基于射頻識(shí)別技術(shù)的門禁系統(tǒng)研究碩士論文

1、基于射頻識(shí)別技術(shù)的門禁系統(tǒng)研究碩士論文 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文基于射頻識(shí)別技術(shù)的門禁系統(tǒng)研究姓名:陳錦申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別:碩士專業(yè):控制科學(xué)與工程指導(dǎo)教師:譚思云20210501武漢理jf大學(xué)碩+學(xué)位論文摘 要隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)和科技的飛速開展,射頻識(shí)別技術(shù)越來越廣泛的應(yīng)用于各種行業(yè),特別是身份識(shí)別和安防等行業(yè),門禁系統(tǒng)作為智能建筑的重要單元越來越得到重視。傳統(tǒng)的門禁系統(tǒng)采用的機(jī)械鎖和刷卡認(rèn)證等方式,要求近距離操作,當(dāng)使用者的雙手被占用時(shí)就極不方便,并且容易遺失、復(fù)制和被盜用,本錢也較高。射頻識(shí)別技術(shù)的出現(xiàn)彌補(bǔ)了這些缺乏,并且射頻標(biāo)簽是非接觸式的、讀寫速度快、功耗低,本文設(shè)計(jì)了一種采用RFID技術(shù)的高平

2、安性的智能門禁系統(tǒng),是通過RFID認(rèn)證快速確認(rèn)人員的真實(shí)身份的智能門禁系統(tǒng)。當(dāng)使用者進(jìn)入門禁系統(tǒng)的檢測(cè)范圍時(shí),系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)獲取身份信息確定該使用者是不是合法用戶,并且記錄進(jìn)出人員的信息,對(duì)非法闖入者發(fā)出報(bào)警信號(hào)。首先分析了門禁系統(tǒng)的國(guó)內(nèi)外開展現(xiàn)狀和趨勢(shì),闡述了門禁系統(tǒng)當(dāng)前存在的問題,引出課題的研究目的和意義,提出了基于射頻識(shí)別的智能門禁系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。其次,對(duì)射頻識(shí)別技術(shù)進(jìn)行了闡述,分別從射頻識(shí)別技術(shù)的根本概念和工作原理兩局部進(jìn)行了闡述。從射頻識(shí)別系統(tǒng)的組成出發(fā),詳細(xì)的介紹了射頻識(shí)別系統(tǒng)的工作原理、主要技術(shù)參數(shù)和RFID涉及到的關(guān)鍵技術(shù)。再次,詳細(xì)的分析了系統(tǒng)的硬件和系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)過程,設(shè)計(jì)出門禁

3、系統(tǒng)中的RFID卡、門禁控制器和LF發(fā)射天線等硬件電路。RFID卡與門禁系統(tǒng)之間采用無線雙工通訊方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸,實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的快速響應(yīng)。對(duì)硬件電路芯片的選擇、硬件驅(qū)動(dòng)程序的設(shè)計(jì)、串口通訊程序的設(shè)計(jì)等作了具體詳細(xì)的介紹。最后對(duì)論文進(jìn)行總結(jié),概括了本課題的研究?jī)?nèi)容和研究成果,給出工程還需要改良的地方,并展望了未來RFID技術(shù)的開展前景。關(guān)鍵詞:射頻識(shí)別,門禁控制器,ID卡,智能門禁ABSTRACTAlongwiththesocialeconomyandtherapiddevelopmentofscienceandtechnology,radiofrequencyidentificationtechn

4、ologyarebecomingmorewidelyusedinvarioussectors,particularlyheidentificationandsecurityindustries,accesscontrolsystemasanimportantelementofintelligentbuildingmoreandmoreattention.Traditionalaccesscontrolsystemadoptedbymechanicallocks,andcre itcardverification,etc.,requirelosoperation,whentheconsumer&

5、#39;shandsoccupiedisextremelyinconvenient,andasilyost,copyingandunauthorizeduse,costsarehigher.Radiofrequencyidentificationtechnologymakesupforthesed ficiencies,andradiofrequencylabelsarenon-contact,readandw itespeed,lowpo erconsumption,system,istheRFIDcertificationquicklyconfirmthatthestaffothetrue

6、identityofdetectionrange,thesystemwillautomaticallyobtainidentityinformationtoide tifythepersonusingthemisnotalegitimateusers,andrecordentryofinformation,ontheillegalintruderalarmsignal.Firstly,hasanalyzedtheentranceguardsystemdomesticandforeigndevelopmentresentsi uationandthetendencyi thispaper,ela

7、boratedthentranceguardsystemcurrentxistencequestion,drawsouthetopictheresearchgoalandthesignificance,proposedbasedntheradiofrequencyrecognitionntelligententranceguardsystemd signplan.Secondly,onradiofrequencyidentificationtechnologyaredescribed,fromradifrequencyidentificationsystemofstartgivesfullde

8、tailsofradiofrequencyidentificationsystemworks,themaintechnicalparametersandRFIDkevtechnologiesinvolved.Again,detailsaboutthesystemShardwareandsystemsoftwaredesignprocess,designoutguardsystemRFIDcards,accessontrollerLFtransmittingantennasandII武漢理r:人學(xué)碩十學(xué)位論文hardwareci cuitchips,hardwamdrivers,design,s

9、erialcommunicationsprogramssuchasthedesignforspecificdetails.Finally,summaryofthep per,summarizestheresearchcontenta dresearchresults,givetheprojectalsoneedimprovement,andprospectsforthefutureprospectsforthedevelopmentofRFIDtechnology.Keywords:RFID,AccessController,IDCards,IntelligentAccessIII獨(dú)創(chuàng)性聲明本

10、人聲明,所呈交的論文是我個(gè)人在導(dǎo)師指導(dǎo)卜.進(jìn)行的研究:f作及取得的研究成果。據(jù)我所知,除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外,論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果,也不包含為獲得武漢理T大學(xué)或其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材料。與我一同1:作的同志對(duì)本研究所做的任何奉獻(xiàn)均己住論文中明確的說明并表示了謝意。研究生簽名:雌日期_紐趔關(guān)于論文使用授權(quán)的說明本人完全了解武漢理工大學(xué)有關(guān)保存、使用學(xué)位論文的規(guī)定,即:學(xué)校有權(quán)保存送交論文的復(fù)印件,允許論文被查閱和借閱;學(xué)校可以公布論文的全部?jī)?nèi)容,可以采用影印、縮印或其他復(fù)制手段保存論文。保密的論文在解密后遵守此規(guī)定研究生。簽孫絲萃翩。簽孫疊望立吼

11、啦瀧武漢理_-Jj人學(xué)碩士學(xué)位論文第1章緒論當(dāng)今社會(huì)科學(xué)技術(shù)飛速開展,人們都在感受著高科技帶來的便利與益處,同時(shí),人們對(duì)高科技效勞于生活的要求和質(zhì)量也越來越高。我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速開展,城市人口也迅速增加,社會(huì)財(cái)富不斷聚集,因此對(duì)建筑的平安防護(hù)系統(tǒng)要求也越來越高。高科技在帶給人們生活便利的同時(shí),也帶來了一些人運(yùn)用這些高科技手段進(jìn)行盜竊和搶劫等違法犯罪行為,造成了人們的人身和財(cái)產(chǎn)平安的隱患,人們寄只有希望于更平安、更可靠的平安防范措施,來阻止這些犯罪份子的侵犯。自古以來,人們一直使用一把普通的鎖來保護(hù)他們的財(cái)產(chǎn),對(duì)進(jìn)出人員進(jìn)行控制,這種簡(jiǎn)單的方法一直沿襲了幾千年,這種普通的門鎖始終離不開鑰匙,而且一把

