RFID技术的工作原理

RFID技术的工作原理
RFID技术的基本原理是利用射频信号或空间耦合(电感或电磁耦合)的传输特性，实现对物体或商品的自动识别。

数据存储在电子数据载体(称电子标签或标签)之中，电子标签的能量供应以及电子标签与读写器之间的数据交换不是通过电流的触点接通而是通过无线电电磁场。

射频识别是无线电频率识别的简称，即通过无线电波进行识别。

RFID技术的工作原理：
电子标签tag进入读写器产生的磁场后，读写器发出射频信号;
凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息（无源标签或被动标签），或者主动发送某一频率的信号（有源标签或主动标签）;
读写器读取信息并解码后，通过主机与数据库系统相连进行处理。

数据库系统由本地网络和全球互联网组成，是实
现信息管理和信息流通的功能模块。

数据库系统可以在全球互联网上，通过管理软件或系统来实现全球性质的“实物互联”。

1）RFID系统的工作流程
读写器通过发射天线发送一定频率的射频信号，形成读写器的一个有效识别范围；当附着有射频标签的目标对象进入读写器的电磁信号辐射区域时会产生感应电流；借助感应电流或自身电源提供的能量，射频标签被激活将自身编码等信息通过内置天线发送出去；读写器天线接收来自射频标签的载波信号，经天线调节器传送到读写器的控制单元进行解调和解码后，送到应用系统进行相关处理；应用系统根据逻辑运算判断该射频标签的合法性，并针对不同的应用做出相应的处理和控制，发出指令信号并执行相应的应用操作。

2）RFID系统中的三种事件类型
在RFID系统中，始终以能量作为基础，通过一定的时序方式来实现数据交换。

在RFID系统工作的信道中存在3种事件模型：
以能量提供为基础的事件模型
以时序方式实现数据交换的事件模型
以数据交换为目的的事件模型。

（1）能量提供
无源标签利用RFID读写器工作能量。

当电子标签进入读写器的工作范围之内以后，读写器发出的能量激活电子标签，电子标签通过整流的方法将接收到的能量转换并存储在电子标签中的电容里，从而为电子标签提供工作能量；
当电子标签离开读写器的工作范围以后，电子标签由于没有获得读写器的能量激活而处于休眠状态。

有源标签不利用读写器发出的射频能量，它在进入读写器工作范围后处于激活状态，和读写器发出的电磁波相互作用，因而读写器能够以较小的发射能量取得较远的通信距离。

（2）时序
时序指的是RFID读写器和RFID电子标签的工作顺序。

RFID系统是一个双向系统，读写器可以向电子标签发送命令与数据，电子标签也可以向读写器发送存储的数据。

对于这样的双向系统来说，就需要确定一种工作顺序，用来防止通信时产生冲突。

一般有以下两种方式：
RFID读写器处于主动状态，即读写器发出询问后，电子标签给予回答，称这种方式为读写器先讲（RTF，Reader
Talks First）方式；
RFID电子标签进入读写器工作范围以后，首先发送信息，读写器根据电子标签发送来的信息，进行记录或者进一步发出询问信息，这样与电子标签构成一次完整的通信，来达到读写器对电子标签进行识别的目的，这种情况叫作电子标签先讲（TTF，Tag Talks First）方式。

当RFID读写器工作范围内存在多个RFID电子标签时，读写器可以对这些电子标签分别来进行识别，在这种工作方式下时序显得更为重要。

一般情况下，RFID读写器处于主动状态，即采用RTF。

读写器首先发出一系列的隔离指令，使得在读写器识读范围内的多个电子标签逐一或逐批的被隔离出去，最后只剩下一个处于活动状态的电子标签与读写器建立通信。

通信结束后，读写器将当前活动状态的电子标签置为休眠状态。

然后对刚才被隔离的电子标签进行唤醒命令，激活全部的被隔离标签，使得它们进入活动状态，再进一步逐次隔离，只选出一个电子标签进行无碰撞通信。

如此重复，RFID读写器即可实现对工作范围内多个RFID电子标签的识别功能。

RFID系统的两种时序工作方式RTF和TTF各有优缺点——
TTF方式因为不需要等待RFID读写器而主动发送数据，所以具有识别速度快等特点，适用于需要高速识别的场合；
RTF方式是RFID读写器处于主动状态，能够无碰撞地识读多个RFID电子标签，可靠性能较好，适用于一些重要数据识别的场合。

（3）数据交换
RFID系统最终要完成的功能是对数据的获取，这种在系统内的数据交换有两个方面的内容——
RFID 读写器——> RFID电子标签方向的数据传输；
RFID电子标签——> RFID读写器方向的数据传输。

读写器——>标签方向的数据传输
RFID读写器通过天线向外发射射频信号，形成一个读写器的有效识别区域，然后读写器可以对在识别区域内的RFID电子标签发送命令信息或者写入数据。

这就是从读写器向电子标签方向的数据传输包含的内容。

首先，读写器向电子标签发送命令信息有两种情况——简单的RFID系统中，RFID电子标签在其工作频带内的射频能量激励下激活，同时将标签中存储的信息反射回去。

这种RFID系统中电子标签只接受能量激励而不接受读写器的命令信息，不具有多标签的识别能力，目前主要应用于铁路车号识别系统中。

复杂的RFID系统中，RFID读写器不但能够激活其工作范围内的RFID电子标签，还能够将命令信息
发送到RFID电子标签中去，指导其依据命令信息做出相应的动作。

从而进行改写操作和实现多标签读取。

其次，考虑RFID读写器是否对RFID电子标签进行改写方面，也可以分为两种情况——在只读而不改写的RFID 系统中，RFID读写器在得到了RFID电子标签的数据信息后，就直接将此信息上传给中央信息系统，而不再对电子标签进行任何操作。

对于另一些RFID系统，RFID读写器在读取完RFID电子标签中的数据信息后，读写器再把改写的命令信息发送给电子标签，将电子标签中的存储信息进行改写。

RFID电子标签——>RFID读写器方向的数据传输
从电子标签向读写器方向的数据传输的工作方式包含以下两种——
电子标签激活以后，直接向读写器发送电子标签中存储的数据信息；
电子标签激活以后，根据读写器的命令信息，进入数据发送状态或者休眠状态。