讀器(Reader)發射一特定頻率的無線電波能量,用以驅動電路將內部的數據送出,此時Reader便依序接收解讀數據, 送給應用程序做相應的處理。
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閲讀器根據使用的結構和技術不同可以是讀或讀/寫裝置,是RFID系統信息控制和處理中心。閲讀器通常由耦合模塊、收發模塊、控制模塊和接口單元組成。閲讀器和標籤之間一般採用半雙工通信方式進行信息交換,同時閲讀器通過耦合給無源標籤提供能量和時序。在實際應用中,可進一步通過Ethernet或WLAN等實現對物體識別信息的採集、處理及遠程傳送等管理功能。
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射頻識別技術組成部分
1、關於閲讀器
閲讀器是將標籤中的信息讀出,或將標籤所需要存儲的信息寫入標籤的裝置。根據使用的結構和技術不同,閲讀器可以是讀/寫裝置,是RFID系統信息控制和處理中心。在RFID系統工作時,由閲讀器在一個區域內發送射頻能量形成電磁場,區域的大小取決於發射功率。在閲讀器覆蓋區域內的標籤被觸發,發送存儲在其中的數據,或根據閲讀器的指令修改存儲在其中的數據,並能通過接口與計算機網絡進行通信。閲讀器的基本構成通常包括:收發天線,頻率產生器,鎖相環,調製電路,微處理器,存儲器,解調電路和外設接口組成。
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(3)鎖相環:產生所需的載波信號。
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(4)調製電路:把發送至標籤的信號加載到載波並由射頻電路送出。
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(5)微處理器:產生要發送往標籤的信號,同時對標籤返回的信號進行譯碼,並把譯碼所得的數據回傳給應用程序,若是加密的系統還需要進行解密操作。
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(6)存儲器:存儲用户程序和數據。
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2、關於電子標籤
(4)邏輯控制電路:對來自閲讀器的信號進行譯碼,並依閲讀器的要求回發信號。
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(5)存儲器:作為系統運作及存放識別數據的位置。
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射頻識別技術分類
1、無源RFID。
在三類RFID產品中,無源RFID出現時間最早,最成熟,其應用也最為廣泛。在無源RFID中,電子標籤通過接受射頻識別閲讀器傳輸來的微波信號,以及通過電磁感應線圈獲取能量來對自身短暫供電,從而完成此次信息交換。因為省去了供電系統,所以無源RFID產品的體積可以達到釐米量級甚至更小,而且自身結構簡單,成本低,故障率低,使用壽命較長。但作為代價,無源RFID的有效識別距離通常較短,一般用於近距離的接觸式識別。無源RFID主要工作在較低頻段125KHz、13.56MKHz等,其典型應用包括:公交卡、二代身份證、食堂餐卡等。
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2、有源RFID。
有源RFID興起的時間不長,但已在各個領域,尤其是在高速公路電子不停車收費系統中發揮着不可或缺的作用。有源RFID通過外接電源供電,主動向射頻識別閲讀器發送信號。其體積相對較大。但也因此擁有了較長的傳輸距離與較高的傳輸速度。一個典型的有源RFID標籤能在百米之外與射頻識別閲讀器建立聯繫,讀取率可達1,700read/sec。有源RFID主要工作在900MHz、2.45GHz、5.8GHz等較高頻段,且具有可以同時識別多個標籤的功能。有源RFID的遠距性、高效性,使得它在一些需要高性能、大範圍的射頻識別應用場合裏必不可少。
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3、半有源RFID。
無源RFID自身不供電,但有效識別距離太短。有源RFID識別距離足夠長,但需外接電源,體積較大。而半有源RFID就是為這一矛盾而妥協的產物。半有源RFID又叫做低頻激活觸發技術。在通常情況下,半有源RFID產品處於休眠狀態,僅對標籤中保持數據的部分進行供電,因此耗電量較小,可維持較長時間。當標籤進入射頻識別閲讀器識別範圍後,閲讀器先現以125KHz低頻信號在小範圍內精確激活標籤使之進入工作狀態,再通過2.4GHz微波與其進行信息傳遞。也即是説,先利用低頻信號精確定位,再利用高頻信號快速傳輸數據。其通常應用場景為:在一個高頻信號所能所覆蓋的大範圍中,在不同位置安置多個低頻閲讀器用於激活半有源RFID產品。這樣既完成了定位,又實現了信息的採集與傳遞。
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射頻識別技術特點
射頻識別技術優缺點
射頻識別技術優勢
射頻識別技術能夠被廣泛的應用到多個產業和領域,必然有其“過人之處”。