12、門鎖需要一把與之相對(duì)應(yīng)的鑰匙,多把鎖就需要配多把鑰匙。鑰匙多了就繁瑣不便于攜帶,并且容易喪失和被盜,不管其結(jié)構(gòu)多么的合理,材料多么孥固,總可以通過某種非正常的手段翻開,因此平安性差。在科技飛速開展的今天,傳統(tǒng)的門鎖在很大程度上不能滿足人們對(duì)安防的需求,為了從根本上改變這種局面,產(chǎn)生了智能門禁系統(tǒng),它是在電子、機(jī)械、光學(xué)、生物識(shí)別技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)等新技術(shù)的根底上開發(fā)出來的川。智能門禁系統(tǒng)是智能IC卡與機(jī)械鎖的有機(jī)結(jié)合,用智能IC卡代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鑰匙,用計(jì)算機(jī)實(shí)行智能化的管理,解決了傳統(tǒng)門鎖的許多缺乏。結(jié)合小區(qū)、工廠等部門的管理特點(diǎn),將一局部大門、單元門、一些重要的設(shè)備間和會(huì)議場(chǎng)所選擇安裝智

13、能IC卡門禁系統(tǒng),由計(jì)算機(jī)或管理人員在中心控制室監(jiān)控,能夠?qū)Ω鱾€(gè)出入口的位置、通行人員以及通行時(shí)間、方向等進(jìn)行實(shí)時(shí)控制和設(shè)定程序控制,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)出入口的智能化控制,已經(jīng)取得了較好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。智能門禁系統(tǒng)已成為興旺國(guó)家和地區(qū)一些重要場(chǎng)合其中重要的安防系統(tǒng)之一,與傳統(tǒng)的門禁平安設(shè)備不同,它從被動(dòng)轉(zhuǎn)變到主動(dòng)監(jiān)控和報(bào)警控制,發(fā)揮了更高的平安防范作用。所以,智能門禁系統(tǒng)在安防控制設(shè)備領(lǐng)域中大顯風(fēng)采。根據(jù)美國(guó)當(dāng)局的調(diào)查結(jié)果顯示:美國(guó)門禁設(shè)備銷售占整個(gè)公共平安行業(yè)市場(chǎng)銷售額武漢理工大學(xué)碩十學(xué)何論文的57.8%,閉路電視監(jiān)控及其他報(bào)警設(shè)備銷售總額僅占39.2%,另外臺(tái)灣安防器材市場(chǎng)的年度調(diào)查報(bào)告中,門禁

14、系統(tǒng)銷售增長(zhǎng)率為25%,與其他安防設(shè)備的增長(zhǎng)率相比高出了十幾倍12】。隨著人們對(duì)門禁系統(tǒng)的要求不斷增加,現(xiàn)在的智能門禁控制系統(tǒng)的應(yīng)用越來越廣泛,人們對(duì)智能門禁系統(tǒng)的應(yīng)用不再僅限于對(duì)出入口的單一管制,還要求它不僅可應(yīng)用于智能大廈或者智能小區(qū)的門禁控制、企業(yè)的考勤管理、安防報(bào)警、停車場(chǎng)控制、電梯控制、樓宇智能控制等,而且還能與其他聯(lián)動(dòng)控制設(shè)備等一起構(gòu)成具有多種控制功能的系統(tǒng)。1.1.2課題研究的意義當(dāng)今科技飛速開展,給人們帶來利益的同時(shí),也帶來了不法份子利用高科技進(jìn)行盜劫、搶劫和犯罪等問題。怎樣才能使人們的平安防范措施跟上科技的開展、有效的阻止這些犯罪行為呢?僅依靠普通的防盜門、門鎖和監(jiān)控是不夠的

15、。原始的安防措施就是把門鎖上,由人巡邏保證平安,隨著科技的進(jìn)步,智能化的門禁系統(tǒng)已成為現(xiàn)代化管理的重要手段。目前,智能化已成為自動(dòng)化領(lǐng)域新技術(shù)、新方法和新產(chǎn)品的開展趨勢(shì)和標(biāo)志,智能化迅速擴(kuò)展到儀器、儀表、設(shè)備以及整個(gè)大系統(tǒng)之中。它不僅深入到軍事,也深入到工業(yè)控制、商業(yè)、建筑業(yè)和農(nóng)業(yè),包括計(jì)算機(jī)控制、管理、輔助設(shè)計(jì)和生產(chǎn)過程自動(dòng)化等各個(gè)領(lǐng)域【31。智能門禁系統(tǒng)是智能建筑樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)中的平安系統(tǒng),作為一種新型現(xiàn)代化平安管理系統(tǒng),門禁系統(tǒng)把自動(dòng)識(shí)別技術(shù)和現(xiàn)代平安管理措施結(jié)合起來。在社會(huì)財(cái)富不斷增長(zhǎng)的今天,建筑物內(nèi)的主要管理區(qū)、出入口、貴重物品的庫(kù)房、設(shè)備控制中心、電梯口等重要部門的通道口都需要加強(qiáng)

16、平安防護(hù)措施,這就需要丌發(fā)出與之相對(duì)應(yīng)的智能門禁系統(tǒng),識(shí)別出入口人員的身份,對(duì)出入口進(jìn)行控制。在我國(guó)Ic卡行業(yè)的開展起始于1993年左右,當(dāng)時(shí)對(duì)lc卡行業(yè)非常重視,高瞻遠(yuǎn)矚,國(guó)家大力開展我們自己的Ic卡事業(yè),建立了“金卡工程【4】。已成功丌發(fā)出了我國(guó)自主版權(quán)的較大容量的存儲(chǔ)卡和邏輯加密卡等,但是對(duì)于高端CPU卡和非接觸Ic智能射頻卡的制卡技術(shù)和相應(yīng)的讀/寫卡設(shè)備的技術(shù)我們?nèi)蕴幱诼浜鬆顟B(tài),極大的限制了我國(guó)Ic卡事業(yè)的開展,制約著我國(guó)“金卡工程的實(shí)施,智能門禁控制系統(tǒng)在我國(guó)的使用還處于開展階段。正是在這種背景下,本課題提出了基于射頻識(shí)別的智能門禁控制系統(tǒng),具體2武漢理.I:人學(xué)碩十學(xué)位論文分析和研

17、究了其中的一個(gè)重要局部一門禁控制系統(tǒng)。門禁控制系統(tǒng)作為居民人身和財(cái)產(chǎn)平安的重要措施,其研究結(jié)果具有深遠(yuǎn)的現(xiàn)實(shí)意義。門禁系統(tǒng)到底是如何開展起來的呢?門禁系統(tǒng),就是對(duì)進(jìn)口和出口人員的控制,也叫做出入口控制系統(tǒng)。在什么地方放人進(jìn)出,什么地方拒絕人的出入,以及什么時(shí)候需要拉響警報(bào)和對(duì)出入人員信息的存檔,從而保障人身和財(cái)產(chǎn)的安全,是早期門禁系統(tǒng)的根本功能。隨著社會(huì)的不斷開展,門禁系統(tǒng)也逐步的開展進(jìn)步和智能化。從人類社會(huì)的形成開始,隨著人們的不斷勞動(dòng)創(chuàng)造了財(cái)富,人們有了屬于自己的財(cái)物,為了保障自己財(cái)物的平安,人們將門用栓子鎖起來,因此,人類從找個(gè)時(shí)候起就對(duì)進(jìn)出門人口的控制,從而產(chǎn)生了早期的門禁系統(tǒng)。隨著人

