有源RFID

有源RFID，又稱為主動式RFID（Active tag），計算機術語。指依據電子標籤供電方式的不同進行劃分的電子標籤一種類型，通常支持遠距離識別。

基本介紹

• 中文名：有源RFID
• 又稱：主動式RFID
• 構成：詢問器和很多應答器
• 分類：有源RFID、無源電子標 簽等

什麼是有源RFID

有源RFID，又稱為主動式RFID（Active tag），依據電子標籤供電方式的不同進行劃分的電子標籤一種類型，通常支持遠距離識別。電子標籤可以分為有源電子標籤(Active tag)、無源電子標 簽(Passive tag)和半無源電子標籤(Semi-passivetag)。有源電子標籤內裝有電池，無源射頻標籤沒有內裝電池，半無源電子標籤(Semi-passive tag)部分依靠電池工作。

RFID常識

有源RFID如何構成

RFID是一種簡單的無線系統，由兩個基本器件組成，詢問器（或閱讀器）和很多應答器（或標籤），同時輔以天線、外圍網路、中間件、管理系統，從而形成完整的RFID套用系統。

有源電子標籤如何構成

有源RFID電子標籤主要由中心處理器（MCU）、通訊晶片和天線組成。

有源閱讀器如何構成

有源RFID閱讀器由中心處理器（MCU）、通訊晶片、接口電路、存儲單元和天線組成，可以實現對接收數據的解析、處理和分析。

有源電子標籤如何劃分

有源電子標籤按照工作頻率可以分為433MHz、2.4GHz。

按照通訊方式可以分為單向標籤、雙向標籤。

按照封裝方式可以分為卡式標籤、腕式標籤、鑰匙式標籤等

有源閱讀器如何劃分

有源閱讀器一般按照接口的方式進行劃分，可分為串口型、網口型、CAN匯流排型等。

按照有源閱讀器的形式可以分為固定式閱讀器、手持式閱讀器、天線閱讀器一體機。

還可以按照閱讀器的功能進行劃分。

有源電子標籤如何工作

RFID標籤俗稱電子標籤，RFID標籤中存儲一個唯一編碼，其地址空間大大高於條碼所能提供的空間，因此可以實現單品級的物品編碼。標籤上電後，按照預設的規則周期性的進行信號發射，當RFID標籤進入讀寫器的作用區域，閱讀器獲取到標籤發射出來的信息，即完成了對標籤的識別過程。

有源閱讀器如何工作

閱讀器是對RFID標籤進行讀/寫操作的設備，主要包括射頻模組和數位訊號處理單元兩部分。讀寫器是RFID系統中最重要的基礎設施，一方面，RFID標籤返回的電磁信號通過天線進入讀寫器的射頻模組中轉換為數位訊號，再經過讀寫器的數位訊號處理單元對其進行必要的加工整形，最後從中解調出返回的信息，完成對RFID標籤的識別或讀/寫操作；另一方面，上層中間件及套用軟體與讀寫器進行互動，實現操作指令的執行和數據匯總上傳。在上傳數據時，讀寫器會對RFID標籤原子事件進行去重過濾或簡單的條件過濾，將其加工為讀寫器事件後再上傳，以減少與中間件及套用軟體之間數據交換的流量，因此在很多讀寫器中還集成了微處理器和嵌入式系統，實現一部分中間件的功能，如信號狀態控制、奇偶位錯誤校驗與修正等。

決定有源RFID的主要參數

1）工作頻段

2）讀寫器讀取距離

3）防碰撞性能(讀寫器同時讀取標籤數量）

4）讀寫器靈敏度

5）標籤存儲器容量

6）標籤電池壽命、發射功率、接收靈敏度

7）標籤尺寸、形狀、防護（防水、防塵、防腐、防爆性）等級

8）抗干擾能力（同頻信號干擾下是否正常工作）

9）穩定性（標籤漏讀率）

10）安全性（加密方式）

11）擴展性（是否支持RSSI、TDOA等算法定位、感測器結合）

有源RFID的頻段

目前有源RFID的主要頻段為：433MHz、2.4GHz、5.8GHz

頻段對RFID性能的影響

如何選擇合適的頻段？頻率越高，波長越短，信號的直射能力越強，繞射能力越差。頻率越低，波長越長，信號的繞射能力越強，直射能力越差。

有源RFID的通訊方式

RFID技術的基本工作原理並不複雜，標籤進入磁場後主動傳送某一頻率的信號，閱讀器讀取信息並解碼後，送至中央信息系統進行有關數據處理。

一般來說有源RFID的通訊方式分為兩種類型：

1）單工：信息在兩點之間只能單方向傳送的工作方式，一般對應單向標籤；

2） 半雙工：信息在兩點之間能夠在兩個方向上進行傳送，但不能同時傳送的工作方式。一般對應雙向標籤或是雙頻標籤。

有源RFID的通訊距離

有源RFID的通訊距離在百米以上，一般為120-150米。可以通過軟硬體的調整在最遠通訊範圍內調節通訊距離。

什麼是標籤發射功率

標籤發射功率是指標籤發射信號的能量，一般用功率（W）或分貝毫瓦（dBm）來表示。

什麼是RFID通訊協定

通信協定又稱通信規程，是指通信雙方對數據傳送控制的一種約定。約定中包括對數據格式，同步方式，傳送速度，傳送步驟，檢糾錯方式以及控制字元定義等問題做出統一規定，通信雙方必須共同遵守。RFID通訊協定即標籤與閱讀器之間通訊的一種約定。

