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无线射频(RFID)

客户常问RFID知识【基础篇】

2021-06-07

 

01、什么是RFID?

 

RFID英文全称Radio Frequency Identification,射频识别,又称电子标签,无线射频识别,感应式电子晶片,近接卡、感应卡、非接触卡、电子条码。


RFID的基本组成部分:

 

       标签(Tag):由耦合元件及芯片组成,每个标签具有唯一的电子编码,附着在物体上标识目标对象;

 

       阅读器(Reader):读取(有时还可以写入)标签信息的设备,可设计为手持式或固定式;

 

       天线(Antenna):在标签和读取器间传递射频信号。

 

电子标签中一般保存有约定格式的电子数据,在实际应用中,电子标签附着在待识别物体的表面.阅读器可无接触地读取并识别电子标签中所保存的电子数据,从而达到自动识别体的目的.通常阅读器与电脑相连,所读取的标签信息被传送到电脑上进行下一步处理。


02、RFID的工作原理是什么?

 

RFID技术的基本工作原理并不复杂:标签进入磁场后,接收解读器发出的射频信号,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(Passive Tag,无源标签或被动标签)或者主动发送某一频率的信号(Active Tag,有源标签或主动标签);解读器读取信息并解码后,送至数据管理系统进行有关数据处理。


03、rfid按频率划分主要分哪几种?

 

低频:125 KHz~135KHz,该频段特点是具有良好的物体穿透能力。广泛应用于进出管理、门禁管理、考勤、车辆管理、巡更、汽车钥匙、动物晶片、固定设备等。

 

高频:13.56MHz,目前已被广泛应用的频段,这是一个比较成熟与最具活力的产业,已广泛应用于防伪、物流、人员识别等领域,如:供应链、生产管理与产品跟踪、货架、智慧卡(身份证、医保卡与交通卡等)、运输、门禁、票务(门票、电子票务)、图书和旅游卡等。

 

超高频:860MHz~960MHz,应用于国土安全、供应链、物流、移动商务、防伪、电子牌照、仓库管理、机场行李管理等,这是一个未来最具商机而将被广泛开发与应用的频段。

 

微波:2.45 GHz与5.8GHz,应用领域:定位跟踪、自动收费系统、移动车辆识别。

 

混频:134.2KHz和430MHz相混合,用于车辆管理、远距离传输数据等。


04、高频和超高频的应用和具体区别?

 

高频(工作频率为13.56MHz)特性:

 

1、工作频率为13.56MHz,该频率的波长大概为22m。

 

2、除了金属材料外,该频率的波长可以穿过大多数的材料,但是往往会降低读取距离。读卡器天线需要离开金属一段距离。

 

3、该频段在全球都得到认可并没有特殊的限制。

 

4、感应器一般以电子标签的形式。

 

5、虽然该频率的磁场区域下降很快,但是能够产生相对均匀的读写区域。

 

6、该系统具有防冲撞特性,可以同时读取多个电子标签。

 

7、可以把某些数据信息写入标签中。

 

8、数据传输速率比低频要快,价格不是很贵。


主要应用:

 

1、图书档案管理系统的应用
2、瓦斯钢瓶的管理应用
3、服装生产线和物流系统管理和应用
4、三表预收费系统
5、酒店门锁的管理和应用
6、大型会议人员通道系统
7、物流与供应链管理解决方案
8、医药物流与供应链管理
9、智能货架的管理


超高频(工作频率为840MHz到960MHz之间)特性:

 

超高频系统通过电场来传输能量,电场的能量下降的不是很快,但是读取的区域不是很好进行定义。该频段读取距离比较远,无源可达10m左右。主要是通过电容耦合的方式进行实现。

 

1、在该频段,全球的定义不是很相同-欧洲和部分亚洲定义的频率为868MHz,北美定义的频段为902到928MHz之间,在日本建议的频段为950到956之间。该频段的波长大概为30cm左右。

 

2、超高频频段的电波不能通过许多材料,特别是水和金属,灰尘和雾等悬浮颗粒也有影响。相对于高频的电子标签来说,该频段的电子标签不需要和金属分开来。

 

3、电子标签的天线一般是长条和标签状。天线有线极性和圆极化两种设计,满足不同应用的需求。

 

4、该频段有好的读取距离,但是对读取区域很难进行定义。

 

5、有很高的数据传输速率,在很短的时间可以读取大量的电子标签。


主要应用:

 

1、物流与供应链管理解决方案
2、生产线自动化的管理和应用
3、航空包裹的管理和应用
4、集装箱的管理和应用
5、铁路包裹的管理和应用


05、所有的国家都使用同一种频率吗?

