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提高射频识别系统数据读取率的方案分析

rfid车辆稽查系统    

 

射频是指具有一定波长的电磁波,可用于无线电通信。射频识别技术是20世纪90年代开始兴起的一种非接触式自动识别技术。它利用射频信号的传输特性和空间耦合(电感或电磁耦合)或雷达反射实现对被识别物体的自动识别。然而,目前射频识别的发展仍然存在许多瓶颈,其中数据读取率低是主要瓶颈之一。

本文将通过介绍射频识别系统的基本组成和工作原理来对其进行分析。结合RFID系统在实际应用中遇到的问题以及由于阅读器阅读范围盲区、不同阅读点数据冗余、阅读器之间相互干扰等导致RFID系统阅读率不高的原因。建议从合理优化硬件配置、完善软件设计、发挥中间件作用和整合其他技术四个方面来提高射频识别系统的数据读取率。

一、射频识别系统的基本组成

射频识别系统至少由两部分组成:一个电子标签(电子标签/应答器,也称为智能标签)和一个阅读器(阅读器/询问器,也称为读写器)。

电子标签是射频识别系统的数据载体,由标签天线和标签专用芯片组成。电子标签分为主动标签、被动标签和半被动标签;根据不同的供电模式来选择。根据频率不同,分为低频电子标签、高频电子标签、超高频电子标签和微波电子标签。根据包装形式的不同,分为标签、线性标签、纸质标签、玻璃管标签、圆形标签和专用异形标签等,根据其工作方式的不同,分为主动标签和被动标签。

阅读器是一种读取或写入电子标签信息的设备,可以根据具体的使用环境和要求设计成多种产品。读取器通过天线与电子标签无线通信,并可以读取或写入电子标签的识别码和存储数据。

典型的阅读器包括高频模块(发射器和接收器)、控制单元和阅读器天线。当然,射频识别系统在实际应用时,也需要计算机、软件等其他硬件设备的支持。

二、射频识别系统的基本模型

通过耦合元件在射频标签和阅读器之间实现射频信号的空间(非接触)耦合,并根据时序关系在耦合通道中实现能量传输和数据交换。

3.射频识别系统阅读率的探讨

通过对射频识别系统的介绍,我们认为射频识别系统读取率低的主要原因是:阅读器读取范围内的盲区、不同读取点的冗余数据、阅读器之间的相互干扰等。针对上述问题,我们从以下四个方面进行探讨。
1.合理优化硬件配置

硬件方面,首先要明白一个问题。那才是你真正的“你需要什么”。不要盲目认为“价格贵,阅读范围越大,频率越高越好”。俗话说“量身定做”,什么“适合”自己才是最好的。在这种认知的基础上,我们可以选择符合实际需要的硬件设备。

同时,将所有的RFID标签和阅读器视为一个完整的“数据网络”,从而合理优化硬件配置,使整个系统的效率最大化。以门禁系统为例,为了防止阅读器阅读范围内出现盲区,导致阅读遗漏,可以增加阅读器或天线的数量,以弥补阅读器阅读范围盲区的缺陷;为了防止阅读器相互干扰,阅读器或天线可以在空间上相对隔离,以避免相互干扰。此外,根据实际需求,通过适当调整天线布局和天线发射功率,也可以提高射频识别系统的数据读取率。

2.改进软件设计
目前,优化后的RFID系统硬件设施基本可以满足数据读取率的需求,并且随着阅读器价格的下降,终端用户可以很容易地在自己的应用场所部署大量的阅读器,不仅解决了漏读的问题,还可以从这些系统中获取更多有用的信息。但随之而来的新问题是:冗余数据读取或交叉数据读取。简单描述一下这个问题,就是“不应该在某个位置读取的标签被不应该读取这个标签的阅读器读取了”。

LV定位逻辑的核心是基于“从空间位置中挑出需要的读出数据,过滤掉不需要的读出数据”。结果是从所有射频识别阅读器获得的结果中提取出正确和准确的标签位置。简而言之,LV定位逻辑是基于消除“冗余”读取数据的软件算法,它是根据整个读取器系统所在的数据集形成的。Colorwave算法很好的解决了工作范围重叠导致的多个阅读器之间的冲突。

