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射頻�(shí)別技�(shù)
閱讀�10556�(shí)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(duì)各類物體或設(shè)� (人員、物�) 在不同狀�(tài)(移動(dòng)、靜止或惡劣�(huán)�)下的自動(dòng)�(shí)別和管理�

�(jiǎn)�

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

  射頻�(shí)別技�(shù)是利用射頻方式�(jìn)行非接觸雙向通信,以�(dá)到識(shí)別目的并交換�(shù)�(jù)。它與同期或早期的接觸式�(shí)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�(shí)別,因此它可在更廣泛的場(chǎng)合中�(yīng)��

  典型的射頻識(shí)別系�(tǒng)包括射頻卡和讀寫器兩部��

  射頻卡是將幾�(gè)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�(chǔ)存識(shí)別碼或其它數(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�(shí)別卡或貨物的�(biāo)�(shí)�??ǚ庋b可以有不同形�,比如常見的信用卡及小圓片的形式等。與條碼、磁卡、IC卡等同期或早期的�(shí)別技�(shù)相比,射頻卡具有非接觸、工作距離長(zhǎng)、適于惡劣環(huán)境、可�(shí)別運(yùn)�(dòng)目標(biāo)等優(yōu)�(diǎn)�

  在多�(shù)RFID系統(tǒng)�,讀寫器在一�(gè)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�(gè)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�(gè)區(qū)域時(shí),在電磁波的激�(lì)下,LC諧振電路�(chǎn)生共�,從而使電容�(nèi)有了電荷。在這�(gè)電容的另一�,接有一�(gè)單向?qū)ǖ碾娮颖?,將電容?nèi)的電荷送到另一�(gè)電容�(nèi)�(chǔ)�。當(dāng)所積累的電荷達(dá)�2V�(shí),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(cuò)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(jiǎn)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(cè)�、記錄不同的參數(shù),甚至可與GPS系統(tǒng)連接來跟蹤物體�

分類

  射頻�(shí)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)等。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�、動(dòng)物監(jiān)管、貨物跟�。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)�(dòng)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�(zhǎng)的讀寫距離和高的讀寫速度的場(chǎng)合,像火車監(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)�、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�、信用卡等。一般情況下改寫�(shù)�(jù)所花費(fèi)的時(shí)間遠(yuǎn)大于讀取數(shù)�(jù)所花費(fèi)的時(shí)�(常規(guī)為改寫所花費(fèi)的時(shí)間為s�(jí),閱讀花費(fèi)的時(shí)間為ms�(jí))。WORM卡是用戶可以一次性寫入的卡,寫入后數(shù)�(jù)不能改變,且比RW卡要便宜。RO卡存有一�(gè)的號(hào)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(shí)別距離較�(zhǎng),可�(dá)十幾m,但是它的壽命有�(3~10�),且�(jià)格較高;無源射頻卡不含電�,利用讀寫器�(fā)射的電磁波提供能�,重量輕、體積小、壽命長(zhǎng)、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(dòng)式和被動(dòng)式。①主動(dòng)式的射頻卡用自身的射頻能量主�(dòng)地發(fā)送數(shù)�(jù)給讀寫器。②被動(dòng)式的射頻卡,使用�(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(hào),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)中,一次只能讀寫一�(gè)射頻�。射頻卡之間要保持一定距離,確保一次只能有一�(gè)卡在讀寫區(qū)域內(nèi)。讀寫距離長(zhǎng),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能,這對(duì)于RFID來說十分重要。所謂碰撞是指多�(gè)射頻卡�(jìn)入識(shí)別區(qū)域時(shí)信號(hào)互相干擾的情況。具有防碰撞性能的系�(tǒng)可以同時(shí)�(shí)別�(jìn)入識(shí)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)的效率�

在我�(guó)的發(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�,可以作工作證、出入證、停車卡、飯店住宿卡甚至旅游�(hù)照等,目的都是識(shí)別人員身�、安全管理、收�(fèi)等等。好處是�(jiǎn)化出入手�(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�、�(jìn)出入口有一�(tái)讀寫器,人員出入時(shí)自動(dòng)�(shí)別身份,非法闖入�(huì)有報(bào)�。安全級(jí)別要求高的地方、還可以�(jié)合其它的�(shí)別方�,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�、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�(dòng)跟蹤管理這些有價(jià)值的�(cái)�(chǎn),可以跟蹤一�(gè)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�(duì)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(shí),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�(hào),汽車的引擎將不�(huì)�(fā)�(dòng)。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)自己帶有一射頻卡,其發(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�(hào)�(shí),系�(tǒng)�(fā)出三聲鳴叫,然后汽車引擎才能啟動(dòng)。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(shí)讀寫器就需要讀取另一有效ID�(hào);假如司�(jī)將該射頻卡帶離汽�,這樣讀寫器不能讀到有效ID�(hào),引擎就�(huì)自動(dòng)�(guān)�,同�(shí)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�(gè)系統(tǒng)包括貼在物體上的一�(gè)�(nèi)存容�?jī)H�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(shí)被激�。在激活狀�(tài)下,射頻卡接近掃描器�(shí)�(huì)被探�(cè)�,同�(shí)�(huì)�(bào)�。如果貨物被�(gòu)�,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(chǎng)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�(dòng)�

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

  用于汽車裝配流水�。德�(guó)寶馬汽車公司在裝配流水線上應(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)的。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�(hào)和輪胎式樣等。這樣一來,汽車裝配流水線上就得裝配上百種式樣的寶馬汽車,如果沒有一�(gè)高度組織�、復(fù)雜的控制系統(tǒng)是很難完成這樣�(fù)雜的任務(wù)�。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�(gè)工作�(diǎn)處都有讀寫器,這樣可以保證汽車在各�(gè)流水線位置,能毫不出�(cuò)地完成裝配任�(wù)�

  (2)  �(cāng)�(chǔ)管理

  將RFID系統(tǒng)用于智能�(cāng)�(kù)貨物管理,能有效地解決與貨物流動(dòng)有關(guān)的信息管理,不但增加了處理貨物的速度,還可監(jiān)視貨物的一切信�。射頻卡貼在貨物所通過的�(cāng)�(kù)大門邊上,讀寫器和天線都放在叉車上,每�(gè)貨物都貼有條�,所有條碼信息都被存�(chǔ)在�(cāng)�(kù)的中央計(jì)算機(jī)里,與該貨物有關(guān)的信息都能在�(jì)算機(jī)里查�。當(dāng)貨物出庫(kù)�(shí),由另一讀寫器�(shí)別并告知中央�(jì)算它被放在哪�(gè)拖車�。這樣,管理中心可以實(shí)�(shí)地了解到已經(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�(shí)別技�(shù)�(yīng)用在防偽�(lǐng)域有它自身的技�(shù)�(yōu)�(shì)。防偽技�(shù)本身要求成本�,且難于偽�。射頻卡的成本就相對(duì)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(chǔ)�、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)

  �(guó)外的各種交易大多利用各種卡來完成,而我�(guó)普遍采用�(xiàn)金交易。現(xiàn)金交易不方便也不安全,還容易出現(xiàn)稅收的漏洞。目前的收費(fèi)卡多用磁�、IC�,而射頻卡也開始占�(jù)市場(chǎng)。原因是在一些惡劣的�(huán)境中,磁�、IC卡容易損�,而射頻卡則不易磨損,也不怕靜電及其它情況;同�(shí),射頻卡用起來方�、快捷,甚至不用打開�,在讀寫器前搖晃一下,就完成收�(fèi)。另外,還可同時(shí)�(shí)別幾張卡.并行收�(fèi),如公共汽車上的電子月票。我�(guó)大城市的公共汽車異常擁擠、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(shí)�,是用小玻璃封裝的射頻卡植于�(dòng)物皮下。射頻卡大約10mm�(zhǎng),內(nèi)有一�(gè)線圈,約1000圈的�(xì)線繞在鐵氧體�,讀寫距離是十幾cm。從賽馬�(shí)別發(fā)展到了標(biāo)�(shí)牲畜。牲畜的�(shí)別提供了�(xiàn)代化管理牧場(chǎng)的方��

  (2)  �(yùn)�(dòng)�(jì)�(shí)

  在馬拉松比賽中,由于人員太多,有�(shí)�(gè)出發(fā)的人同一�(gè)出發(fā)的人能相�40分鐘。如果沒有一�(gè)精確的計(jì)�(shí)裝置,就�(huì)出現(xiàn)差錯(cuò)。射頻卡�(yīng)用于馬拉松比賽中,運(yùn)�(dòng)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點(diǎn)線處放置帶有微型天線的小墊片。當(dāng)�(yùn)�(dòng)員越過此墊片�(shí),計(jì)�(shí)系統(tǒng)便會(huì)接收�(yùn)�(dòng)員所帶的射頻卡發(fā)出的ID�(hào),并記錄�(dāng)�(shí)的時(shí)間。這樣,每�(gè)�(yùn)�(dòng)員都�(huì)有自己的起始�(shí)間和�(jié)束時(shí)�,不�(huì)出現(xiàn)不公平競(jìng)�(zhēng)的可能性了。在比賽路線�,如果每�5km就設(shè)置這樣一�(gè)墊片,還可以很方便地記錄�(yùn)�(dòng)員在每�(gè)階段所用的�(shí)��

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

  交通運(yùn)輸領(lǐng)�

  (1)  高速公路自�(dòng)收費(fèi)及交通管�

  高速公路自�(dòng)收費(fèi)系統(tǒng)是射頻識(shí)別技�(shù)最成功的應(yīng)用之一。目�,中�(guó)的高速公路發(fā)展非常快,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�(guó)家損失了相當(dāng)?shù)�?cái)政收�。RFID技�(shù)�(yīng)用在高速公路自�(dòng)收費(fèi)�,能夠充分體�(xiàn)它非接觸�(shí)別的�(yōu)�(shì)——讓車輛高速通過收費(fèi)站的同時(shí)自動(dòng)完成收費(fèi),同�(shí)可以解決收費(fèi)員貪污路�(fèi)及交通擁堵的問題。利用射頻識(shí)別技�(shù)的不停車高速公路自�(dòng)收費(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(huì)被淘�。預(yù)�(jì)在未�10年內(nèi),高速公路自�(dòng)收費(fèi)系統(tǒng)將有�(shù)十億元的需求�

  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),提高道路的利用率,深挖�(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(dòng)查處違章車輛,記錄違章情況。另�,公共汽車站�(shí)�(shí)跟蹤指示公共汽車到站�(shí)間及自動(dòng)顯示乘客信息,會(huì)給乘客帶來很大的方便�

  (2)  火車和貨�(yùn)集裝箱的�(shí)�

  在火車運(yùn)�(yíng)�,使用RFID系統(tǒng)很大的優(yōu)�(shì)在于:火車是按既定路線運(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)生撞車事故,同時(shí)能在車站將車廂重新編�。起初的努力是用超音波和雷達(dá)�(cè)距系�(tǒng)讀出車廂側(cè)的條碼,�(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)�(shí)信息及車廂內(nèi)裝的物品信息�

  目前,射頻自�(dòng)�(shí)別系�(tǒng)的安裝遍布全�(guó)14�(gè)鐵路局�2001�3�1�,鐵道部正式�(lián)�(wǎng)啟用車次車號(hào)自動(dòng)�(shí)別系�(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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