就其外在表現形式來講,射頻識別技術的載體一般都是要具有防水、防磁、耐高温等特點,保證射頻識別技術在應用時具有穩定性。就其使用來講,射頻識別在實時更新資料、存儲信息量、使用壽命、工作效率、安全性等方面都具有優勢。射頻識別能夠在減少人力物力財力的前提下,更便利的更新現有的資料,使工作更加便捷;射頻識別技術依據電腦等對信息進行存儲,最大可達數兆字節,可存儲信息量大,保證工作的順利進行;射頻識別技術的使用壽命長,只要工作人員在使用時注意保護,它就可以進行重複使用;射頻識別技術改變了從前對信息處理的不便捷,實現了多目標同時被識別,大大提高了工作效率;而射頻識別同時設有密碼保護,不易被偽造,安全性較高。與射頻識別技術相類似的技術是傳統的條形碼技術,傳統的條形碼技術在更新資料、存儲信息量、使用壽命、工作效率、安全性等方面都較射頻識別技術差,不能夠很好的適應我國當前社會發展的需求,也難以滿足產業以及相關領域的需要。
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射頻識別技術缺點
射頻識別技術應用領域
1、物流
物流倉儲是RFID最有潛力的應用領域之一,UPS、DHL、Fedex等國際物流巨頭都在積極實驗RFID技術,以期在將來大規模應用於提升其物流能力。可應用的過程包括:物流過程中的貨物追蹤、信息自動採集、倉儲管理應用、港口應用、郵政包裹、快遞等。
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2、交通
3、身份識別
4、防偽
5、資產管理
6、食品
7、信息統計
射頻識別技術的運用,信息統計就變成了一件既簡單又快速的工作。由檔案信息化管理平台的查詢軟件傳出統計清查信號,閲讀器迅速讀取館藏檔案的數據信息和相關儲位信息,並智能返回所獲取的信息和中心信息庫內的信息進行校對。如針對無法匹配的檔案,由管理者用閲讀器展開現場核實,調整系統信息和現場信息,進而完成信息統計工作。
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8、查閲應用
在查詢檔案信息時,檔案管理者藉助查詢管理平台找出檔號,系統按照檔號在中心信息庫內讀取數據資料,核實後,傳出檔案出庫信號,儲位管理平台的檔案智能識別功能模塊會結合檔號對應相關儲位編號,找出該檔案保存的具體部位。管理者傳出檔案出庫信號後,儲位點上的指示燈立即亮起。資料出庫時,射頻識別閲讀器將獲取的信息反饋至管理平台,管理者再次核實,對出庫檔案和所查檔案核查相同後出庫。而且,系統將記錄信息出庫時間。若反饋檔案和查詢檔案不相符,安全管理平台內的警報模塊就會傳輸異常預警。
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9、安全控制
安全控制系統能實現對檔案館的及時監控和異常報警等功能,以避免檔案被毀、失竊等。檔案在被借閲歸還時,特別是實物檔案,常常用作展覽、評價檢查等,管理者對歸還的檔案仔細檢查,並和檔案借出以前的信息核實,能及時發現檔案是否受損、缺失等。
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射頻識別技術發展趨勢
1、射頻識別標籤趨勢
隨着標準的制定、應用領域的廣泛、應用數量的增加、工藝的不斷提高、技術的飛速進步(如在圖書方面,在封面或版權頁上用導電油墨直接在印製射頻識別天線),其成本會更低;其次識別距離更遠,即使是無源射頻識別標籤也能達到幾十米;體積也將更小。
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2、高頻化
3、網絡化
部分應用場合需要將不同系統(或多個閲讀器)所採集的數據進行統一處理,然後提供給用户使用,如我們使用二代身份證在自動取票機取火車票,這就需要將射頻識別系統網絡化管理,來實現系統的遠程控制與管理。
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4、多能化
隨着移動計算技術的不斷提高和普及,射頻識別閲讀器設計與製造的發展趨勢是將向多功能、多接口、多制式,並向模塊化、小型化、便攜式、嵌入式方向發展;同時,多閲讀器協調與組網技術將成為未來發展方向之一。
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- 參考資料
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- 1. 射頻識別技術研究與具體應用案例探析 .萬方數據知識服務平台[引用日期2019-06-21]
- 2. 射頻識別技術的應用與發展研 .萬方數據知識服務平台[引用日期2019-06-21]
- 3. 射頻識別技術概述及發展歷程初探 .萬方數據知識服務平台[引用日期2019-06-21]
- 4. 射頻識別技術(RFID) .萬方數據知識服務平台[引用日期2019-06-21]
- 5. 射頻識別(RFID)技術的應用 .萬方數據知識服務平台[引用日期2019-06-21]
- 6. 淺析射頻識別技術 .萬方數據知識服務平台[引用日期2019-06-21]
- 7. 淺談射頻識別(RFID)技術及其應用 .萬方數據知識服務平台[引用日期2019-06-21]
- 8. RFID射頻識別技術特點分析及發展趨勢展望 .萬方數據知識服務平台[引用日期2019-06-21]
- 9. 射頻識別技術與應用 .萬方數據知識服務平台[引用日期2019-06-21]
- 10. 淺析射頻識別技術在檔案館中的應用 .萬方數據知識服務平台[引用日期2019-06-21]
- 11. “射頻電路電子設計自動化的關鍵技術研發與應用”助力我國射頻領域自主發展 .人民網[引用日期2022-03-18]
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