 

不是,不同区域的国家使用的频率也不一样;中国使用840~845MHz和920~925MHz两个频段,北美使用902~928MHz,欧洲使用865~868MHz,日本使用952~954MHz韩国使用910~914MHz等。


06、超高频射频会不会对人体有危害?

 

超高频的发射频段是840MHz~960MHz,发射功率小于2W(不同的国家无线电发射功率要求不一样,一般不大于2W),手机辐射也一样要求不大于2W,符合国家要求,不过如果很长时间连续接触RFID读取器,还是应将读取器放置于至少0.5米以外的地方。


07、RFID的优点是什么?

 

防磁、耐高温、受环境影响小、具有防碰撞冲突功能,体积小型化多样化、读取距离远、阅读速度快、标签上的数据可以加密防伪、存储数据容量大。广泛用于资产管理、物流跟踪、防伪溯源等。


08、RFID的缺点?

 

1、成本较传统的条码标签贵10-20倍左右;

 

2、隐私安全,RFID标签存有附着物品的信息,不法分子采用非法手段获取信息,造成极大的危害;

 

3、多目标的防冲突问题,抗干扰能力。识别介质选择性,遇到金属、液体,由于信号被屏蔽、吸收,读取距离变近。


09、RFID相比条形码的特点?

 

快速扫描,可同时读取多个标签、抗污染能力和耐久性 、可重复使用、穿透性和无屏障阅读、存储的数据的记忆容量大 、RFID承载的是电子式信息,相比条形码更加安全,识别速度与效率更高。


10、RFID空口协议标准的分类?

 

       从芯片符合的空口协议来看:目前国内常见的超高频RFID空口协议有国际标准、国家标准、行业标准、企业标准等,市场的主流芯片基本上是参照ISO/IEC 18000-6C。

 

(1)国际标准:为ISO/IEC 18000-6系列标准, 含ISO/IEC18000-6A(61) , ISO/IEC 18000-6B(62) 、ISO/IEC18000-6C(63, EPCC1GEN 2) 、ISO/IEC 18000-6D(64);

 

(2)国家标准:中国国家标准GB/T29768-2013信息技术射频识别800/900MHz空中接口协议;

 

(3)国家军用标准:GJB 7377.12011军用射频识别空中接口;

 

(4)行业标准:中国交通行业电子汽车标识(ERI) 标准等, 用于车辆的高速识别。


11、RFID的成本问题?

 

虽然目前随着RIFD的不断推广应用,相较以前标签价格有了很大的降幅,但总体来说还在条形码价格的10-20倍左右,另外,对使用RFID系统客户而言,其设备投资也不菲。


12、RFID的技术是否成熟?

 

RFID技术还处于快速发展阶段,如应用于某些特殊的产品,如液体或金属等物品时,受物理特性原因,标签的读取性能有所下降,可以选择抗金属、抗液体的标签可以解决此问题。


13、请RFID的隐私保护及安全问题?

 

RFID隐私保护方法主要有以下几个方面:


  1、KiII标签。用来保证商品售出后用户不被非法跟踪,缺点是限制了标签的进一步应用。

 

  2、法拉第网罩。通过阻止标签和阅读器之间的通信来保护用户隐私,缺点是难以大规模实施。

 

  3、主动干扰。通过释放干扰信号防止非法读取标签信息,缺点是会对其他合法信号产生干扰。

 

  4、智能标签。利用多种加密技术进行访问控制的标签技术,缺点是成本较高。

 

14、什么是同时识别功能?

 

标签上的数据是通过射频/无线电波的形式发送,并不要求目标物体在视野范围之内,加上处理数据块的特点,解读器能够达到每秒钟辨认1000个标签的速度。大多数RFID系统能够同时收集到天线范围内的大量标签数据。这种特性被称为同时识别功能。


15、RFID的优势是什么?

 

1、RFID技术的载体一般都是要具有防水、防磁、耐高温等特点,保证了射频识别技术应用的稳定性。

 

2、RFID技术在数据实时更新、信息存储、使用寿命、工作效率、安全性等方面具有优势。在减少人力、物力、财力的前提下,射频识别可以更方便地更新现有数据,使工作更加方便。

 

3、RFID技术根据计算机等存储信息,最高可达数兆字节,可存储大量信息,保证工作顺利进行。

 

4、RFID技术使用寿命长,只要工作人员注意保护,就可以重复使用。

 

5、RFID技术改变了以往信息处理的不便,实现了多目标同时识别,大大提高了工作效率;射频识别同时具有密码保护,不易伪造,安全性高。


16、RFID是一种新发明吗? 

