什么是RFID射频识别技术及常见的应用有哪些?

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射频识别技术最早出现在1940年,那是在第二次世界大战期间,美军研发了这项技术,随后英国空军将其配备在飞行器上,目的是区分敌我双方的飞机。盟军飞机都安装了高能耗的主动式标签,这是一种射频卡,当雷达发出查询信号时,这些标签会发出特定的应答信息,从而让系统判断该飞机属于盟军阵营。当今全球的航空安全监管机制,其基础理念依然源于此,并持续演进。七十年代末,美国当局借助洛斯阿拉莫斯研究机构,将无线射频识别技术引入民用领域。射频识别最初在畜牧业领域崭露头角,主要目的是辅助牧场管理以及区分个体牛只,具体做法是将细长的射频标签植入牛体内部,借助专用检测装置能够辨识不同个体,并且追踪记录其成长历程,从而实现精细化饲养。进入八十年代后,美国和欧洲部分企业率先研发出RFID标签产品,推动这项技术向更广泛的领域渗透,其中军事领域的应用占比最为突出。九十年代射频识别最初在门禁系统领域登陆台岛市场,随后进入大陆市场,当前RFID技术已普及至众多行业开元ky888棋牌官方版,包括门禁监控、职员打卡、消费结算、车辆监控、巡查记录、生产监控、货物配送等,均有应用实例,第二代身份证全面采用13.56MHZ的射频芯片更是推动该技术发展,银行账户亦逐步以射频卡取代传统磁条卡,至今RFID技术已深度渗透到日常生活的方方面面。

一、RFID射频识别技术是什么

射频识别是一种技术,其全称是 Radio Frequency Identification。

它的工作方式是让读取设备与标识物无需接触就能交换信息,从而实现目标识别功能。射频识别技术用途十分广泛,常见的使用场景包括宠物身份芯片、车辆防盗装置、出入控制系统、停车场所管理、制造流程自动化以及物料跟踪管理。

二、RFID系统常见有以下几种应用:

1、通道管理

通道管控涉及人员与车辆或物件,实际上就是通过辨识和核实,判断是否允许通行,并加以登记,对于禁止出入的人员或物件则发出警报,以此达成更周密的管控,我们日常接触的门禁系统、图书馆管理、超市射频防盗、免费停车场管理等都属于通道管控。

2、数据采集与身份确认系统

数据采集系统借助配备RFID读卡器的采集设备,从射频卡中获取信息,或者对射频卡进行信息的写入和读取,以此达成数据采集和管理的目的,例如我们日常接触到的身份证识别装置、消费处理平台、社会保障卡、银行账户卡以及门禁考勤设备等,都属于数据采集与管理范畴。

3、定位系统

定位系统用于自动化管理中对车辆、人员、生产物品等进行定位。设备安装在固定场所、行驶的交通工具、船舶或者自动生产线里,感应标签安放在流动的人员、物件、物料、中间产品和最终产品上,设备通常借助无线途径或有线途径接入核心数据管理系统,系统对感应标签传输的数据进行解析识别,明确个体或物品的所在点和其他详情,达成自动化运作,典型场景包括博物馆藏品追踪、监狱服刑人员监控、矿山作业人员监控、制造过程自动化控制、港口货物管理等。

RFID技术应用十分广泛,涉及通讯传输、工业自动化、商业自动化、交通运输控制管理以及身份认证等众多领域,同时,在仓储物流管理、生产过程制造管理、智能交通、网络家电控制等方面,也展现出巨大的发展潜力。

射频识别技术的工作方式是通过发送无线电信号来传输信息,以此实现非接触式的数据识别和读取,能够完成身份确认以及物品追踪或数据记录的任务。在实际应用中,该系统会依据不同的使用目标和工作场景,其构造会有所变化,不过从技术运作机制上分析,系统通常包含射频标签和阅读设备这两个核心部件。接下来将分别阐述这两部分的内容。

①射频卡

RFID系统中,信号发射机根据不同用途有多种形态,常见的形态是射频卡,标签类似条码技术里的条码符号,用来存放需要识别传输的内容,而且与条码不一样的地方在于,标签必须能自动或在受力时,主动将存储的内容发送出去。

射频卡是RFID系统的核心部分,这种卡片通常包含内部天线和IC芯片,芯片里面存储着ID数据,带有数据存储功能的IC芯片还设有多个存储区域,它能够利用无线信号与读卡设备进行交互,从而完成信息的读取以及写入操作。射频卡一旦进入磁力场范围,只要接收到读卡器发出的专用无线电波,便可通过感应电流获取所需能量,进而将芯片里储存的商品资料传送出去,或者主动发出某一特定频率的波信号,读卡器接收信息并加以解析,然后传输给核心信息系统执行相关处理工作。

射频卡根据读取方式可划分为三类:自动型,半被动型和纯被动型。自动型射频卡内置电源,依靠自身电量传输信息。此类读卡设备通信距离极长,理论值达数百米,适合远距离交互,例如市面上普遍应用的2.4G卡片即为此类射频卡。

