对超高频RFID标签之漏读率的研究
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rfid芯片技术指标RFID(Radio Frequency Identification)芯片技术是一种无线识别技术,具有高效、便捷、可靠的特性。
在物联网、智能城市、智能家居等领域得到广泛应用。
以下是RFID芯片技术指标列表:一、尺寸RFID芯片的尺寸通常在0.4mm x 0.4mm 到 2mm x 2mm 之间,其中最小的芯片尺寸仅有大米粒大小。
这种小尺寸的芯片已经被应用于纸张、标签等物品上。
二、工作频率RFID芯片的工作频率包括低频(LF)、高频(HF)、超高频(UHF)和高频超高频(HF/UHF)等四种。
它们在不同的应用场景下具有不同的优势。
比如LF频率广泛应用于动物身份识别,HF被用于门禁卡、公交卡等,UHF根据不同场景可被应用于库存管理、物流管理等领域。
三、存储容量RFID芯片的存储容量通常在几十个字节到几千个字节不等。
这取决于应用场景和芯片的制造工艺。
四、读取距离RFID芯片的读取距离也是决定其应用场景的重要技术指标。
低频和高频芯片的读取距离较短,范围通常在几厘米到十几厘米不等,因此适用于门禁卡、公交卡等。
超高频芯片的读取距离可达数米,因此适用于物流管理等大范围标签的应用场景。
五、读写速度RFID芯片的读写速度也是客户在选购时重要考虑的因素。
常见的RFID芯片读写速度比较快,可以实现高速读写标签的数据。
同时,芯片外部接口协议的选择也是影响其读写速度的重要因素。
六、工作温度范围RFID芯片工作温度范围广,通常从负40摄氏度到正85摄氏度不等。
这使得该技术可以在各种极端环境和应用场景下使用。
总的来说,RFID芯片技术指标的不断提高和完善,为智能城市建设、物流管理、智能家居等领域提供了更广阔的空间。
RFID多标签防碰撞算法研究作者:贾秀美来源:《科技资讯》2012年第36期摘要:把RFID电子标签附着在目标物体上,利用RFID阅读器读取电子标签的信息可以实现物体位置的确定。
但是多个标签同时向阅读器发送信号时,就会发生碰撞,因此,在RFID系统中加入标签防碰撞算法,使阅读器正确、高效地读取标签信息尤为重要。
本文介绍了ALOHA算法及其改进算法,并找出了改进算法中的一些待解决问题。
关键词:防碰撞时隙动态ALOHA算法中图分类号:TP301.6 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)12(c)-0020-02RFID技术是一种非接触自动识别技术,它利用无线射频信号在阅读器和电子标签之间进行双向数据传输。
同一时刻可能有多个标签向阅读器发送数据造成信号干扰,这称为标签碰撞。
因此,需要一种防碰撞技术来解决信号干扰问题,解决碰撞的算法称为防碰撞算法。
传统的解决碰撞问题的方法有四种:空分多址(SDMA)法、频分多址(FDMA)法、码分多址(CDMA)法和时分多址(TDMA)法[1]。
目前,时分多址(TDMA)法是射频识别系统解决碰撞问题的常用方法[2]。
本文主要研究基于TDMA的不确定性碰撞算法ALOHA算法及其改进算法。
1 ALOHA算法1.1 纯ALOHA算法纯ALOHA算法是最简单的随机防碰撞算法。
纯ALOHA算法中标签随机的选择一个时间点发送数据。
如果该标签不被识别,即有碰撞发生,那么该标签就会随机退避一段时间,独立地再次选择一时间点重新发送数据,直至成功。
如图1是纯ALOHA算法的模型。
纯ALOHA算法存在的问题是:如果退避区间太大,识别标签所需要的时间会很长;如果退避区间很小,会导致碰撞的次数增加,需要退避的次数就多,这样不但识别效率很低,而且识别时间也没有改善。
纯ALOHA算法简单易行,但只能获得18.4%的吞吐率[1]。
