rfid技術(shù)的基本原理是利用射頻信號或空間耦合(電感或電磁耦合)的傳輸特性,實現(xiàn)對物體或商品的自動識別。
數(shù)據(jù)存儲在電子數(shù)據(jù)載體(稱電子標簽或標簽)之中,電子標簽的能量供應(yīng)以及電子標簽與讀寫器之間的數(shù)據(jù)交換不是通過電流的觸點接通而是通過無線電電磁場。射頻識別是無線電頻率識別的簡稱,即通過無線電波進行識別。
rfid技術(shù)的工作原理:
電子標簽tag進入讀寫器產(chǎn)生的磁場后,讀寫器發(fā)出射頻信號;
憑借感應(yīng)電流所獲得的能量發(fā)送出存儲在芯片中的產(chǎn)品信息(無源標簽或被動標簽),或者主動發(fā)送某一頻率的信號(有源標簽或主動標簽);
讀寫器讀取信息并解碼后,通過主機與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)相連進行處理。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)由本地網(wǎng)絡(luò)和全球互聯(lián)網(wǎng)組成,是實現(xiàn)信息管理和信息流通的功能模塊。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)可以在全球互聯(lián)網(wǎng)上,通過管理軟件或系統(tǒng)來實現(xiàn)全球性質(zhì)的“實物互聯(lián)”。
1)rfid系統(tǒng)的工作流程
讀寫器通過發(fā)射天線發(fā)送一定頻率的射頻信號,形成讀寫器的一個有效識別范圍;當(dāng)附著有射頻標簽的目標對象進入讀寫器的電磁信號輻射區(qū)域時會產(chǎn)生感應(yīng)電流;借助感應(yīng)電流或自身電源提供的能量,射頻標簽被激活將自身編碼等信息通過內(nèi)置天線發(fā)送出去;讀寫器天線接收來自射頻標簽的載波信號,經(jīng)天線調(diào)節(jié)器傳送到讀寫器的控制單元進行解調(diào)和解碼后,送到應(yīng)用系統(tǒng)進行相關(guān)處理;應(yīng)用系統(tǒng)根據(jù)邏輯運算判斷該射頻標簽的合法性,并針對不同的應(yīng)用做出相應(yīng)的處理和控制,發(fā)出指令信號并執(zhí)行相應(yīng)的應(yīng)用操作。
2)rfid系統(tǒng)中的三種事件類型
在rfid系統(tǒng)中,始終以能量作為基礎(chǔ),通過一定的時序方式來實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。在rfid系統(tǒng)工作的信道中存在3種事件模型:
以能量提供 為基礎(chǔ)的事件模型
以時序方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換 的事件模型
以數(shù)據(jù)交換為目的 的事件模型。
(1)能量提供
無源標簽利用rfid讀寫器工作能量。
當(dāng)電子標簽進入讀寫器的工作范圍之內(nèi)以后,讀寫器發(fā)出的能量激活電子標簽,電子標簽通過整流的方法將接收到的能量轉(zhuǎn)換并存儲在電子標簽中的電容里,從而為電子標簽提供工作能量;
當(dāng)電子標簽離開讀寫器的工作范圍以后,電子標簽由于沒有獲得讀寫器的能量激活而處于休眠狀態(tài)。
有源標簽不利用讀寫器發(fā)出的射頻能量,它在進入讀寫器工作范圍后處于激活狀態(tài),和讀寫器發(fā)出的電磁波相互作用,因而讀寫器能夠以較小的發(fā)射能量取得較遠的通信距離。
(2)時序
時序指的是rfid讀寫器和rfid電子標簽的工作順序。
rfid系統(tǒng)是一個雙向系統(tǒng),讀寫器可以向電子標簽發(fā)送命令與數(shù)據(jù),電子標簽也可以向讀寫器發(fā)送存儲的數(shù)據(jù)。對于這樣的雙向系統(tǒng)來說,就需要確定一種工作順序,用來防止通信時產(chǎn)生沖突。一般有以下兩種方式:
rfid讀寫器處于主動狀態(tài),即讀寫器發(fā)出詢問后,電子標簽給予回答,稱這種方式為讀寫器先講(rtf,reader talks first)方式;