 

RFID于二战期间就产生了,由于其成本昂贵一直没有能在商务应用中普及。直到近些年,人们才注意到RFID。如果射频标签的成本能被大大降低,它就能解决条形码所不能解决的很多问题。射频波能够穿透大多数的非金属材料,因此即使在防水的塑料包装中,它也能发挥作用。同时,射频标签能够储存任何一种产品的信息,并且具有良好的持久性。

 

既然RFID有这么多的优势,为什么并不是所有公司都在使用它?很多公司已经投资于RFID系统中,利用它的优势。但是投资使用RFID仅仅限于货物在本公司内部流通时。这是因为除非A和B两个公司使用同一种RFID系统,由A公司储存在射频标签中的信息才能被B公司读取。但是,目前大多数公司都没有使用内控型品质管制,而RFID系统只有在内控型品质管制的公司才能发挥它的优势。

 

另外一个原因就是成本,RFID阅读器价格在1000美元以上,公司需要上万个阅读器才能满足所有工厂,仓库,店铺的需要。这么昂贵的价格对于市场上形形色色价值只有几美元的商品来说,使用射频系统是不现实的。


17、被动,半主动和主动射频的区别?

 

主动射频系统利用标签中的内置电源在标签周围形成有效活动区,标签能够主动获得位置很低或高处以及距离较远的射频,并传送到解读器中。

 

被动系统中,由读写器发出射频激活标签,被动系统需要较强的射频信号,所以当读写器和标签距离较近时才能发挥作用。

 

半主动系统使用内部能量监测周围环境,但也需要读写器发出射频激活标签发出信号。

 

半主动和被动的区别是半自动系统中有内部能量,标签能够发挥其他作用,例如监测周围环境的温度,震荡情况等,也可以扩展射频活动范围。


18、电子标签与阅读器之间的耦合类型?

 

1)电感耦合:变压器模型,通过空间高频交变磁场实现耦合,依据是电磁感应定律;

 

2)电磁反向散射耦合:雷达原理模型,发射出去的电磁波,碰到目标后反射,同时携带回目标信息,依据的是电磁波的空间传播规律。


19、电感耦合与电磁反向散射耦合应用?

 

电感耦合一般适合于低频和高频近距离射频识别系统。

 

电磁反向散射耦合主要应用于超高频和微波的远距离射频识别系统。


20、目前RFID市场的主要应用?

 

物流:货物追踪,信息自动采集,仓储应用,港口运用,快递;

零售:商品销售数据实时统计,补货,防盗;

制造业:生产数据的实时监控,质量追踪,自动化生产;

服装业:自动化生产,仓储管理,品牌管理,单品管理,渠道管理;

防伪:贵重物品(烟, 酒,药品)的防伪,票证的防伪等;

交通:铁路机车识别,高速ETC,公交车枢纽管理;

身份识别:护照,身份证,学生证;

医疗:医疗器械管理,病人身份识别,婴儿识别;

图书馆:借书管理;

食品:生鲜保鲜度管理;

汽车:制造,防盗,定位,车钥匙;

航空:制造,旅客机票,行李包括追踪;

军事:枪支弹药等识别与追踪。


21、RFID产业链的频率分布情况?

 

RFID行业产业链从上游到下游依次为芯片设计与制造、天线设计与制造、标签封装、读写设备设计与制造、中间件、应用软件、系统集成。

 

芯片设计与制造处于最上游,在RFID的产业链中占据着举足轻重的位置,其技术含量最高。对于低频和高频频段的芯片而言,中国集成电路厂商已经攻克了相关技术,打破了国外厂商的统治地位。但在超高频段,国内芯片设计技术仍需提高;

 

天线设计与制造处于产业链的中上游,具有相对较高的技术含量;

 

标签封装处于产业链的中游,封装是指将芯片粘结在天线上,再经过一系列工艺最终形成电子标签或智能卡。我国大部分RFID企业从事标签封装业务,目前国内企业已经熟练掌握了低频标签的封装技术,高频标签的封装技术也在不断地完善,但在超高频和微波封装技术上有所欠缺;

 

读写器设计与制造处于产业链的中下游,读写器加上电子标签、天线即可组成一个简单的RFID系统;

 

中间件扮演电子标签和应用软件之间的中介角色,从应用软件端使用中间件所提供一组通用的应用程序接口,即能连到读写器,读取电子标签数据;

 

应用软件主要负责对阅读器的控制、设置及对读取标签信息的管理应用。当需要对多阅读器构成网络架构的信息系统,可以针对RFID具体应用,将多个阅读器获取的数据进行有效整合,从而实现查询、历史档案等相关管理和服务。

 

系统集成是RFID产业化、规模化、标准化的关键,系统集成商需要熟悉上游所提供的各类RFID部件性能,并对终端用户所提出的需求进行正确的引导,综合相关技术并对系统进行定制后,才可设计出符合要求的集成系统。

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