RFID系统工作原理.ppt
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1、RFID系统工作原理系统工作原理王志军1.RFID系统组成系统组成典型的典型的RFIDRFID系统主要由阅读器、电子标签、中间件和应用系统软件组成。系统主要由阅读器、电子标签、中间件和应用系统软件组成。1.1硬件组成硬件组成n n1 阅读器 阅读器(阅读器(阅读器(阅读器(ReaderReaderReaderReader)又称读写器。阅读器主要负责与电)又称读写器。阅读器主要负责与电)又称读写器。阅读器主要负责与电)又称读写器。阅读器主要负责与电子标签的双向通信,同时接收来自主机系统的控制指令。子标签的双向通信,同时接收来自主机系统的控制指令。子标签的双向通信,同时接收来自主机系统的控制指令。
2、子标签的双向通信,同时接收来自主机系统的控制指令。阅读器的频率决定了阅读器的频率决定了阅读器的频率决定了阅读器的频率决定了RFIDRFIDRFIDRFID系统工作的频段,其功率决定了系统工作的频段,其功率决定了系统工作的频段,其功率决定了系统工作的频段,其功率决定了射频识别的有效距离。阅读器根据使用的结构和技术的不射频识别的有效距离。阅读器根据使用的结构和技术的不射频识别的有效距离。阅读器根据使用的结构和技术的不射频识别的有效距离。阅读器根据使用的结构和技术的不同可以是读或读同可以是读或读同可以是读或读同可以是读或读/写装置,它是写装置,它是写装置,它是写装置,它是RFIDRFIDRFIDRF
3、ID系统信息控制和处理系统信息控制和处理系统信息控制和处理系统信息控制和处理中心。中心。中心。中心。阅读器通常由射频接口、逻辑控制单元和天线三部分阅读器通常由射频接口、逻辑控制单元和天线三部分阅读器通常由射频接口、逻辑控制单元和天线三部分阅读器通常由射频接口、逻辑控制单元和天线三部分组成。组成。组成。组成。n n(1 1 1 1)射频接口)射频接口)射频接口)射频接口 射频接口模块主要任务和功能:射频接口模块主要任务和功能:射频接口模块主要任务和功能:射频接口模块主要任务和功能:产生高频发射能量,激活电子标签并为其提供能量。产生高频发射能量,激活电子标签并为其提供能量。产生高频发射能量,激活电
4、子标签并为其提供能量。产生高频发射能量,激活电子标签并为其提供能量。对发射信号进行调制,将数据传输给电子标签。对发射信号进行调制,将数据传输给电子标签。对发射信号进行调制,将数据传输给电子标签。对发射信号进行调制,将数据传输给电子标签。接收并调制来自电子标签的射频信号。接收并调制来自电子标签的射频信号。接收并调制来自电子标签的射频信号。接收并调制来自电子标签的射频信号。注意,在射频接口中有两个分隔开的信号通道,分别来注意,在射频接口中有两个分隔开的信号通道,分别来注意,在射频接口中有两个分隔开的信号通道,分别来注意,在射频接口中有两个分隔开的信号通道,分别来往于电子标签和阅读器两个方向的数据传
5、输。往于电子标签和阅读器两个方向的数据传输。往于电子标签和阅读器两个方向的数据传输。往于电子标签和阅读器两个方向的数据传输。n n(2 2 2 2)逻辑控制单元)逻辑控制单元)逻辑控制单元)逻辑控制单元 逻辑控制单元也称读写模块,主要任务和功能:逻辑控制单元也称读写模块,主要任务和功能:逻辑控制单元也称读写模块,主要任务和功能:逻辑控制单元也称读写模块,主要任务和功能:与应用系统软件进行通信,并执行从应用系统软件发与应用系统软件进行通信,并执行从应用系统软件发与应用系统软件进行通信,并执行从应用系统软件发与应用系统软件进行通信,并执行从应用系统软件发送来的指令。送来的指令。送来的指令。送来的指
