自動識别與RFID

在我的印象裡， 網際網路沒有計算機和手機就沒法實作。 學了物聯網之後，感覺沒有傳感器和RFID 物聯網就沒有辦法實作， 這當然是我的主觀印象，但也說明 RFID 和傳感器對于實體網的重大意義。

RFID技術研究與應用的目标是形成在全球任何地點。任何時間自動識别任何物品的物品識别體系。
           

看看，什麼叫牌面，走向世界每個角落。還有一句更有牌面的。

RFID技術為物聯網的發展奠定了重要的基礎。
           

什麼是RFID？ 什麼是自動識别技術？

自動識别的發展過程，由接觸式最終發展為非接觸式，安全性、記憶體容量等都在不斷的改進。

1.0 版本 條碼技術

目前條碼已經出現了幾十種不同的碼制，即碼型、編碼與應用的标準。例如一維條碼的EAN碼（EAN-8， EAN-13 ， UPC），Codabar 碼等，堆疊線性條碼的 PDF-417碼、Code 16K 等， 二維條碼的QR碼，CodeOne、DataMatrix 等。

條碼用不同寬度的條（bar）與空（space）組成的符号形式來表示數字或字母。讀取條碼時，條碼閱讀器發射的光線被黑色的“條”吸收，白色的“空”将閱讀器發射的光線發射回來。 閱讀器将接收到的光線轉化為電信号，并将電信号解碼還原出條碼所表示的字元或資料，然後傳送給計算機。

一維條碼：

一維條碼是指在一個方向（一般是水準）表達資訊，而在垂直方向不表達任何資訊。 它由一系列不同寬度的條和空組成，是以又稱為以為線性條碼

• 優點： 編碼規則簡單，條碼閱讀器造價較低。

• 缺點： 資料容量較小，一般隻能包含字母和數字；條碼尺寸較大，空間使用率較低；一旦出現損壞将被拒讀。用條碼閱讀器掃描條碼時對條碼的距離與角度有一定要求。

  廣泛使用 EAN-13條碼， 前2~3 位是國家代碼，緊跟其後 4到5 位是廠家代碼，後面的5位是商品代碼，最後一位是校驗碼。

二維條碼：

主要有以下幾個特點：

（1）高密度編碼，資訊容量大，典型的QR碼可以用信用卡2/3 的面積表示多達4296（又想起了我7醬）個字母或7089個數字字元，比一維條碼的資訊容量高很多倍。

（2）編碼範圍廣，二維碼可以表示照片、聲音、文字、簽字、指紋等數字資訊，也可以表示多種語言文字，還可以表示圖像資料。

（3）容錯能力強， 因破損、折疊、污染等引起局部損壞，破損面積不超過50%，軟體可以根據容錯算法正确地恢複出丢失的資訊。

（4）糾錯能力強，誤碼率低于千萬分之一。

（5）成本低。

2.0版本 磁卡、IC技術

1. 磁卡，通常磁卡的一面印刷有說明性資訊，如插卡方向；另一面有磁層或磁條，一般是用 2~3 個磁道來記錄有關資訊資料。與各種讀卡器進行配合。

   磁卡成本低廉，易于推廣，但是，在受壓、被折、長時間磕碰、曝曬、高溫等或者受到外部磁場的影響時，都會造成磁卡消磁， 丢失資料而不能使用

2. IC卡（Integrated Circuit Card）它是通過內建電路晶片寫入資料來進行識别的。 IC卡、IC卡讀卡器，以及背景計算機管理系統組成了IC卡應用系統。

IC卡具有資料存儲容量大、安全保密性好，讀取友善與使用壽命長的優點。又分接觸式IC卡和非接觸式IC卡。

3.0 版本 RFID——主角，總是在最後登場

RFID : 利用無線射頻信号 空間耦合 的方式來實作 無接觸 的标簽資訊自動傳輸與識别的技術， 又稱為 電子标簽或射頻标簽。

1. 為什麼RFID能夠成為自動識别中的佼佼者呢？

一般來說，因為它有以下幾個特點：

• RFID晶片存儲的資料量大，最多可達幾KB 。（存儲容量大）
• RFID讀寫器讀取RFID标簽資料的距離從幾厘米到 上百米（輻射距離廣）
• RFID标簽可以貼在貨物的内部、包裝箱、運輸托盤或運輸車輛上。
• RFID讀寫器通過無線方式讀取标簽資料
• RFID對環境要求較低，可以在多種環境下工作。

• 既可以讀取資料，也可以寫入資料，标簽可以循環利用，讀寫過程自動完成

  RFID可以應用到軍事上，可以運用到軍事上的一定是在同類産品中有先進性的。

基本原理與電磁感應有關。

2. 工作原理：

1. 無源RFID标簽，也稱被動式RFID标簽

   當RFID标簽接近讀寫器時，标簽處于讀寫器天線形成的近場範圍内。RFID标簽天線通過電磁感應産生感應電流，感應電流驅動RFID晶片電路，電路将存儲在标簽中的辨別資訊發送給讀寫器，讀寫器天線再将接收到的辨別資訊發送給主機。

• 優點：體積小、重量輕、價格低、使用壽命長
• 缺點：讀寫距離短、存儲資料較少、工作過程中容易收到周圍電磁場的幹擾（自己易受影響），一般用于商場貨物、身份識别卡等運作環境比較好的應用。

1. 有源RFID标簽，也成為主動式RFID标簽，不需要讀寫器傳輸能量，可以自己想讀寫器發送存儲的辨別資訊，但是一般為節約能源，隻有在收到讀寫器發送的讀寫指令時，才主動發送。

• 内置電池**，讀寫距離較遠**、存儲資料多，受幹擾較小，标簽體積較大，價格與維護成本較高，一般用于高價值物品的跟蹤。

1. 半主動式RFID，内置的電池在沒有讀寫器通路的時候，隻為晶片内很少的電路提供電源，隻有在讀寫器通路時，内置電池才向RFID标簽供電，以增加标簽的讀寫距離，一般用與可重複使用的集裝箱和物品的跟蹤上。

實際上，讀寫器讀出一個标簽資料的距離要大于對一個标簽寫入資料的距離，一般寫入資料的距離小于可讀距離的50%~70%，是以，RFID标簽的資料一般都需要通過程式設計的方式通過标簽列印機寫入。

3. 按工作頻率進行分類：

1. 低頻RFID标簽，頻率 125~134.2KHz，一般為無源标簽， 讀寫距離 < 1m。

• 适合近距離、低傳輸速率、資料量較小的情況，如門禁、電子錢包，停車場收費管理
• 可以穿透水、有機組織和木材，适用于動物識别，牛、羊戴的耳釘式。

1. 中高頻， 頻率 13.56MHz，無源，< 1m ,可以做出卡式結構，我國第二代身份證内嵌有中高頻RFID。
2. 超高頻和微波 ，超高頻 902 ~ 928MHz，無源，有源，微波2.45 ~ 5.8 GHz。

• 超高頻和微波繞射能力較弱，發送天線與接收天線之間不能有任何物體阻擋。是以，用于超高頻和微波RFID标簽的讀寫器天線被設計為定向天線，隻有在天線定向波束範圍内的電子标簽才能被讀寫。
• 讀寫器天線輻射場為無源标簽提供能量，無源标簽的工作距離 > 1m ，典型值 4~7m，向有源标簽發送讀寫指令，有源标簽的最大工作距離 > 100m 。
• 微波一般用于遠距離識别與對快速移動物體的識别。