“安防+AIoT”底层技术详解:RFID如何实现物体识别

2020-05-22 16:21:49 12

人脸识别技术在近两年间获得了大量的应用和曝光,起到了对人员识别、追踪、管控的良好效果,因而为人所熟知。

  目前,随着物联网技术的发展,越来越多的设备获得智能化升级,而对于物体和设备的识别、追踪,就需要用到RFID技术来实现。

  射频识别技术 (英文:Radio Frequency IDentification,缩写:RFID) 属于无线通信技术,可以通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据,实现无接触信息传递并通过所传递的信息达到识别目的。

  无线电的信号通过电磁场,把数据从标签上传送出去,以便辨识别与追踪物体。标签包含了存储的信息,并且与条形码不同的是,射频标签不需要处在识别器视线之内,可以嵌入被识别物体之内。

  RFID组成及工作原理

  ▎RFID系统组成分为三部分

  标签

  标签相当于条码技术中的条码符号,用来存储需要传输和识别的信息。由耦合元件及芯片组成,每个标签具有唯一的电子编码,附着或嵌入物体。

  识别器

  识别器基本的功能就是与标签进行数据传输。另外,识别器还提供信号状态控制、奇偶错误校验与更正等功能。

  天线

  天线是标签与识别器之间传输数据的发射、接收装置。

  ▎工作原理

  RFID技术工作过程:当带有电子标签的物品在识别器的可读范围内时,识别器发出磁场,查询信号将会激活标签,标签根据接收到的查询信号发出反射信号,识别器接收到标签反射回的信号后,通过内部电路的解码处理并识别电子标签中所保存的数据,从而达到自动识别物体的目的。

  然后进一步通过计算机及计算机网络实现对物体识别信息的采集、处理及远程传送等管理功能。

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  工作方式

  射频识别系统的基本工作方式分为全双工(Full Duplex)和半双工(Half Duplex)系统以及时序(SEQ)系统。

  全双工表示射频标签与识别器之间可在同一时刻互相传送信息。半双工表示射频标签与识别器之间可以双向传送信息,但在同一时刻只能向一个方向传送信息。

  在全双工和半双工系统中,射频标签的响应是在识别器发出电磁场或电磁波的情况下发送出去的。因为与阅读器本身的信号相比,射频标签的信号在接收天线上是很弱的,所以必须使用合适的传输方法,以便把射频标签的信号与阅读器的信号区别开来。

  在实践中,一般对从射频标签到识别器的数据传输采用负载反射调制技术将射频标签数据加载到反射回波上(尤其是针对无源射频标签系统)。

  时序方法则与之相反,识别器的辐射出的电磁场短时间周期性地断开。这些间隔被射频标签识别出来,并被用于从射频标签到识别器的数据传输。

  但时序方法的缺点是:在识别器发送间歇,射频标签的能量供应中断,必须通过装入足够大的辅助电容器或辅助电池进行补偿。

  因此,某些标签在从识别器发出的电磁场中就可以得到能量,不需要电池,为无源标签; 也有标签本身拥有电源,并可以主动发出无线电波,为有源标签。

  产品分类

  目前,根据RFID技术衍生的产品分为三大类:无源RFID产品、有源RFID产品、半有源RFID产品。

  无源RFID产品发展最早,是发展最成熟,市场应用最广的产品。例如公交卡、食堂卡、银行卡、宾馆门卡、二代身份证等,属于近距离接触式识别类。

  有源RFID产品,是最近几年逐步发展起来的,其远距离自动识别的特性,决定了其巨大的应用空间,在远距离自动识别领域,如智能监狱,智能医院,智能停车场,智能交通,智慧城市,智慧地球及物联网等领域具有良好的市场潜力。

  半有源RFID也叫做低频激活触发技术,结合了有源RFID产品及无源RFID产品的优势:利用低频进行近距离精确定位,利用微波进行远距离识别和上传数据,短距离工作可以替代条码,例如用在工厂的流水线上跟踪物体; 长距离应用多见于交通场景,识别距离可达几十米,如自动收费或识别车辆身份等。

  半有源RFID集有源RFID和无源RFID的优势于一体,在门禁进出管理,人员精确定位,区域定位管理,周界管理,电子围栏安防报警等领域有着很大的优势。

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  RFID技术在智能安防领域的应用

  ▎智慧交通

  RFID技术目前在智能交通领域的重要应用为汽车电子标识,又称电子车牌,是一种将超高频无线射频识别技术与其他相关技术结合而形成的电子身份证。

  汽车电子标识系统的普及应用可以实时精准的监控城市交通数据,处理后的交通数据可以作为城市交通拥堵预判、交通规划方案制定。

  基于RFID技术的汽车电子标识城市交通系统能够适应多种采集环境,可在低可见度、多车道车辆正常车速行驶的条件下准确进行识别,提升城市交通管理的实时性和准确性。

  ▎智慧停车

  采用RFID技术实现智慧停车只需要车主办理一张RFID电子标签,贴在车牌或玻璃上。当车量进入闸机感应区域后,闸机上的识别器会通过天线对车牌上的电子标签进行扫描识别。验证通过后闸机杆将自动开启。

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  目前,智慧停车正在成为智能城市建设重点,根据中商产业研究院整理分析,2020年智慧停车产业规模将超180亿。

  RFID的优势:

  射频识别系统主要有以下几个方面系统优势:

  • 读取方便快捷:数据的读取无需光源,甚至可以透过外包装来进行。有效识别距离更大,采用自带电池的主动标签时,有效识别距离可达到30米以上。

  • 识别速度快:标签一进入磁场,识别器就可以即时读取其中的信息,而且能够同时处理多个标签,实现批量识别。

  • 数据容量大:数据容量最大的二维条形码,最多也只能存储2725个数字;若包含字母,存储量则会更少;RFID标签则可以根据用户的需要扩充到数十K。

  • 使用寿命长,应用范围广:其无线电通信方式,使其可以应用于粉尘、油污等高污染环境和放射性环境,而且其封闭式包装使得其寿命大大超过印刷的条形码。

  • 标签数据可动态更改:利用编程器可以向写入数据,从而赋予RFID标签交互式便携数据文件的功能,而且写入时间相比打印条形码更少。

  • 更好的安全性:不仅可以嵌入或附着在不同形状、类型的产品上,而且可以为标签数据的读写设置密码保护,从而具有更高的安全性。

  • 动态实时通信:标签以与每秒50~100次的频率与识别器进行通信,所以只要RFID标签所附着的物体出现在解读器的有效识别范围内,就可以对其位置进行动态的追踪和监控。

  在智能化的发展趋势下,RFID技术正受到越来越多的关注并被更加广泛地应用。物联网技术与安防监控技术相结合,将不仅仅止于传统防盗报警层面。

  随之而来的还有服务器、资料储存系统、资料库程序、商业管理软件、顾问服务,等各类软件相关基础建设的庞大需求。目前国际巨头科技公司正在加紧开发RFID专用的软件和硬件,加大技术和解决方案的开发力度。

  未来,RFID也将在门禁考勤、物品朔源、物体防盗、停车管理、车辆检测等方面获得更多的应用。 


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