第二章 回顾了 RFID 技术的发展历程,对 RFID 技术原理和系统组成进行了系统的研究,RFID 系统主要由标签,识别器,中间件和软件应用组成。其主要标准包括,ISO和 EPC 标准。第三章 首先从整体要求和实现功能对一卡通对一卡通系统进行了需求分析,并从一卡通系统架构、功能模块、中心数据库和安全性的角度对一卡通系统做了需求分析的研究。第四章 依照一卡通系统的设计原则,对一卡通系统的系统架构、硬件架构、网络架构、系统通信架构做了详细的设计,并设计实现各个单元功能子模块,包括发行与管理子模块,积分与消费子模块,增值服务管理子模块。第五章 总结与展望,对本文的研究工作进行了总结并对未来的研究工作进行了展望。南京邮电大学硕士研究生学位论文 第二章 RFID 技术原理及系统组成10第二章 RFID 技术原理及系统组成RFID 是一种促成技术,它本身并不创造什么价值,但它能帮助公司开发出各种各样的应用,从而创造价值。RFID 描述系统使用无线电波来传递对象的身份。使用 RFID识别物体的方法有好几种,但还不错常见的是存储的 ID 或序列号,连同其它信息来标识一个特定的产品上的标签的。它是将一个小的微芯片连接到天线。芯片上所包含的信息通过天线来传递给接收器。接收器将 RFID 标签上读到的无线电波转换为数字信号,软件系统可以进一步的处理这些数字信号。通常,当识别器读到一个标签信息是, 它通常会给主机传递 3 个东西: 标签 ID,接收器自身 ID, 读到标签的具体时间。公司通过每个识别器在什么位置来判断产品在什么位置,同事也可以判断它是什么。并且通过追踪标签的时间,可以知道时刻判断它的位置,包括之前到过的位置。2.1 RFID 工作原理识别器可以反射电磁无线电波,标签的天线来接收这些无线电波。一个无源的 RFID标签从识别器产生的电场中获取能量,同时驱动标签中芯片的电路。芯片之后能够增强无线电波,并将之中含有的数据/信息返回给识别器,识别器又将这些信息转换成数字信号。ＲＦＩＤ识别器天线天线转调器ＲＦＩＤ中间件应用软件图 2.1 RFID 系统典型构成南京邮电大学硕士研究生学位论文 第二章 RFID 技术原理及系统组成112.2 RFID 系统组成如图 2.1 所示,通常一个完整的 RFID 系统由以下四个部分组成:RFID 标签/转调器、RFID 识别器、RFID 中间件、RFID 软件应用。这里需要说明一下天线。因为无线电波接收和发送都是通过天线来完成的。对于发射机和接收机,天线被分级设计用来辐射、收集无线电波能量。所以对天线来说,其的主要功能就是将电信号转换成无线信号,同时也可以讲收集到的无线信号转换成电信号。2.2.1 标签标签是一些大概只有米粒大小的器件,它在天线上附着一个微芯片,将其放在靠近物体的旁边就能被识别出来。标签可以被编程为某一指定的信息,例如 ID 或者序列号。当读写器发送适当的无线电信号的标签,反映能源给识别器,使标签能识别本身和它的数据。根据使用频率,内存模式,内存大小,内存类型和包装方式的不同,标签通常会分化和命名。但是有三种基本类型的标签来可供用户选择:
(1) 有源标签,有源标签指的是含有电池,电池用来驱动微芯片的电路,并且给识别器广播无线波的标签。有无电池,是区分有源标签和无源标签的重要标准。有源标签,通常用在大型资产上,例如货物集装箱,铁路车辆,大型可重复使用的集装箱,这些设备上同时是移动的,这样有源标签可以采用主动的认证。其工作频段在 455MHz, 2.45G 或者 5.8G,它的有效被识别距离为 60--300 英尺。有源标签可以一直处于工作状态,当然也可以在需要的时候被“唤醒”。
(2) 无源标签,有别于有源标签,它没有电源或者发射机,需要从识别器获得能量来支持其工作。由于没有电源,无源标签同源比有源标签要便宜很多,并且不需要人工维护。它的工作频率主要集中在低频、高频和超高频。
(3) 半有源标签,是一种介于有源标签和无源标签之间的标签,它结合它们两者各自的特点,它能像有源标签一样,使用电池来驱动芯片电路,但交换信息时是从识别器上获得能量,通常处于休眠状态直到被某一识别器唤起,这一点又很像无源标签。南京邮电大学硕士研究生学位论文 第二章 RFID 技术原理及系统组成122.2.2 识别器要获得 RFID 标签储存的信息,需要一个阅读器。一个典型的阅读器是含有一个或者多个可以无线发射或者接受的无线电波的移动设备。无线电波转换成数字信号,阅读器将此数字信号传递给计算机系统。RFID 阅读器可以采用多种方式来和标签通信。在近距离读取标签信息,还不错常用的方法是"电感耦合",即阅读器的天线和标签的天线产生一个磁场。标签从这磁场中收集能量,并靠这个能量向阅读器发回无线电波。2.2.3 应用软件RFID 软件通常执行特定的功能,如跟踪仓库的库存或在零售店里商品被从货架上移走之后,重新排序库存。应用程序可以根据收到某些货物标签的信息,做适当的处理。这些货物可以是零售商品,托盘、纸箱,出货量或卡车。基于企业内部的事件,该软件也将发送信息给读者以单个标签上写入数据,如销售的项目,或清空托盘,或指定一个代码来表示货物已经离开了一个仓库并运往一个零售商店。RFID 的应用程序往往是特定的垂直行业,如供应链,仓储,零售,医疗等行业。软件工程师通常没有和不需要有在 RFID 技术方面的专门知识。因此,很多组织正在积极努力开发一个系统,可以让程序员的工作主要在应用层,而无需处理的 RFID 硬件接口层。此系统层被称为 RFID 中间件层。2.2.4 中间层中间层像胶水一样,从低层次到较高的应用层的硬件组件连接起来。虽然在原则上,它是一个水平的技术但是为了工业上有用武之地,它往往留有接口,以满足在垂直行业的需求。在特定 RFID 情况下,中间层可以起到额外的功能,它可以使读写更加可靠,可以将数据从阅读器通过网络传输到一个适当的位置,同时还可以控制和监控阅读器。它在安全方面也起到了不少的作用。它能够保证读写操作的安全,减少射频的干扰。能够将标签和阅读器上的事件及时的通知到应用程序。对于应用程序来说,它可以帮助应用程接收和转发命令,并在异常情况下通知到用户。从架构上来讲,RFID 中间层通常又可以分成多个子层。下层关注的功能是从标签南京邮电大学硕士研究生学位论文，，一卡通