RFID技术简介及系统架构

RFID 技术简介及系统架构

无线射频识别技术(Radio Frequency Identification ，RFID)是一种非接触的自动识别技术，其基本原理是利用射频信号和空间耦合(电感或电磁耦合)或雷达反射的传输特性，实现对被识别物体的自动识别。

RFID 系统至少包含电子标签和读写器两部分。电子标签是射频识别系统的数据载体，电子标签由标签天线和标签专用芯片组成。RFID 读写器通过天线与RFID 电子标签进行无线通信，可以实现对标签识别码和内存数据的读出或写入操作。典型的读写器包含有高频模块(发送器和接收器)、控制单元以及读写器天线。

依据电子标签供电方式的不同，电子标签可以分为有源电子标签(Active tag)、无源电子标签(Passive tag)和半无源电子标签(Semi —passive tag)。有源电子标签内装有电池，无源射频标签没有内装电池，半无源电子标签(Semi —passive tag)部分依靠电池工作。电子标签依据频率的不同可分为低频电子标签、高频电子标签、超高频电子标签和微波电子标签。

RFID 分类

按能量供应

按工作频率

有源无源半

有源

高频

低频超高频

RFID 分类

低频段射频标签，简称为低频标签，其工作频率范围为30kHz ～300kHz 。典型工作频率

有125KHz 和133KHz 。低频标签一般为无源标签，其工作能量通过电感耦合方式从阅读器耦合线圈的辐射近场中获得。低频标签与阅读器之间传送数据时，低频标签需位于阅读器天线辐射的近场区内。低频标签的阅读距离一般情况下小于1米。低频标签的典型应用有：门禁考勤管理、动物识别、容器识别、工具识别等。

高频段射频标签的工作频率一般为3MHz ～30MHz 。典型工作频率为。该频段的射频标签，其工作原理与低频标签完全相同，即采用电感耦合方式工作，高频标签一般也采用无源方式，其工作能量同低频标签一样，也是通过电感（磁）耦合方式从阅读器耦合线圈的辐射近场中获得。标签与阅读器进行数据交换时，标签必须位于阅读器天线辐射的近场区内，广泛应用

于电子票证、电子身份证、小区物业管理、门禁管理系统等。

超高频与微波频段的射频标签简称超高频射频标签，其典型工作频率有（有源）、862MHz～928MHz、（有源）、（有源）。工作时，862MHz～928MHz射频标签位于阅读器天线辐射场的远区场内，标签与阅读器之间的耦合方式为电磁耦合方式。阅读器天线辐射场为无源标签提供射频能量，将有源标签唤醒。相应的射频识别系统阅读距离一般大于1m，典型情况为4m～6m，最大可达10m以上。阅读器天线一般均为定向天线，只有在阅读器天线定向波束范围内的射频标签可被读/写。由于阅读距离的增加，应用中有可能在阅读区域中同时出现多个射频标签的情况，从而提出了多标签同时读取的需求。目前，先进的射频识别系统均将多标签识读问题作为系统的一个重要特征。超高频标签主要用于铁路车辆自动识别、集装箱识别，还可用于公路车辆识别与自动收费系统中。

各种RFID技术对比

根据各个频段RFID系统的基本特点，电子门票子系统使用高频RFID技术，展馆空间人员定位和物品管理使用有源的RFID技术。

为了实现展览馆人员定位、资产管理、电子门票及语音导览四个功能的统一性，降低系统复杂度，提高系统稳定性，游客及工作人员使用有源标签及无源高频标签的双频复合卡。

电子票务功能：使用双频卡中的高频功能，取消纸质门票的使用，借助自动检票机采集的游客出入时间，进行下一步数据分析预测人流高峰等情况，实现精细化管理。另外，对于展馆工作人员，双频卡的高频功能也是展馆某些区域的门禁卡。

人员定位管理功能：对于展览馆内的游览及工作人员，使用双频卡中的有源部分的功能，

同时借助展览馆内布设的无线路由器，可以实现人员的定位功能，借助电子地图可直观的显示展馆内人员分布情况，合理的导引游览线路。

资产管理功能：对于展览馆内的贵重资产，通过安装附加传感器的有源标签，实现资产的防盗侦测，借助展览馆内布设的无线路由器可对其进行路径追踪，有效防止资产丢失。

语音导览功能：在人员定位的基础上进行展位区域划分，并合理的制定语音导览策略，使每一个进入该展位的游客均可收听到该展位的详细介绍。

以上几个功能模块的系统物理架构如下所示：

高频RFID 门禁

有源RFID 网关

有源RFID 网关

语音导览

语音导览

高频RFID 检票机

系统软件架构如下：

高频RFID检票机

有源RFID路由器有源RFID物品终端

有源RFID人员终端有源RFID语音导览高频RFID门禁

系统优势

系统选用的有源RFID定位及防盗子系统的显着的特点就是低速率、低功耗、低成本、自配置和灵活的网络拓扑结构。其硬件特点主要有一下几点：

1.低速率

根据不同的工作频段，其数据传输速率会有所不同，但都处于较低的速率。选型所在频段，有16个速率为250kbps的信道。从能量消耗和成本、效率来看，此数据速率能为这两种应用提供更好的支持，同时通过子网划分防止数据量过大造成网络阻塞。

2.低功耗

在工作模式下，由于选型有源RFID的传输速率低，传输数据量很小，因此信号的收/发时间短；而在非工作模式时，终端节点又处于休眠模式。加之设备的搜索、休眠激活和信道接入时延都很短，使得终端节点非常省电。一般终端节点的电池工作时间可以长达6~24个月。选型有源RFID标签在协议中对电池的使用也做了优化。对于典型的应用，碱性电池有可能达到数年；对于某些工作时间和总时间(工作时间+休眠时间)之比小于1%的情况，电池的寿命甚至可以超过10年。

3.低成本

由于有源RFID相对于蓝牙、Wi-Fi要简单得多(不到蓝牙的1/10)，降低了对通信控制器的要求，因此可以采用8位单片机和规模很小的存储器，大大降低了器件成本。