RFID知識
知識盤(pán)點(diǎn)：RFID、NFC、ETC、UWB分析匯總
隨著(zhù)物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的到來(lái)，人類(lèi)將基本的日常管理統統交給人工智能去處理，從而從繁瑣的低層次管理中解脫出來(lái)，將更多的人力物力投入到新技術(shù)的研發(fā)中。今天我們所談及的幾項技術(shù)就是基于這個(gè)目的應運而生。
【RFID】
RFID無(wú)線(xiàn)射頻識別技術(shù)，相信很多人都對他相當了解，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)它就是電子標簽，是一種利用無(wú)線(xiàn)電射頻信號耦合傳輸的特性，在讀寫(xiě)器和標簽之間進(jìn)行非接觸雙向數據傳輸以達到目標識別和數據交換目的的技術(shù)。它的誕生給我們的生活帶來(lái)了莫得便利，正被廣泛用于采購分配、商業(yè)貿易、生產(chǎn)制造、物流、防盜以及軍事用途上。
【RFID的組成】
RFID技術(shù)可識別高速運動(dòng)物體并可同時(shí)識別多個(gè)標簽，操作方便快捷，它是一種簡(jiǎn)單的無(wú)線(xiàn)系統，只有兩個(gè)基本器件，用于控制、檢測和跟蹤物體。系統由一個(gè)詢(xún)問(wèn)器（或閱讀器）和很多應答器（或標簽）組成，RFID按應用頻率的不同分為低頻、高頻、超高頻、微波；相對應的代表性頻率分別為：低頻135KHZ以下、高頻13.56MHZ、超高頻860~960MHZ、微波2.4G，5.8G；RFID按照能源的供給方式分為無(wú)源RFID、有源RFID以及半有源RFID。
【RFID工作原理】
RFID技術(shù)的基本工作原理并不復雜：在標簽進(jìn)入磁場(chǎng)后，接收解讀器發(fā)出的射頻信號，憑借感應電流所獲得的能量發(fā)送出存儲在芯片中的產(chǎn)品信息，或者主動(dòng)發(fā)送某一頻率的信號；解讀器讀取信息并解碼后，發(fā)送至中央信息系統進(jìn)行有關(guān)數據處理。
一套完整的RFID系統, 是由閱讀器與電子標簽也就是所謂的應答器及應用軟件系統三個(gè)部份所組成, 其工作原理是閱讀器發(fā)射一特定頻率的無(wú)線(xiàn)電波能量給應答器, 用以驅動(dòng)應答器電路將內部的數據送出，此時(shí)閱讀器便依序接收解讀數據, 送給應用程序做相應的處理。
以RFID 卡片閱讀器及電子標簽之間的通訊及能量感應方式來(lái)看大致上可以分成, 感應偶合(Inductive Coupling) 及后向散射偶合(Backscatter Coupling)兩種, 一般低頻的RFID大都采用第一種式, 而較高頻大多采用第二種方式。
【NFC】
NFC技術(shù)即近距離無(wú)線(xiàn)通訊技術(shù)，是由飛利浦和索尼共同研制出來(lái)的，并與諾基亞等共同發(fā)起了NFC論壇，推廣NFC技術(shù)的商業(yè)應用。NFC是一種非接觸式識別和互聯(lián)技術(shù)，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，NFC就是把RFID讀卡器與智能卡的功能整合在一起，可以在移動(dòng)設備、消費類(lèi)電子產(chǎn)品、PC和只能控件工具間進(jìn)行近距離無(wú)線(xiàn)通信。NFC提供的是一種簡(jiǎn)單、觸控式的解決方案，操作簡(jiǎn)單、快捷。
【NFC技術(shù)特點(diǎn)】
1.在13.65MHZ頻率運行距離在20公分內；
2.傳輸速度可分為106K BITSSEC、212K BITE/SEC、424K BITS/SEC；
3.運行可分主動(dòng)與被動(dòng)模式；主動(dòng)模式需要使用電池，還需要獨立發(fā)射模組；被動(dòng)模式不需要使用電池，但是無(wú)法獨立發(fā)射訊號；
4.成為ISO/IEC IS 118092國家標準、ETSI TS 102 190標準、EMCA-340標準。
【NFC應用類(lèi)型】
1.設備連接。除了無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)，NFC還可以簡(jiǎn)化藍牙連接。比如：筆記本連接WIFI熱點(diǎn)。
2.實(shí)時(shí)預訂。比如：海報或展覽信息背后貼一個(gè)特定的芯片，利用含有NFC協(xié)議的手機或PDA，便能取得詳細信息。
3.移動(dòng)商務(wù)。比如：利用非接觸智能卡在交易中的應用。
【NFC手機支付】
NFC發(fā)展極為迅速，已經(jīng)由最初知識RFID技術(shù)和網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的簡(jiǎn)單合并，到現在已經(jīng)演變成一種短距離無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)。
把NFC芯片裝在手機上，手機就可以實(shí)現小額電子支付和讀取其他NFC設備或標簽的信息。NFC的短距離交互大大簡(jiǎn)化了整個(gè)認證識別過(guò)程，使電子設備間相互訪(fǎng)問(wèn)更直接、更安全和更清楚。
支持NFC的設備可以在主動(dòng)或被動(dòng)模式下交換數據。
