射频识别RFID原理与应用

射频识别RFID原理与应用 一、自动识别 数据采集（识别）：1、人工采集 2、自动识别 条码 RFID（Radio Frequency Identification）接触式IC卡 生物特征识别（指文、人脸、语音）光学字符识别（Optical Character Recognition，OCR）等二、什么叫射频识别RFID？射频识别是无线电频率识别（Radio Frequency Identification，RFID）的简称。是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，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，操作快捷方便。RFID是一种简单的无线系统，只有两个基本器件，该系统用于控制、检测和跟踪物体。系统由一个阅读器（或询问器）和很多标签（或应答器）组成。RFID的基本原理框图 RFID应用系统的组成结构图 利用中间件的网络应用的结构图1、高层的作用 对于独立的应用，阅读器可以完成应用的需求，例如，公交车上的阅读器可以实现对公交票卡的验读和收费。针对RFID的具体应用，需要在高层将多阅读器获取的数据有效地整合起来，提供查询、历史档案等相关管理和服务。更进一步，通过对数据的加工、分析和挖掘，为正确决策提供依据。这就是所谓的信息管理系统和决策系统。2、中间件与网络应用 RFID中间件是介于RFID阅读器和后端应用程序之间的独立软件，能够与多个RFID阅读器和多个后端应用程序连接。应用程序使用中间件所提供的一组通用应用程序接口（API），就能连接到RFID阅读器，读取RFID应答器数据。这样一来，即使当存储应答器信息的数据库软件改变、后端应用程序增加或改由其他软件取代、阅读器种类增加等情况发生时，应用端不需要修改也能应对这些变化，从而减轻了多对多连接的设计与维护的复杂性。3、RFID的工作频率 (1)低频(LF，频率范围为30300 kHz):工作频率低于135 kHz，最常用的是125 kHz。(2)高频(HF，频率范围为330 MHz):工作频率为13.56 MHz7 kHz。(3)特高频（UHF，频率范围为300 MHz3 GHz）：工作频率为433 MHz，866960 MHz和2.45 GHz;(4)超高频（SHF，频率范围为330 GHz）：工作频率为5.8 GHz和24 GHz，但目前24 GHz基本没有采用。其中，后3个频段为ISM(Industrial Scientific Medical)频段。ISM频段是为工业、科学和医疗应用而保留的频率范围，不同的国家可能会有不同的规定。UHF和SHF都在微波频率范围内，微波频率范围为300 MHz300 GHz。在RFID技术的术语中，有时称无线电频率的LF和HF为RFID低频段，UHF和SHF为RFID高频段。RFID技术涉及无线电的低频、高频、特高频和超高频频段。在无线电技术中，这些频段的技术实现差异很大，因此可以说，RFID技术的空中接口覆盖了无线电技术的全频段。4、应答器 应答器在某种应用场合还有一些专有的名称，如射频卡（也称为非接触卡）、标签等，但都可统称为应答器。应答器的主要性能参数：工作频率、读写能力、编码调制方式、数据传输速率、信息数据存储容量、工作距离、多应答器识读能力（也称为防碰撞或防冲突能力）、安全性能（密钥、认证）等。应答器的分类：根据应答器是否需要加装电池及电池供电的作用，可将应答器分：为无源（被动式）半无源（半被动式）有源（主动式）应答器电路的基本结构和作用 5、阅读器（读写器和基站）阅读器的功能：(1)以射频方式向应答器传输能量；(2)从应答器中读出数据或向应答器写入数据；(3)完成对读取数据的信息处理并实现应用操作；(4)若有需要，应能和高层处理交互信息。阅读器电路的组成框图 三、RFID的耦合方式 根据射频耦合方式的不同，RFID可以分为：电感耦合方式（磁耦合）反向散射耦合方式（电磁场耦合）电感耦合方式：负载调制的原理示意图 1应答器的能量供给 2应答器向阅读器的数据传输 3阅读器向应答器的数据传输 电感耦合方式的变型 （1）电感耦合的时序方式 （2）扫频法（3）分频信号检测法 时序方式中能量与数据传输图 扫频信号的波形图扫频法的工作原理图 分频信号检测法的工作原理图 反向散射耦合方式：声表面波应答器图 二极管的非线性产生谐波频率 谐波检测法的原理图