18、類社會(huì)的不斷進(jìn)步,人們的平安防范意識(shí)也不斷的提高,出現(xiàn)了平安性能越來越高的門鎖設(shè)備pJ。傳統(tǒng)的門鎖都是純機(jī)械裝置,無論它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)多么的復(fù)雜,始終依賴于一把很簡(jiǎn)單的鑰匙,就可以輕而易舉的進(jìn)出,如果鑰匙喪失了門鎖也就壞了。磁卡式的門禁系統(tǒng)彌補(bǔ)了這種功能簡(jiǎn)單和單一的缺乏,用磁卡代替原來的鑰匙,各方面的性能都得到了改善和提高,但是磁卡的存儲(chǔ)空間小,磁卡與讀卡器之間容易發(fā)生磨損,讀卡器容易被人為破壞,這些因素使得磁卡式門禁系統(tǒng)的平安性和可靠性也受到了一定的限制。近年來,隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域的迅猛開展,門禁系統(tǒng)顯示出了它強(qiáng)大的開展空間,電子鎖不斷成熟開展起來,接觸式的智能IC卡和通過

19、輸入密碼的門禁系統(tǒng)逐漸得到人們的重視。使用計(jì)算機(jī)管理整個(gè)系統(tǒng),通過網(wǎng)絡(luò)連接系統(tǒng)的讀卡裝置管理終端門,智能IC卡具有一定的存儲(chǔ)能力和運(yùn)算處理能力,通過對(duì)IC卡進(jìn)行授權(quán)和初始化處理后能夠作為開關(guān)門鎖的特殊鑰匙,構(gòu)成一個(gè)智能化的現(xiàn)代門禁系統(tǒng)。隨著接觸式智能IC卡門禁系統(tǒng)的應(yīng)用,其市場(chǎng)規(guī)模不斷的擴(kuò)大,它自身不可克服的缺點(diǎn)成為智能IC卡門禁系統(tǒng)開展的障礙。通信的全球化和網(wǎng)絡(luò)信息的飛速開展,人們對(duì)各方面提出了更高的要求,要求信息載體便于攜帶、平安性高、使用簡(jiǎn)單等,非接觸式智能IC卡具有無機(jī)械磨損、維護(hù)方便、使用簡(jiǎn)單等特點(diǎn),具有強(qiáng)大的潛力因此成為業(yè)界備受關(guān)注的新軍。隨著數(shù)字化的普及和開展,數(shù)字3武漢理I:人

20、學(xué)碩十學(xué)位論文電路的性能不斷的完善和提高,芯片的價(jià)格也越來越低,使得人們能夠有時(shí)機(jī)設(shè)計(jì)出大量各種性能、性價(jià)比高的產(chǎn)品【6】?？刂铺幚砟K是門禁控制系統(tǒng)所有功能和組念方式的靈魂,它能夠充分的表現(xiàn)出門禁系統(tǒng)的平安防范能力以及對(duì)同常工作的管理。上個(gè)世紀(jì)80年代,計(jì)算機(jī)技術(shù)飛速開展和光學(xué)掃描的技術(shù)革新,使得指紋的提取成為了現(xiàn)實(shí)。在90年代后期,圖像設(shè)備的引入和開展,以及圖像處理的算法為指紋識(shí)別應(yīng)用提供了條件,大大促進(jìn)了生物識(shí)別的門禁系統(tǒng)的開展和應(yīng)用。生物識(shí)別的門禁系統(tǒng)是通過檢測(cè)人體個(gè)人所具有的唯一特征的方法來進(jìn)行出入的控制,研究說明,人的指紋、掌紋、面部特征、聲音、視網(wǎng)膜、虹膜、骨骼都具有唯一性和穩(wěn)定

21、性的特點(diǎn),即每個(gè)人的這些特點(diǎn)與他人不同而且終身不會(huì)發(fā)生變化,因此可以用這些特征作為判別人員身份的依據(jù)【_71。從而產(chǎn)生了基于這些特點(diǎn)的指紋識(shí)別、聲音識(shí)別、臉部識(shí)別等生物識(shí)別的技術(shù),指紋識(shí)別技術(shù)是生物識(shí)別技術(shù)的熱點(diǎn)。由于這些人體的這些生物特征具有可靠性和唯一性,終身不變,不會(huì)遺失和復(fù)制,其他的介質(zhì)取代不了的優(yōu)點(diǎn),所以,基于生物識(shí)別的門禁系統(tǒng)從識(shí)別的方式來講平安性高,可靠性高,而且本錢高,對(duì)環(huán)境要求也高,對(duì)用戶的要求也高,使用不方便。門禁控制系統(tǒng)是跟隨著自動(dòng)識(shí)別技術(shù)開展起來的,擁有很大的市場(chǎng),有很多公司都從事門禁控制系統(tǒng)的生產(chǎn)和丌發(fā)。在國(guó)外的門禁系統(tǒng)有很多品牌,主要有美國(guó)的休斯HID、摩托羅拉MO

22、TOROLA、英國(guó)的集寶,以色列的SERVANT等品牌,國(guó)內(nèi)門禁系統(tǒng)的品牌主要有清華紫光和捷順等【s】。目前,國(guó)內(nèi)外研究和開發(fā)的門禁控制系統(tǒng)主要是感應(yīng)式門禁系統(tǒng)和基于生物識(shí)別技術(shù)的門禁控制系統(tǒng)。在基于生物識(shí)別技術(shù)的門禁控制系統(tǒng)中主要是以指紋識(shí)別為應(yīng)用的門禁系統(tǒng)使用最廣泛。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的開展、圖像處理和自動(dòng)識(shí)別技術(shù)的提高以及大規(guī)模的集成電路的開展,指紋識(shí)別系統(tǒng)的體積越來越小,價(jià)格也不斷的降低,可以廣泛應(yīng)用于門禁系統(tǒng)和其他諸多領(lǐng)域。無論是感應(yīng)式的門禁系統(tǒng)還是基于生物識(shí)別技術(shù)的門禁系統(tǒng),他們的技術(shù)支撐射頻識(shí)別技術(shù)和生物識(shí)別技術(shù)都比擬成熟。門禁系統(tǒng)作為一種平安保護(hù)的產(chǎn)4武漢理I:大學(xué)碩十學(xué)位論文品,

