物联网与UHFRFID频谱资源
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中国UHF频段RFID射频测试RFID(Radio Frequency Identification)就是射频识别,是一项复杂的应用技术。
它不仅涵盖了微波和电磁理论,还涉及通信原理以及半导体集成电路等技术,可以说是一项多学科融合的新兴应用技术。
现在RFID技术已经广泛应用在工业、商业、交通运输控制管理等等众多领域,但目前RFID的国际标准和频率并不统一,一般我们可分为低频和高频不同系统。
低频系统一般指其工作频率小于30MHz,典型的工作频率有:125KHz、225KHz、13.56M等,这些频点应用的射频识别系统一般都有相应的国际标准予以支持。
高频系统一般指其工作频率大于400MHz,典型的工作频段有:2450MHz、5800MHz等。
高频系统在这些频段上也有众多的国际标准予以支持。
高频系统的基本特点是标签内保存的数据量较大、阅读距离较远(可达几米至十几米),适应物体高速运动性能好、阅读天线及电子标签天线均有较强的方向性。
2007年我国已经发布了对RFID读写器设备射频指标进行型号核准测试的技术规范。
另外RFID设备的性能测试标准、空中接口协议标准、数据格式标准等都在积极研究、完善当中。
对于UHF频段的RFID射频测试,我国目前的参考标准是《800/900MHz频段射频识别(RFID)技术应用规定(试行)》。
在标准中:1、800/900MHz频段的RFID技术的具体使用频段为840~845MHz和920~925MHz。
2、该频段的RFID无线电发射设备射频指标:① 载波频率容限:20×10-6② 信道带宽及信道占用带宽(99%能量):250KHz③ 信道中心频率:f c(MHz)=820.125+N×0.25和f c(MHz)=920.125+M×0.25(N、M为整数,取值为0~19)。
④ 邻道功率泄露比:40dB(第一邻道)、60dB(第二邻道)。
⑤ 发射功率限制:⑥ 工作模式为跳频扩频方式,每条频信道最大驻留时间为2秒。
物联网与UHF RFID频谱资源刘礼白(中国电子科技集团公司第7研究所广州510310)摘 要 本文从物联网的概念出发,谈到物联网对R F ID的关联,介绍了各国U HF R F ID频谱资源安排情况,指出现实可供频谱资源与物联网发展需求的矛盾。
分析了现行R F ID空中接口频谱资源不足与频谱资源浪费的现实的矛盾,提出出路在于研究新的技术体制。
关键词 物联网射频识别频谱资源刘礼白 研究员,中国电子科技集团公司第7研究专家委员会副主任。
历任电子工业部760厂副总工程师、22所副总工程师、7所副总工程师、所科技委主任。
曾主持研究开发短波通信、航空通信、数字微波通信,对流层散射通信系统与设备,是我国第一台自主开发GSM手机的总体设计师。
享受国务院颁发的政府特殊津贴。
物联网感知手段中的重头是R FID。
量大而面广。
RF ID通过无线连接进入物联网,依靠与多种业务共用的无须许可的ISM频带,和从移动通信频带缝隙中挤占小块的频谱以资使用,因而频谱资源相当窘迫。
UHF R FID包括433.92MHz和2.45GHz两个ISM频带和800/900MHz指配频带。
当今433.92MHz和2.45GHz两个ISM频带的主要问题是不同系统间的干扰严重,R FID要在日趋严酷的干扰环境中求生存,困难很大。
在800/900MHz频段是蜂窝和集群移动通信工作频段,政府无线电频谱管理部门有过认真协调,干扰不是主要问题,能否利用好政府主管部门指配的频带资源更加重要。
然而作为物联网的核心技术之一的UHF R FID现行体制,单信道应答,基带数据直接调制,所有标签排队依次应答以防碰撞的设计,又造成频谱资源的巨大浪费。
因此更加加剧了频谱资源窘迫的严重困扰。
对于433.92MHz和2.45GHz两个ISM频带的RF ID空中接口,现行技术体制缺乏抗干扰能力,也将难于应对物联网发展对RF ID空中接口接入的需求。
由于篇幅的原因,关于应对ISM频带内所存在的干扰问题本文不讨论。
1、UHF RFID读卡实验、EPC Gen2读、写标签号实验实验目的理解UHF RFID的工作原理,并掌握其与HF RFID工作原理的异同点。
掌握EPC标签号的存储区域以及结构特点。
实验设备UHF 读卡器一个、UHF 天线一个、USB连接线一条、9V电源适配器一个、电脑一台、UHF实验上位机软件实验知识预备与原理工作原理在UHF RFID阅读器及电子标签之间的通讯是采用电磁反向散射耦合方式完成。