6、令。控制阅读器与电子标签的通信过程。控制阅读器与电子标签的通信过程。控制阅读器与电子标签的通信过程。控制阅读器与电子标签的通信过程。信号的编码与解码。信号的编码与解码。信号的编码与解码。信号的编码与解码。对阅读器和标签之间传输的数据进行加密和解密。对阅读器和标签之间传输的数据进行加密和解密。对阅读器和标签之间传输的数据进行加密和解密。对阅读器和标签之间传输的数据进行加密和解密。执行防碰撞算法。执行防碰撞算法。执行防碰撞算法。执行防碰撞算法。对阅读器和标签的身份进行验证。对阅读器和标签的身份进行验证。对阅读器和标签的身份进行验证。对阅读器和标签的身份进行验证。n n天线天线天线天线 天线是一种能
7、将接收到的电磁波转换为电流信号,或天线是一种能将接收到的电磁波转换为电流信号,或天线是一种能将接收到的电磁波转换为电流信号,或天线是一种能将接收到的电磁波转换为电流信号,或者将电流信号转换成电磁波发射出去的装置。在者将电流信号转换成电磁波发射出去的装置。在者将电流信号转换成电磁波发射出去的装置。在者将电流信号转换成电磁波发射出去的装置。在RFIDRFIDRFIDRFID系统系统系统系统中,阅读器必须通过天线来发射能量,来形成电磁场,通中,阅读器必须通过天线来发射能量,来形成电磁场,通中,阅读器必须通过天线来发射能量,来形成电磁场,通中,阅读器必须通过天线来发射能量,来形成电磁场,通过电磁场对电
8、子标签进行识别。因此,阅读器天线所形成过电磁场对电子标签进行识别。因此,阅读器天线所形成过电磁场对电子标签进行识别。因此,阅读器天线所形成过电磁场对电子标签进行识别。因此,阅读器天线所形成的电磁场范围即为阅读器的可读区域。的电磁场范围即为阅读器的可读区域。的电磁场范围即为阅读器的可读区域。的电磁场范围即为阅读器的可读区域。n n2 2 电子标签电子标签 电子标签电子标签电子标签电子标签 (Electronic Tag)(Electronic Tag)(Electronic Tag)(Electronic Tag)也称为智能标签也称为智能标签也称为智能标签也称为智能标签 (Smart(Smart
9、(Smart(Smart Tag)Tag)Tag)Tag),是由,是由,是由,是由ICICICIC芯片和无线通信天线组成的超微型的小标芯片和无线通信天线组成的超微型的小标芯片和无线通信天线组成的超微型的小标芯片和无线通信天线组成的超微型的小标签,其内置的射频天线用于和阅读器进行通信。电子标签签,其内置的射频天线用于和阅读器进行通信。电子标签签,其内置的射频天线用于和阅读器进行通信。电子标签签,其内置的射频天线用于和阅读器进行通信。电子标签是是是是RFIDRFIDRFIDRFID系统中真正的数据载体。系统工作时,阅读器发出系统中真正的数据载体。系统工作时,阅读器发出系统中真正的数据载体。系统工作
10、时,阅读器发出系统中真正的数据载体。系统工作时,阅读器发出查询(能量)信号,标签(无源)在收到查询(能量)信查询(能量)信号,标签(无源)在收到查询(能量)信查询(能量)信号,标签(无源)在收到查询(能量)信查询(能量)信号,标签(无源)在收到查询(能量)信号后将其一部分整流为直流电源供电子标签内的电路工作,号后将其一部分整流为直流电源供电子标签内的电路工作,号后将其一部分整流为直流电源供电子标签内的电路工作,号后将其一部分整流为直流电源供电子标签内的电路工作,一部分能量信号被电子标签内保存的数据信息调制后反射一部分能量信号被电子标签内保存的数据信息调制后反射一部分能量信号被电子标签内保存的数