23、主要競(jìng)爭(zhēng)是在其產(chǎn)品的平安性和可靠性以及性價(jià)比上。在一般人看來,基于生物識(shí)別的門禁系統(tǒng)都很平安,其實(shí)這是一個(gè)誤解。雖然人體的生物特征是獨(dú)一無二的,具有唯一性、可靠性和不可替代等優(yōu)勢(shì),從識(shí)別的方式上來看確實(shí)是非常平安。但是,門禁系統(tǒng)作為一個(gè)整體,其整體的平安性不僅包括識(shí)別方式的安全,還包括控制系統(tǒng)的平安、系統(tǒng)軟件的平安、通信方式的平安以及電源的平安,任何一個(gè)局部的平安性能都可以影響到整個(gè)系統(tǒng)的平安。指紋式門禁系統(tǒng)在安裝時(shí)需要在門外安裝控制器和指紋識(shí)別儀,這樣一來門鎖的控制線就會(huì)露在門外,容易被人翻開。雖然指紋式門禁系統(tǒng)的識(shí)別方式平安性很高,但是系統(tǒng)的整體安全性還是較差。目前,國(guó)外開發(fā)使用的門禁系統(tǒng)

24、平安性較高,但是價(jià)格也相對(duì)較高,智能卡的門禁控制系統(tǒng)的價(jià)格從4干到3萬不等。國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的感應(yīng)式門禁系統(tǒng)和指紋識(shí)別的門禁系統(tǒng)價(jià)格與國(guó)外同類產(chǎn)品相比要低大約10%'-'50%,但是系統(tǒng)的町靠性相對(duì)會(huì)差一點(diǎn)【引。射頻識(shí)別技術(shù)作為快速、實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的采集信息和處理信息的高新技術(shù),被世界列為21世紀(jì)十大重要的技術(shù)之一,在生產(chǎn)、銷售和物流等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。它逐漸成為企業(yè)提高物流和供給鏈的管理水平、降低本錢、實(shí)現(xiàn)管理信息化、參與國(guó)際經(jīng)濟(jì)循環(huán)和提高企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力不可缺少的工具和手段。射頻識(shí)別技術(shù)起源于上個(gè)世紀(jì)40年代的雷達(dá)技術(shù),在90年代開始廣泛的使用,射頻識(shí)別技術(shù)是利用電磁感應(yīng)、無線電波或者

25、微波進(jìn)行非接觸雙向通信,通過空I日J(rèn)耦合Coupling,交變磁場(chǎng)或電磁場(chǎng)實(shí)現(xiàn)非接觸信息傳遞并且通過傳遞的信息到達(dá)識(shí)別目的和交換數(shù)據(jù)的技術(shù)。從信息傳遞的角度來看,在高頻段射頻識(shí)別技術(shù)的耦合模型是基于雷達(dá)空間探測(cè)目標(biāo)的,即雷達(dá)首先向空f日J(rèn)發(fā)射電磁波信號(hào),當(dāng)遇到目標(biāo)后該電磁波會(huì)攜帶目標(biāo)的相關(guān)信息返回給雷達(dá)。在低頻段射頻諺別技術(shù)耦合模型是基于變壓器,即初級(jí)線圈與次級(jí)線圈通過電磁感應(yīng)的方式束傳遞信號(hào)和能量【101。射頻識(shí)別技術(shù)是當(dāng)今信息技術(shù)在全球物品編碼和物資流通方面的最新應(yīng)用,射頻識(shí)別技術(shù)的出現(xiàn),給工業(yè)生產(chǎn)、產(chǎn)品配送和日常生活帶來了一場(chǎng)前所未有的變革,在物流和交通等很多領(lǐng)域發(fā)揮著極其重要的作用,這

26、一技術(shù)將會(huì)對(duì)提高生5武漢理I:人學(xué)碩+學(xué)1奇論文產(chǎn)效率和促進(jìn)人類文明的開展產(chǎn)生巨大的影響。RFID是一種簡(jiǎn)單的無線系統(tǒng),射頻識(shí)別系統(tǒng)由一個(gè)讀寫器和多個(gè)電子標(biāo)簽組成,讀寫器非接觸式的對(duì)電子標(biāo)簽進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別,通過射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)別標(biāo)簽并從電子標(biāo)簽?zāi)谦@取相關(guān)的數(shù)據(jù)信息,非接觸的自動(dòng)識(shí)別采用的射頻信號(hào),即無線電磁波的傳輸,所以了解相關(guān)的電磁學(xué)原理和電磁波的傳播規(guī)律,可以更好的理解好使用RFID系統(tǒng)【191。1天線場(chǎng)的概念讀寫器與射頻標(biāo)簽之間是通過無線電波傳輸信息的,它們各自的天線構(gòu)建起了兩者之間的非接觸信息通道,由電磁傳播的根本規(guī)律可知,天線周圍的場(chǎng)區(qū)特性完全的決定了這種非接觸的空間信息傳播的性能。當(dāng)射

27、頻信號(hào)被加載到發(fā)射天線上后,在天線緊鄰的空間中會(huì)產(chǎn)生一個(gè)輻射場(chǎng),在輻射場(chǎng)之外,還有一個(gè)非輻射場(chǎng)。輻射場(chǎng)與離天線距離的高次冪成反比,當(dāng)離丌天線的距離逐漸增大時(shí),輻射場(chǎng)迅速減小。在輻射場(chǎng)的某個(gè)區(qū)域,電抗常常占有優(yōu)勢(shì),所以將這個(gè)區(qū)域稱為電抗近場(chǎng)區(qū),它的區(qū)域范圍大約為一個(gè)波長(zhǎng)的距離。離開無功近場(chǎng)區(qū)是輻射場(chǎng)區(qū),根據(jù)與天線距離的遠(yuǎn)近不同,可以將輻射場(chǎng)區(qū)分為輻射近場(chǎng)區(qū)和遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)。因此根據(jù)距離天線遠(yuǎn)近的不同,周圍的場(chǎng)區(qū)也會(huì)呈現(xiàn)出的不同的性質(zhì)。1無功近場(chǎng)區(qū),在無功近場(chǎng)區(qū)這個(gè)區(qū)域中,電抗性的儲(chǔ)能場(chǎng)處于支配地位,通常將距離天線耽兀范圍內(nèi)的場(chǎng)區(qū)取為無功近場(chǎng)區(qū)。從物理學(xué)的概念上來講,無功近場(chǎng)區(qū)其中的電場(chǎng)與磁場(chǎng)是相互轉(zhuǎn)換的

28、,與變壓器中的磁場(chǎng)和電場(chǎng)之間相互的轉(zhuǎn)換相類似。無功近場(chǎng)區(qū)中假設(shè)存在其他的金屬物體,它們會(huì)對(duì)儲(chǔ)能場(chǎng)產(chǎn)生影響,這些金屬物體可以看著是組合天線的一局部,可以將這些會(huì)屬物體與原來的天線看著新組成的天線。2輻射近場(chǎng)區(qū),無功近場(chǎng)區(qū)之外就是輻射近場(chǎng)區(qū),該區(qū)域的電磁場(chǎng)已經(jīng)脫離了天線,不再受天線的束縛,以電磁波的輻射形式進(jìn)入空間。輻射場(chǎng)區(qū)可以根據(jù)離開天線的遠(yuǎn)近不同分為輻射近場(chǎng)區(qū)和遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)。對(duì)于一般的天線來說輻射近場(chǎng)區(qū)也稱為菲涅爾區(qū),在該區(qū)域輻射場(chǎng)占優(yōu)勢(shì)。3輻射遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū),又叫做夫朗荷費(fèi)區(qū),該輻射遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)中輻射的角度分布和天線的距離無關(guān),從嚴(yán)格的意義上說,遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)分布在離天線無窮遠(yuǎn)的地方。實(shí)際上,當(dāng)?shù)竭_(dá)一定的距離時(shí),輻射場(chǎng)

