射频识别RFID原理与应用.ppt
射频识别RFID原理与应用,一、自动识别,数据采集(识别):1、人工采集 2、自动识别 条码 RFID(Radio Frequency Identification)接触式IC卡 生物特征识别(指文、人脸、语音)光学字符识别(Optical Character Recognition,OCR)等,二、什么叫射频识别RFID?,射频识别是无线电频率识别(Radio Frequency Identification,RFID)的简称。是一种非接触式的自动识别技术,它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据,识别工作无须人工干预,可工作于各种恶劣环境。RFID技术可识别高速运动物体,并可同时识别多个标签,操作快捷方便。RFID是一种简单的无线系统,只有两个基本器件,该系统用于控制、检测和跟踪物体。系统由一个阅读器(或询问器)和很多标签(或应答器)组成。,RFID的基本原理框图,RFID应用系统的组成结构图,利用中间件的网络应用的结构图,1、高层的作用,对于独立的应用,阅读器可以完成应用的需求,例如,公交车上的阅读器可以实现对公交票卡的验读和收费。针对RFID的具体应用,需要在高层将多阅读器获取的数据有效地整合起来,提供查询、历史档案等相关管理和服务。更进一步,通过对数据的加工、分析和挖掘,为正确决策提供依据。这就是所谓的信息管理系统和决策系统。,2、中间件与网络应用,RFID中间件是介于RFID阅读器和后端应用程序之间的独立软件,能够与多个RFID阅读器和多个后端应用程序连接。应用程序使用中间件所提供的一组通用应用程序接口(API),就能连接到RFID阅读器,读取RFID应答器数据。这样一来,即使当存储应答器信息的数据库软件改变、后端应用程序增加或改由其他软件取代、阅读器种类增加等情况发生时,应用端不需要修改也能应对这些变化,从而减轻了多对多连接的设计与维护的复杂性。,3、RFID的工作频率,(1)低频(LF,频率范围为30300 kHz):工作频率低于135 kHz,最常用的是125 kHz。(2)高频(HF,频率范围为330 MHz):工作频率为13.56 MHz7 kHz。(3)特高频(UHF,频率范围为300 MHz3 GHz):工作频率为433 MHz,866960 MHz和2.45 GHz;(4)超高频(SHF,频率范围为330 GHz):工作频率为5.8 GHz和24 GHz,但目前24 GHz基本没有采用。,其中,后3个频段为ISM(Industrial Scientific Medical)频段。ISM频段是为工业、科学和医疗应用而保留的频率范围,不同的国家可能会有不同的规定。UHF和SHF都在微波频率范围内,微波频率范围为300 MHz300 GHz。在RFID技术的术语中,有时称无线电频率的LF和HF为RFID低频段,UHF和SHF为RFID高频段。RFID技术涉及无线电的低频、高频、特高频和超高频频段。在无线电技术中,这些频段的技术实现差异很大,因此可以说,RFID技术的空中接口覆盖了无线电技术的全频段。,4、应答器,应答器在某种应用场合还有一些专有的名称,如射频卡(也称为非接触卡)、标签等,但都可统称为应答器。,应答器的主要性能参数:,工作频率、读写能力、编码调制方式、数据传输速率、信息数据存储容量、工作距离、多应答器识读能力(也称为防碰撞或防冲突能力)、安全性能(密钥、认证)等。,应答器的分类:,根据应答器是否需要加装电池及电池供电的作用,可将应答器分:为无源(被动式)半无源(半被动式)有源(主动式),应答器电路的基本结构和作用,5、阅读器(读写器和基站),阅读器的功能:(1)以射频方式向应答器传输能量;(2)从应答器中读出数据或向应答器写入数据;(3)完成对读取数据的信息处理并实现应用操作;(4)若有需要,应能和高层处理交互信息。,阅读器电路的组成框图,三、RFID的耦合方式,根据射频耦合方式的不同,RFID可以分为:电感耦合方式(磁耦合)反向散射耦合方式(电磁场耦合),电感耦合方式:,负载调制的原理示意图,1应答器的能量供给 2应答器向阅读器的数据传输 3阅读器向应答器的数据传输,电感耦合方式的变型,(1)电感耦合的时序方式(2)扫频法(3)分频信号检测法,时序方式中能量与数据传输图,扫频信号的波形图,扫频法的工作原理图,分频信号检测法的工作原理图,反向散射耦合方式:,声表面波应答器图,二极管的非线性产生谐波频率,谐波检测法的原理图,