RFID技术全参数

RFID 技术参数•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。

目录•RFID的分类•RFID基本技术参数•RFID系统的组成•RFID应用分析•RFID技术及其发展历程RFID的分类•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860M~960MHz、微波2.4G，5.8G ，RFID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。

RFID基本技术参数•可以用来衡量射频识别系统的技术参数比较多，比如系统使用的频率、协议标准、识别距离、识别速度、数据传输速率、存储容量、防碰撞性能以及电子标签的封装标准等。

这些技术参数相互影响和制约。

其中，读写器的技术参数有：读写器的工作频率、读写器的输出功率、读写器的数据传输速度、读写器的输出端口形式和读写器是否可调等；电子标签的技术参数有：电子标签的能量要求、电子标签的容量要求、电子标签的工作频率、电子标签的数据传输速度、电子标签的读写速度、电子标签的封装形式、电子标签数据的安全性等。

（1）工作频率工作频率是射频识别系统最基本的技术参数之一。

工作频率的选择在很大程度上决定了射频识别系统的应用围、技术可行性以及系统的成本高低。

从本质上说，射频识别系统是无线电传播系统，必须占据一定的无线通信信道。

在无线通信信道中，射频信号只能以电磁耦合或者电磁波传播的形式表现出来。

因此，射频识别系统的工作性能必然会受到电磁波空间传输特性的影响。

从电磁波的物理特性、识读距离、穿透能力等特性上来看，不同射频频率的电磁波存在较大的差异。

特别是在低频和高频两个频段上。

低频电磁波具有很强的穿透能力，能够穿透水、金属、动物等导体材料，但是传播距离比较近。

另外，由于频率比较低，可以利用的频带窄，数据传输速率较低，信噪比较低，容易受到干扰。

相比低频电磁波而言，要得到同样的传输效果，高频系统的发射功率较小，设备比较简单，成本也比较低。

高频电磁波的数据传输速率较高，没有低频的信噪比限制。

但是，高频电磁波的穿透能力较差，很容易被水等导体媒质所吸收，困此，高频电磁波对障碍物的敏感性较强。

（2）作用距离射频识别系统的作用距离指的是系统的有效识别距离。

影响读写器识别电子标签有效距离的因素很多，主要包括了以下因素：读写器的发射功率、系统的工作频率和电子标签的封装形式等。

其他条件相同时，低频系统的识别距离最近，其次是中高频系统、微波系统，微波系统的识别距离最远。

只要读写器的频率发生变化，系统的工作频率就会随之改变。

射频识别系统的有效识别距离和读写器的射频发射功率成正比。

发射功率越大，识别距离也就越远。

但是电磁波产生的辐射超过一定的围时，就会对环境和人体产生有害的影响。

因此，在电磁功率方面必须遵循一定的功率标准。

电子标签的封装形式也是影响系统识别距离的原因之一。

电子标签的天线越大，即电子标签穿过读写器的作用区域所获取的磁通量越大，存储的能量也越大。

应用项目所需要的作用距离取决于多种因素：电子标签的定位精度；实际应用中多个电子标签之间的最小距离；在读写器的工作区域，电子标签的移动速度。

通常在RFID应用中，选择恰当的天线，即可适应长距离读写的需要。

例如，FastTra ck传送带式天线就是设计安装在滚轴之间的传送带上，REID载体则安装在托盘或产品的底部，以确保载体直接从天线上通过。

（3）数据传输速率对于大多数数据采集系统来说，速度是非常重要的因素。

由于当今不断缩短产品生产周期，要求读取和更新RFID载体的时间越来越短。

①只读速率RFID只读系统的数据传输速率取决于代码的长度、载体数据发送速率、读写距离、载体和天线间载波频率，以及数据传输的调制技术等因素。

传输速率随实际应用中产品种类的不同而不同。

②无源读写速率无源读写REID系统的数据传输速率决定因素和只读系统一样，不过除了要考虑从载体上读数据外，还要考虑往载体上写数据。

传输速率随实际应用中产品种类的不同而有所变化。

③有源读写速率有源读写RFID系统的数据传输速率决定因素和无源系统一样，不同的是无源系统需要激活载体上的电容充电来通信。

很重要的一点是，一个典型的低频读写系统的工作速率可能仅为100字节／s或200字节/s。

这样，由于在一个站点上可能会有数百字节数据需要传送，数据的传输时间就会需要数秒钟，这可能会比整个机械操作的时间还要长。

EMS公司已经通过采用数项独到且专有的技术，设计出一种低频系统，其速率高于大多数微波系统。

（4）安全要求安全要求，一般指的是加密和身份认证。

对一个计划中的射频识别系统应该就其安全要求做出非常准确的评估，以便从一开始就排除在应用阶段可能会出现的各种危险攻击。

为此，要分析系统中存在的各种安全漏洞，攻击出现的可能性等。

（5）存储容量数据载体存储量的大小不同，系统的价格也不同。

数据载体的价格主要是由电子标签的存储容量确定的。

对于价格敏感、现场需求少的应用，应该选用固定编码的只读数据载体。

如果要向电子标签写入信息，则需要采用EEPROM或RAM存储技术的电子标签，系统成本会有所增加。

基于存储器的系统有一个基本的规律，那就是存储容量总是不够用。

毋庸置疑，扩大系统存储容量自然会扩大应用领域。