29、的角度分布就不再受天線的距離的影響,與無窮遠(yuǎn)6武漢理.1:人學(xué)碩十學(xué)位論文時(shí)的輻射的角度分布誤差很小,在允許的范圍之內(nèi)時(shí),就把該點(diǎn)當(dāng)作輻射遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)的起點(diǎn)。2天線的方向性圖天線的方向性圖是指該輻射區(qū)域中輻射場(chǎng)的角度分布,因而遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)是天線輻射場(chǎng)區(qū)中最重要的一個(gè),輻射近場(chǎng)區(qū)與遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)的分界距離R為式中,D為天線的直徑:為天線的波長(zhǎng);D口五。對(duì)于電子標(biāo)簽的射頻識(shí)別系統(tǒng)來說,標(biāo)簽的大小根本上是固定的且一般很小,因此標(biāo)簽尺寸受到限制,同時(shí)標(biāo)簽的尺寸還受到讀寫器天線的限制,對(duì)于射頻識(shí)別系統(tǒng)來說根本是都是采用L/2口l或J乙/Al的天線結(jié)構(gòu)模式。因而根據(jù)示是根據(jù)常用的RFID波長(zhǎng)計(jì)算出系統(tǒng)的波長(zhǎng)和場(chǎng)區(qū)的距離估算。

30、頻率f 波長(zhǎng)名/朋 Ri五/2萬 足2D2/五135舭 222 353m 353m433MHz 0.693 11鋤 11cm當(dāng)系統(tǒng)的工作頻率一定時(shí),由天線的結(jié)構(gòu)模式町知,場(chǎng)區(qū)邊界和范圍是由電磁波的波長(zhǎng)決定的,無功近場(chǎng)區(qū)的邊界要滿足小于輻射遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)內(nèi)界,場(chǎng)區(qū)的分布與波長(zhǎng)和天線有關(guān),當(dāng)天線的大小與波長(zhǎng)相當(dāng)或者比波長(zhǎng)大時(shí),其周圍場(chǎng)區(qū)的分布大致滿足輻射近場(chǎng)的區(qū)域在無功近場(chǎng)區(qū)和輻射遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)之間。根據(jù)天線周圍能量輻射的方式不同將天線周圍劃分為三個(gè)場(chǎng)區(qū),場(chǎng)區(qū)的劃分可以表示天線周圍場(chǎng)區(qū)的分布規(guī)律和特點(diǎn),在電抗近場(chǎng)區(qū)的能量的輻射是以磁場(chǎng)和電場(chǎng)相互轉(zhuǎn)換的形式向外傳播的,在輻射場(chǎng)中的能量的傳播方式是以電磁波完成的;另外

31、場(chǎng)區(qū)的劃分可以表示場(chǎng)強(qiáng)的分布情況,場(chǎng)強(qiáng)的分布與離天線的距離成反比,離天線越近場(chǎng)強(qiáng)越強(qiáng)。7武漢理jJj人學(xué)碩十!學(xué)位論文RFID系統(tǒng)可以根據(jù)系統(tǒng)完成的功能和系統(tǒng)特性分為不同的類型。根據(jù)RFID系統(tǒng)完成的功能不同,可以將RFID系統(tǒng)分為三種類型,即EAS系統(tǒng)、便攜式的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和物流控制系統(tǒng)【泊】。1EAS系統(tǒng),大局部的射頻標(biāo)簽一般只使用在圖書館圖書和商店商品上,這種電子標(biāo)簽一般被稱為EAS,即電子物品監(jiān)視器。圖書館、商店和數(shù)據(jù)中心等地方是這種技術(shù)典型的應(yīng)用場(chǎng)合,當(dāng)未被授權(quán)的物品從這些地方的出入口非法出入時(shí),EAS系統(tǒng)會(huì)拉響警報(bào)。EAS系統(tǒng)一般由電子傳感器、去活化裝置和監(jiān)視器三個(gè)局部組成。附著在

32、目標(biāo)商品和對(duì)象上的射頻標(biāo)簽,也叫電子傳感器:RFID標(biāo)簽去活化裝置,對(duì)電子標(biāo)簽授權(quán)使商品能夠正常出入;監(jiān)視器,對(duì)出入口一定區(qū)域進(jìn)行監(jiān)視。電子物品監(jiān)視器的工作原理是,在監(jiān)視器的一定監(jiān)視空間內(nèi),發(fā)射器向接收器發(fā)送一定的頻率的信號(hào),在商場(chǎng)和圖書館的出入口安裝接收器和讀寫器,形成一定的監(jiān)視區(qū)域。當(dāng)具有某些特殊特征的電子標(biāo)簽進(jìn)入到此空間時(shí),會(huì)干擾發(fā)射器發(fā)出的信號(hào),接收器也會(huì)接收這種干擾信號(hào),經(jīng)過控制器的判斷和分析后,就會(huì)控制報(bào)警器拉響警報(bào)。2便攜式的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),是指手持式的數(shù)據(jù)采集器上帶有射頻標(biāo)簽讀寫器,這種系統(tǒng)的靈活性比擬大,可以移動(dòng)的讀取射頻標(biāo)簽的信息,在不宜安裝ESA系統(tǒng)的環(huán)境下比擬適合便攜式的

33、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。便攜式的讀寫器可以一邊讀取數(shù)據(jù)的同時(shí),一邊通過無線數(shù)據(jù)傳輸方式向主計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)的傳輸數(shù)據(jù),也可以將數(shù)據(jù)暫時(shí)存儲(chǔ)起來,等到完成數(shù)據(jù)采集以后,再將數(shù)據(jù)傳輸給主計(jì)算機(jī)。3物流控制系統(tǒng),在給定的區(qū)域分散配臀固定的射頻標(biāo)簽讀寫器,并且數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)與讀寫器直接相連,射頻標(biāo)簽一般來說是移動(dòng)的,粘貼在移動(dòng)的物體上面。當(dāng)帶有RFID標(biāo)簽進(jìn)入到讀寫器的識(shí)別I延域時(shí),射頻簽上的信息會(huì)被讀寫器自動(dòng)掃描識(shí)別,掃描之后將返回的數(shù)據(jù)信息發(fā)給數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)進(jìn)行存儲(chǔ)、分析和處理,從而到達(dá)控制物流的目的。根據(jù)系統(tǒng)特性不同也Ij丁以對(duì)RFID系統(tǒng)進(jìn)行分類,所有射頻識(shí)別系統(tǒng)可以按其數(shù)據(jù)載體的存儲(chǔ)能力、密碼功能、作用距離和處

34、理速度分類,可以從低檔到高檔構(gòu)成整個(gè)射頻識(shí)別系統(tǒng)的譜系,如圖2.2所示。武漢理。I:人學(xué)碩士學(xué)位論文復(fù)雜程度具有密碼功能自身擁有操作系統(tǒng)有抗碰撞功能簡(jiǎn)單系統(tǒng)4 8 6lX2K4K16K32K64K B圖1-2根據(jù)系統(tǒng)特性分類射頻標(biāo)簽與讀寫器之間通過天線發(fā)射電磁波實(shí)現(xiàn)二者的數(shù)據(jù)交換。射頻標(biāo)簽與讀寫器是通過電磁耦合的方式通訊的,電磁耦合方式有兩種,近距離通過電感耦合,遠(yuǎn)距離時(shí)通過電磁耦合。射頻識(shí)別系統(tǒng)的工作過程,始終是通過能量的交換來實(shí)現(xiàn)的,數(shù)據(jù)的傳輸是通過一定的時(shí)序柬實(shí)現(xiàn)的。在空問傳輸通道中發(fā)生的事件可分為三種事件模型,數(shù)據(jù)交換通過時(shí)序的方式進(jìn)行的事件模型、為實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換的事件模型和為提供能量的