1.2 时隙ALOHA算法在纯ALOHA算法的基础上,人们引入时隙ALOHA算法。
第27卷第2期农业工程学报V ol.27 No.2370 2011年2月Transactions of the CSAE Feb. 2011 基于超高频RFID的生猪屠宰数据采集方案罗清尧1,2,熊本海1,2※,杨亮1,2,林兆辉3,潘佳一1,2(1.中国农业科学院北京畜牧兽医研究所,北京 100193;2.动物营养学国家重点实验室,北京 100193;3.天津市畜牧兽医局,天津 300210)摘 要:针对中国生猪屠宰加工具有流水作业、环境恶劣和信息自动采集难度大等问题,该研究采用超高频无线射频识别(RFID)技术,即902 MHz RFID标签并配合超高频天线系统,结合Microsoft Visual Studio 2005和 Microsoft Visual Basic 6.0 环境,设计了适合生猪胴体的RFID标签,开发了电子标签在线读写系统,实现了生猪屠宰流水线上猪只胴体的RFID标识和远距离自动识读。
通过生猪溯源耳标信息采集、RFID胴体标签信息与屠宰厂Intranet溯源数据记录系统的自动关联,实现了生猪屠宰过程中溯源关键点的生猪屠宰标识信息的可靠采集、传输与处理等,同时拓展解决了进入超市的胴体RFID标签与终端零售产品分割标签的标识转换与打印的衔接。
研究获得的系统与技术已经在天津市某屠宰加工厂和猪肉零售超市进行了示范应用,示范猪只累计达1万头以上,RFID标签读写正确率在99.9%以上,读写速度不影响流水线作业,从技术到应用环节探索了超高频RFID技术在猪肉质量溯源体系建设上具有可行性。
关键词:标识,农产品,质量控制,生猪,屠宰,RFID,溯源doi:10.3969/j.issn.1002-6819.2011.02.063中图分类号:S126 文献标志码:A 文章编号:1002-6819(2011)-02-0370-06罗清尧,熊本海,杨亮,等. 基于超高频RFID的生猪屠宰数据采集方案[J]. 农业工程学报,2011,27(2):370-375.Luo QingYao, Xiong BenHai, Yang Liang, et al. Solution of data collection of swine slaughter based on ultrahigh frequency RFID[J]. Transactions of the CSAE, 2011, 27(2): 370-375. (in Chinese with English abstract)0 引 言自从1986年英国发生疯牛病以来,疯牛病、高致病性禽流感等人畜共患病,苏丹红、劣质奶粉等食品质量安全事件时有发生,食品安全问题引起了人们的广泛关注[1-2]。
RFID技术简介射频识别技术(RFID,Radio Frequency Identification)是从八十年代起走向成熟的一项自动识别技术。
随着超大规模集成电路技术的发展,射频识别系统的体积大大缩小,进入了实用化的阶段。
它是利用电磁感应、无线电波或微波进行非接触双向通信,以达到识别目的并交换数据。
目前的RFID系统有很多工作频段,包括了低频、高频和超高频段。
工作原理也不尽相同,有的是利用近场的电磁感应(所以有人把电子卷标称作感应卡),有的是利用电磁波发射。
和同期或早期的接触式识别技术不同,RFID系统的射频卡和读写器之间不用接触就可完成识别,因此它可实现非接触目标识别、多目标识别和运动目标识别。
RFID系统已经在很多领域得到了广泛应用。
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,识别工作无须人工干预,可工作于各种恶劣环境。
