Системы RFID, у которых расстояние между считывателем и транспондером больше 1 метра, называют системами дальнего действия. Эти системы работают на СВЧ частотах 868 МГц (Европа) и 915 МГц (США), а также на микроволновых частотах 2,5 ГГц и 5,8 ГГц. Для оценки мощности, нужной для работы пассивного транспондера в СВЧ и микроволновом диапазонах, используют понятие потери энергии в свободном пространстве. Потери в свободном пространстве определяют соотношение между ВЧ энергией, излучаемой считывателем в свободное пространство, и ВЧ энергией, принимаемой меткой. Эти потери зависят от расстояния между меткой и антенной считывателя, частоты передачи считывателя, коэффициентов усиления антенны метки и антенны считывателя.

Системы RFID, работающие в СВЧ и микроволновом диапазоне

При использовании полупроводниковой технологии малых мощностей можно изготовить чипы для RFID метки с расходом энергии не более 5 мкВт. Эффективность интегрального выпрямителя в СВЧ и микроволновом диапазонах обычно составляет 5-25%. Если принять эту эффективность равной 10%, тогда для работы чипа RFID метки потребуется принимаемая антенной метки энергия Рт=50 мкВт. Это означает, что если эффективная излучаемая мощность передатчика считывателя Р=0,5 Вт и если на антенне метки должна быть получена достаточно высокая мощность, тогда потери в свободном пространстве не должны превышать 40 дБ.

  
Пассивные RFID-транспондеры (радиочастотные метки) получают энергию для работы с помощью напряжения, индуцированного в обмотке своей антенны. Это процесс подобен работе трансформатора с воздушным зазором, в котором первичная обмотка передает напряжение на вторичную обмотку с помощью индуктивной связи. В системе RFID антенна считывателя является первичной обмоткой, которая с помощью индуктивной связи передает напряжение на антенну транспондера, действующую как вторичная обмотка.

Физические принципы взаимодействия транспондера со считывателем

Как уже отмечалось, индуктивная связь между антеннами считывателя и транспондера возможна только в ближнем поле. Если обе антенны параллельны друг другу - это одно из условий, необходимых для получения максимального расстояния считывания в типичной системе RFID с индуктивной связью. Коэффициент связи k является важным фактором определяющим эффективное функционирование приложения RFID. Наилучший результат достигается при k=1.

  
Взаимодействие между радиометкой и RFID считывателем в системах электронной идентификации включает такие базовые процессы, как подача энергии на метку и передача данных между меткой и считывателем. Рассмотрим структуры разных типов систем RFID и реализацию в них базовых процессов между считывателем и радиочастотной меткой. При этом учтем, что RFID-системы различаются по таким основным признакам, как рабочая частота считывателя, тип физической связи между считывателем и меткой, дальность действия системы и возможности радиометок.

Структура и функционирование RFID систем

Самые простые RFID-метки применяются в системах электронного контроля за товарами EAS. Системы EAS используются в розничной торговле для электронного обнаружения товара, выносимого злоумышленником из торгового зала без оплаты. Система состоит из следующих основных компонентов: элемент безопасности - простая однобитовая RFID метка (tag - тег, маркер), прикрепляемая к контролируемым товарам, и считыватель.

  
Дальность действия системы R FID изменяется от нескольких миллиметров до 15 метров и более. Разбиение систем RFID по диапазону частот позволяет ввести различия между ними по дальности считывания с транспондеров. RFID-системы с очень малой дальностью действия, обычно в интервале до 1 см, известны как системы с сильной связью (close coupling systems). Для работы радиочастотная метка должна быть либо вставлена в считыватель, либо помещена на поверхность, специально предназначенную для этой цели.

Дальность действия системы RFID

В системах с сильной связью для организации связи между считывателем и RFID-меткой используется как электрическое, так и магнитное поле, и теоретически работа может выполняться на любой желаемой частоте от постоянного тока до 30 МГц, потому что работа метки не зависит от распространения полей. Кроме того, сильная связь между считывателем и носителем данных облегчает передачу на носитель данных больших количеств энергии, поэтому может быть обеспечена работа микропроцессора даже с не оптимальным расходом энергии.

  
После усиления сигнала осуществляется выделение сообщения из высокочастотного колебания, то есть выполняются процедуры демодуляции (детектирования) и декодирования. Демодуляция является процессом, обратным модуляции. В результате демодуляции должно быть получено напряжение (ток), изменяющееся во времени так же, как изменяется один из параметров (амплитуда, частота или фаза) модулированного колебания, то есть должно быть восстановлено передаваемое сообщение.

Передача данных между считывателем и транспондером в RFID-системах

Детектор, как правило, включается на выходе приемника, следовательно, к нему подводится модулированное колебание, уже усиленное предыдущими ступенями приемника. Основное требование к детектору - точное воспроизведение формы сигнала. После детектирования осуществляется декодирование сигнала, то есть процесс, обратный кодированию. Задача декодирования сигнала заключается в восстановлении исходного сообщения из закодированного принятого сигнала.