无源标签依靠外部能量运作,当感应器靠近识别设备时,会捕获其发射的电磁场,借此获得电力,使集成电路开始运行,从而完成信息的发送和接收功能,这种标签利用无线电信号进行交互,有效信号需在检测装置的许可范围内,此类标识适用于中短途的识别任务,通常作用距离不超过十五米,目前市场上常见的九百一十五兆赫兹卡、十三点五六兆赫兹卡以及一百二十五千赫兹卡,大多属于无源射频标签。读卡器的工作方式是被动接受触发,但射频卡依靠自身产生能量,例如当前市场上常见的433MHz读卡器,也就是人们通常所说的蓝牙读卡器,它属于半被动式射频卡类别。

射频识别技术里,射频卡和读写器之间的交互距离是关键考量点,一般是指射频标签和读写设备可以稳定传输信息的距离。这个交互距离是综合性参数,跟射频标签和读写器的匹配程度关系很大。

射频识别系统的工作距离不同,射频标签天线和读写器天线之间的连接方式可以分为三种类型:紧邻连接方式、中等距离连接方式、长距离连接方式。

密耦合系统,其典型读取距离介于0至1厘米之间,实际应用时,常需将射频标签置入阅读器内部,或安放于读写器天线的正上方,通过电感耦合(形成闭合的LC磁路),在射频标签与读写器天线无功近场区之间建立无接触的空间信息传输射频通道,以此方式运作。密耦合系统的工作频率通常不会超过30MHz。这种耦合方式电磁泄露微弱,且能获取较多能量,因此适合对安全性要求高,对作用距离没有特别限制的应用场景,例如某些安全级别较高的门禁系统。

遥耦合系统,其常规探测距离能够达到1米,该系统又可进一步划分为两种类型,分别是近距离系统,其典型交互范围为15厘米,以及远距离系统,其典型交互范围为1米,这两类系统均基于射频标签和读写器天线之间,通过电感耦合形成闭合的LC磁路,从而实现无接触式的空间信息传递功能该系统的惯常运作频段有125千赫兹和13.56兆赫兹,此外还包含诸如6.75兆赫兹、27.125兆赫兹等其它波段,不过这些波段在实践操作中并不普遍。现阶段,该系统依然是低成本无线识别装置的主导类型,其读取设备便捷且造价不高,因而被广泛部署在出入控制、交易处理、人员监测以及汽车相关管理等领域。

远距离系统,其典型读取范围介于1米与15米之间,部分系统甚至能实现上百米的读取跨度。所有远距离系统,均借助射频标签和读写器天线在远场区产生的电磁耦合(即电磁波的发送与回弹),来构建无接触式的空间信息传递射频路径。

远距离系统常用的作业频段有:433兆赫兹、915兆赫兹、2.45吉赫兹,另外也存在一些其他频段,例如5.8吉赫兹。远距离系统通常借助反射调制技术,完成射频标签向读写设备的数据传送。远程系统通常表现出明显的指向特征,射频卡与读卡装置的价格相对昂贵,常应用于车辆监控、人员或物件追踪、制造流程监控以及港口货物处理等领域。

②读卡器

RFID系统里,读卡器的构造差异很大,这取决于它兼容的标签种类以及它要实现的作用。读卡器主要用途是作为标签间信息交换的桥梁。除此之外,读卡器还具备相当精密的信号状况管理、奇偶校验纠错等高级功能。标签里面,除了要存放传输的数据,还必须包含一定的辅助内容,比如错误检测码等。数据信息和相关内容依照固定格式组合,然后依照预定次序传送出去。读卡设备借助收到的补充内容来调控数据传输过程。当读卡设备获取的信息准确无误且成功解析时,它会运用特定方法判定发射装置是否需要再次发送信号,或者通知发射装置终止传输,这就是所谓的"指令反馈机制"。借助这种协议,即便在短暂的时间、狭窄的区域读取众多标签,依然能够显著降低错误识别的发生率。常用读卡设备需与射频卡匹配,并且要搭配相应的控制与处理装置,例如多数读卡设备必须配备对应的控制器,读卡设备同控制器之间的数据传输途径常见的有RS485、W26、W34、RS232等,其根本目的在于将采集到的信息传递给控制器,从而完成更高级的通讯交互、身份验证及管理功能。

部分读卡设备具备记录能力,能够把信息存入卡内特定区域,借助向射频卡传输资料,即便系统脱离网络,也能完成支付及管理任务,这种特性在公共汽车和城市智能卡系统中具有显著作用。

每台读卡设备都需要安装天线,天线是射频卡和读卡设备之间交换信息的发送和接收装置。实际应用中开元棋官方正版下载开yunapp体育官网入口下载手机版,除了系统供电情况,天线的具体形态、尺寸以及彼此间的摆放角度也会影响信息的发送和接收效果,周边的电磁环境会对读写距离造成显著作用,实际操作时必须全面考虑工作场地的干扰因素。

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