11、据信息调制后反射一部分能量信号被电子标签内保存的数据信息调制后反射回阅读器。回阅读器。回阅读器。回阅读器。电子标签内部各模块的功能:电子标签内部各模块的功能:电子标签内部各模块的功能:电子标签内部各模块的功能:(1 1 1 1)天线:用来接收由阅读器送来的信号,并把要求的数据传送)天线:用来接收由阅读器送来的信号,并把要求的数据传送)天线:用来接收由阅读器送来的信号,并把要求的数据传送)天线:用来接收由阅读器送来的信号,并把要求的数据传送回给阅读器。回给阅读器。回给阅读器。回给阅读器。(2 2 2 2)电压调节器:把由阅读器送来的射频信号转换为直流电源,)电压调节器:把由阅读器送来的射频信号转
12、换为直流电源,)电压调节器:把由阅读器送来的射频信号转换为直流电源,)电压调节器:把由阅读器送来的射频信号转换为直流电源,并经大电容存储能量,再通过稳压电路以提供稳定的电源。并经大电容存储能量,再通过稳压电路以提供稳定的电源。并经大电容存储能量,再通过稳压电路以提供稳定的电源。并经大电容存储能量,再通过稳压电路以提供稳定的电源。(3 3 3 3)调制器:逻辑控制电路送出的数据经调制电路调制后加载到)调制器:逻辑控制电路送出的数据经调制电路调制后加载到)调制器:逻辑控制电路送出的数据经调制电路调制后加载到)调制器:逻辑控制电路送出的数据经调制电路调制后加载到天线返给阅读器。天线返给阅读器。天线返
13、给阅读器。天线返给阅读器。(4 4 4 4)解调器:去除载波,取出调制信号。)解调器:去除载波,取出调制信号。)解调器:去除载波,取出调制信号。)解调器:去除载波,取出调制信号。(5 5 5 5)逻辑控制单元:译码阅读器送来的信号,并依据要求返回数)逻辑控制单元:译码阅读器送来的信号,并依据要求返回数)逻辑控制单元:译码阅读器送来的信号,并依据要求返回数)逻辑控制单元:译码阅读器送来的信号,并依据要求返回数据给阅读器。据给阅读器。据给阅读器。据给阅读器。(6 6 6 6)存储单元:包括)存储单元:包括)存储单元:包括)存储单元:包括ERPROMERPROMERPROMERPROM和和和和ROM
14、ROMROMROM,作为系统运行及存放识别数,作为系统运行及存放识别数,作为系统运行及存放识别数,作为系统运行及存放识别数据。据。据。据。1.2 1.2 软件组成软件组成n n1 1 中间件中间件 中间件是一种独立的系统软件或服务程序。分布式应中间件是一种独立的系统软件或服务程序。分布式应用软件借助这种软件在不同的技术之间共享资源。中间件用软件借助这种软件在不同的技术之间共享资源。中间件位于客户机、服务器的操作系统之上,管理计算机资源和位于客户机、服务器的操作系统之上,管理计算机资源和网络通信。网络通信。中间件的主要任务和功能:中间件的主要任务和功能:中间件的主要任务和功能:中间件的主要任务和
15、功能:(1 1 1 1)阅读器协调控制)阅读器协调控制)阅读器协调控制)阅读器协调控制 终端用户可以通过终端用户可以通过终端用户可以通过终端用户可以通过RFIDRFIDRFIDRFID中间件接口直接配置、监控以及发送指令给阅读器。中间件接口直接配置、监控以及发送指令给阅读器。中间件接口直接配置、监控以及发送指令给阅读器。中间件接口直接配置、监控以及发送指令给阅读器。一些一些一些一些RFIDRFIDRFIDRFID中间件开发商还提供了支持阅读器即插即用的功能,使终端用户新中间件开发商还提供了支持阅读器即插即用的功能,使终端用户新中间件开发商还提供了支持阅读器即插即用的功能,使终端用户新中间件开发