在主動(dòng)模式下，每臺設備要向另一臺涉筆發(fā)送數據時(shí)，都必須產(chǎn)生自己的射頻場(chǎng)。如圖，發(fā)起設備和目標設備都要產(chǎn)生自己的射頻場(chǎng)，以便進(jìn)行通信。
如圖，移動(dòng)設備主要以被動(dòng)模式操作，可以大幅降低功耗，并延長(cháng)電池使用壽命。在一個(gè)應用會(huì )話(huà)過(guò)程中，NFC設備可以在發(fā)起設備和目標設備之間切換自己的角色。利用這項功能，電池電量較低的設備可以要求以被動(dòng)模式充當目標設備，而不是發(fā)起設備。
【ETC】
ETC電子不停車(chē)收費系統是一種用于公路、橋梁和隧道的新型電子自動(dòng)收費技術(shù)。它通過(guò)車(chē)載電子標簽和微波天線(xiàn)之間的專(zhuān)用短程通訊，在不需要司機停車(chē)和其他收費人員采取任何操作對的情況下，自動(dòng)完成收費處理全過(guò)程。
【關(guān)鍵技術(shù)】
1.車(chē)輛自動(dòng)識別技術(shù)：主要由車(chē)載設備和路邊設備組成，兩者通過(guò)短程通信DSRC完成路邊設備對車(chē)載設備信息的一次讀寫(xiě)，即完成收付費交易所必須的信息交換手續。
2.自動(dòng)車(chē)型分類(lèi)技術(shù)：在ETC車(chē)道安裝車(chē)型傳感器測定和判斷車(chē)輛的車(chē)型，以便按照車(chē)型實(shí)施收費。
3.違章車(chē)輛抓拍技術(shù)：主要由數碼照相機、圖像傳輸設備、車(chē)輛牌照自動(dòng)識別系統等組成。對不安裝車(chē)載設備OUB的車(chē)輛用數碼相機實(shí)施抓拍措施，并傳輸到收費中心，通過(guò)車(chē)輛自動(dòng)識別系統識別違章車(chē)輛的車(chē)主，并實(shí)施通信費的補收手續。
【ETC系統構成】
1.車(chē)載單元
2.路測單元
3.DSRC協(xié)議
【ETC與RFID】
ETC是RFID中的一個(gè)分支?，F在一般用有源2.45GHZ，這個(gè)頻段的特點(diǎn)是識別距離遠，缺點(diǎn)是標簽帶有電池，成本較高，，需要定期更換電池。
【UWB技術(shù)】
超寬帶技術(shù)UWB是一種無(wú)線(xiàn)載波通信技術(shù)，它不采用正弦載波，而是利用納秒至微微秒級窄脈沖傳輸數據，所以它也被成為無(wú)線(xiàn)電領(lǐng)域的一次革命性進(jìn)展。
【技術(shù)原理】
UWB技術(shù)最基本的工作原理是發(fā)送和接受脈沖間隔嚴格受控的高斯單周期超短時(shí)脈沖，超短時(shí)單周期脈沖決定了信號的帶寬很寬，接受機直接用一級前端交叉相關(guān)器就把脈沖序列轉換成基帶信號，省去了傳統通信設備中的中頻級，極大地降低了設備的復雜性。
USB系統采用相關(guān)接受技術(shù)，關(guān)鍵部位稱(chēng)為相關(guān)器。相關(guān)器用準備好的模板波形乘以接受到的射頻信號，再積分就得到一個(gè)直流輸出電壓。相乘器實(shí)質(zhì)上是改進(jìn)了延遲探測器，模板波形匹配時(shí)，相關(guān)器的輸出結果量度了接收到的單周期脈沖和模板波形的相對時(shí)間位置差，
值得注意的是，雖然UWB信號幾乎不對工作于同一頻率的無(wú)線(xiàn)設備造成干擾。但是所有帶內的無(wú)線(xiàn)電信號都是對UWB信號的干擾，UWB可以綜合運用偽隨機編碼和隨機脈沖位置調制以及相關(guān)解調技術(shù)來(lái)解決這一問(wèn)題。
【UWB的技術(shù)特點(diǎn)】
1.系統結構的實(shí)現比較簡(jiǎn)單：當前的無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)所使用的通信載波是連續的電波，載波的頻率和功率在一定范圍內變化，從而利用載波的狀態(tài)變化來(lái)傳輸信息。而UWB則不使用載波，它通過(guò)發(fā)送納秒級脈沖來(lái)傳輸數據信號。
2.高速的數據傳輸：UWB 以非常寬的頻率帶寬來(lái)?yè)Q取高速的數據傳輸，并且不單獨占用現在已經(jīng)擁擠不堪的頻率資源，而是共享其他無(wú)線(xiàn)技術(shù)使用的頻帶。
3.功耗低：WB 系統使用間歇的脈沖來(lái)發(fā)送數據，脈沖持續時(shí)間很短，一般在0. 20ns～1. 5ns 之間，有很低的占空因數，系統耗電可以做到很低，在高速通信時(shí)系統的耗電量?jì)H為幾百μW～幾十mW。民用的UWB 設備功率一般是傳統移動(dòng)電話(huà)所需功率的1/ 100 左右，是藍牙設備所需功率的1/ 20 左右。軍用的UWB 電臺耗電也很低。
4.安全性高：作為通信系統的物理層技術(shù)具有天然的安全性能。
5.多徑分辨能力強：由于常規無(wú)線(xiàn)通信的射頻信號大多為連續信號或其持續時(shí)間遠大于多徑傳播時(shí)間， 多徑傳播效應限制了通信質(zhì)量和數據傳輸速率。
6.定位精確：沖激脈沖具有很高的定位精度，采用超寬帶無(wú)線(xiàn)電通信，很容易將定位與通信合一，而常規無(wú)線(xiàn)電難以做到這一點(diǎn)。
7.工程簡(jiǎn)單造價(jià)便宜：在工程實(shí)現上，UWB比其它無(wú)線(xiàn)技術(shù)要簡(jiǎn)單的多，可全數字化實(shí)現。
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