电磁反向散射耦合方式类似雷达的工作原理,如下图所示。
;阅读器就像手电筒,标签就像一个镜子,标签反射最大,就是逻辑“1”。
标签反射最小,就是逻辑“0”。
阅读器开始工作之后,通过天线先向空间发送860~960 MHz频率范围的载波,激活标签,然后开始发送带调制的命令信息到标签(TAG),可以采用ASK调制,脉冲间隔编码(Pulse Interval Encoding),通讯速率到128 KBIT/S。
在高频范围内的标签收到阅读器发出的高频载波信号,标签天线接收到特定的电磁波,天线就会产生感应电流,在经过整流电路时,激活电路上的微型开关,给标签供电。
标签上的电子线路,将根据阅读器发出信息,通过ASK或者PSK 耦合方式进行调制,FM0等编码方式,向阅读器反馈相关信息。
UHF标签电路采用ASK和PSK的调制方式,将编码信息发送给阅读器,实现了阅读器和标签之间的双向通讯。
相互认证通过之后,阅读器会向电子标签发出读、写、锁定、kill、盘存等操作指令。
*编码产品电子代码(EPC编码)是国际条码组织推出的新一代产品编码体系,原来的产品条码仅是对产品分类的编码,EPC码是对每个单品都赋予一个全球唯一编码,EPC编码96位(二进制)方式的编码体系,可以为亿公司赋码,每个公司可以由1600万产品分类,每类产品有680亿的独立产品编码,形象的说可以为地球上的每一粒大米赋一个唯一的编码。
EPC代码是由标头、厂商识别代码、对象分类代码、序列号等数据字段组成的一组数字。
uhf rfid基本特点及工作频率RFID基本特点UHFRFID自适应工作方法,包括3个自学习过程:通过将UHFRFID标签测试板摆放在天线阅读的特定区域,统计读写器在每个频点下读到的标签数目及对应的RSSI值,对跳频范围内的频点进行筛选,选取出其中几个最优读取频点来做跳频点使用,从而提高读取效率;通过将UHFRFID标签测试板摆放在天线阅读的特定区域,对盘查时的发射功率进行调节测试,测试获得能够满足盘查要求的最小发射功率。
本发明能够有效应对固定式UHFRFID阅读器应用环境多变,参数设置繁杂的问题,使固定式UHFRFID阅读器达到较佳的使用效果。
对一个RFID系统来说,它的频段概念是指读写器通过天线发送、接收并识读的标签信号频率范围。
从应用概念来说,射频标签的工作频率也就是射频识别系统的工作频率,直接决定系统应用的各方面特性。
在RFID系统中,系统工作就像我们平时收听调频广播一样,射频标签和读写器也要调制到相同的频率才能工作。
射频标签的工作频率不仅决定着射频识别系统工作原理(电感耦合还是电磁耦合)、识别距离,还决定着射频标签及读写器实现的难易程度和设备成本。
RFID应用占据的频段或频点在国际上有公认的划分,即位于ISM波段。
典型的工作频率有:125kHz、133kHz、13.56MHz、27.12MHz、433MHz、902MHz~928MHz、2.45GHz、5.8GHz等。
按照工作频率的不同,RFID标签可以分为低频(LF)、高频(HF)、超高频(UHF)和微波等不同种类。
不同频段的RFID工作原理不同,LF和HF频段RFID电子标签一般采用电磁耦合原理,而UHF及微波频段的RFID一般采用电磁发射原理。
目前国际上广泛采用的频率分布于4种波段,低频(125KHz)、高频(13.54MHz)、超高频(850MHz~910MFz)和微波(2.45GHz)。
每一种频率都有它的特点,被用在不同的领域,因此要正确使用就要先选择合适的频率。
2014RFID技术在物联网中的应用RFID技术在物联网中的应用摘要:“物联网”越来越成为人们关注的焦点,它将是继互联网之后最重大的科技创新,它将对现有产业格局形成颠覆性的冲击。
RFID射频识别技术是物联网在必不可少的一部分,本文将介绍RFID与物联网的融合,RFID技术的种类与工作原理以及在物联网中的应用。
一、物联网的概念物联网是指通过各种信息传感设备,实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程等各种需要的信息,与互联网结合形成的一个巨大网络。
其目的是实现物与物、物与人,所有的物品与网络的连接,方便识别、管理和控制。
二、RFID技术的概念RFID 是Radio Frequency Identification 的缩写,即射频识别,俗称电子标签。
RFID 射频识别是一种非接触式的自动识别技术,它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据。
系统由一个询问器(或阅读器)和很多应答器(或标签)组成。