RFID技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签,操作快捷方便。
RFID是一种简单的无线系统,只有两个基本器件,该系统用于控制、检测和跟踪物体。
系统由一个询问器(或阅读器)和很多应答器(或标签)组成。
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。
RFID技术的基本工作原理: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。
RFID系统的工作原理我们用下图来说明RFID系统的工作过程,这个例子是无源系统,即射频卡内不含电池,射频卡工作的能量是由读写器天线所建立的电磁场提供。
基于RFID的物联网资产管理研究在当今数字化快速发展的时代,企业和组织对于资产管理的效率、准确性和实时性提出了更高的要求。
传统的资产管理方式往往依赖于人工记录和盘点,不仅费时费力,还容易出现错误和遗漏。
随着物联网技术的不断发展,基于 RFID(Radio Frequency Identification,射频识别)的资产管理系统应运而生,为解决资产管理中的诸多难题提供了有效的解决方案。
RFID 技术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。
在资产管理中,RFID 标签可以附着在资产上,标签中存储着资产的相关信息,如资产编号、名称、规格、购置日期等。
通过读写器读取标签信息,可以实现对资产的快速识别和跟踪。
基于 RFID 的物联网资产管理系统具有诸多优势。
首先,它大大提高了资产盘点的效率。
传统的人工盘点需要逐一核对资产的标签或记录,耗时耗力。
而采用 RFID 技术,只需将读写器靠近资产,即可在短时间内读取大量资产的信息,大大缩短了盘点时间。
其次,提高了数据的准确性。
人工记录容易出现错误,而 RFID 技术自动读取标签信息,减少了人为因素的干扰,确保了数据的准确性。
再者,实现了实时监控。
系统可以实时获取资产的位置、状态等信息,便于管理者及时掌握资产的动态,做出合理的决策。
在实际应用中,基于 RFID 的物联网资产管理系统通常包括硬件设备和软件系统两部分。
硬件设备主要包括 RFID 标签、读写器、天线等。
RFID 标签根据其工作频率和应用场景的不同,可以分为低频、高频、超高频等多种类型。
读写器用于读取和写入标签信息,天线则负责发射和接收射频信号。
软件系统则负责对读取到的标签数据进行处理、分析和管理,通常包括资产管理模块、数据统计模块、报表生成模块等。
为了更好地实现基于 RFID 的物联网资产管理,还需要解决一些关键技术问题。
例如,如何提高标签的读取率和准确性,尤其是在复杂的环境中;如何确保标签信息的安全性和保密性,防止数据泄露;如何实现与其他管理系统的集成,以提高整体管理效率等。
RFID简介2012年06月目录1RFID背景概述 (1)2RFID电子标签分类 (1)3RFID电子标签的安全设置 (2)4RFID电子标签在应用中的安全机制 (3)5RFID应用系统的安全设计 (4)1 RFID背景概述RFID电子标签在国内的应用越来越多,其安全性也开始受到重视。
RFID电子标签自身都是有安全设计的,但是RFID电子标签具备足够的安全吗?个人信息存储在电子标签中会泄露吗?RFID电子标签的安全机制到底是怎样设计的?本文围绕目前应用广泛的几类电子标签探讨RFID电子标签的安全属性,并对RFID电子标签在应用中涉及的信息安全方面提出了建议。
RFID技术最初源于雷达技术,借助于集成电路、微处理器、通讯网络等的技术进步逐渐成熟起来。
RFID技术经美国军方在海湾战争中军用物资管理方面的成功应用,使其在交通管理、人员监控、动物管理、铁路和集装箱等方面得到推广。
