射頻識別(RFID)是一種無線通信技術(shù),可以通過無線電信號自動識別目標(biāo)對象并讀寫數(shù)據(jù)。作為非接觸式自動識別技術(shù),識別過程無須人工干預(yù),并能工作于有嚴(yán)重沖擊、振動、電磁、溫度和化學(xué)腐蝕等各種惡劣環(huán)境之中。另外,RFID技術(shù)具有對高速運動物體標(biāo)識和對多個標(biāo)簽批量讀取的優(yōu)點,操作快捷方便。
RFID系統(tǒng)通常由標(biāo)簽、閱讀器和天線三部分組成。
標(biāo)簽(tag):也稱為應(yīng)答器,由標(biāo)簽芯片和標(biāo)簽線圈組成,每個標(biāo)簽中存儲有唯一的電子編碼,附著在物體上從而實現(xiàn)單品級的目標(biāo)對象編碼。
閱讀器(reader):是對標(biāo)簽信息進行讀取或?qū)懭氩僮鞯脑O(shè)備,由射頻模塊和信號處理模塊組成,通常有手持式或固定式設(shè)計。
天線(antenna):在標(biāo)簽和讀取器間建立無線通信連接,實現(xiàn)射頻信號空間傳播的設(shè)備。
RFID技術(shù)基本工作原理是:當(dāng)標(biāo)簽進入閱讀器磁場范圍后,憑借感應(yīng)電流獲得的能量激活微芯片電路,芯片轉(zhuǎn)換電磁波,然后發(fā)送出存儲其中的產(chǎn)品信息(passIve tag,無源標(biāo)簽或被動標(biāo)簽),或者通過標(biāo)簽中已裝電池提供能量主動發(fā)送存儲于芯片中的產(chǎn)品信息(active tag,有源標(biāo)簽或主動標(biāo)簽);解讀器將接收到的產(chǎn)品信息解碼后,送至中央信息處理系統(tǒng),進行數(shù)據(jù)處理從而實現(xiàn)管理控制。
有些系統(tǒng)還通過閱讀器的RS232或RS485接口與外部計算機(上位機主系統(tǒng))連接,進行數(shù)據(jù)交換。
系統(tǒng)的具體工作流程如下:閱讀器通過發(fā)射天線發(fā)送一定頻率的射頻信號,形成一個電磁場區(qū)域,即為其工作范圍;當(dāng)電子標(biāo)簽進入發(fā)射天線的磁場區(qū)域后,受空間耦合作用影響將產(chǎn)生感應(yīng)電流,電子標(biāo)簽微芯片電路獲得能量被激活;電子標(biāo)簽激活后,將自身編碼等數(shù)據(jù)信息調(diào)制到載波上然后通過卡內(nèi)置發(fā)射天線發(fā)送出去;閱讀器接收天線接收到電子標(biāo)簽發(fā)送來的載波信號,并傳送到閱讀器,數(shù)據(jù)處理電路對接收的含有數(shù)據(jù)信息的信號進行解調(diào)和解碼,然后送到后臺系統(tǒng)進行進一步處理;主系統(tǒng)通過邏輯運算確認(rèn)該卡合法后,根據(jù)不同的先期設(shè)定做出相應(yīng)的判斷和控制,然后發(fā)送指令信號控制執(zhí)行機構(gòu)進行相應(yīng)操作。
不同的非接觸傳輸方法在耦合方式、通信流程、頻率范圍,以及從射頻卡到閱讀器的數(shù)據(jù)傳輸方法等方面有根本的區(qū)別,但所有的射頻識別系統(tǒng)在基本功能原理上及其設(shè)計構(gòu)造上是相似的,所有閱讀器均可視為由高頻接口和控制單元兩個主要模塊組成。
高頻接口功能是產(chǎn)生高頻發(fā)射功率,以提供用以啟動電子標(biāo)簽的能量;調(diào)制發(fā)射信號,并將相關(guān)數(shù)據(jù)發(fā)送給電子標(biāo)簽;接收電子標(biāo)簽發(fā)送的高頻信號并完成解調(diào)。
控制單元的功能是:實現(xiàn)與應(yīng)用系統(tǒng)軟件的通信,接收并執(zhí)行其發(fā)送的命令;信號的編解碼;與電子標(biāo)簽通信過程的相關(guān)控制(主-從原則);對由于閱讀器重疊工作區(qū)域產(chǎn)生的沖突和干擾等特殊情況執(zhí)行反碰撞算法,對電子標(biāo)簽與閱讀器間傳送的相關(guān)數(shù)據(jù)信息通過特定手段進行加密、解密,以及進行電子標(biāo)簽和閱讀器間的身份判別等。
讀寫距離是RFID系統(tǒng)中一個關(guān)鍵的參數(shù)。目前,遠距離RFID系統(tǒng)的價格并不便宜,因此,對RFID系統(tǒng)遠距離讀寫方法的研究非常重要。影響系統(tǒng)讀寫距離的因素有:閱讀器的輸出功率、電子標(biāo)簽的功耗、閱讀器的接收靈敏度、天線工作頻率、天線和諧振電路的Q值、閱讀器和電子標(biāo)簽的耦合度、天線方向,以及電子標(biāo)簽轉(zhuǎn)化獲得的能量和發(fā)送產(chǎn)品信息消耗的能量等。大多數(shù)射頻識別系統(tǒng)的寫入距離較讀取距離低,為40%~80%。