三、RFID的种类RFID 按应用频率的不同分为低频(LF)、高频(HF)、超高频(UHF)、微波(MW),相对应的代表性频率分别为:低频135KHz 以下、高频13.56MHz、超高频860MHz~960MHz、微波2.4G,5.8GRFID 按照能源的供给方式分为无源RFID,有源RFID,以及半有源RFID。
无源RFID 读写距离近,价格低;有源RFID 可以提供更远的读写距离,但是需要电池供电,成本要更高一些,适用于远距离读写的应用场合。
四、RFID技术的基本工作原理RFID 电子标签技术是物联网的核心技术,是能够让物品自我介绍的一种技术。
它通过采集物品的信息,并给它贴上特定的标签,通过无线数据通信网络把它们自动采集到中央信息系统,实现物品(商品)的识别,进而通过开放性的计算机网络实现信息交换和共享,实现对物品的“透明”管理。
RFID 技术的基本工作原理是: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,送至中央信息系统进行有关数据处理。
uhf rfid优势及应用射频识别(RFID)是一种无线通信技术,可以通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据,而无需识别系统与特定目标之间建立机械或者光学接触。
无线电的信号是通过调成无线电频率的电磁场,把数据从附着在物品上的标签上传送出去,以自动辨识与追踪该物品。
某些标签在识别时从识别器发出的电磁场中就可以得到能量,并不需要电池;也有标签本身拥有电源,并可以主动发出无线电波(调成无线电频率的电磁场)。
标签包含了电子存储的信息,数米之内都可以识别。
与条形码不同的是,射频标签不需要处在识别器视线之内,也可以嵌入被追踪物体之内。
许多行业都运用了射频识别技术。
将标签附着在一辆正在生产中的汽车,厂方便可以追踪此车在生产线上的进度。
仓库可以追踪药品的所在。
射频标签也可以附于牲畜与宠物上,方便对牲畜与宠物的积极识别(积极识别意思是防止数只牲畜使用同一个身份)。
射频识别的身份识别卡可以使员工得以进入锁住的建筑部分,汽车上的射频应答器也可以用来征收收费路段与停车场的费用。
某些射频标签附在衣物、个人财物上,甚至于植入人体之内。
由于这项技术可能会在未经本人许可的情况下读取个人信息,这项技术也会有侵犯个人隐私忧患。
UHF RFID及微波射频识别技术微波射频识别(UHF RFID)技术是国际上最先进的第四代自动识别技术,是近几年刚刚开始兴起并得到迅速推广应用的一门新技术,它有识别距离远、识别准确率高、识别速度快、抗干扰能力强、使用寿命长、可穿透非金属材料等特点,运用范围广等特点。
它是为实现数字化、信息化而对物体的属性、状态、编号等特征数据进行自动采集所推出的一种全新管理手段,可广泛应用于人员、动物、物品等方面的身份自动识别。
UHF RFID主要有射频识别卡、读写器、微波天线等三个组成部分:(1)射频识别卡:又称电子标签主要用来存储被标识物数据信息:射频识别卡的核心是带有信息收发和存储功能的集成电路,存储容量为1024bits或更多。
题目:物联网的关键技术之RFID一、物联网简介1、什么是物联网物联网是由具有自我标识、感知和智能的物理实体,基于通信技术相互连接形成的网络,这些物理设备可以在无人工干扰的情况下实现协同和互动,为人们提供智慧和集约的服务。
物联网利用RFID、传感器、二维码等能够随时随地采集物体的动态信息,实现物体的标识功能;采用传感器技术实现物体的识别、感知功能;通过网络将感知层的各种信息进行实时传送,主要实现信息的传输;利用计算机技术,及时地对海量的数据进行信息控制,真正达到了人与物的沟通、物与物的沟通。
概括的说就是:感知识别是一个基础,网络传输是一个平台,是一个支撑,智能应用是一个标志和体现。
2、物联网的体系架构物联网的体系架构主要有应用层、网络层、数据采集和编码层组成。
应用层是在物联网技术架构上的应用系统,可以分为商业贸易、物流、农业、军事等等不同种类的应用系统。
网络层是进行信息交换的通信网络,包括有Internet,WIFI网以及无线通信网络等网络。
数据采集是指通过包括条码、射频识别、无线传感器、蓝牙等在内的自动识别与近场通信技术回去物品编码信息的过程。
编码层是物联网的基石,是物联网信息交换内容的核心和关键字。
3、物联网的特征物联网和传统的互联网相比具有以下特征:物联网应用了大量的感知技术,物联网上应用了多种类型传感器,不同类别的传感器所捕获的信息内容和信息不一样。
传感器获得的数据具有实时性,按一定的频率周期性的采集环境信息,不断更新数据进行信息采集。