35、事件模型。數(shù)據(jù)交換通過時(shí)序的方式進(jìn)行的事件模型,時(shí)序是指電子標(biāo)簽和讀寫器之間的工作次序,一般來講有兩種時(shí)序。一種是RFTReaderTalksFirst,另一種是TTETagTalksFirst,這兩種時(shí)序是讀寫器防止沖突的協(xié)議方式。鼬叮的時(shí)序方式是處于“等待或“休H民狀態(tài)的電子標(biāo)簽進(jìn)入讀寫器的識(shí)別區(qū)域之內(nèi)時(shí),讀寫器發(fā)出一定頻率的射頻信號(hào)將電子標(biāo)簽激活,同時(shí)電子標(biāo)簽執(zhí)行相應(yīng)的讀寫器命令,然后將執(zhí)行結(jié)果返回給讀寫器。與RFT方式相反,另一種方式是當(dāng)電子標(biāo)簽進(jìn)入讀寫器的工作范圍之內(nèi)時(shí)能把標(biāo)簽自身的信息發(fā)送出去,這種方式叫做丌F方式。以1vrF為時(shí)序工作方式的電子標(biāo)簽被識(shí)別的速度相當(dāng)快,所以經(jīng)常將T

36、TF方式用在快速移動(dòng)的場(chǎng)合,例如高速公路上的收費(fèi)系統(tǒng);此外TTF方式在防止噪聲和處理動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)方面也很強(qiáng),因此可以更適用于工業(yè)壞境下的追蹤。 一為實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換的事件模型,電子標(biāo)簽與讀寫器之間的數(shù)據(jù)通信有兩種情形,即讀寫器向電子標(biāo)簽發(fā)送執(zhí)行和配置命令的數(shù)據(jù)通信和電子標(biāo)簽向讀寫器返回執(zhí)行結(jié)果的數(shù)據(jù)通信。9武漢理I:人學(xué)碩十學(xué)何論文讀寫器與射頻標(biāo)簽之間的數(shù)據(jù)傳輸通信是為應(yīng)用而效勞的,數(shù)據(jù)可以在線寫入射頻標(biāo)簽也可以離線寫入。讀寫器與應(yīng)用系統(tǒng)之間的接口通常有多種,各種接口的功能各不相同,應(yīng)用系統(tǒng)可以根據(jù)需要,向讀寫器發(fā)送對(duì)應(yīng)的配置命令,讀寫器將當(dāng)前所有可能的讀寫器配置狀態(tài)返回給應(yīng)用系統(tǒng),應(yīng)用系統(tǒng)向讀寫器發(fā)

37、送執(zhí)行命令,讀寫器將所有的命令執(zhí)行結(jié)果返回給應(yīng)用系統(tǒng)。為了給電子標(biāo)簽提供能量的事件模型,讀寫器向無源射頻標(biāo)簽提供工作所需要的能量,當(dāng)無源射頻標(biāo)簽不在讀寫器的工作區(qū)域時(shí),由于沒有能量激活電子標(biāo)簽進(jìn)入休眠狀態(tài)。當(dāng)無源射頻標(biāo)簽進(jìn)入讀寫器射頻識(shí)別的區(qū)域時(shí),射頻標(biāo)簽接收到讀寫器發(fā)出的能量,從而激活RFID標(biāo)簽,射頻標(biāo)簽通過整流的方式將接收到的射頻能量轉(zhuǎn)化為電能存儲(chǔ)在標(biāo)簽的電容罩,為標(biāo)簽提供工作的能量。對(duì)于有源電子標(biāo)簽來說,一直處于激活的狀態(tài),與讀寫器相互作用,因此具有比擬遠(yuǎn)的識(shí)別距離。本文圍繞著如何實(shí)現(xiàn)平安性高、自動(dòng)識(shí)別認(rèn)證以及實(shí)時(shí)性高的智能門禁系統(tǒng)來展開設(shè)計(jì)和丌發(fā),首先是將電子標(biāo)簽作為人身份的載體,然

38、后利用射頻識(shí)別設(shè)備和計(jì)算機(jī)等硬件柬構(gòu)建門禁控制系統(tǒng),通過軟件編程實(shí)現(xiàn)對(duì)硬件設(shè)備的調(diào)用和相互之間的通信,最終實(shí)現(xiàn)對(duì)射頻標(biāo)簽的自動(dòng)識(shí)別和門鎖的控制。本文的內(nèi)容組織如下:第l章,通過對(duì)門禁系統(tǒng)的特點(diǎn)、開展趨勢(shì)和國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀的分析和總結(jié),引出課題的研究目的和意義,介紹了射頻識(shí)別技術(shù)的相關(guān)原理。第2章,從射頻識(shí)別系統(tǒng)的組成出發(fā),詳細(xì)的介紹了射頻識(shí)別系統(tǒng)主要技術(shù)參數(shù)和RFID涉及到的關(guān)鍵技術(shù),分析系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求和設(shè)計(jì)原那么,得出門禁系統(tǒng)的總體設(shè)。第3章,論述系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)過程,路設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。第4章,論述系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)過程,設(shè)計(jì)和軟件協(xié)議。主要介紹門禁系統(tǒng)的各個(gè)模塊的硬件電主要表達(dá)門禁系統(tǒng)的各個(gè)模塊軟件流程第

39、5章,對(duì)論文進(jìn)行總結(jié),概括本課題的研究?jī)?nèi)容和研究成果,并展望了未來RFID技術(shù)的開展前景。lO武漢理Ij人學(xué)碩:學(xué)位論文第2章門禁系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì)RFID是一種易于操控、簡(jiǎn)單實(shí)用且特別實(shí)用于自動(dòng)化控制的應(yīng)用技術(shù),其根本原理是利用射頻信號(hào)耦合電感或電磁禍合或雷達(dá)發(fā)射的傳輸特性,實(shí)現(xiàn)對(duì)被識(shí)別物體的自動(dòng)識(shí)別。所示。其中,射頻標(biāo)簽由天線和芯片組成,每個(gè)芯片都具有一個(gè)唯一的識(shí)別碼,在芯片罩保存為一定格式的數(shù)據(jù);讀寫器是可以非接觸的讀取和寫入標(biāo)簽數(shù)據(jù)的設(shè)備,可以通過網(wǎng)絡(luò)與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通信,獲取射頻標(biāo)簽的信息進(jìn)行解碼、識(shí)別和數(shù)據(jù)管理:數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)主要是對(duì)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和管理,并且對(duì)電子標(biāo)簽發(fā)出讀寫控制信號(hào)。讀寫