  
Обычно для передачи информации в RFID-системах используется радиочастотный канал, работающий по схеме передатчик-приемник. Передача данных в RFID-системе от считывателя к радиочастотной метке предусматривает выполнение следующих операций:
1. цифрового кодирования сообщения, выдаваемого считывателем;
2. модуляции кодированного сообщения;
3. передачи по каналу связи.

Особенности передачи данных в системах RFID

При цифровом кодировании сообщения, подлежащего передаче, формируется его представление в виде цифрового кода, согласованного оптимальным образом с характеристиками канала передачи. Для осуществления передачи цифрового кода сообщения необходимо выполнить модуляцию несущего сигнала на передающей стороне и демодуляцию принятого модулированного сигнала на приемной стороне. Модуляция - это процедура изменения параметров (амплитуды, частоты или фазы) сигнала высокой несущей частоты в соответствии с модулирующим сигналом. Частоты модулирующего сигнала, как правило, малы по сравнению с несущей частотой.

  
Контактная смарт-карта состоит из трех частей: чип с интегральной схемой (микроконтроллер карты), пластиковая основа и контактная область. В контактной области располагается 6 или 8 контактов квадратной или овальной формы. Размеры пластиковой основы карты и позиции контактов определены Международной организацией по стандартизации и соответствуют стандарту IS0-7816.

Классификация смарт-карт по способу считывания информации с карты

Контактные смарт-карты взаимодействуют со считывателем посредством физического соприкосновения металлических контактов карты с контактами считывателя. При этом смарт-карта получает от считывателя через контактные поверхности энергию питания и тактовые импульсы и передает считывателю после проведения аутентификации пользователя и терминала запрашиваемую информацию. Передача данных между считывателем и картой происходит через двунаправленный последовательный интерфейс (I/O-порт).

  
При классификации RFID систем в соответствии с данным критерием можно выделить три группы: системы нижнего уровня, системы среднего уровня и системы верхнего уровня. К системам нижнего уровня (Low-end systems) относятся системы электронного контроля за предметами EAS, которые отслеживают возможное присутствие метки в контролируемой считывателем зоне, используя простые физические эффекты. В эту группу входят также системы с радиометками типа только чтение с интегральной микросхемой. Эти метки имеют постоянно закодированный набор данных, состоящий только из уникального регистрационного номера длиной несколько байтов. Если такая метка оказывается в зоне опроса RFID-считывателя, она начинает передавать свой регистрационный номер. Считыватель не имеет возможности адресоваться к метке типа "только чтение", поэтому имеет место однонаправленный поток данных от RFID метки к считывателю.

Функции обработки информации в RFID метке

При практическом действии такой системы необходимо обеспечить, чтобы в зоне опроса RFID-считывателя находилась только одна метка, в противном случае две или более непрерывно передающих метки приведут к коллизии данных. В таком случае считыватель метки "только чтение" подходят для многих приложений, в которых достаточно считывать лишь уникальный номер. Системы "только чтение" работают на всех частотах, доступных RFID-системам. Дальности действия достаточно большие благодаря низкому потреблению энергии микросхемой.

  
Оперативный сбор и ввод достоверной и точной информации в компьютерные информационные системы и системы управления представляет собой актуальную и важную проблему. При этом сбор информации должен происходить с минимальным участием человека - хотя бы потому, что оператор может допустить ошибку при вводе данных, например, с клавиатуры компьютера. Главное в работе системы автоматизации - информация должна быть абсолютно достоверна. Ведь даже на поиск и отсеивание неверно введенной информации в больших массивах данных придется затратить немало времени и средств, не говоря уже о прямых убытках, которые можно понести в результате неадекватного решения, принятого на ее основе.

Обзор технологий автоматической идентификации

Технологии автоматической идентификации во всем мире признаны наиболее эффективным инструментом для точного, оперативного контроля, отслеживания и учета перемещений различных объектов. В последнее время решения по автоматической идентификации начинают все шире применяться в различных отраслях промышленности. В качестве примера можно привести реализованную нами систему для одного из Заказчиков, при этом в данной системе автоматической идентификации документации на предприятии были использованы пассивные RFID-метки.

  
Считыватель системы RFID выполняет роль интерфейса для приложения, которому требуется обеспечить считывание или запись данных на бесконтактный мобильный транспондер. При этом с точки зрения приложения доступ к RFID-метке должен быть по возможности аналогичен процессу доступа к другим сопоставимым носителям данных, например к смарт-картам с контактным интерфейсом.

RFID считыватели систем радиочастотной идентификации

Взаимодействие между звеньями информационной цепочки "приложение – считыватель - транспондер" основано на принципе «ведущий-ведомый» (masteг-slave). Это означает, что все действия считывателя и RFID-метки инициируются приложением. В иерархической структуре системы приложение является ведущим, а считыватель, как ведомый, активизируется только тогда, когда от приложения поступают команды записи/чтения. Чтобы исполнить команду приложения, считыватель сначала создает соединение с транспондером, при этом теперь считыватель играет роль ведущего по отношению к RFID-метке.


Яндекс.Метрика Rambler's Top100 Рейтинг@Mail.ru   "СМАРТ Системы"      © 2007-2016 Все права защищены.