16、商还提供了支持阅读器即插即用的功能,使终端用户新添加不同类型的阅读器时不需要增加额外的程序代码。添加不同类型的阅读器时不需要增加额外的程序代码。添加不同类型的阅读器时不需要增加额外的程序代码。添加不同类型的阅读器时不需要增加额外的程序代码。(2 2 2 2)数据过滤与处理)数据过滤与处理)数据过滤与处理)数据过滤与处理 当标签信息传输发生错误或有冗余数据产生时,当标签信息传输发生错误或有冗余数据产生时,当标签信息传输发生错误或有冗余数据产生时,当标签信息传输发生错误或有冗余数据产生时,RFIDRFIDRFIDRFID中间件可以通过一定的中间件可以通过一定的中间件可以通过一定的中间件可以通过一定
17、的算法纠正错误并过滤掉冗余数据。算法纠正错误并过滤掉冗余数据。算法纠正错误并过滤掉冗余数据。算法纠正错误并过滤掉冗余数据。RFIDRFIDRFIDRFID中间件可以避免不同的阅读器读取同中间件可以避免不同的阅读器读取同中间件可以避免不同的阅读器读取同中间件可以避免不同的阅读器读取同一电子标签的碰撞,确保了阅读准确性。一电子标签的碰撞,确保了阅读准确性。一电子标签的碰撞,确保了阅读准确性。一电子标签的碰撞,确保了阅读准确性。(3 3 3 3)数据路由与集成)数据路由与集成)数据路由与集成)数据路由与集成 RFIDRFIDRFIDRFID中间件能够决定采集到的数据传递给哪一个应用。中间件能够决定采
18、集到的数据传递给哪一个应用。中间件能够决定采集到的数据传递给哪一个应用。中间件能够决定采集到的数据传递给哪一个应用。RFIDRFIDRFIDRFID中间件可以与中间件可以与中间件可以与中间件可以与企业现有的企业资源计划(企业现有的企业资源计划(企业现有的企业资源计划(企业现有的企业资源计划(ERPERPERPERP)、客户关系管理()、客户关系管理()、客户关系管理()、客户关系管理(CRMCRMCRMCRM)、仓储管理系统)、仓储管理系统)、仓储管理系统)、仓储管理系统(WMSWMSWMSWMS)等软件集成在一起,为它们提供数据的路由和集成,同时中间件可以)等软件集成在一起,为它们提供数据的
19、路由和集成,同时中间件可以)等软件集成在一起,为它们提供数据的路由和集成,同时中间件可以)等软件集成在一起,为它们提供数据的路由和集成,同时中间件可以保存数据,分批的给各个应用提交数据。保存数据,分批的给各个应用提交数据。保存数据,分批的给各个应用提交数据。保存数据,分批的给各个应用提交数据。(4 4 4 4)进程管理)进程管理)进程管理)进程管理 RFIDRFIDRFIDRFID中间件根据客户定制的任务负责数据的监控与事件的触发。如在仓储中间件根据客户定制的任务负责数据的监控与事件的触发。如在仓储中间件根据客户定制的任务负责数据的监控与事件的触发。如在仓储中间件根据客户定制的任务负责数据的监
20、控与事件的触发。如在仓储管理中,设置中间件来监控货品库存的数量,当库存低于设置的标准时,管理中,设置中间件来监控货品库存的数量,当库存低于设置的标准时,管理中,设置中间件来监控货品库存的数量,当库存低于设置的标准时,管理中,设置中间件来监控货品库存的数量,当库存低于设置的标准时,RFIDRFIDRFIDRFID中间件会触发事件,通知相应的应用软件。中间件会触发事件,通知相应的应用软件。中间件会触发事件,通知相应的应用软件。中间件会触发事件,通知相应的应用软件。2 2 各种各种RFIDRFID系统原理系统原理n n基本工作原理:由阅读器通过发射天线发送特定频率的射基本工作原理:由阅读器通过发射天