40、器 電子標(biāo)簽數(shù) 電源據(jù) 接 控 射管 口 匍 頻 天? 天 。 控制器 存儲(chǔ)器 ¨ 線 線理 模 模 模 I系 塊 塊 塊 ,統(tǒng) 調(diào)制器 編碼器 時(shí)鐘讀寫器是用來讀取電子標(biāo)簽的信息和對(duì)電子標(biāo)簽執(zhí)行寫操作的設(shè)備,可以作為一個(gè)單獨(dú)的整體,也可以作為嵌入到其他系統(tǒng)之中的一個(gè)部件。作為一個(gè)整體的時(shí)候讀寫器可以單獨(dú)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的讀寫和處理等功能,也可以和計(jì)算機(jī)聯(lián)合一起完成對(duì)射頻標(biāo)簽的操作。由于射頻標(biāo)簽是非接觸性質(zhì)的,因此必須借助于讀寫器來完成數(shù)據(jù)的讀寫操作,在射頻識(shí)別系統(tǒng)中,一般都是通過計(jì)算機(jī)來對(duì)射頻標(biāo)簽進(jìn)行操作,用計(jì)算機(jī)來控制寫入或者讀出射頻標(biāo)簽的數(shù)據(jù)。讀寫器的主要功能如下:武漢理l:人學(xué)碩士學(xué)

41、位論文1完成讀寫器與射頻標(biāo)簽之問的通信功能,在規(guī)定的條件下,讀寫器可以和射頻標(biāo)簽進(jìn)行通信。2讀寫器可以通過標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)接口如RS.232、RS-485、以太網(wǎng)接口與計(jì)算機(jī)之間進(jìn)行通信,并且提供讀寫器的電子編碼、讀寫器讀出射頻標(biāo)簽的實(shí)時(shí)時(shí)間和讀出的射頻標(biāo)簽的信息,以實(shí)現(xiàn)讀卡器在網(wǎng)絡(luò)中正常運(yùn)行。3能夠在讀寫器工作的區(qū)域內(nèi)同時(shí)讀寫多個(gè)射頻標(biāo)簽,具備防沖撞的功能。4能夠校驗(yàn)數(shù)據(jù)傳輸過程中的錯(cuò)誤信息。5對(duì)于有源的射頻標(biāo)簽,能夠識(shí)別電池的電量等相關(guān)信息。典型的讀寫器包括控制射頻模塊、控制模塊、接口模塊以及讀寫器的天線。許多讀寫器還有網(wǎng)絡(luò)接口,可以方便的將獲得的數(shù)據(jù)發(fā)送給應(yīng)用系統(tǒng)或者從應(yīng)用系統(tǒng)中接受相應(yīng)的命令

42、。讀寫器正確的接收和解碼信息后,讀寫器通過一定的算法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)后決定是通知發(fā)射器停止發(fā)送信息還是告訴發(fā)射器接收到的信息錯(cuò)誤需要進(jìn)行重發(fā),這就是讀寫器與電子標(biāo)簽之|日J(rèn)命令的相應(yīng)協(xié)議,使用這種協(xié)議可以在很小的空間和很短的時(shí)間內(nèi)對(duì)多個(gè)電子標(biāo)簽同時(shí)進(jìn)行識(shí)別,而且還可以有效的防止欺騙問題的產(chǎn)生。射頻標(biāo)簽又叫應(yīng)答器或者ID卡,是RFID系統(tǒng)的數(shù)據(jù)載體,它由耦合元件和電子標(biāo)簽專用芯片組成,其中芯片模塊由存儲(chǔ)器、存取控制和射頻接口三個(gè)局部組成。每個(gè)標(biāo)簽都具有唯一的識(shí)別碼。電子標(biāo)簽粘貼目標(biāo)對(duì)象上,當(dāng)讀寫器查詢時(shí),射頻標(biāo)簽把存儲(chǔ)的信息發(fā)射出去。射頻標(biāo)簽可以存儲(chǔ)相應(yīng)人員的一些數(shù)據(jù)信息,并且根據(jù)需要可以分別進(jìn)行

43、管理,還可以根據(jù)需要的不同制作新的標(biāo)簽,射頻標(biāo)簽中的內(nèi)容在被改寫的同時(shí),也可以永久鎖死保護(hù)起來【l41?，F(xiàn)在常用的標(biāo)簽一般是有帶內(nèi)存的集成電路組成的,它實(shí)際是一個(gè)有內(nèi)存的微處理器,射頻標(biāo)簽的根本任務(wù)是讀內(nèi)存、寫內(nèi)存,或者用其他的方式處理內(nèi)存中的數(shù)據(jù)。根據(jù)不同的方式,可以對(duì)ID卡進(jìn)行分類,根據(jù)ID卡內(nèi)存屬性可分為3種,只讀、寫一次讀屢次和可讀寫屢次。根據(jù)供電方式不同,可以分為有源、無源和半無源的ID卡。有源ID卡其內(nèi)部有電池,射頻標(biāo)簽的電源由電池供給,同時(shí)標(biāo)簽電池的能量供給也局部轉(zhuǎn)換成射頻標(biāo)簽與讀寫器通信所需要的能量。無源射頻標(biāo)簽沒有內(nèi)裝電池,只能從讀寫器產(chǎn)生的電磁場(chǎng)中通過耦合的方式獲得電能,一

44、般用整流的方式將射頻能量轉(zhuǎn)換成直流電源并且存儲(chǔ)在標(biāo)簽的電容中,無源射頻12武漢理丁大學(xué)碩十學(xué)位論文標(biāo)簽具有體積小、重量輕和價(jià)格低的優(yōu)點(diǎn),但是其工作距離和通信速率都不及有源射頻標(biāo)簽。半無源射頻標(biāo)簽介于二者之間,只局部依靠電池來工作【I51。數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的主要任務(wù)是對(duì)數(shù)據(jù)的進(jìn)行存儲(chǔ)和管理操作,對(duì)射頻標(biāo)簽發(fā)出讀寫控制信號(hào),數(shù)據(jù)的寫入操作一般是離線完成的,也就是說將需要寫入標(biāo)簽的數(shù)據(jù)在第一次操作的時(shí)候就寫入標(biāo)簽中,應(yīng)用時(shí)只需要將標(biāo)簽直接粘貼在目標(biāo)物體上。當(dāng)在生產(chǎn)壞境中需要將信息作為交互式數(shù)據(jù)文件來處理時(shí),一些RFID的應(yīng)用系統(tǒng)的寫數(shù)據(jù)是通過在線完成的。讀寫器是通過天線來與射頻標(biāo)簽進(jìn)行通信的,可以讀出射

45、頻標(biāo)簽的電子編碼和其內(nèi)存中的數(shù)據(jù)以及對(duì)標(biāo)簽的寫入操作。典型的讀寫器包括高頻局部、控制單元和天線等模塊。射頻識(shí)別系統(tǒng)是由射頻標(biāo)簽和讀寫器組成的,最終是為應(yīng)用效勞,來適應(yīng)各種各樣可能的應(yīng)用需求,可由應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)工具調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)的接口函數(shù)來實(shí)現(xiàn)讀寫器與應(yīng)用系統(tǒng)之問的接口API函數(shù)。標(biāo)準(zhǔn)API接口函數(shù)的功能包括4個(gè)方面:系統(tǒng)向讀寫器發(fā)出各種控制命令;讀寫器向系統(tǒng)返回所有命令執(zhí)行后的結(jié)果;系統(tǒng)根據(jù)需要向讀寫器發(fā)送相關(guān)的配置命令;讀寫器向系統(tǒng)返回所有讀寫配置的狀態(tài)。射頻識(shí)別系統(tǒng)的是按照一定的流程來工作的,首先讀寫器通過發(fā)射天線向電子標(biāo)簽發(fā)送一定頻率的射頻信號(hào),此時(shí)進(jìn)入發(fā)射天線的工作范圍的電子標(biāo)簽時(shí)會(huì)產(chǎn)生一定的

