RFID技術(shù)及其在ETC系統(tǒng)中的應(yīng)用

1.1 RFID簡(jiǎn)介

無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)(Radio Frequency Identification，RFID)是20世紀(jì)90年代開(kāi)始興起的一種自動(dòng)識(shí)別技術(shù)。該技術(shù)是一種非接觸的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，其基本原理是利用射頻信號(hào)和空間耦合(電感或電磁耦合)傳輸特性實(shí)現(xiàn)對(duì)被識(shí)別物體的自動(dòng)識(shí)別。其核心技術(shù)包括無(wú)線電射頻、計(jì)算機(jī)軟件硬件、編碼學(xué)和芯片加工技術(shù)等多種現(xiàn)代高新科學(xué)技術(shù)，是多種跨門(mén)類(lèi)科學(xué)技術(shù)的綜合體。被廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化、商業(yè)自動(dòng)化、現(xiàn)代服務(wù)業(yè)、交通運(yùn)輸控制管理等眾多領(lǐng)域。

1.2 RFID的系統(tǒng)組成及工作原理和工作頻率

RFID系統(tǒng)因應(yīng)用不同其組成會(huì)有所不同，但基本的RFID系統(tǒng)都由電子標(biāo)簽、閱讀器和天線三部分組成。各部分功能如下：

(1)標(biāo)簽(Tag，即射頻卡)：也稱(chēng)為非接觸IC卡、ID卡、RF卡等，由耦合元件及芯片組成，標(biāo)簽含有內(nèi)置天線，用于和射頻天線間進(jìn)行通信，每個(gè)標(biāo)簽具有惟一的電子編碼(EPC)，附著在要標(biāo)識(shí)的目標(biāo)物體上。它具有智能讀寫(xiě)和加密通信的功能，它通過(guò)無(wú)線電波與讀寫(xiě)設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，工作的能量是由閱讀器發(fā)出的射頻脈沖提供的。

(2)閱讀器：也稱(chēng)讀寫(xiě)器、讀出裝置等，是用來(lái)讀取(在讀寫(xiě)卡中還可以寫(xiě)入)標(biāo)簽信息的設(shè)備。它可將主機(jī)的讀寫(xiě)命令傳送到電子標(biāo)簽，再把從主機(jī)發(fā)往電子標(biāo)簽的數(shù)據(jù)加密，將電子標(biāo)簽返回的數(shù)據(jù)解密后送到主機(jī)。

(3)天線：在標(biāo)簽和讀取器間傳遞射頻信號(hào)。在低頻段和高頻段主要使用平板天線、八木天線和陣列天線等。

此外，一個(gè)完整的RFID應(yīng)用系統(tǒng)還包括：中間件(Application Interface)，又稱(chēng)RFID管理軟件，它屏蔽了RFID設(shè)備的多樣性和復(fù)雜性，能夠?yàn)楹笈_(tái)業(yè)務(wù)系統(tǒng)提供強(qiáng)大的支撐；應(yīng)用系統(tǒng)硬件(Application Hardware)；應(yīng)用系統(tǒng)軟件(Application Software)，記錄數(shù)據(jù)、實(shí)現(xiàn)企業(yè)管理功能等。

典型的射頻識(shí)別系統(tǒng)的工作原理如下：系統(tǒng)通電工作后，讀出器通過(guò)其內(nèi)部的線圈周期性地發(fā)出一個(gè)固有頻率的電磁波(激發(fā)信號(hào))。當(dāng)射頻識(shí)別卡放在讀出器的感應(yīng)范圍內(nèi)時(shí)，卡內(nèi)的線圈在“激發(fā)信號(hào)”的感應(yīng)下產(chǎn)生微弱電流作為卡內(nèi)集成芯片的電源?？ㄆ想姀?fù)位后，原本處于“休眠狀態(tài)”的卡片被激活并將含有自身種類(lèi)識(shí)別碼標(biāo)志、制造商標(biāo)志等信息代碼調(diào)制到載波上，經(jīng)卡內(nèi)天線發(fā)射出去。讀卡模塊將接收到的無(wú)線信號(hào)傳給現(xiàn)場(chǎng)控制器，由現(xiàn)場(chǎng)控制器進(jìn)行信號(hào)處理并對(duì)執(zhí)行裝置發(fā)出指令。讀出器采用微處理器控制，通過(guò)韋根一485轉(zhuǎn)換模塊實(shí)現(xiàn)與主控機(jī)之間的信息交流，其原理框圖如圖1所示。