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射频识别RFID原理与应用第一章概述一、自动识别•数据采集（识别）：•1、人工采集•2、自动识别•①条码•②RFID（RadioFrequencyIdentification）•③接触式IC卡•④生物特征识别（指文、人脸、语音）•⑤光学字符识别（OpticalCharacterRecognition，OCR）等二、什么叫射频识别RFID？•射频识别是无线电频率识别（RadioFrequencyIdentification，RFID）的简称。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。系统由一个阅读器（或询问器）和很多标签（或应答器）组成。RFID的基本原理框图RFID应用系统的组成结构图利用中间件的网络应用的结构图1、高层的作用•对于独立的应用，阅读器可以完成应用的需求，例如，公交车上的阅读器可以实现对公交票卡的验读和收费。•针对RFID的具体应用，需要在高层将多阅读器获取的数据有效地整合起来，提供查询、历史档案等相关管理和服务。•更进一步，通过对数据的加工、分析和挖掘，为正确决策提供依据。这就是所谓的信息管理系统和决策系统。2、中间件与网络应用•RFID中间件是介于RFID阅读器和后端应用程序之间的独立软件，能够与多个RFID阅读器和多个后端应用程序连接。•应用程序使用中间件所提供的一组通用应用程序接口（API），就能连接到RFID阅读器，读取RFID应答器数据。•这样一来，即使当存储应答器信息的数据库软件改变、后端应用程序增加或改由其他软件取代、阅读器种类增加等情况发生时，应用端不需要修改也能应对这些变化，从而减轻了多对多连接的设计与维护的复杂性。3、RFID的工作频率(1)低频(LF，频率范围为30—300kHz):工作频率低于135kHz，最常用的是125kHz。(2)高频(HF，频率范围为3~30MHz):工作频率为13.56MHz±7kHz。(3)特高频（UHF，频率范围为300MHz—3GHz）：工作频率为433MHz，866—960MHz和2.45GHz;(4)超高频（SHF，频率范围为3—30GHz）：工作频率为5.8GHz和24GHz，但目前24GHz基本没有采用。•其中，后3个频段为ISM(IndustrialScientificMedical)频段。ISM频段是为工业、科学和医疗应用而保留的频率范围，不同的国家可能会有不同的规定。•UHF和SHF都在微波频率范围内，微波频率范围为300MHz—300GHz。•在RFID技术的术语中，有时称无线电频率的LF和HF为RFID低频段，UHF和SHF为RFID高频段。•RFID技术涉及无线电的低频、高频、特高频和超高频频段。在无线电技术中，这些频段的技术实现差异很大，因此可以说，RFID技术的空中接口覆盖了无线电技术的全频段。4、应答器•应答器在某种应用场合还有一些专有的名称，如射频卡（也称为非接触卡）、标签等，但都可统称为应答器。应答器的主要性能参数：•工作频率、读／写能力、编码调制方式、数据传输速率、信息数据存储容量、工作距离、多应答器识读能力（也称为防碰撞或防冲突能力）、安全性能（密钥、认证）等。应答器的分类：•根据应答器是否需要加装电池及电池供电的作用，可将应答器分：•为无源（被动式）•半无源（半被动式）•有源（主动式）应答器电路的基本结构和作用5、阅读器（读写器和基站）•阅读器的功能：•(1)以射频方式向应答器传输能量；•(2)从应答器中读出数据或向应答器写入数据；•(3)完成对读取数据的信息处理并实现应用操作；•(4)若有需要，应能和高层处理交互信息。阅读器电路的组成框图三、RFID的耦合方式•根据射频耦合方式的不同，RFID可以分为：•电感耦合方式（磁耦合）•反向散射耦合方式（电磁场耦合）电感耦合方式：负载调制的原理示意图•1．应答器的能量供给•2．应答器向阅读器的数据传输•3．阅读器向应答器的数据传输电感耦合方式的变型•（1）电感耦合的时序方式•（2）扫频法•（3）分频信号检测法时序方式中能量与数据传输图扫频信号的波形图扫频法的工作原理图分频信号检测法的工作原理图反向散射耦合方式：声表面波应答器图二极管的非线性产生谐波频率谐波检测法的原理图