e-works数字化企业网  »  文章频道  »  工业自动化控制  »  自动识别技术

有源RFID的性能及其应用前景

2008/9/27    来源:RFID中国网    作者:包起帆  张文渊  徐盛  李建华  
射频识别(RFID)是一项新的识别技术,其传输数据率高、通信距离长和可靠性高等优点使之超越条形码和IC卡成为下一代识别技术。RFID可以分为有源和无源两大类,其中尤以有源技术较为突出,因而被广泛地应用到公路收费、港口货运管理等应用中,具有广阔的应用前景。
1、引 言 

    现代社会生活中,对于信息的需求日益增长,例如在货运中对货物相关信息的查询、门禁系统对于进出人员的查询、收费路口对于车辆的查询等。如果采用传统的手工方式,即耗费人力又耗费时间,所以现在越来越多地借助电子技术来完成信息的查询。常见的方法主要是条形码和RFID,其中RFID 是射频识别(Radio Frequency Idenfication)的简称,它是利用无线电技术在阅读器和电子标签之间建立通信,达到信息查询的目的。尽管条形码广泛应用,但其局限性也显而易见。首先,在阅读器和条形码之间不能有障碍物;其次,条码标签必须清洁无磨损,且条码与阅读器之间必须保持适当的角度;再者,条码标签的内容无法随意修改。相比之下,RFID 的技术优势就更明显了。RFID 不需要光源,能在恶劣的环境下阅读,读取距离远,可同时处理多个标签,而且其信息可以修改。因此,RFID 将比条形码的发展空间更为广阔。 

    根据实现的方式不同,RFID 可分为两类———有源RFID和无源RFID。无源RFID 的电子标签上不带电池,其工作所需要的全部电源都依靠转换接收到的阅读器发送的电磁波而获得,所以其阅读器的发射功率一般较大。与之相反,有源RFID的电子标签自身具备电池,可提供全部器件工作的电源,因而相应阅读器的发射功率要求不高,而且有效阅读距离也较前者有所增加。本文着重介绍有源RFID,就其技术特点以及相关应用作深入的分析和详细的介绍。 

2、频段的选择 

    有源RFID 系统的主要性能参数有两个:最大通信距离和无线信号的传播。
 
    众所周知,相同发射功率下,低频电磁波比高频电磁波的传播距离长。电磁波在媒质中传播时的衰减与其波长有直接关系,波长越短衰减越大。例如,信号A 传播10 米后其功率衰减10 % ,那么信号B的频率如果只有它的一半,则传播20米后,功率才衰减10 %。因此,频率在100MHz 以下的应该作为首选。尽管这样,100MHz 在使用上还存在许多实际因素的制约。使用低频的系统,如使用13. 56MHz ,其信息的交互主要依靠电感耦合,但电感耦合的距离非常有限,最多只能达到6 米。当然,可以考虑一些能够支持远距离传输的电感耦合设备,但它们在抗噪方面不够理想。  

    在复杂环境中,电磁波的传播与它的波长和频率有关。在仓库、车站和码头等地方,RFID 信号在有障碍物时能否有效地传播是非常重要的。更特别的是,这些障碍物大多都是金属的,如汽车和金属架等,电磁波通常无法穿透这些障碍物,只能依靠衍射来绕过它们。衍射的效果与电磁波的波长和障碍物的物理尺寸两者的比例有关系。例如,选用433MHz的频段,其波长大约为1 米,能够较容易地绕过汽车和集装箱等大型的障碍物。如果选用2. 4GHz 的频段,其波长仅为0. 1米左右,相应的衍射能力就有限多了,较使用前者的系统可能会多一些盲点,有效范围也会略微小一些。 

    尽管从纯理论角度看,100MHz 至1GHz 频段内最适合用于RFID ,具体数据如图1 所示。但RFID 频段的选择还受各国无线管理规定的约束。


图1 基于发射频率的有源RFID技术性能比较


    ●功率限制:虽然与无源标签相比,有源标签的发射功率小很多,但采用不同频率时其发射功率上仍然相差较大。例如,选用433MHz 时,如果有效距离设定为100 米,那么发射功率要求1mW左右;若选用900MHz ,大致需要100mW。 

    ●工作时间:无源RFID 的标签没有电源,依靠对阅读器发射信号的反射来实现通信,所以必须连续工作。而有源RFID 是用自身的电池供电,可以支持远距离通信,因而标签和阅读器的通信方式能够比较灵活。有源RFID 数据通信的时间可以控制在10 %左右,当然也可以根据数据的传输速率和系统可靠性等指标的需要灵活调整。 

    ●调制方式:调制方式在不同的频段中具体的要求都不同。例如在2.4GHz 的频段,大多要求采用扩频通信。这些都会在一定程度上增加标签和整个系统的成本。根据我国在无线频段管理上的相关规定,能够使用的频段在2.4GHz ,且应该采用扩谱的调制方式,从而达到低功率的要求。 

责任编辑:殷爽
e-works
官方微信
掌上
信息化
编辑推荐
新闻推荐
博客推荐
视频推荐