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射頻識別技術 |
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閱讀器根據使用的結構和技術不同可以是讀或讀/寫裝置，是RFID系統信息控制和處理中心。閱讀器通常由耦合模塊、收發模塊、控制模塊和接口單元組成。閱讀器和應答器之間一般採用半雙工通信方式進行信息交換，同時閱讀器通過耦合給無源應答器提供能量和時序。在實際應用中，可進一步通過Ethernet或WLAN等實現對物體識別信息的採集、處理及遠程傳送等管理功能。應答器是RFID系統的信息載體，應答器大多是由耦合原件（線圈、微帶天線等）和微芯片組成無源單元。 [4]產品分類 RFID技術中所衍生的產品大概有三大類：無源RFID產品、有源RFID產品、半有源RFID產品。 無源RFID產品發展最早，也是發展最成熟，市場應用最廣的產品。比如，公交卡、食堂餐卡、銀行卡、賓館門禁卡、二代身份證等，這個在我們的日常生活中隨處可見，屬於近距離接觸式識別類。其產品的主要工作頻率有低頻125KHZ、高頻13.56MHZ、超高頻433MHZ，超高頻915MHZ。 有源RFID產品，是最近幾年慢慢發展起來的，其遠距離自動識別的特性，決定了其巨大的應用空間和市場潛質。在遠距離自動識別領域，如智能監獄，智能醫院，智能停車場，智能交通，智慧城市，智慧地球及物聯網等領域有重大應用。有源RFID在這個領域異軍突起，屬於遠距離自動識別類。產品主要工作頻率有超高頻433MHZ，微波2.45GHZ和5.8GMHZ。 有源RFID產品和無源RFID產品，其不同的特性，決定了不同的應用領域和不同的應用模式，也有各自的優勢所在。但在本系統中，我們著重介紹介於有源RFID和無源RFID之間的半有源RFID產品，該產品集有源RFID和無源RFID的優勢於一體，在門禁進出管理，人員精確定位，區域定位管理，周界管理，電子圍欄及安防報警等領域有著很大的優勢。 半有源RFID產品，結合有源RFID產品及無源RFID產品的優勢，在低頻125KHZ頻率的觸發下，讓微波2.45G發揮優勢。半有源RFID技術，也可以叫做低頻激活觸發技術，利用低頻近距離精確定位，微波遠距離識別和上傳數據，來解決單純的有源RFID和無源RFID沒有辦法實現的功能。簡單的說，就是近距離激活定位，遠距離識別及上傳數據。 半有源RFID是一項易於操控、簡單實用且特別適合用於自動化控制的靈活性應用技術，識別工作無須人工干預，它既可支持只讀工作模式也可支持讀寫工作模式，且無需接觸或瞄準;可在各種惡劣環境下自由工作，短距離射頻產品不怕油漬、灰塵污染等惡劣的環境，可以替代條碼，例如用在工廠的流水線上跟踪物體;長距射頻產品多用於交通上，識別距離可達幾十米，如自動收費或識別車輛身份等[5]。 優勢 RFID是一項易於操控，簡單實用且特別適合用於自動化控制的靈活性應用技術，識別工作無須人工干預，它既可支持只讀工作模式也可支持讀寫工作模式，且無需接觸或瞄準；可自由工作在各種惡劣環境下：短距離射頻產品不怕油漬、灰塵污染等惡劣的環境，可以替代條碼，例如用在工廠的流水線上跟踪物體；長距射頻產品多用於交通上，識別距離可達幾十米，如自動收費或識別車輛身份等。射頻識別系統主要有以下幾個方面系統優勢： 讀取方便快捷：數據的讀取無需光源，甚至可以透過外包裝來進行。有效識別距離更大，採用自帶電池的主動標籤時，有效識別距離可達到30米以上； 識別速度快：標籤一進入磁場，解讀器就可以即時讀取其中的信息，而且能夠同時處理多個標籤，實現批量識別； 數據容量大：數據容量最大的二維條形碼（PDF417），最多也只能存儲2725個數字；若包含字母，存儲量則會更少；RFID標籤則可以根據用戶的需要擴充到數十K； 使用壽命長，應用範圍廣：其無線電通信方式，使其可以應用於粉塵、油污等高污染環境和放射性環境，而且其封閉式包裝使得其壽命大大超過印刷的條形碼； 標籤數據可動態更改：利用編程器可以向寫入數據，從而賦予RFID標籤交互式便攜數據文件的功能，而且寫入時間相比打印條形碼更少； 更好的安全性：不僅可以嵌入或附著在不同形狀、類型的產品上，而且可以為標籤數據的讀寫設置密碼保護，從而具有更高的安全性； 動態實時通信：標籤以與每秒50∼100次的頻率與解讀器進行通信，所以只要RFID標籤所附著的物體出現在解讀器的有效識別範圍內，就可以對其位置進行動態的追踪和監控[6]。 接口協議 空中接口 空中接口通信協議規範讀寫器與電子標籤之間信息交互，目的是為不同廠家生產設備之間的互聯互通性。 ISO/IEC制定五種頻段的空中接口協議，這種思想充分體現標準統一的相對性，一個標準是對相當廣泛的應用系統的共同需求，但不是所有應用系統的需求，一組標準可以滿足更大範圍的應用需求。 ISO/IEC 18000-1 信息技術－基於單品管理的射頻識別－參考結構和標準化的參數定義。它規範空中接口通信協議中共同遵守的讀寫器與標籤的通信參數表、知識產權基本規則等內容。