46、感應(yīng)電流,射頻標(biāo)簽通過耦合的方式獲取能量,然后把存儲(chǔ)在芯片內(nèi)的編碼信息發(fā)送出去,或者電子標(biāo)簽主動(dòng)向讀寫器發(fā)送一定頻率的信號(hào),把電子標(biāo)簽的電子編碼信息發(fā)送出去;天線在收到電子標(biāo)簽發(fā)送過來的載波信號(hào)后傳給讀寫器,讀寫器對(duì)收到的信號(hào)解調(diào)和解碼,然后將解調(diào)后的數(shù)據(jù)發(fā)送給數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)進(jìn)行處理:數(shù)掘管理系統(tǒng)根據(jù)相應(yīng)的邏輯運(yùn)算和程序?qū)ε袛嘣撋漕l標(biāo)簽的合法性,之后針對(duì)不同的設(shè)置做出相對(duì)應(yīng)的處理和控制,并發(fā)出指令信號(hào),控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作。射頻識(shí)別系統(tǒng)中射頻標(biāo)簽與讀寫器之間的作用距離是射頻識(shí)別系統(tǒng)應(yīng)用中的一個(gè)重要問題,通常情況下這種作用距離定義為射頻標(biāo)簽與讀寫器之問能夠可靠交換數(shù)據(jù)的距離,射頻識(shí)別系統(tǒng)的作用距離是一

47、項(xiàng)綜合指標(biāo),與射頻標(biāo)簽和讀寫器的配合情況密切相關(guān)。射頻識(shí)別系統(tǒng)包括電子標(biāo)簽、讀寫器和天線等幾個(gè)部武漢理jIj大學(xué)碩士學(xué)位論文分,射頻識(shí)別系統(tǒng)是通過電磁波來完成的讀寫器與標(biāo)簽之間的通信的,根據(jù)通信距離的遠(yuǎn)近不同可以分為近場(chǎng)和遠(yuǎn)場(chǎng)通信,相應(yīng)的射頻標(biāo)簽和讀寫器之間的數(shù)據(jù)調(diào)制方式也不同,在近場(chǎng)區(qū)時(shí)采用負(fù)載調(diào)制,而在遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)那么采用的是反向散射調(diào)制方式【20】。在近距離低頻段中,讀寫器與射頻標(biāo)簽的能量交換方式是電場(chǎng)與磁場(chǎng)的相互轉(zhuǎn)換類似于變壓器初級(jí)線圈與次級(jí)線圈的電磁耦合,通過準(zhǔn)靜態(tài)的電場(chǎng)和磁場(chǎng)耦合來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換的,在這種情況下的調(diào)制方式就叫做負(fù)載調(diào)制,在125KHz和13.56MHz的射頻識(shí)別系統(tǒng)中廣泛應(yīng)

48、用負(fù)載調(diào)制的方式。當(dāng)讀寫器與標(biāo)簽天線之問的距離較遠(yuǎn)而數(shù)據(jù)信號(hào)載波的波長(zhǎng)又僅有幾厘米和幾十厘米時(shí),這時(shí)就不能通過負(fù)載調(diào)制的方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換,而是采用的基于雷達(dá)空間探測(cè)目標(biāo)的調(diào)制方式,讀寫器響向空間發(fā)射電磁波信號(hào),當(dāng)遇到標(biāo)簽?zāi)繕?biāo)后該電磁波會(huì)攜帶標(biāo)簽的相關(guān)信息返回給讀寫器,從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的交換,這種能量的傳輸方式稱為反向散射調(diào)制,在915MHz和2.4GHz這種典型的遠(yuǎn)場(chǎng)射頻識(shí)別系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用。反向散射調(diào)制方式是基于雷達(dá)探測(cè)空間目標(biāo)的,首先向周圍空間發(fā)射電磁波信號(hào),該電磁波信號(hào)在空間可能會(huì)遇到各種不同的目標(biāo),遇到的目標(biāo)會(huì)吸收一部分能量,另一局部能量被目標(biāo)反射出去,以不同的強(qiáng)度向各個(gè)方向散射。反射的能量

49、有一局部最終返回到發(fā)射天線,根據(jù)對(duì)反射回來的信息進(jìn)行分析處理可以識(shí)別空fnJ的目標(biāo)信息,在雷達(dá)技術(shù)中用這種方式探測(cè)目標(biāo)的距離和方位。對(duì)射頻識(shí)別系統(tǒng)來兌,距離較遠(yuǎn)時(shí)可以采用反向散射調(diào)制的方式,利用電磁波遇到標(biāo)簽后會(huì)反射一局部能量給讀寫器來實(shí)現(xiàn)標(biāo)簽與讀寫器之間的數(shù)據(jù)傳輸。1讀寫器到射頻標(biāo)簽的能量傳輸在距離讀寫器R的射頻標(biāo)簽處的功率密度為S&嚷/4n-R2刪/4萬R2 2-2式中,只為讀寫器的發(fā)射功率;魄為發(fā)射天線的增益;R是標(biāo)簽到讀寫器的距離:EIRPEquivalentIsotropicRadiatedPower,等效各向同性輻射功率為天線有效輻射功率,是指讀寫器的發(fā)射功率與天線增益的乘

50、積。在射頻標(biāo)簽和發(fā)射天線最正確對(duì)準(zhǔn)和正確極化時(shí),射頻標(biāo)簽可吸收的最大功率與入射波的功率密度S成正比,可表示為嚷簽4s 2-3其中,-,z2G鷴/4n"G糕答為射頻標(biāo)簽的天線增益,因而有14武漢理.【:人學(xué)碩士學(xué)位論文吃答號(hào)4s五2G纛箍S/4zr22Gk夠EIRP/16,r2R22-4無源射頻識(shí)別系統(tǒng)標(biāo)簽通過電磁場(chǎng)供電,標(biāo)簽功耗越大,讀寫距離越短,性能越差?，F(xiàn)代低功耗的lC設(shè)計(jì)能降低射頻標(biāo)簽功耗,射頻標(biāo)簽?zāi)芊窆ぷ髦饕缮漕l標(biāo)簽的工作電壓來決定,這也限制了無源射頻識(shí)別系統(tǒng)的識(shí)別距離。2射頻標(biāo)簽與讀寫器的能量傳輸仃是目標(biāo)反射電磁波能力的一個(gè)指標(biāo),雷達(dá)散射的截面盯越大,射頻標(biāo)簽返回的能量也就會(huì)越多,相反目標(biāo)的散射截面越小反射回來的能量也就越小,反射的能量與仃成幣比。散射截面與目標(biāo)的物理特性相關(guān),散射截面取決于目標(biāo)的大小、形狀和材料的結(jié)構(gòu)等參數(shù),由相關(guān)的參數(shù)可以得出標(biāo)簽返網(wǎng)的能量為&回Scrp讀G發(fā)