Обучающий семинар Tag. Master 2013 Технология RFID VAC Tag. Master AB Tag. Master Training Module T 1, Page 1
Содержание § § § Tag. Master AB Значение термина RFID Классификация RFID систем История технологии RFID система Радиоволны Tag. Master Training Module T 1, Page 2
Значение термина RFID Радиочастотная идентификация (RFID) – это способ автоматической идентификации и контроля за передвижением объектов, предполагающий взаимную передачу данных между считывателем и электронной меткой объекта посредством радиосигналов. Tag. Master AB Tag. Master Training Module T 1, Page 3
Классификация RFID-систем § По частоте § § § По типу меток § § Пассивные Полупассивные Активные По типу протокола коммуникации метки и считывателя § § Tag. Master AB 125/134 k. Hz 13. 56 MHz 860 960 MHz 2. 4 GHz 5. 2 5. 8 GHz Соответствие конкретным требованиям Соответствие индустриальным стандартам и специализированные решения Tag. Master Training Module T 1, Page 4
Диапазоны частот RFID § § § Низкочастотные (LF) и высокочастотные (HF) системы предназначены для ближней идентификации (1 см – 3 м). В качестве примера можно привести proximity карты, используемые в системах контроля и управления доступом. Ультравысокочастотные (UHF) и сверхвысокочастотные (SHF) системы обеспечивают большее расстояние считывания (5 м 50 м) и в основном используются для идентификации и контроля за перемещением автотранспорта. Системы Tag. Master работают в диапазоне частот 860 960 MHz и 2. 45 GHz. 860 960 MHz 2. 45 GHz 13. 56 MHz 125 134 k. Hz LF 30 k. Hz Tag. Master AB MF 300 k. Hz HF 3 MHz 5. 8 GHz VHF 30 MHz UHF 300 MHz SHF 3 GHz 30 GHz Tag. Master Training Module T 1, Page 5
Пассивные, полупассивные и активные метки § Пассивные § § § Без передатчика (обратное излучение) Без источника питания (питание от радиочастотного поля) Полупассивные § Без передатчика (обратное излучение) Батарея питания логических схем § Активный передатчик § § Активные § Батарея питания логических схем и передатчика 1. Проведите аналогии с фонариком и зеркалом 2. Как, по-вашему, эти свойства сказываются на цене, сроке службы, сроке стабильной работы и расстоянии считывания? Tag. Master AB Tag. Master Training Module T 1, Page 6
Протокол коммуникации метки и считывателя § § Коммуникационный протокол описывает «механизм» передачи данных между меткой и считывателем Различные компромиссные условия § § § § Общестандартные или специализированные решения § § Tag. Master AB Максимальное количество меток, считываемых одновременно Время считывания одной или многих меток Пропускная способность канала передачи данных между меткой и считывателем Максимальное количество считывателей, расположенных в непосредственной близости друг от друга Потребляемая мощность метки Расстояние считывания Стандартные отраслевые протоколы как, например, EPC Gen 2 позволяют приобретать метки и считыватели производства различных компаний. Такое решение может быть дешевле, но не всегда отвечает предъявляемым к системе требованиям. Специализированные системы могут быть настроены для удовлетворения особых требований Tag. Master Training Module T 1, Page 7
История технологии RFID – Часть 1 (История радио) 1865 1888 1893 1895 Tag. Master AB James Clerk Maxwell предсказал теоретическую возможность существования электромагнитных волн Heinrich Hertz первым в мире произвел и зафиксировал наличие радиоволн Nikola Tesla первым в мире продемонстрировал возможность беспроводной передачи данных Guglielmo Marconi разработал первое коммерческое решение для радиоволновой коммуникации Tag. Master Training Module T 1, Page 8
История технологии RFID – часть 2 1935 1940 1945 1948 1973 Robert Watson Watt получил британский патент за изобретение радара В Германии разработана первая система IFF (идентификация друг/враг) Лев Термен изобрел “The Thing” пассивное подслушивающее устройство, используемое СССР для шпионажа за посольством США Harry Stockman опубликовал научную работу под названием «Коммуникации посредством отражённого сигнала» Mario Cardullo запатентовал в США пассивный приемоответчик – предшественник современных RFID устройств Радар/IFF Макет “The Thing” Патент Cardullo Тройной башенный отражатель Стокмана Tag. Master AB Tag. Master Training Module T 1, Page 9
Свойства RFID-системы § § § Tag. Master AB Главными составляющими RFID системы являются считыватели и метки (опрашивающие устройства и приемоответчики) Считыватель соединяется с различными элементами СКУД. RFID системы могут различаться по частоте, типу меток и протоколу коммуникации считывателя и метки и пр. Tag. Master Training Module T 1, Page 10