随着全球几家大型零售商WalMart、Metro、Tesco等出于对提高供应链透明度的要求,相继宣布了各自的RFID计划,并得到供应商的支持,取得了很好的成效。
从此,RFID技术打开了一个巨大的市场。
随着成本的不断降低和标准的统一,RFID技术还将在无线传输网络、实时定位、安全防伪、个人健康、产品全生命周期管理等领域进行广泛的应用。
可以预见,随着数字化时代的发展,以网络信息化管理、移动计算、信息服务等为迫切需求和发展动力,RFID这项革命性的技术将对人类的生产和生活方式产生深远的影响。
2 RFID电子标签分类谈及RFID电子标签的安全性,需要先了解RFID电子标签的种类及特性。
随着RFID技术概念的深化,很多人把非接触智能卡也归入RFID的范畴。
RFID电子标签按供电方式分为无源标签和有源标签二种;按工作方式分为被动,半主动,主动三种;按工作频率分为低频30kHz ~300kHz、高频3MHz ~30MHz、超高频433MHz,902~928MHz、微波2.45GHz,5.8GHz;根据芯片的类型还可分为存储型、逻辑加密型和CPU型。
-- -- 对超高频 RFID 标签之漏读率的研究 东莞太平洋计算机科技有限公司 RFID 研发中心 钟汉 摘要: 介绍超高频 RFID 无源标签读取技术,分析标签漏读问题的产生的原因,并提供了一些解决方法。
关键词: 超高频 RFID 电子标签 18000-6B 18000-6C
一、 前言 RFID(Radio Frequency Identification)射频识别,俗称电子标签识别。 RFID 射频识别是一种非接触式的自动识别技术, 它通过无线射频信号自动识别目标对象并获取相关数据, 识别工作无需人工干预, 工作时阅读器和电子标签之间无需接触,可工作于各种恶劣环境。并且 RFID 射频识别技术可识别高速运动物体并可以同时识别多个标签,操作快捷方便。另外,由于 RFID 系统可以从技术上防止 被仿冒、侵入,还具备了极高的安全防护能力。目前超高频 RFID 的标准主要有 18000-6B 和 18000-6C。工作频率一般在 902MHz--928 MHz ,一些国家规定的标 准是 860MHz--960 MHz 。
对于超高频无源 RFID 标签,每个标签都有自身的唯一号码,最常见的用途是代替普通条型码,贴于各种物品上, 以便对物品进行身份识别。 一般和超高频阅读器配合使用。 RFID 标签能将信息无线传递给 10 米范围内的超高频阅读器上,使仓库、车间、超市等场合可以对物品进行群体扫描,不再需要使用激光条形码阅读器对物品逐个扫描条码。 RFID 技术及系统的应用领域十分广阔,涉及到工业、商业、交通、仓储、物流及军事等领域的方方面面。 例如,全球最大的商品销售商沃尔玛公司要求其 前 100 位供应商都要在货箱和托盘上使用 RFID 标签,目前正在实施中;目前,在我国的一些地区已经开始应用 RFID 技术,比如,在全国铁路调度和统计系统中,已有 55 万辆车厢、机车安装了无源 RFID 标签;上海市质量技术监督局也已应用 RFID 对全市 16 万只液化石油气瓶、 1 万只剧毒化学品容器、 10 万箱烟花爆竹和 4 万辆出租车车载计价器进行电子跟踪; 另外,今年上海至深圳的内贸集装箱将使用 RFID 实现货物跟踪。随着我国经济的飞速发展, 不久的将来,RFID技术必将在商品流通、运输、管理以及物流、交通等方面形成一个庞大的市场, RFID 技术将是未来一个新的经济增长点。 随着 RFID 标签的应用越来越广泛, 与其配合使用的阅读器的性能也越来越重要。而电子标签的读全率,或它的反概念:漏读率,是阅读器性能中最重要的 一环。漏读是指标签通过读写区域后不能够被正确读出。 漏读甚至成了制约 RFID 应用的一个重要因素。标签一旦漏读, 轻则导致数据混乱, 增加时间和人力的消耗,重则导致财产损失甚至灾难发生。故,尽力减少 RFID 标签的漏读率极为重要,下面是我们多年来对 RFID 标签漏读率的研究结果。 --