這樣每一個頻段對應的標準不需要對相同內容進行重複規定。 ISO/IEC 18000-2 信息技術－基於單品管理的射頻識別－適用於中頻125∼134KHz，規定在標籤和讀寫器之間通信的物理接口，讀寫器應具有與Type A(FDX)和Type B(HDX)標籤通信的能力；規定協議和指令再加上多標籤通信的防碰撞方法。 ISO/IEC 18000-3信息技術－基於單品管理的射頻識別－適用於高頻段13.56MHz，規定讀寫器與標籤之間的物理接口、協議和命令再加上防碰撞方法。關於防碰撞協議可以分為兩種模式，而模式1又分為基本型與兩種擴展型協議（無時隙無終止多應答器協議和時隙終止自適應輪詢多應答器讀取協議） 。模式2採用時頻復用FTDMA協議，共有8個信道，適用於標籤數量較多的情形。 ISO/IEC 18000-4信息技術－基於單品管理的射頻識別－適用於微波段2.45GHz，規定讀寫器與標籤之間的物理接口、協議和命令再加上防碰撞方法。該標準包括兩種模式，模式1是無源標籤工作方式是讀寫器先講；模式2是有源標籤，工作方式是標籤先講。 ISO/IEC 18000-6信息技術－基於單品管理的射頻識別－適用於超高頻段860∼960MHz，規定讀寫器與標籤之間的物理接口、協議和命令再加上防碰撞方法。它包含TypeA、TypeB和TypeC三種無源標籤的接口協議，通信距離最遠可以達到10m。其中TypeC是由EPCglobal起草的，並於2006年7月獲得批准，它在識別速度、讀寫速度、數據容量、防碰撞、信息安全、頻段適應能力、抗干擾等方面有較大提高。 2006年遞交V4.0草案，它針對帶輔助電源和傳感器電子標籤的特點進行擴展，包括標籤數據存儲方式和交互命令。帶電池的主動式標籤可以提供較大範圍的讀取能力和更強的通信可靠性，不過其尺寸較大，價格也更貴一些。 ISO/IEC 18000-7適用於超高頻段433.92 MHz，屬於有源電子標籤。規定讀寫器與標籤之間的物理接口、協議和命令再加上防碰撞方法。有源標籤識讀範圍大，適用於大型固定資產的跟踪。 數據標準 數據內容標準主要規定數據在標籤、讀寫器到主機（也即中間件或應用程序）各個環節的表示形式。因為標籤能力（存儲能力、通信能力）的限制，在各個環節的數據表示形式必須充分考慮各自的特點，採取不同的表現形式。另外主機對標籤的訪問可以獨立於讀寫器和空中接口協議，也就是說讀寫器和空中接口協議對應用程序來說是透明的。 RFID數據協議的應用接口基於ASN.1，它提供一套獨立於應用程序、操作系統和編程語言，也獨立於標籤讀寫器與標籤驅動之間的命令結構。 ISO/IEC 15961規定讀寫器與應用程序之間的接口[3]，側重於應用命令與數據協議加工器交換數據的標準方式，這樣應用程序可以完成對電子標籤數據的讀取、寫入、修改、刪除等操作功能。該協議也定義 錯誤響應消息。 ISO/IEC 15962規定數據的編碼、壓縮、邏輯內存映射格式[3]，再加上如何將電子標籤中的數據轉化為應用程序有意義的方式。該協議提供一套數據壓縮的機制，能夠充分利用電子標籤中有限數據存儲空間再加上空中通信能力。 ISO/IEC 24753擴展ISO/IEC 15962數據處理能力[3]，適用於具有輔助電源和傳感器功能的電子標籤。增加傳感器以後，電子標籤中存儲的數據量再加上對傳感器的管理任務大大增加，ISO/IEC 24753規定電池狀態監視、傳感器設置與復位、傳感器處理等功能。圖1表明ISO/IEC 24753與ISO/IEC 15962一起，規範帶輔助電源和傳感器功能電子標籤的數據處理與命令交互。它們的作用使得ISO/IEC 15961獨立於電子標籤和空中接口協議。 ISO/IEC 15963規定電子標籤唯一標識的編碼標準[5]，該標準兼容ISO/IEC 7816-6、ISO/TS 14816、EAN.UCC標準編碼體系、INCITS 256再加上保留對未來擴展。注意與物品編碼的區別，物品編碼是對標籤所貼附物品的編碼，而該標準標識的是標籤自身。 實時定位 實時定位系統可以改善供應鏈的透明性[8]，船隊管理、物流和船隊安全等。 RFID標籤可以解決短距離尤其是室內物體的定位，可以彌補GPS等定位系統只能適用於室外大範圍的不足。 GPS定位、手機定位再加上RFID短距離定位手段與無線通信手段一起可以實現物品位置的全程跟踪與監視。正在製訂的標準有： ISO/IEC 24730－1 應用編程接口API，它規範RTLS服務功能再加上訪問方法，目的是應用程序可以方便地訪問RTLS系統，它獨立於RTLS的低層空中接口協議。 ISO/IEC 24730－2 適用於2450MHz的RTLS空中接口協議。它規範一個網絡定位系統，該系統利用RTLS發射機發射無線電信標，接收機根據收到的幾個信標信號解算位置。發射機的許多參數可以遠程實時配置。 ISO/IEC 24730－3適用於433MH的RTLS空中接口協議。內容與第2部分類似。 |
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