什麼是標籤低壓保護

就是當標籤電壓低於額定電壓的一種保護裝置，防止電壓過低，導致線圈電流激增，燒毀標籤線路。

什麼是標籤ID

標籤ID即區別標籤的符號，每個標籤都有一個專屬的ID號用於表示自己的身份，即表示所對應物品/人的身份。

標籤ID有什麼作用

標籤ID是RFID識別的核心，即建立起唯一的、獨立的表示方式，把標籤與所示的人/物綁定在一起，通過唯一不可複製的標籤ID進行身份識別。

如何設定標籤參數

標籤參數設定可以在MCU程式中植入，直接寫入標籤，也可以在標籤成產完成後，在標籤上電初始化時，通過閱讀器進行無線寫入。

那些標籤參數可以進行設定

一般來說電子標籤可以設定的參數有：發射時間間隔、標籤ID、發射功率；其他參數如：感測器數據處理等需要根據標籤定製化設計來確定。

什麼是標籤發射時間

標籤發射一次信號所需要的時間，一般為ms級。

什麼是標籤發射電流

標籤發射一次信號時所產生的電流，一般為mA級。

什麼是標籤發射時間間隔

標籤發射兩次信號之間的時間，即標籤信號的發射頻率，可以根據需求進行設定。

什麼是標籤待機電流

標籤處於發射狀態之外的情況下所產生的電流，也可以理解為標籤不發射信號的狀態所產生的電流，一般為uA級。

影響通訊距離的因素

1） 標籤發射功率；

2） 標籤與閱讀器兩端的天線匹配；

3） 閱讀器接收靈敏度；

4） 工作環境；

如何提高通訊距離

1） 提升標籤發射功率；

2） 選用高增益，接收效果好的閱讀器天線；

3） 選擇良好的使用環境；

4） 提升閱讀器接收靈敏度

通訊調製方式

GFSK（高斯頻移鍵控）調製是把輸入數據經高斯低通濾波器預調製濾波後,再進行FSK調製的數字調製方式。它在保持恆定幅度的同時,能夠通過改變高斯低通濾波器的3dB頻寬對已調信號的頻譜進行控制,具有恆幅包絡、功率譜集中、頻譜較窄等無線通信系統所希望的特性。因此,GFSK調製解調技術被廣泛地套用在移動通信、航空與航海通信等諸多領域中。

有源電子標籤的使用壽命

即電子標籤使用的時間，由於有源電子標籤需要電池供電，因此有源電子標籤有一定的使用時長，超過一定時間後電子標籤由於缺少電能將無法工作。

如何提升有源電子標籤的使用壽命

1） 增加電池容量；

2） 延長標籤發射時間間隔；

3） 降低標籤發射功率；

主要的解決方法還是以配備性能優良、尺寸小的大容量電池為主。

如何選擇有源電子標籤的電池

有源電子標籤電池主要以CR紐扣電池和柔性鋰電池為主，電池的選擇需要以尺寸符合外形要求，電池電量大為前提，這可以保證電子標籤有較長的使用壽命。

有源電子標籤的擴展性

有源標籤與無源標籤的最大差異性在於有源標籤是電子線路構成，可以通過中心處理器MCU控制外圍電路實現開關控制、LED燈閃爍、感測器控制、數據採集等諸多擴展功能。

標籤的擴展性有何限制

標籤可以擴展各種類型的感測器，主要的限制就是中心處理器（MCU）的數據處理能力能否支持，同時是否有足夠的I/O接口能用於採集感測器數據。

如何知道何時更換標籤電池

1）電池低壓時，標籤信息的標籤低電壓報警位置，上位機接收到報警信息後發出警告；

2）電池低壓時，標籤上的電池低壓燈閃爍，發出報警信息；

多個標籤同時使用是否可以

標籤可以同時工作，由於電子標籤是MCU控制發射，採用靈活主動的發射方式，因此支持多個標籤同時進行工作。

什麼是標籤的防碰撞性

多個標籤處於閱讀器通訊範圍之內，他們將同時和閱讀器進行通訊，閱讀器不知道該和那個標籤進行“對話”，這就是所謂的標籤碰撞問題。

如何改善標籤的防碰撞性

1）合理控制標籤與閱讀器的使用比例；

2）降低標籤發射時間間隔；

3）良好的防碰撞算法；

閱讀器與標籤最優配合比例

一般來說，使用433MHz頻段時，同一台閱讀器接受範圍內標籤數最高不能超過150個，以80~100為合理最高上限；使用2.45GHz頻段時，同一台閱讀器接受範圍內標籤數最高不能超過250個，以100~150為合理最高上限，視標籤工作複雜度而定。

電子標籤的封裝形式

標籤的封裝可以輔助實現標籤的防拆卸、一次性使用等要求，並且決定了標籤電池的使用類型，直接決定標籤壽命，一般封裝形式為卡式、腕帶式、鑰匙式、一次性封條式、防拆卸腕式等。一般封裝材質為PVC、ABS，儘量避免用金屬液體等封裝以防止對標籤發射信號產生嚴重干擾。

電子標籤的安裝佩戴

一般用於物品安裝的電子標籤上面附有固定孔、磁鐵釘，其他佩戴於人身上的標籤有扣、環、卡槽等固定安裝位置。

什麼是防拆卸型電子標籤

當電子標籤被拆卸時，能發出報警信息的電子標籤即為防拆卸性電子標籤，一般的報警方式為使標籤發射的ID信息中報警位改變，或讓標籤無法工作。

什麼是單向電子標籤

單向電子標籤就是標籤上電工作後只能按照預設的參數進行周期性發射工作，不能接收閱讀器發出的指令。

什麼是雙向電子標籤

雙向電子標籤就是標籤上電工作後仍然可以與閱讀器進行通訊，可以接收閱讀器發出的指令並給予回應。

什麼是感測器型電子標籤

感測器型標籤是指利用RFID實現識別、採集的標籤，在標籤外端外置多個感測器進行數據採集，採集後通過RFID通訊傳輸數據至上位機。