rfid電子標簽進入讀寫器工作范圍以后,首先發(fā)送信息,讀寫器根據(jù)電子標簽發(fā)送來的信息,進行記錄或者進一步發(fā)出詢問信息,這樣與電子標簽構(gòu)成一次完整的通信,來達到讀寫器對電子標簽進行識別的目的,這種情況叫作電子標簽先講(ttf,tag talks first)方式。
當(dāng)rfid讀寫器工作范圍內(nèi)存在多個rfid電子標簽時,讀寫器可以對這些電子標簽分別來進行識別,在這種工作方式下時序顯得更為重要。一般情況下,rfid讀寫器處于主動狀態(tài),即采用rtf。
讀寫器首先發(fā)出一系列的隔離指令,使得在讀寫器識讀范圍內(nèi)的多個電子標簽逐一或逐批的被隔離出去,最后只剩下一個處于活動狀態(tài)的電子標簽與讀寫器建立通信。
通信結(jié)束后,讀寫器將當(dāng)前活動狀態(tài)的電子標簽置為休眠狀態(tài)。
然后對剛才被隔離的電子標簽進行喚醒命令,激活全部的被隔離標簽,使得它們進入活動狀態(tài),再進一步逐次隔離,只選出一個電子標簽進行無碰撞通信。如此重復(fù),rfid讀寫器即可實現(xiàn)對工作范圍內(nèi)多個rfid電子標簽的識別功能。
rfid系統(tǒng)的兩種時序工作方式rtf和ttf各有優(yōu)缺點——
ttf方式因為不需要等待rfid讀寫器而主動發(fā)送數(shù)據(jù),所以具有識別速度快等特點,適用于需要高速識別的場合;
rtf方式是rfid讀寫器處于主動狀態(tài),能夠無碰撞地識讀多個rfid電子標簽,可靠性能較好,適用于一些重要數(shù)據(jù)識別的場合。
(3)數(shù)據(jù)交換
rfid系統(tǒng)最終要完成的功能是對數(shù)據(jù)的獲取,這種在系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)據(jù)交換有兩個方面的內(nèi)容——
rfid 讀寫器 ——> rfid電子標簽方向的數(shù)據(jù)傳輸;
rfid電子標簽——> rfid讀寫器方向的數(shù)據(jù)傳輸。
讀寫器——>標簽方向的數(shù)據(jù)傳輸
rfid讀寫器通過天線向外發(fā)射射頻信號,形成一個讀寫器的有效識別區(qū)域,然后讀寫器可以對在識別區(qū)域內(nèi)的rfid電子標簽發(fā)送命令信息或者寫入數(shù)據(jù)。這就是從讀寫器向電子標簽方向的數(shù)據(jù)傳輸包含的內(nèi)容。
首先,讀寫器向電子標簽發(fā)送命令信息有兩種情況——簡單的rfid系統(tǒng)中,rfid電子標簽在其工作頻帶內(nèi)的射頻能量激勵下激活,同時將標簽中存儲的信息反射回去。這種rfid系統(tǒng)中電子標簽只接受能量激勵而不接受讀寫器的命令信息,不具有多標簽的識別能力,目前主要應(yīng)用于鐵路車號識別系統(tǒng)中。 復(fù)雜的rfid系統(tǒng)中,rfid讀寫器不但能夠激活其工作范圍內(nèi)的rfid電子標簽,還能夠?qū)⒚钚畔l(fā)送到rfid電子標簽中去,指導(dǎo)其依據(jù)命令信息做出相應(yīng)的動作。從而進行改寫操作和實現(xiàn)多標簽讀取。
其次,考慮rfid讀寫器是否對rfid電子標簽進行改寫方面,也可以分為兩種情況——在只讀而不改寫的rfid系統(tǒng)中,rfid讀寫器在得到了rfid電子標簽的數(shù)據(jù)信息后,就直接將此信息上傳給中央信息系統(tǒng),而不再對電子標簽進行任何操作。對于另一些rfid系統(tǒng),rfid讀寫器在讀取完rfid電子標簽中的數(shù)據(jù)信息后,讀寫器再把改寫的命令信息發(fā)送給電子標簽,將電子標簽中的存儲信息進行改寫。
rfid電子標簽——>rfid讀寫器方向的數(shù)據(jù)傳輸
從電子標簽向讀寫器方向的數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓ぷ鞣绞桨韵聝煞N——
電子標簽激活以后,直接向讀寫器發(fā)送電子標簽中存儲的數(shù)據(jù)信息;
電子標簽激活以后,根據(jù)讀寫器的命令信息,進入數(shù)據(jù)發(fā)送狀態(tài)或者休眠狀態(tài)。