Антенны § § Антенны содержатся как в считывателях, так и метках Используются различные виды антенн § § § Патч антенны Дипольные антенны Антенны обладают различными диаграммами направленности Патч антенна и ее диаграмма направленности Tag. Master AB Дипольная антенна и ее диаграмма направленности Tag. Master Training Module T 1, Page 11
Работа антенны § § § Антенна метки настроена на получение радиоволн определенной частоты При размещении метки на объекте антенна может начать работать некорректно Проблемы могут возникнуть с металлосодержащими или мокрыми объектами Не все метки подходят для работы со всеми материалами, но… … существует возможность разработать специальные метки для размещения на металлические поверхности или близко к воде Не подходит для крепления на металл Tag. Master AB Может крепиться на металлические поверхности Tag. Master Training Module T 1, Page 12
Пример некорректной работы антенны § § График на данном изображении показывает величину выходной мощности считывателя ( 0 d. Bm), 3 требуемую для считывания метки формата EPC Gen 2 tag в зависимости от рабочей частоты (860 60 MHz) 9 В обоих случаях метки идентичны § § Tag. Master AB Оптимизация под диапазон частот евро стандарта (865. 6 67. 6 MHz) 8 Оптимизация для размещения на металлических поверхностях В одном случае метка размещена на металле, в другом – в свободном пространстве Как по-вашему, в каком случае метка размещена на металлической поверхности? Tag. Master Training Module T 1, Page 13
Единицы измерения мощности § Выходная мощность RFID считывателей может быть выражена в двух величинах § ERP (эффективная мощность излучения) § § EIRP (эквивалентная мощность изотропного излучения) § § Относится к дипольной антенне (наиболее простая реальная антенна) Относится к теоретической изотропной антенне Перевод величин измерения мощности § PEIRP = PERP 1. 64 Теоретическая изотропная антенна Tag. Master AB Дипольная антенна Tag. Master Training Module T 1, Page 14
Расстояния считывания и записи § § Расстояния считывания и записи зависят от характеристик как считывателя, так и метки. Основные параметры 1. 2. 3. Выходная частота и мощность считывателя Характеристики антенны ID метки (и выходная мощность для активной метки) Чувствительность приемника считывателя 1 3 Непрерывный сигнал от считывателя Модулированный по фазе отраженный сигнал от ID метки 2 Полупассивная система Tag. Master 2. 45 GHz Tag. Master AB Tag. Master Training Module T 1, Page 15
Область распознавания § Tag. Master AB Областью распознавания называется область в свободном пространстве, где может быть произведено считывание метки. Область распознавания зависит от характеристик как считывателя, так и метки. Tag. Master Training Module T 1, Page 16
Пример области распознавания § Tag. Master AB Пример области считывания в реальных условиях (разметка на асфальте) Tag. Master Training Module T 1, Page 17
Правдоподобность считывания § При приближении к границе области распознавания вероятность корректного считывания уменьшается со 100% до 0% Правдоподобность Идеальное считывание Фактическая точность 100 % Посредственное считывание или отказ 0 Tag. Master AB 1. 5 3 4. 5 6 7. 5 Расстояние [м] Tag. Master Training Module T 1, Page 18
Правдоподобность считывания § Tag. Master AB Фактические измерения правдоподобности считывания Tag. Master Training Module T 1, Page 19
Скорость проезда § § Tag. Master AB Чтобы увеличить разрешенную скорость идентифицируемых объектов следует увеличить время нахождения метки в зоне считывания. Траектория движения меток, установленных на боковой стенке скоростного поезда, должна пересекать зону считывания в самом широком месте. Tag. Master Training Module T 1, Page 20
Скорость проезда § Tag. Master AB Системы Tag. Master идентифицируют объекты, скорость которых составляет сотни км/ч Tag. Master Training Module T 1, Page 21
Скорость проезда § Tag. Master AB В некоторых случаях (к примеру, метка размещена на передней стороне транспортного средства) время нахождения метки в зоне детекции может быть увеличено следующим образом: Tag. Master Training Module T 1, Page 22
Радиоволны § § Tag. Master AB Радиоволны – это электромагнитные волны, во многом схожие со светом, но имеющие ряд важных отличий. Электромагнитные волны распространяются самостоятельно и имеют 2 составляющие: электрическую и магнитную. Эти колебания распространяются в перпендикулярных плоскостях и перпендикулярны направлению распространения энергии. Tag. Master Training Module T 1, Page 23