-- 标签照片 阅读器和天线的照片 漏读率是受多种条件影响的, 其中包括多种不确定因素。 它除了和关于读写距离的影响因素有关外, 还与同时有多少个标签通过、 标签与标签之间的相对位置、标签与读写器天线之间的距离、 标签与读写器天线之间的相对移动速度等因素有关。当然,读写器和标签的性能是基础。
二、 漏读率研究 1、读器盲点问题 UHF(860MHz -960MHz) 主要是电磁场方式,电场进行感应。在这个频段,标签进入阅读器建立的电场后进入工作状态,会对阅读器发送的载波进行反射,阅读器就是靠接收标签的反射波从而解调出标签的数据。 因为不同标签和阅读器 -- -- 之间位置不同, 如果有的标签反射的波形和阅读器发送的波形相位相反, 波形就会减弱,甚至抵消。 860MHz -960MHz 频段波长大约在 30 厘米左右,这样每隔 30 厘米左右将会出现一块射频的盲点, 交替出现标签能读到―读不到-能读到―读不到的现象。
当阅读器的工作范围中存在比较多的盲点的时候,标签的漏读就会比较重。为了解决这个问题,我们可以设计 Q、I 双支路电路,在电路中其中一个支 路对标签返回的电波进行 90 度相位转换,而另外一路不做转换,这样不管标签反射的波形和阅读器发送的波形相位相同或相反都有其中一个支路能把标签的 信号解调出来。 但在实际测试中, 也许电路中存在 90 度相位转换的精度问题等,盲点现象有了大幅度的减少,但还没杜绝,需要继续研究。
2、天线与标签方向 天线的作用是在电子标签和阅读器间传递射频信号。 RFID 系统的读写器必须要通过天线来发射能量形成电磁场, 通过电磁场来对电子标签进行识别, 可以说天线所形成的电磁场范围就是射频系统的可读区域。 有时 RFID 系统是由一根天线来同时完成发射和接收的; 有时 RFID 系统则由一根天线来完成发射而由另一根天线来承担接收, 所采用天线的形式及数量应视具体应用而定。 超高频 RFID 天线在 860MHz— 960MHz 频率范围内的驻波比曲线相对平坦,且数值较小,表明此时天线工作良好,超出此频率范围时, 天线的驻波比数值激增, 天线的性能急剧下降。
目前的大部分 RFID 标签是以线极化方式工作。 而阅读器天线可以分为线极 化天线和圆极化天线。如果电波传播时电场矢量的空间描出轨迹为一直线 ,它始终在一个平面内传播 ,则称为线极化波。而两个空间上正交的振幅相等的线极化 -- -- 波,可以合成一个圆极化波。极化天线的能量比较集中,阅读距离比较远,象停车场和港口关口这种远距离 (8-12 米)都可以读卡, 但缺点是如果标签的放置的方向和天线的机化方向相反的时候, 反而很难被阅读器读到, 阅读前需要人为控制标签的方向。 常见用的圆极化射频天线能量是均分到两个极化, 标签所能接收的功率也因此损失了一半, 有限的的电磁能量无法向更远距离发射, 一般有效距离只有 4 米左右比较稳定, 但优点是因为圆极化的电磁波是正交的波形, 在天线的阅读范围内,标签即使随意转动也能被读到。 因此,如果标签是有规律放置的, 那么使用线极化天线将会更有利于阅读标签,从而增加标签的读出概率,减少标签的漏读率。而如果标签是无序放置的,那么就要使用圆极化天线,否则,某些方向的标签从原理上就是无法读出来的,读全率当然就无法保证。 当然,也可以使用多个线极化天线的方式,在多个方向对标签进行读取,对某个标签即使 A 方向无法读出,但也许 B 方向就可以读出,从而既能得到线极化天线的优点,又避免线极化天线使用的缺点, 是一个行之有效的方法。 如果使用 4 天线从多方向对标签进行读取, 这样就可以将漏读率降低。 