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射頻識別技�(shù)
閱讀�10547時間�2010-11-12 16:39:53

  通過采用一些先�(jìn)的技�(shù)手段,實(shí)�(xiàn)人們對各類物體或設(shè)� (人員、物�) 在不同狀�(tài)(移動、靜止或惡劣�(huán)�)下的自動識別和管��

簡介

  20世紀(jì)80年代,由于大�(guī)模集成電路技�(shù)的成�,射頻識別系�(tǒng)的體積大大縮小,使得射頻識別技�(shù)�(jìn)入實(shí)用化的階�,成為一種成熟的自動識別技�(shù)�

  射頻識別技�(shù)是利用射頻方式�(jìn)行非接觸雙向通信,以�(dá)到識別目的并交換�(shù)�(jù)。它與同期或早期的接觸式識別技�(shù)不同。RFID系統(tǒng)的射頻卡和讀寫器之間不用接觸就可完成識別,因此它可在更廣泛的場合中應(yīng)��

  典型的射頻識別系�(tǒng)包括射頻卡和讀寫器兩部��

  射頻卡是將幾個主要模塊集成到一塊芯片中,完成與讀寫器的通信。芯片上有EEPROM用來儲存識別碼或其它�(shù)�(jù)。EEPROM容量從幾比特到幾萬比�� 芯片外圍僅需連接天線(和電�),可以作為人員的身份識別卡或貨物的標(biāo)識卡??ǚ庋b可以有不同形�,比如常見的信用卡及小圓片的形式�。與條碼、磁�、IC卡等同期或早期的識別技�(shù)相比,射頻卡具有非接�、工作距離長、適于惡劣環(huán)�、可識別�(yùn)動目�(biāo)等優(yōu)�(diǎn)�

  在多�(shù)RFID系統(tǒng)�,讀寫器在一個區(qū)域內(nèi)�(fā)射電磁波(區(qū)域大小取決于工作頻率和天線尺�)。卡片內(nèi)有一個LC串聯(lián)諧振電路,其頻率與讀寫器�(fā)射的頻率相同。當(dāng)射頻卡經(jīng)過這個區(qū)域時,在電磁波的激勵下,LC諧振電路�(chǎn)生共振,從而使電容�(nèi)有了電荷。在這個電容的另一�,接有一個單�?qū)ǖ碾娮颖?,將電容?nèi)的電荷送到另一個電容內(nèi)儲存。當(dāng)所積累的電荷達(dá)�2V�,此電容可作為電源為其它電路提供工作電壓,將卡內(nèi)�(shù)�(jù)�(fā)射出去或接取讀寫器的數(shù)�(jù)。讀寫器接收到卡的數(shù)�(jù)�,解碼并�(jìn)行錯誤校�(yàn)來決定數(shù)�(jù)的有效性,然后,通過RS232、RS422、RS485或無線方式將�(shù)�(jù)傳送到�(jì)算機(jī)�(wǎng)�(luò)。簡單的RFID�(chǎn)品就是一種非接觸的IC�,而復(fù)雜的RFID�(chǎn)品能和外部傳感器接口連接來測�、記錄不同的參數(shù),甚至可與GPS系統(tǒng)連接來跟蹤物��

分類

  射頻識別技�(shù)主要按以下四種方式分��

  (1)  工作頻率

  根據(jù)工作頻率的不同可分為低頻和高頻系�(tǒng)。①低頻系統(tǒng)一般指其工作頻率小�30MHz的系�(tǒng)。其基本特點(diǎn)是:射頻卡的成本較低、標(biāo)簽內(nèi)保存的數(shù)�(jù)量較�、閱讀距離較短(無源情況,典型閱讀距離�10cm)、射頻卡外形多樣(卡狀、環(huán)狀、鈕扣狀、筆狀)、閱讀天線方向性不�(qiáng)�。低頻系�(tǒng)多用于短距離、低成本的應(yīng)用中,如多數(shù)的門禁控制、動物監(jiān)�、貨物跟蹤。②高頻系統(tǒng)一般指其工作頻率大�400MHz的系�(tǒng)。高頻系�(tǒng)的基本特�(diǎn)是射頻卡及讀寫器成本均較�、卡�(nèi)保存的數(shù)�(jù)量較�、閱讀距離較遠(yuǎn)(可達(dá)幾m~十幾m)、適�(yīng)物體高速運(yùn)動性能好、外形一般為卡狀、閱讀天線及射頻卡天線均有較強(qiáng)的方向�。高頻系�(tǒng)多應(yīng)用于需要較長的讀寫距離和高的讀寫速度的場�,像火車�(jiān)�、高速公路收�(fèi)等系�(tǒng)�

  (2)  射頻�

  根據(jù)射頻卡的不同可分成可讀�(RW)卡、一次寫入多次讀�(WORM)卡和只讀(RO)卡三�。RW卡一般比WORM卡和RO卡貴得多,如電話�、信用卡�。一般情況下改寫�(shù)�(jù)所花費(fèi)的時間遠(yuǎn)大于讀取數(shù)�(jù)所花費(fèi)的時�(常規(guī)為改寫所花費(fèi)的時間為s�,閱讀花費(fèi)的時間為ms�)。WORM卡是用戶可以一次性寫入的�,寫入后�(shù)�(jù)不能改變,且比RW卡要便宜。RO卡存有一個的號碼,不能逐改,保證了安全�。RO��

  (3)  射頻卡的有源與無�

  射頻卡可分為有源及無源兩種。有源射頻卡使用卡內(nèi)電池的能�、識別距離較長,可達(dá)十幾m,但是它的壽命有�(3~10�),且價格較高;無源射頻卡不含電池,利用讀寫器�(fā)射的電磁波提供能�,重量輕、體積小、壽命長、很便宜,但它的�(fā)射距離受限制,一般是幾十cm,且需要讀寫器的發(fā)射功率大�

  (4)  �(diào)制方�

  根據(jù)�(diào)制方式的不同還可分為主動式和被動�。①主動式的射頻卡用自身的射頻能量主動地�(fā)送數(shù)�(jù)給讀寫器。②被動式的射頻�,使用調(diào)制散射方式發(fā)射數(shù)�(jù)。它必須利用讀寫器的載波調(diào)制自己的信號,適宜在門禁或交通的�(yīng)用中使用。因?yàn)樽x寫器可以確保只激活一定范圍之�(nèi)的射頻卡�

  目前使用的多�(shù)系統(tǒng)�,一次只能讀寫一個射頻卡。射頻卡之間要保持一定距�,確保一次只能有一個卡在讀寫區(qū)域內(nèi)。讀寫距離長,射頻卡之間的距離就要大,應(yīng)用起來很不方�?,F(xiàn)在的射頻卡具有防碰撞的功�,這對于RFID來說十分重要。所謂碰撞是指多個射頻卡�(jìn)入識別區(qū)域時信號互相干擾的情�。具有防碰撞性能的系�(tǒng)可以同時識別�(jìn)入識別距離的所有射頻卡,它的并行工作方式大大提高了系統(tǒng)的效��

在我國的�(fā)�

  (1)  門禁保�

  將來的門禁保安系�(tǒng)均可�(yīng)用射頻卡。一卡可以多�。比�,可以作工作�、出入證、停車卡、飯店住宿卡甚至旅游�(hù)照等,目的都是識別人員身�、安全管理、收�(fèi)等等。好處是簡化出入手續(xù)、提高工作效�、安全保�(hù)。只要人員佩戴了封裝成ID卡大小的射頻卡、�(jìn)出入口有一臺讀寫器,人員出入時自動識別身份,非法闖入會有報(bào)警。安全級別要求高的地�、還可以�(jié)合其它的識別方式,將指紋、掌紋或顏面特征存入射頻��

  公司還可以用射頻卡保�(hù)和跟蹤財(cái)�(chǎn)。將射頻卡貼在物品上�,如�(jì)算機(jī)、傳真機(jī)、文件、復(fù)印機(jī)或其它實(shí)�(yàn)室用品上。該射頻卡使得公司可以自動跟蹤管理這些有價值的�(cái)�(chǎn),可以跟蹤一個物品從某一建筑離開,或是用�(bào)警的方式限制物品離開某地。結(jié)合GPS系統(tǒng)利用射頻�,還可以對貨柜車、貨艙等�(jìn)行有效跟��

  (2)  汽車防盜

  這是RFID較新的應(yīng)�。目前已�(jīng)開發(fā)出了足夠小的、能夠封裝到汽車鑰匙�(dāng)中含有特定碼字的射頻�。它需要在汽車上裝有讀寫器,當(dāng)鑰匙插入到點(diǎn)火器中時,讀寫器能夠辨別鑰匙的身�。如果讀寫器接收不到射頻卡發(fā)送來的特定信�,汽車的引擎將不會發(fā)�。用這種電子�(yàn)證的方法,汽車的中央�(jì)算機(jī)也就能容易防止短路點(diǎn)��

  另一種汽車防盜系�(tǒng)�,司�(jī)自己帶有一射頻�,其�(fā)射范圍是在司�(jī)座椅45~55cm以內(nèi),讀寫器安裝在座椅的背部。當(dāng)讀寫器讀取到有效的ID號時,系�(tǒng)�(fā)出三聲鳴�,然后汽車引擎才能啟�。該防盜系統(tǒng)還有另一�(qiáng)大功能:倘若司機(jī)離開汽車并且車門敞開引擎也沒有關(guān)閉,這時讀寫器就需要讀取另一有效ID�;假如司�(jī)將該射頻卡帶離汽�,這樣讀寫器不能讀到有效ID�,引擎就會自動關(guān)閉,同時觸發(fā)�(bào)警裝��

  (3)  電子物品�(jiān)視系�(tǒng)

  電子物品�(jiān)視系�(tǒng)(Electronic Article Surveillance, EAS)的目的是防止商品被盜。整個系�(tǒng)包括貼在物體上的一個內(nèi)存容量僅�1比特(即開或關(guān))的射頻卡,和商店出口處的讀寫器。射頻卡在安裝時被激活。在激活狀�(tài)�,射頻卡接近掃描器時會被探測�,同時會�(bào)警。如果貨物被購買,由銷售人員用專用工具拆除射頻卡(典型的是在服裝店�),或者用磁場來使射頻卡失�,或者直接破壞射頻卡本身的電特�。EAS系統(tǒng)已被廣泛使用。據(jù)估計(jì)每年消�60億套�

  商品生產(chǎn)銷售�(lǐng)�

  (1)  生產(chǎn)線自動化

  用RFID技�(shù)在生�(chǎn)流水線上�(shí)�(xiàn)自動控制、監(jiān)�,提高生�(chǎn)率,改�(jìn)生產(chǎn)方式,節(jié)約了成本。舉個例子以說明在生�(chǎn)線上�(yīng)用RFID技�(shù)的情��

  用于汽車裝配流水�。德國寶馬汽車公司在裝配流水線上�(yīng)用射頻卡,以盡可能大量地生產(chǎn)用戶定制的汽�。寶馬汽車的生產(chǎn)是基于用戶提出的要求式樣而生�(chǎn)�。用戶可以從上萬種內(nèi)部和外部選項(xiàng)�,選定自己所需車的顏色、引擎型號和輪胎式樣�。這樣一�,汽車裝配流水線上就得裝配上百種式樣的寶馬汽�,如果沒有一個高度組織的、復(fù)雜的控制系統(tǒng)是很難完成這樣�(fù)雜的任務(wù)的。寶馬公司在其裝配流水線上配有RFID系統(tǒng),使用可重復(fù)使用的射頻卡。該射頻卡上帶有汽車所需的所有詳�(xì)的要�,在每個工作點(diǎn)處都有讀寫器,這樣可以保證汽車在各個流水線位置,能毫不出錯地完成裝配任�(wù)�

  (2)  倉儲管理

  將RFID系統(tǒng)用于智能倉庫貨物管理,能有效地解決與貨物流動有關(guān)的信息管�,不但增加了處理貨物的速度,還可監(jiān)視貨物的一切信息。射頻卡貼在貨物所通過的倉庫大門邊上,讀寫器和天線都放在叉車�,每個貨物都貼有條碼,所有條碼信息都被存儲在倉庫的中央計(jì)算機(jī)�,與該貨物有�(guān)的信息都能在�(jì)算機(jī)里查�。當(dāng)貨物出庫�,由另一讀寫器識別并告知中央計(jì)算它被放在哪個拖車上。這樣,管理中心可以實(shí)時地了解到已�(jīng)生產(chǎn)了多少產(chǎn)品和�(fā)送了多少�(chǎn)品�

  (3)  �(chǎn)品防�

  偽造問題在世界各地都是令人頭疼的問�,將射頻識別技�(shù)�(yīng)用在防偽�(lǐng)域有它自身的技�(shù)�(yōu)勀防偽技�(shù)本身要求成本�,且難于偽造。射頻卡的成本就相對便宜,而芯片的制造需要有昂貴的芯片工�,使偽造者望而卻�。射頻卡本身有內(nèi)�,可以儲存、修改與�(chǎn)品有�(guān)的數(shù)�(jù),利于銷售商使用;體積十分小、便于產(chǎn)品封裝。像電腦、激光打印機(jī)、電視等�(chǎn)品上都可使用�

  (4)  RFID卡收�(fèi)

  國外的各種交易大多利用各種卡來完�,而我國普遍采用現(xiàn)金交易。現(xiàn)金交易不方便也不安全,還容易出現(xiàn)稅收的漏�。目前的收費(fèi)卡多用磁�、IC卡,而射頻卡也開始占�(jù)市場。原因是在一些惡劣的�(huán)境中,磁卡、IC卡容易損�,而射頻卡則不易磨�,也不怕靜電及其它情況;同時,射頻卡用起來方便、快�,甚至不用打開包,在讀寫器前搖晃一�,就完成收費(fèi)。另外,還可同時識別幾張卡.并行收費(fèi),如公共汽車上的電子月票。我國大城市的公共汽車異常擁�、環(huán)境條件差,射頻卡的使用有助于改善這種情況�

  管理與數(shù)�(jù)�(tǒng)�(jì)�(lǐng)�

  (1)  畜牧管理

  該領(lǐng)域的�(fā)展起步于賽馬的識�,是用小玻璃封裝的射頻卡植于動物皮下。射頻卡大約10mm�,內(nèi)有一個線�,約1000圈的�(xì)線繞在鐵氧體�,讀寫距離是十幾cm。從賽馬識別�(fā)展到了標(biāo)識牲�。牲畜的識別提供了現(xiàn)代化管理牧場的方��

  (2)  �(yùn)動計(jì)�

  在馬拉松比賽�,由于人員太多,有時個出�(fā)的人同一個出�(fā)的人能相�40分鐘。如果沒有一個精確的�(jì)時裝置,就會出現(xiàn)差錯。射頻卡�(yīng)用于馬拉松比賽中,運(yùn)動員在自己的鞋帶上很方便地系上射頻卡,在比賽的起跑線和終�(diǎn)線處放置帶有微型天線的小墊片。當(dāng)�(yùn)動員越過此墊片時,計(jì)時系�(tǒng)便會接收�(yùn)動員所帶的射頻卡發(fā)出的ID�,并記錄�(dāng)時的時間。這樣,每個運(yùn)動員都會有自己的起始時間和結(jié)束時�,不會出�(xiàn)不公平競爭的可能性了。在比賽路線�,如果每�5km就設(shè)置這樣一個墊�,還可以很方便地記錄�(yùn)動員在每個階段所用的時間�

  RFID還可�(yīng)用于汽車大獎賽上的精確計(jì)�。在跑道下面按照一定的距離間隔埋入一系列的天線,這些天線與讀寫器相�,而射頻卡安裝到賽車前方。當(dāng)賽車每越過一個天線時,賽車的ID號和時間就被記錄下來,并存儲到中央計(jì)算機(jī)�(nèi)。這樣到比賽結(jié)束時,每個參賽選手將會有一個準(zhǔn)確的�(jié)果�

  交通運(yùn)輸領(lǐng)�

  (1)  高速公路自動收�(fèi)及交通管�

  高速公路自動收�(fèi)系統(tǒng)是射頻識別技�(shù)最成功的應(yīng)用之一。目�,中國的高速公路發(fā)展非?�?,而高速公路收�(fèi)卻存在一些問題:一是在收費(fèi)站口,許多車輛要停車排隊(duì),成為交通瓶頸問�;二是少�(shù)不法的收�(fèi)員貪污路�(fèi),使國家損失了相�(dāng)?shù)�?cái)政收�。RFID技�(shù)�(yīng)用在高速公路自動收�(fèi)上,能夠充分體現(xiàn)它非接觸識別的優(yōu)勢——讓車輛高速通過收費(fèi)站的同時自動完成收費(fèi),同時可以解決收�(fèi)員貪污路�(fèi)及交通擁堵的問題。利用射頻識別技�(shù)的不停車高速公路自動收�(fèi)系統(tǒng)是將來的�(fā)展方�;人工收�(fèi),包括IC卡的停車收費(fèi)方式,終將會被淘�。預(yù)�(jì)在未�10年內(nèi),高速公路自動收�(fèi)系統(tǒng)將有�(shù)十億元的需��

  在城市交通方�,解決交通日趨擁擠問題不能只依賴于修�。加�(qiáng)交通的指揮、控�、疏�(dǎo),提高道路的利用�,深挖現(xiàn)有交通潛能也是非常重要的;而基于RFID技�(shù)的交通管理系�(tǒng)可實(shí)�(xiàn)自動查處違章車輛,記錄違章情�。另�,公共汽車站�(shí)時跟蹤指示公共汽車到站時間及自動顯示乘客信息,會給乘客帶來很大的方便�

  (2)  火車和貨�(yùn)集裝箱的識別

  在火車運(yùn)營中,使用RFID系統(tǒng)很大的優(yōu)勢在于:火車是按既定路線�(yùn)行的,因此肯定要通過�(shè)定的讀寫器的地�(diǎn)。通過讀到的�(shù)�(jù),能夠得到火車的身份、監(jiān)控火車的完整�,以防止遺漏在鐵軌上的車廂發(fā)生撞車事�,同時能在車站將車廂重新編組。起初的努力是用超音波和雷達(dá)測距系統(tǒng)讀出車廂側(cè)的條�,現(xiàn)在被RFID系統(tǒng)取代。射頻卡一般安在車廂頂�,讀寫器安在鐵路沿線,就可得到火車的�(shí)時信息及車廂�(nèi)裝的物品信息�

  目前,射頻自動識別系�(tǒng)的安裝遍布全�14個鐵路局�2001�3�1日,鐵道部正式聯(lián)�(wǎng)啟用車次車號自動識別系統(tǒng),為自備車企�(yè)、合資鐵路和地方鐵路�(shí)�(xiàn)信息化智能運(yùn)輸管理提供了重要良機(jī)�

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