物联网是建立互联网上的凡在网络,物联网技术基础和核心仍旧是互联网,通过各种有线和无线网络与互联网融合,将物体的信息实时准确地传递出去。
在物联网上的传感器定时采集的信息需要通过网络传输,在传输海量信息的过程中,必须适应各种异构网络和协议,以确保数据的正确性和及时性。
物联网能够对物体实施智能控制。
物联网将传感器和智能处理相结合,利用云计算、模式识别等各种智能技术,扩充其应用领域,根据不同的客户实现不同的要求。
物联网智能芯片功能针对酒店、宾馆、医院、企业等使用的布草纺织品,在每一件布草纺织品上加上用于追溯盘点的RFID物联网芯片,每一个芯片有自己唯一的“身份证”号码,不可更改。
在每一个环节上,放置固定式全自动易通道读标机或分拣台或手持扫描机,做到全程可追溯。
在每一个节点上传布草纺织品状态到云端服务器,真正做到“物联网”。
这样在各个环节就能确保快速的交接工作,提高了布草收集/点数的效率和准确性,大大降低了布草作用方的人工成本,也提升了洗涤企业的运送车辆的使用率。
同时在租赁业务中,能做到实时追溯管理,也能快速查询布草的洗涤使用次数/洗涤方案/使用者等信息,当发生损伤、布草丢失的时候,可以责任落实到个人。
目前已有多个医院、宾馆、铁路部门及洗涤企业在正常运行。
现有痛点未来改变洗涤厂业务散、小、乱生产成本居高不下,自动化设备无法发挥应有的功效服务半径小、无法做强做大痛点提高效率,设备产能最大化,降低成本通过信息化管理,建立周转仓,有效放大业务区域通过RFID 智能芯片管理,点数交接快速、准确,布草实时跟踪布草规格较统一,减少分类洗涤,提高洗涤效率及产能布草数量交接繁琐,准确率低生产时间被压缩,设备产能低下租赁+RFID 智能化管理,快速扩张业务将来RFID 智能布草管理系统价值信息化可视化自动化智能化人力成本减少20-30%布草周转次数提升2-3倍布草运输车利用率提升40%布草缺失率减少99%有效降低风险RFID 布草洗涤管理系统结构流程图3.洗涤厂对脏/净布草批量读取入/出库4、布草不良芯片自动识别、剔除,不同用户布草自动识别管理5.干净布草分拣出库2.脏布草收集、扫描点数交接出凭证1.标签缝制,注册微软云平台RFID 洗涤标签手持扫描仪易通道读标机布草芯片自动识别管理控制设备分拣台基础数据库客户端管理系统标签参数说明芯片类型:最新版高通自动调频RFID芯片标签频率:860~960MHz高性能RFID智能洗涤芯片标签协议标准:ISO/IEC 18000-6C / EPC Class1 Gen2生产工艺:耦合+缝纫标签尺寸:87*18*0.9mm(芯片位置为2.5mm)芯片存储:EPC 128bit TID 48bit32 bits Access / 32 bits kill工作模式:无源读取距离:1-6米(与环境及读写器性能有关)数据保存:50年写入次数:100000次读取次数:不限标签使用寿命:200次高性能群读点数手持机票据打印一体机(含APP)用于酒店方员工交接班时盘点,与洗涤厂在脏布草及净布草的交接时扫描点数,并打印出交接凭证1.产品品牌:nethom2.产品型号:swing-u,3.产品尺寸:255*105*35mm4.Reader芯片:Impinj R2000 chipset*5.协议标准:ISO-18000-6C/EPC G26.使用频率:UHF US Standard 902-928MHz7.识别速度:5秒100枚8.设备存储:MAX:30000 TAG9.通讯方式:USB+蓝牙1.产品名称:票据打印一体机(含APP)2.产品尺寸:219*89*62mm3.操作系统:Android 6.04.触控屏:IPS/电容触控屏5.处理器:MTK6580 四核A71.3GHz6.存储容量:1GB RAM,8G ROM7.打印方式:行式热敏8.通讯方式:WIFI 蓝牙4.0 3G9.电池容量:7.4V 4000mAh易通道高效读标机用于洗涤厂在脏布草入库及干净布草出库时大批量快速高效的读取布草数量及类别,每10秒读取数不低于500条,准确率达99.99%1.产品品牌:2.产品型号:易通道加强型3.工业计算机:Advantech工控4.双读写器设计:美国进口核心射频模块, 最大射频输出31.5dBi大型通道使用双射频基站5.工作频率:UHF US Standard902-928MHz6.协议标准:ISO/IEC18000-6C7.天线设计:多阵列圆极化天线,变频移动扫描,智慧选择天线算法8.单次读取标签数量:小于等于1000枚,9.产品性能:标准环境下,1000枚标签读取时间为1分钟,San2模式,干燥床单叠放,料车为塑料料车,准确大于99.99%。