射频识别技术（RFID）在物联网中的应用浅析

2016-06-29吕秋珍河源技师学院广东河源517000

电子制作 2016年8期

关键词：阅读器射频标签

吕秋珍河源技师学院广东河源 517000

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【文章摘要】

近年来，沸沸扬扬的物联网概念开始进入人们的视野，物联网是继计算机、互联网和移动通信之后的又一次信息产业的革命性发展。本文从物联网的基本技术射频识别技术（RFID）着手，介绍了RFID系统的基本组成，工作原理，发展趋势。

【关键词】

物联网；射频识别技术

1　物联网的基本概念

物联网是在计算机互联网的基础上，利用RFID、无线数据通信等技术，构造一个覆盖世界上万事万物的“Internet of Things”。由该名称可见，物联网就是“物物相连的联网”。这有两层意思：第一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础之上延伸和扩展的一种网络；第二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间进行信息交换和通信。在这个网络中，物品（商品）能够彼此进行“交流”，而无需人的干预。毫无疑问，物联网时代的来临将会使人们的日常生活发生翻天覆地的变化。

2　RFID基础理论

要实现物联网，首先要将物理世界上那些不具有智能的种种物品与互联网联系起来。换句话说，物理世界与互联网之间必须建立信息通道。在物联网结构体系中，这一部分成为感知层。物联网的“物”包罗万象，它们的体积、形态、所处环境、所含物质和运动状态都千差万别。因此实现感知层的技术必须要满足：无线、自动、可靠、能靠吸取周围能源工作，其硬件设备必须形状能变、大小可调、制造简单、低价、能承受恶劣环境。从当前的各种技术来看，RFID（Radio Frequency Identification）正是能够让物品“开口说话”的一种技术，射频识别俗称电子标签。射频识别是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无需人工干预，可工作于各种恶劣环境。RFID技术可识别高速运动的物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便。

（1）RFID的系统结构及工作原理

最基本的RFID系统由三部分组成：

1）标签（Tag，即射频卡）：由耦合元件及芯片组成，标签含有内置天线，用于和射频天线间进行通信。

2）阅读器：读取（在读写卡中还可以写入）标签信息的设备。

3）天线：在标签和读取器间传递射频信号。

有些系统还通过阅读器的RS232或RS485接口与外部计算机（上位机主系统）连接，进行数据交换。

（2）系统的基本工作原理

阅读器通过发射天线发送一定频率的射频信号，当射频卡进入发射天线工作区域时产生感应电流，射频卡获得能量被激活；射频卡将自身编码等信息通过卡内置发送天线发送出去；系统接收天线接收到从射频卡发送来的载波信号，经天线调节器传送到阅读器，阅读器对接收的信号进行解调和解码然后送到后台主系统进行相关处理；主系统根据逻辑运算判断该卡的合法性，针对不同的设定做出相应的处理和控制，发出指令信号控制执行机构动作。

随着集成工艺越来越发达，集成在标签中的芯片功能也越来越强大，而体积却越来越小。最基本的RFID系统示意图如图1所示。

图1　基本的RFID系统框图

阅读器的控制单元的功能包括：与应用系统软件进行通信，并执行应用系统软件发来的命令；控制与射频卡的通信过程（主-从原则）；信号的编解码。对一些特殊的系统还有执行反碰撞算法，对射频卡与阅读器间要传送的数据进行加密和解密，以及进行射频卡和阅读器间的身份验证等附加功能。

射频识别系统的读写距离是一个很关键的参数。目前，长距离射频识别系统的价格还很贵，因此寻找提高其读写距离的方法很重要。影响射频卡读写距离的因素包括天线工作频率、阅读器的RF输出功率、阅读器的接收灵敏度、射频卡的功耗、天线及谐振电路的Q值、天线方向、阅读器和射频卡的耦合度，以及射频卡本身获得的能量及发送信息的能量等。大多数系统的读取距离和写入距离是不同的，写入距离大约是读取距离的40%～80%。因此RFID是一项复杂的系统工程。