射频标签技术介绍

北京市瑞智通科技有限责任公司 射频标签技术介绍 1. 概述 射频技术是利用无线电波对媒体进行读写。射频识别的距离可达几十厘米至几 米，且根据读写的方式，可以输入数千字节的信息，同时，还具有极高的保密性。射频 识别技术适用的领域：物料跟踪、运载工具和货架识别等要求非接触数据采集和交换的 场合，要求频繁改变数据内容的场合尤为适用。如香港的车辆自动识别系统—驾易通， 采用的主要技术就是射频技术。目前香港已经有约 8万辆汽车装上了电子标签，装有电 子标签的车辆通过装有射频扫描器的专用隧道、停车场或高速公路路口时，无需停车缴 费，大大提高了行车速度，提高了效率。射频技术在其它物品的识别及自动化管理方面 也得到了较广泛的应用。 2. RFID系统的组成 2.1. 信号发射机 在 RFID系统中，信号发射机为了不同的应用目的，会以不同的形式存在，典型的形 式是标签（TAG）。标签相当于条码技术中的条码符号，用来存储需要识别传输的信息， 另外，与条码不同的是，标签必须能够自动或在外力的作用下，把存储的信息主动发射 出去。标签一般是带有线圈、天线、存储器与控制系统的低电集成电路。典型的标签结 构如上图所示：按照不同的分类标准，标签有许多不同的分类。 （1）、主动式标签、被动式标签 在实际应用中，必须给标签供电它才能工作，虽然它的电能消耗是非常低的（一般 是百万分之一毫瓦级别）。按照标签获取电能的方式不同，可以把标签分成主动式标签 与被动式标签。主动式标签内部自带电池进行供电，它的电能充足，工作可靠性高，信 号传送的距离远。另外，主动式标签可以通过设计电池的不同寿命对标签的使用时间或 使用次数进行限制，它可以用在需要限制数据传输量或者使用数据有限制的地方，比如， 一年内，标签只允许读写有限次。主动式标签的缺点主要是标签的使用寿命受到限制， 而且随着标签内电池电力的消耗，数据传输的距离会越来越小，影响系统的正常工作。 被动式标签内部不带电池，要靠外界提供能量才能正常工作。被动式标签典型的产 生电能的装置是天线与线圈，当标签进入系统的工作区域，天线接收到特定的电磁波， 线圈就会产生感应电流，在经过整流电路给标签供电。被动式标签具有永久的使用期， 常常用在标签信息需要每天读写或频繁读写多次的地方，而且被动式标签支持长时间的 数据传输和永久性的数据存储。被动式标签的缺点主要是数据传输的距离要比主动式标 签小。因为被动式标签依靠外部的电磁感应而供电，它的电能就比较弱，数据传输的距 离和信号强度就受到限制，需要敏感性比较高的信号接收器（阅读器）才能可靠识读。 （2）只读标签与可读可写标签 北京市瑞智通科技有限责任公司 根据内部使用存储器类型的不同，标签可以分成只读标签与可读可写标签。只读标 签内部只有只读存储器 ROM（READONLYMEMORY）和随机存储器 RAM（RANDOMACCESSMEMORY）。 ROM 用于存储发射器操作系统说明和安全性要求较高的数据，它与内部的处理器或逻辑 处理单元完成内部的操作控制功能，如响应延迟时间控制，数据流控制，电源开关控制 等。另外，只读标签的 ROM中还存储有标签的标识信息。这些信息可以在标签制造过程 中由制造商写入 ROM中，也可以在标签开始使用时由使用者根据特定的应用目的写入特 殊的编码信息。这种信息可以只简单地代表二进制中的“0”或者“1”，也可以象二维 条码那样，包含复杂的相当丰富的信息。但这种信息只能是一次写入，多次读出。只读 标签中的 RAM用于存储标签反应和数据传输过程中临时产生的数据。另外，只读标签中 除了 ROM和 ROM外，一般还有缓冲存储器，用于暂时存储调制后等待天线发送的信息。 可读可写标签内部的存储器除了 ROM、RAM和缓冲存储器之外，还有非活动可编程记 忆存储器。这种存储器除了存储数据功能外，还具有在适当的条件下允许多次写入数据 的功能。非活动可编程记忆存储器有许多种，EEPROM（电可擦除可编程只读存储器）是 比较常见的一种，这种存储器在加电的情况下，可以实现对原有数据的擦除以及数据的 重新写入。 （3）标识标签与便携式数据文件 根据标签中存储器数据存储能力的不同，可以把标签分成仅用于标识目的的标识标 签与便携式数据文件两种。对于标识标签来说，一个数字或者多个数字字母字符串存储 在标签中，为了识别的目的或者是进入信息管理系统中数据库的钥匙（KEY）。条码技术 中标准码制的号码，如 EAN/UPC码，或者混合编码，或者标签使用者按照特别的方法编 的号码，都可以存储在标识标签中。标识标签中存储的只是标识号码，用于对特定的标 识项目，如人、物、地点进行标识，关于被标识项目的详细的特定的信息，只能在与系 统相连接的数据库中进行查找。 顾名思义，便携式数据文件就是说标签中存储的数据非常大，足可以看作是一个数 据文件。这种标签一般都是用户可编程的，标签中除了存储标识码外，还存储有大量的 被标识项目其它的相关信息，如包装说明，工艺过程说明等等。在实际应用中，关于被 标识项目的所有的信息都是存储在标签中的，读标签就可以得到关于被标识项目的所有 信息，而不用再连接到数据库进行信息读取。另外，随着标签存储能力的提高，可以提 供组织数据的能力，在读标签的过程中，可以根据特定的应用目的控制数据的读出，实 现在不同的情况下读出的数据部分不同。 2.2. 信号接收机 在 RFID系统中，信号接收机一般叫做阅读器。根据支持的标签类型不同与完成的功 能不同，阅读器的复杂程度是显著不同的。阅读器基本的功能就是提供与标签进行数据 传输的途径。另外，阅读器还提供相当复杂的信号状态控制、奇偶错误校验与更正功能 等。标签中除了存储需要传输的信息外，还必须含有一定的附加信息，如错误校验信息 等。识别数据信息和附加信息按照一定的结构编制在一起，并按照特定的顺序向外发送。 阅读器通过接收到的附加信息来控制数据流的发送。一旦到达阅读器的信息被正确的接 收和译解后，阅读器通过特定的算法决定是否需要发射机对发送的信号重发一次，或者 知道发射器停止发信号，这就是“命令响应协议”。使用这种协议，即便在很短的时间、 很小的空间阅读多个标签，也可以有效地防止“欺骗问”的产生。 北京市瑞智通科技有限责任公司 2.3. 编程器 只有可读可写标签系统才需要编程器。编程器是向标签写入数据的装置。编程器写 入数据一般来说是离线（OFF-LINE）完成的，也就是预先在标签中写入数据，等到开始 应用时直接把标签黏附在被标识项目上。也有一些 RFID 应用系统，写数据是在线 （ON-LINE）完成的，尤其是在生产环境中作为交互式便携数据文件来处理时。 2.4. 天线 天线是标签与阅读器之间传输数据的发射、接收装置。在实际应用中，除了系统功率，天线 的形状和相对位置也会影响数据的发射和接收，需要专业人员对系统的天线进行设计、安装。 概述 RFID系统的组成 信号发射机 信号接收机 编程器 天线