对于电子标签碰撞,在高频带,标签的防碰撞算法一般采用经典的ALOHA协议。利用ALOHA协议的标签,选择在一个随机时间后向阅读器传输信息的方法,以避免冲突。在超高频频段,主要采用树分叉算法来避免冲突。此外,还可以对软件进行其他优化设置。比如在电子客票系统中,可以通过软件设计阅读器的扫描时间间隔,自适应调整扫描时间。对于人流量大的情况,通过软件控制加快阅读器的扫描频率,防止漏读;但在流量较少的情况下,可以相对降低扫描频率,从而避免冗余数据。

3.发挥中间件的作用

射频识别中间件在各种射频识别行业应用中占据神经中枢。射频识别中间件是一种面向消息的中间件(MOM),其中信息以消息的形式从一个程序传输到另一个或多个程序。RFID中间件在RFID标签和应用之间起到中介作用,从应用端使用一套中间件提供的通用应用程序接口(API),即可以连接阅读器,读取标签数据。
因此,即使用于存储射频识别标签信息的数据库软件或后端应用程序增加或被其他软件替换,即使射频识别阅读器的类型增加,应用端也不需要修改。这不仅有效解决了数据读取率的问题,还节省了多对多连接的维护复杂度等其他问题。未来,射频识别中间件在基于面向服务架构的射频识别和商业信息安全应用中将有很好的发展前景。

4.其他技术和传感器技术的融合

未来几年,射频识别的一个重要应用趋势是将射频识别与传感器(如测量温度和压力的传感器)相结合的设备,目前已在国外实施。RFID抗干扰性能差,有效距离一般小于几十米,限制了其应用。将WSN(无线传感器网络)与RFID结合起来,利用前者高达100m的有效半径形成WSID网络,将大大弥补RFID系统本身的不足。

融合WIMAX、3G、GPS等通信技术。WiMAX(全球微波接入互操作性)简称为无线宽带数据传输系统。WiMAX的无线服务范围在城市地区保持高数据流量的情况下,可以远达数公里,性能远远超过现有的无线网络技术。在定向通信连接中,在保持一定数据流量的情况下,服务范围可达50km。由于其极高的性能,WiMAX技术被认为是DSLUMTS连接的最佳替代方案。

在各方的积极参与下,WiMAX、3G、GPS和RFID的融合正在推进。射频识别标签具有体积小、容量大、使用寿命长、可重复使用的特点,能够支持快速读写、隐形识别、移动识别、多目标识别、定位和长期跟踪管理。随着成本的节约和效率的提高,射频识别技术已经成为各个行业实现信息化的重要切入点。他们将构建一个能够满足各种应用环境需求并产生丰富应用的无线宽带网络,拓展射频识别技术的应用领域。

融合生物识别。生物特征识别技术是利用自动技术测量其身体特征或个人行为特征,并将这些特征与数据库的模板数据进行比较,完成认证的解决方案。生物特征识别系统捕获生物特征样本,提取独特的特征并转换成数字符号,存储为个人特征模板。人们与识别系统交互,并验证他们的身份,以确定他们是否匹配。目前常用的生物特征识别技术包括指纹、掌纹、人脸、语音、视网膜、签名识别等。

总之,射频识别系统与其他技术的集成势在必行,目前已经取得了很大的成就。解决RFID系统数据读取率低的问题,一定会使RFID技术得到广泛应用,最终会像条形码技术一样深入并慢慢延伸到各个行业的各个方面,对提高行业的运营效率和经济效益起到关键作用,从而推动全球经济的新飞跃,对人类社会产生深远影响。

四.结论

总的来说,射频识别系统在未来会发展得越来越好。虽然仍然存在读取率低等技术和应用问题,但我们认为通过优化硬件配置、改进软件设计、发挥中间件作用、整合其他技术等一系列措施,克服RFID存在的问题并不难。在强大的市场导向下,射频识别技术将引起世界的巨大变化。它将成为未来新的经济增长点,最终成为中国企业发展方向最大的信息技术支撑。可以预见,在不久的将来,中国作为全球制造基地,将成为未来全球最大的RFID应用市场。这将是国内科研机构和企业难得的机遇。

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