Частотные диапазоны = гамма излучение HX = жесткое рентгеновское излучение SX = мягкое рентгеновское излучение EUV = дальний ультрафиолет NUV = ближний ультрафиолет Видимый свет NIR = ближний ИК диапазон MIR = умеренный ИК диапазон FIR = дальний ИК диапазон Радиоизлучение EHF = крайне высокие частоты (микроволны) SHF = сверхвысокие частоты (микроволны) UHF = ультравысокие частоты VHF = очень высокие частоты HF = высокие частоты Радиоволны MF = средние частоты LF = низкие частоты VLF = очень низкие частоты VF = речевой диапазон частот ELF = крайне низкие частоты Tag. Master AB Tag. Master Training Module T 1, Page 24
Принцип суперпозиции (наложения) § Tag. Master AB Если в пространстве встречаются две волны и более, результирующая амплитуда в каждой точке будет равна сумме амплитуд этих колебаний. Tag. Master Training Module T 1, Page 25
Помехи § Диапазон частот RFID считывателей используется также другими системами § § Tag. Master AB 2. 45 GHz сети WLAN, Bluetooth, микроволновые печи 865 868 MHz (EU) Беспроводные телефоны (CT 2) 902 928 MHz (US) Беспроводные телефоны, интеркомы, радиомодемы Эти системы могут влиять на работу RFID систем Tag. Master Training Module T 1, Page 26
Отражение/поглощение/ослабление § § Когда электромагнитная волна встречает на своем пути препятствие, часть волны отражается, часть поглощается средой объекта, а часть сигнала продолжает распространяться в ослабленном виде. Поведения радиоволн и света различны § § § Металлические поверхности отражают радиоволны § § Считывание через воду невозможно (человек на 60% состоит из воды) Чем выше частота, тем сильнее эффект поглощения Стекло ослабляет радиоволны § Tag. Master AB Считывание через металл невозможно Отраженные радиоволны могут вносить помехи в неотраженные Вода поглощает радиоволны § § Картон блокирует свет, но пропускает радиоволны Вода пропускает световое излучение, но блокирует радиоволны При размещении метки за лобовым стеклом автомобиля расстояние считывания может уменьшиться Tag. Master Training Module T 1, Page 27
Поглощение радиоволн водой 106 105 Absorption Coefficient (cm-1) 104 103 102 101 100 10 -1 10 -2 10 -3 10 -4 10 -5 102 104 106 108 1010 1012 1014 1016 1018 1020 1022 Frequency (Hz) Tag. Master AB Tag. Master Training Module T 1, Page 28
Желаемая и нежелаемая идентификация § § Желаемая идентификация пользователь желает быть идентифицированным Нежелаемая идентификация пользователь не желает быть идентифицированным В первом случае RFID технология удовлетворяет всем требованиям А во втором – всегда можно спрятать метку § § Tag. Master AB Закройте метку ладонью Поместите метку в металлическую коробку Tag. Master Training Module T 1, Page 29
Многолучевое распространение § § Tag. Master AB Радиоволны, достигающие метки разными путями, могут вносить помехи в друга В некоторых случаях, они могут друга полностью подавить. Расположение таких мертвых зон зависит от частоты. Перестройка частоты позволит разместить мертвую зону в нужном месте Полупассивная метка, в сравнении с пассивной, менее чувствительна к мертвым зонам, так как не использует радиоэнергию для запитки внутренних электросхем. Tag. Master Training Module T 1, Page 30
Скачкообразная перестройка частоты (FHSS) § § При включении данной функции считыватель скачкообразно и с небольшим шагом изменяет рабочую частоту Перестройка частоты решает множество возможных проблем § § Эффект отражения Помехи от других систем (WLAN и пр. ) Данная функция наиболее эффективна в широком диапазоне частот Функция перестройки частоты включена по умолчанию! No FHSS Tag. Master AB FHSS Tag. Master Training Module T 1, Page 31
Поляризация § § § Tag. Master AB Радиоволны поляризованы Антенны RFID меток линейно поляризованы. Оптимальная производительность достигается при ориентации метки в соответствии с электромагнитным полем. RFID считыватели Tag. Master используют принцип круговой поляризации, что позволяет считывать произвольно ориентированные метки. Tag. Master Training Module T 1, Page 32
Поляризация и отражение от земной поверхности Отраженный от горизонтальной поверхности (воды и пр. ) свет становится горизонтально поляризованным. Поляройдные солнечные очки блокируют горизонтально поляризованный свет, тем самым устраняя блики. § Радиоволны имеют схожее поведение § Горизонтально расположенная метка более чувствительна к отраженным от земной поверхности радиоволнам § Многолучевая интерференция может привести к образованию «пустот» и «островов» в области считывания § Горизонтальная метка может обеспечить максимальное расстояние считывания § Вертикально расположенная метка обеспечивает наиболее стабильное распознавание в указанной области § Область детекции горизонтальной метки Tag. Master AB Область детекции вертикальной метки Tag. Master Training Module T 1, Page 33
Конец VAC Tag. Master AB Tag. Master Training Module T 1, Page 39
Скачать презентацию Обучающий семинар Tag Master 2013 Технология RFID VAC
0f8479329476ac185873a91cc9a75eb9.ppt