假设有的产品特 别难以通过 RF 技术读取到,在某个读取点上的读取率仅达到 50%,不过从概率论来看,假设一个系统设 4 个读取点的话,那么即便这种难以读取的产品在整个系统中被读取的概率也能达 94%。如果我们能将标签读取率从 50% 提高 到 70%,那么就设有 4 个读取点的系统而言, 其整体读取率就能达到 99%( 100 件产品中漏读 1 件产品)。如果读取率提高到 90%,那么我们就能实现很优秀的读取率(即设有 4 个读取点的系统读取率高达 99.99%,每 1 万件产品仅漏读1件)。
3、速度问题 上文说到漏读是指标签通过读写区域后不能够被正确读出, 而标签通过读写区域的动作时包含了速度的概念在里面的。 在实际应用中, 如果标签通过区域的
时间比较快,阅读器还来不及把这么多标签碰撞出来,那么也会引起漏读。 这时候放慢标签通过速度,就可以减少漏读率。当然,这是有代价的,如果通过速度 太慢则会引起用户使用不便,而在某些应用, 比如不停车收费等场合, 则干脆失 去使用意义。所以标签运行速度需要根据实际应用来决定。 另外,提高阅读器的基带数据通信速率和防冲撞算法效率, 其实和减慢标签 运动速度有异曲同工之妙。目前市面上的阅读器一般是使用 80K 的基带速率, 如果能够使用更快速的 CPU 进行解码,将最高可达到 640k 的速率,相应的读取标签速度将会相应的提高。我们现在使用 FPGA 芯片进行基带解码。 FPGA 是一种高速可编程逻辑器件,它不像 CPU 那样一个时刻只能处理一个事情, FPGA 可以并行工作, 所以可以对多个解调电路过来的信号同时进行基带解码, 快速解 码出标签的编码信息。对于防碰撞方面,则进行算法优化,并且测试,选择最好的防碰撞算法。
4、环境因素 因为 UHF(860MHz -960MHz) 频段的频率比较高, 无线电波长比较短, 所以相对 125KHz 和 13.56MHz 的标签, RFID 标签的通讯速率可以做的很高,天线可以做得很小,读卡距离也可以做得很远。但优势的另一面是劣势,频率越高, 因涡流和寄生电容造成的能量损失就越大, 因此 UHF(860MHz - 960MHz) 频段对 -- -- 金属、水等物体更加敏感,会被金属反射,会被水吸收。举个例子,我们人体就是 RFID 信号的极佳屏障,因为我们的身体里有大量的盐水。 金属会引起额外的寄生电容 (即由金属引起的电磁 “摩擦”造成的能源损耗 ),造成读写器和标签天线的失谐,破坏系统的性能。最终,在某些情况,被金属反 射回来的能量就会在标签和读写器之间形成干扰。 因此,在金属物质较多的环境下应用 RFID ,会使得实际的读写率、读写距离和可靠性大大降低,远低于在实验室环境下进行试用得出的结果。 但同样不可否认的是,合理的系统设计和操作将克服绝大多数的干扰。 a. 设计合适的包含铁氧体磁心收发线圈的标签天线。铁氧体磁心的高渗透性使小型标签即使在金属表面附近磁场被削弱的情况下也能获取能量。
b. 合理设计标签,对金属引起的失谐进行利用。例如,将标签的设计定为使其具有 850Hz 空中谐振频率,那么当标签贴附在金属货箱上时,其工作频率即可能达到 920Hz,从而可以顺利地被阅读器读取。 c. 设计标签天线时确保其磁轴与金属平行,以保证与平行于金属表面的磁场的最大耦合。 d. 选择合适的阅读器天线。
三、 结束语
综上所述,减少标签的漏读率是超高频 RFID 应用中重要的一环。我们可以 从减少阅读器盲点、准确选择线极化和圆极化天线、增加阅读器的反应速度、 克服环境干扰等方面着手,减少标签的漏读。
参考文献: 1. ISO/IEC 18000-6 :2004 ( E) 2.中国 EPC 标准草案
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