RFID系统的基本原理

——RFID系统的基本原理目录contents基本工作原理123RFID编码RFID调制3RFID数据校验案例引入：数据的神经末梢——RFID系统在湖南长丰汽车公司的案例分析与讨论：（1）简述湖南长丰汽车公司RFID系统的主要构成及在生产中起到的作用。（2）简述RFID系统的工作原理。工作原理：由读写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，从而获得能量被激活，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；读写器的接收天线接收到从标签发送来的调制信号，经天线调节器发送到读写器信号处理模块，经解调和解码后将有效信息送至后台主机系统进行处理，最终发出指令信号，控制读写器完成不同的读/写操作。总之，RFID是一种适用于自动化控制的应用技术，利用射频信号耦合（电感或电磁耦合）或雷达反射的传输特性，实现对被识别物体的自动识别。一、基本工作原理RFID读取流程读卡器外部天线RFID芯片标签RadioFrequency资料显示一、基本工作原理一、基本工作原理在实际RFID解决方案中，不论是简单的RFID系统还是复杂的RFID系统都包含一些基本组件。组件分为硬件组件和软件组件。若从功能实现的角度观察，可将RFID系统分成边沿系统和软件系统两大部分，边沿系统主要是完成信息感知，属于硬件组件部分；软件系统完成信息的处理和应用；通信设施负责整个RFID系统的信息传递。（一）系统基本组件一、基本工作原理射频识别系统一般包括读写器、标签和天线等部分，读写器和标签之间的通信通过电磁波实现，按照通信距离可分为远场和近场。读写器和标签之间数据交换方式也相应地称为负载调制和反向散射调制。（1）负载调制(变压器模型)。近距离低频射频识别系统是通过准静态场的耦合实现的。在这种情况下，读写器和标签之间的天线能量交换方式类似于变压器结构，称为负载调制。这种调制方式在125kHz和13.56MHz射频识别系统中得到了广泛的应用。（二）数据传输原理一、基本工作原理（2）反向散射调制。雷达技术为RFID的反向散射耦合方式提供了理论和应用基础。当电磁波遇到空间目标时，其能量的一部分被目标吸收，另一部分以不同的强度散射到各个方向。在散射的能量中，一小部分反射回发射天线，并被天线接收（因此发射天线也是接收天线），对接收信号进行放大和处理，即可获得目标的有关信息。（二）数据传输原理一、基本工作原理（二）数据传输原理一、基本工作原理（三）电感耦合（InductiveCoupling）系统和电磁反向散射耦合（BackscatterCoupling）系统从电子标签到阅读器之间的通信及能量感应方式来看，系统一般可以分成两类，即电感耦合系统和电磁反向散射耦合系统。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；电磁反向散射耦合，即雷达原理模型，发射出去的电磁波碰到目标后反射，同时携带回目标信息，依据的是电磁波的空间传播规律。一、基本工作原理（三）电感耦合（InductiveCoupling）系统和电磁反向散射耦合（BackscatterCoupling）系统

RFID的电感耦合方式对应于ISO/IEC14443协议。电感耦合电子标签由一个电子数据载体，通常由单个微芯片及用做天线的大面积的线圈等组成。电感耦合型RFID系统的工作原理如图所示，电感耦合方式的电子标签几乎都是无源工作的，在标签中的微芯片工作所需的全部能量由阅读器发送的感应电磁能提供。一、基本工作原理（三）电感耦合（InductiveCoupling）系统和电磁反向散射耦合（BackscatterCoupling）系统当电磁波从天线向周围空间发射时，会遇到不同的目标。到达目标的电磁波能量的一部分（自由空间衰减）被目标吸收，另一部分以不同的强度散射到各个方向上去。反射能量的一部分最终会返回发射天线，称之为回波。对RFID系统来说，可以采用电磁反向散射耦合工作方式，利用电磁波反射完成从电子标签到阅读器的数据传输。这种工作方式主要应用在915MHz、2.45GNz或更高频率的系统中。一、基本工作原理（四）工作模式电磁耦合与电感耦合的差别在于电磁耦合方式中阅读器将射频能量以电磁波的形式发送出去；在电感耦合方式中，阅读器将射频能量束缚在阅读器电感线圈的周围，通过交变闭合的线圈磁场，沟通阅读器线圈与射频标签线圈之间的射频通道，没有向空间辐射电磁能量。一、基本工作原理（五）声表面波标签的识别原理声表面波（SurfaceAcousticWave，SAW）器件以压电效应和与表面弹性相关的低速传播的声波为依据。SAW器件的体积小、重量轻、工作频率高、相对带宽较宽，并且可以采用与集成电路工艺相同的平面加工工艺，重获得性和设计灵活性高。声表面波器件具有广泛的应用，如通信设备中的滤波器。在RFID应用中，声表面波应答器的工作频率目前主要为2.45GHz。一、基本工作原理二、RFID编码射频识别系统的结构与通信系统的基本模型相类似，满足了通信功能的基本要求。读写器和电子标签之间的数据传输构成了与基本通信模型相类似的结构。读写器与电子标签之间的数据传输需要三个主要的功能块。按读写器到电子标签的数据传输方向，是读写器（发送器）中的信号编码（信号处理）和调制器（载波电路），传输介质（信道），以及电子标签（接收器）中的解调器（载波回路）和信号译码（信号处理）。三、RFID调制脉冲调制是指将数据的NRZ码变换为更高频率的脉冲串，该脉冲串的脉冲波形参数受NRZ码的值0和1调制。主要的调制方式为频移键控FSK和相移键控PSK。四、RFID数据校验在RFID系统中，数据传输的完整性存在两个方面的问题：一是外界的各种干扰可能使数据传输产生错误；二是多个电子标签同时占用信道会使发送数据产生碰撞。运用数据检验（差错检测）和防碰撞算法可分别解决这两个问题。通常，在设计数字通信系统时，首先应从合理地选择调制制度、解调方法及发送功率等方面考虑。若采取上述措施仍难以满足要求，则需考虑采用下述差错控制技术。四、RFID数据校验A差错B差错控制按加性干扰引起的错码分布规律的不同，可将差错分为以下三种类型。（1）随机差错（2）突发差错（3）混合差错差错控制方式常用的有以下四种。（1）检错重发方式（2）前向纠错方式（3）反馈校验方式（4）混合纠错方式C检纠错码RFID数据信息由信息码元k与监督码元（也称检纠错码）r组成。四、RFID数据校验D