只读载体的存储容量为20位，有源读写载体的存储容量从64B到32KB不等，也就是说在可读写载体中可以存储数页文本，这足以装入载货清单和测试数据，并允许系统扩展。

无源读写载体的存储空间从48B到736B不等，它有许多有源读写系统所不具有的特性。

（6）RFID系统的连通性作为自动化系统的发展分支，RFID技术必须能够集成现存的和发展中的自动化技术。

重要的是，REID系统应该可以直接和个人计算机、可编程逻辑控制器或工业网络接口模块（现场总线）相连，从而降低安装成本。

连通性使RFID技术能够提供灵活的作用，易于集成到广泛的工业应用中去。

（7）多电子标签同时识读性由于系统可能需要同时对多个电子标签进行识别，因此，对读写器提供的多标签识读性也需要考虑。

这和读写器的识读性能，电子标签的移动速度等都有关系。

（8）电子标签的封装形式针对不同的工作环境，电子标签的大小、形式决定了电子标签的安装和性能的表现，电子标签的封装形式也是需要考虑的参数之一。

电子标签的封装形式不仅影响到系统的工作性能，而且影响到系统的安全性能和美观。

对射频识别系统性能指标的评估十分复杂，影响到射频识别系统整体性能的因素很多，包括了产品因素、市场因素以及环境因素等。

RFID系统的组成•为了仿真RFID系统的性能，建立如图所示的仿真模型。

图BFSK的误比特率分析仿真图①信源：是随机二进制发生器产生的数据，一方面作为输出信号，另一方面进入BFSK（二进制移频键控）基带调制器模块，对数据进行BFSK调制，输出信号。

②信道：包括加性高斯白噪声产生器、多径瑞利衰落信道模块。

信道模块首先在BFSK调制信号中引入衰落信号，然后在衰落信号中再叠加高斯白噪声。

③信宿：BFSK基带调制器对接收信号进行调制，然后通过误码率计算器计算误码率。

误码率产生一个三维向量，经选择器选择第一个元素，即误码率，作为输出信号送入工作区。

其中主要模块的参数设置如表。

表主要模块参数设置RFID应用分析•RFID的工作原理和系统组成RFID（无线射频识别，Radio Frequency Identification）是一种采用射频技术的非接触式自动识别技术。

其工作原理是：标签进入磁场后，如果接收到阅读器发出的特殊射频信号，就能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（即Passive Ta g，无源标签或被动标签），或者主动发送某一频率的信号（即Active Tag，有源标签或主动标签）, 阅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。

一套完整的RFID系统解决方案包括标签设计及制作工艺、天线设计、系统中间件研发、系统可靠性研究、读卡器设计和示应用演示六部分。

可以广泛应用于工业自动化、商业自动化、交通运输控制管理和身份认证等多个领域，而在仓储物流管理、生产过程制造管理、智能交通、网络家电控制等方面更是引起了众多厂商的关注。

RFID技术的三层结构RFID技术分为三个层次，即支撑层、基础层和应用层。

支撑层技术主要是指RFID的芯片技术，包括标签芯片的设计工艺、加工工艺、封装工艺以及天线的印刷工艺，阅读器数字信号处理芯片的设计也不可忽视。

应该说，支撑层技术实际上是RFID应用的原动力。

基础层技术主要是指不同场景下的应用环境构造，包括标签信息的写入读出、和对象捆绑，阅读器部设计和嵌入式系统编程等。

基础层技术也是RFID技术和市场应用的结合点和桥梁。

应用层技术主要是指后台软件对信息的进一步分析、判断和处理，包括了数据跟踪、数据挖掘和信息共享等容，这也是RFID技术跃升为“物联网”的重要前提之一。

由于可以对标签的信息进行重新写入，因此RFID不再是一个静态的货物标识，它反映了货物和货主之间的互动作用，并且RFID的动态作用又使得RFID和企业和社会之间能够保持联系。

从这个意义上讲，RFID代表了现代工业社会对生产、运输、销售到消费的全方位信息处理及服务过程。

为便于说明问题，我们以一个标签中储存的产品信息为线索，追踪一个信息流是如何在物流应用中起到作用的。

在这里，我们实际上暂时抛开了支撑层硬件技术，而只是在基础层和应用层两个技术层次上进行探讨。

当然，支撑层技术并非不重要，相反我们已经在诸如汽车、手机、DVD等行业尝到了苦头。

但是从这个角度，我们便可以和国外的大公司大企业站在同一个高度上思考问题。

首先还是要有标准。

标准定义了产品信息的编码规，并为该件产品赋予一个排他的代码，这就是信息流的源泉。

接着，这个代码被写入RFID标签中，并在未来反复被阅读器读出。

如果阅读器没有和外部网络连接，那么信息流的传递到阅读器便告一段落，实现的是货品检查、简单销售等作用。

更多情况下阅读器读出的信息流会传递到和之连接的互联网上，通过物联网的时空模型对其离散时空信息进行连续化，再以Web服务作为解决方案提供注册、搜寻、交换和使用该信息流的标准，并为产品-消费链提供高层信息的协同处理机制，实现物品跟踪、物流运输、资产管理、售后服务等作用。

如果能够再进一步进行数据挖掘，还可以实现更加丰富的作用。

在这个信息流传递的过程中，任何一个环节都需要标准，比如描述阅读器和标签之间的交互标准EPC Tag Data Standards，描述阅读器和互联网之间的交互标准PML Core Specification。