21、线发送特定频率的射基本工作原理:由阅读器通过发射天线发送特定频率的射基本工作原理:由阅读器通过发射天线发送特定频率的射频信号,当电子标签进入有效工作区域时产生感应电流,频信号,当电子标签进入有效工作区域时产生感应电流,频信号,当电子标签进入有效工作区域时产生感应电流,频信号,当电子标签进入有效工作区域时产生感应电流,从而获得能量、电子标签被激活,使得电子标签将自身编从而获得能量、电子标签被激活,使得电子标签将自身编从而获得能量、电子标签被激活,使得电子标签将自身编从而获得能量、电子标签被激活,使得电子标签将自身编码信息通过内置射频天线发送出去;阅读器的接收天线接码信息通过内置射频天线发送出去;
22、阅读器的接收天线接码信息通过内置射频天线发送出去;阅读器的接收天线接码信息通过内置射频天线发送出去;阅读器的接收天线接收到从标签发送来的调制信号,经天线调节器传送到阅读收到从标签发送来的调制信号,经天线调节器传送到阅读收到从标签发送来的调制信号,经天线调节器传送到阅读收到从标签发送来的调制信号,经天线调节器传送到阅读器信号处理模块,经解调和解码后将有效信息送至后台主器信号处理模块,经解调和解码后将有效信息送至后台主器信号处理模块,经解调和解码后将有效信息送至后台主器信号处理模块,经解调和解码后将有效信息送至后台主机系统进行相关的处理;主机系统根据逻辑运算识别该标机系统进行相关的处理;主机系统根
23、据逻辑运算识别该标机系统进行相关的处理;主机系统根据逻辑运算识别该标机系统进行相关的处理;主机系统根据逻辑运算识别该标签的身份,针对不同的设定作出相应的处理和控制,最终签的身份,针对不同的设定作出相应的处理和控制,最终签的身份,针对不同的设定作出相应的处理和控制,最终签的身份,针对不同的设定作出相应的处理和控制,最终发出指令信号控制阅读器完成相应的读写操作。发出指令信号控制阅读器完成相应的读写操作。发出指令信号控制阅读器完成相应的读写操作。发出指令信号控制阅读器完成相应的读写操作。n n从电子标签到阅读器之间的通信及能量感应方式来看,系从电子标签到阅读器之间的通信及能量感应方式来看,系从电子标
24、签到阅读器之间的通信及能量感应方式来看,系从电子标签到阅读器之间的通信及能量感应方式来看,系统一般可以分为两类:电感耦合(统一般可以分为两类:电感耦合(统一般可以分为两类:电感耦合(统一般可以分为两类:电感耦合(Inductive CouplingInductive CouplingInductive CouplingInductive Coupling)系统和电磁反向散射耦合(系统和电磁反向散射耦合(系统和电磁反向散射耦合(系统和电磁反向散射耦合(Backscatter CouplingBackscatter CouplingBackscatter CouplingBackscatter C
25、oupling)系统。)系统。)系统。)系统。n n电感耦合通过空间高频交变磁场实现耦合,依据的是电磁电感耦合通过空间高频交变磁场实现耦合,依据的是电磁电感耦合通过空间高频交变磁场实现耦合,依据的是电磁电感耦合通过空间高频交变磁场实现耦合,依据的是电磁感应定律。该方式一般适合于中、低频工作的近距离感应定律。该方式一般适合于中、低频工作的近距离感应定律。该方式一般适合于中、低频工作的近距离感应定律。该方式一般适合于中、低频工作的近距离RFIDRFIDRFIDRFID系统,典型工作频率:系统,典型工作频率:系统,典型工作频率:系统,典型工作频率:125kHz125kHz125kHz125kHz,2
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- RFID 系统 工作 原理
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