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RFID的技术原理分析与优势

作者:鸿顺捷rfid-吕烊 日期:2020/11/17 17:49:22

RFID是一种非接触式的自动识别技术,它利用射频信号通过电磁耦合或电感耦合两种方式实现自动识别目标,并取得相关数据。标签是RFID技术的核心部件。RFID标签内有一个发送应答机,当标签进入射频区域时会产生感应电流从而获得能量。然后向RFID读写器发送特定信号,大部分标签都有一个ID序列号(如SKU码)。读写器在收到ID序列号后将信息传到计算机数据库从中检索相关数据,并按指令完成相关操作。RFID标签也有可读存储器,用于存储向不同阅读器发生的信息,这部分信息用于对贴有标签的物体进行识别。

RFID系统主要由三部分组成:

电子标签(Tag):由耦合元件及芯片组成,标签含有内置天线,用于和射频天线间进行通信。

读写器(Reader):读取或写入标签信息。
应用系统:根据逻辑运算,通过读写器读取或写入射频信号。

RFID系统具体结构如下图:

 

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电子标签

电子标签主要由射频芯片与天线组成:

1)射频芯片

芯片是大部分半导体产品的核心技术。其中射频芯片可分为标签芯片和读写器芯片。标签芯片集成了除标签天线以外的所有电路,一共包括射频前端、模拟前端、数字基带和存储器单元等模块。因此,对芯片的要求为轻、薄、小、稳定性高和价格低。

从长远来看,RFID芯片的设计及制造工艺的发展趋势仍然是功耗更低、距离更远、读写速度更快、可靠性和安全性更高,并且成本持续降低。对于国内RFID芯片厂商,最重要的是芯片的稳定性,包括生产工艺需要继续改进。

 RFID标签


2)天线

天线是信号传输的重要载体。RFID天线也分为标签天线和读写器天线。

根据应用场景的不同,RFID标签可能贴在不同形状、不同规格的物体上,或者镶嵌进物体内部。另外,标签天线承担接受能量的作用,读写器天线承担发射能量的作用,因此对天线的设计提出更加严格的要求。

天线主要实现的功能是传输最大的能量进出标签芯片。需要仔细考虑天线和标签芯片之间的匹配问题。以在零售商品中的应用为例,如带宽为435MHz2.45GHz5.8GHz。天线必须满足以下要求:天线体积足够的小以至于能够贴到需要的物品上;有全向或半球覆盖的方向性;提供最大最强的信号给标签的芯片;无论物品是什么方向,天线的极化都能与读写器的询问信号相匹配;具有鲁棒性,且价格相对便宜。?

 

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读写器

RFID读写器从射频频率上分:低频读写器、高频读写器、超高频读写器、双频读写器等。目前较为常见的应用到主要为超高频读写器(UHF)。

近年来,超高频读写器(UHF)主要应用于以下领域:仓储物流管理、资产管理、图书管理、交通管理、服装管理、零售行业、产线自动化、人员管理等。

目前,市面上较为常见的超高频读写器主要有:分体式固定读写器、一体式固定读写器、AGV小车读写器、工业嵌入式读写器、桌面发卡器、便携式手持读写器等。

RFID读写器

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应用系统(中间件)

RFID中间件扮演RFID标签和应用程序之间的中介角色,可独立于RFID读写器和电子标签。RFID中间件又称为RFID应用系统,它可以加速RFID项目的开发进度,系统可以在更短时间内投入使用。中间件可以整合不同型号RFID的数据,对RFID的灵活性水平做到提升。中间件同时包含用于监视和维护RFID系统的工具。另一个中间件的功能是过滤无效的射频数据。

RFID中间件已应用于多个行业,随着国家对RFID技术的重视,为了保证RFID行业的健康发展,目前正在考虑建立RFID测试及认证机构。对于目前国内RFID的行业标准,目前仍以国际通用的标准执行,如ISO系列标准等。下图为RFID标准体系的基本结构。随着RFID技术广泛的应用和我国自主技术不断的发展,我国也会相继推出适合我们自己国家的标准。

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RFID的技术优势

RFID 技术广泛应用之前,信息的记录和传输主要靠条形码,使用条形码的优点是配置灵活、整体成本较低,但是存在易污染、易破损,操作较为繁琐等缺点,虽然RFID标签和条形码都是用来存储产品的信息,但是,这两种技术之间仍有以下区别:

RFID技术相对于条形码技术存储容量更大可达百万字节,抗污能力较强,可以做到更加小型化且读写速度较快,安全性也有保障可加密处理。

RFID所用材质多为PET材料,具有耐高温、耐腐蚀等特性,而条形码材质多为纸张,易受污染。

RFID外在形态可以做到小型化或者可以做成多个形态,而条形码多为标准尺寸。

RFID标签可通过软件进行数据加密,而条形码只能读取。

RFID读写器可以同时识别多个RFID标签,条形码只可以一次扫描一个。

RFID读写器可以穿透多种材质识别标签,如:纸张、木材和塑料等非金属或非透明材料,而条形码必须近距离且没有物体阻挡才能被识别。

RFID标签可反复使用,添加或删除数据,而条形码不能重复使用,只能使用一次。

在应用场景及应用领域,二者使用情况接近,但RFID标签在零售业、图书管理等行业在逐渐普及。

总体而言,RFID技术的主要优势为读取速度较快、识别准确率较高。就货物盘点而言,RFID技术可以帮助提高货物盘点速度和准确率。因此,RFID技术在仓储/零售行业将有大量应用。以仓储物流为例,用条码技术的货物读取速度为300/小时,准确率在50%-80%的区间,库存盘点的频率为一年一次到四次,而使用RFID技术的读取速度为700/小时,准确率稳定在97%-99%的区间,库存盘点频率可以提高到一周一次。

 


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