Радиочастотная идентификация

Радиочастотная идентификация (RFID) использует электромагнитные поля для автоматической идентификации и отслеживания меток, прикрепленных к объектам. Система RFID состоит из крошечного радиотранслятора, радиоприемника и передатчика. При срабатывании электромагнитного импульса запроса от близлежащего считывающего устройства RFID метка передает цифровые данные, обычно идентификационный инвентарный номер, обратно считывателю. Этот номер можно использовать для отслеживания складских товаров.

Пассивные метки питаются энергией от опрашивающих радиоволн RFID-считывателя. Активные метки питаются от батареи и, таким образом, могут считываться с большего расстояния от считывателя RFID, до сотен метров.

В отличие от штрих-кода, метка не обязательно должна находиться в пределах прямой видимости считывателя, поэтому она может быть встроена в отслеживаемый объект. RFID-это один из методов автоматической идентификации и сбора данных (AIDC).[1]

RFID-метки используются во многих отраслях промышленности. Например, RFID-метку, прикрепленную к автомобилю во время производства, можно использовать для отслеживания его продвижения по сборочной линии, фармацевтические препараты с RFID-метками можно отслеживать на складах, а имплантация RFID-микрочипов в домашний скот и домашних животных позволяет проводить положительную идентификацию животных. Бирки также можно использовать в магазинах для ускорения оформления заказа и предотвращения краж клиентами и сотрудниками.

Поскольку RFID-метки могут быть прикреплены к физическим деньгам, одежде и имуществу или имплантированы животным и людям, возможность считывания информации, связанной с личностью, без согласия, вызвала серьезные проблемы с конфиденциальностью. Эти проблемы привели к разработке стандартных спецификаций, касающихся вопросов конфиденциальности и безопасности.

В 2014 году мировой рынок RFID составил 8,89 миллиарда долларов США, по сравнению с 7,77 миллиарда долларов США в 2013 году и 6,96 миллиарда долларов США в 2012 году. Эта цифра включает метки, считыватели и программное обеспечение/услуги для RFID-карт, этикеток, брелоков и всех других форм-факторов. Ожидается, что рыночная стоимость вырастет с 12,08 миллиарда долларов США в 2020 году до 16,23 миллиарда долларов США к 2029 году

История

См. Также: История радиолокации

В 1945 году Леон Термен изобрел "Вещь", подслушивающее устройство для Советского Союза, которое ретранслировало падающие радиоволны с добавленной аудиоинформацией. Звуковые волны вибрировали диафрагмой, которая слегка изменяла форму резонатора, модулирующего отраженную радиочастоту. Несмотря на то, что это устройство было скрытым подслушивающим устройством, а не идентификационной меткой, оно считается предшественником RFID, поскольку оно было пассивным, заряжалось и активировалось волнами от внешнего источника.

Аналогичная технология, такая как идентификационный транспондер "свой-чужой", обычно использовалась союзниками и Германией во время Второй мировой войны для идентификации самолетов как дружественных или враждебных. Транспондеры по-прежнему используется большинством самолетов. раннее произведение, исследуя RFID-это ориентир 1948 бумаги Гарри Стокмана, , который предсказал, что "значительной доли научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ должно быть сделано, прежде чем остальные базовые проблемы в отраженном-сила общения решаются, и перед полем полезных приложений-это изучать".

Устройство Марио Кардулло, запатентованное 23 января 1973 года, было первым настоящим предком современной RFID[7], поскольку это был пассивный радиотранслятор с памятью. Первоначальное устройство было пассивным, питалось от опрашивающего сигнала и было продемонстрировано в 1971 году администрации порта Нью-Йорка и другим потенциальным пользователям. Он состоял из транспондера с 16-битной памятью для использования в качестве платного устройства. Основной патент Кардулло охватывает использование ВЧ, звука и света в качестве носителей передачи. Оригинальный бизнес-план, представленный для инвесторов в 1969 году показали, используется в транспортном (автомобильными транспортными средствами идентификации, автоматическая система сбора платы за проезд, электронных номерных знаков, электронный манифест маршрута транспортного средства, транспортного средства, мониторинг производительности), банковское дело (электронная чековая книжка, электронный кредитных карт), обеспечение безопасности (идентификация персонала, автоматические ворота, видеонаблюдение) и медицинский (идентификация, истории болезни).[7]

В 1973 году Стивен Депп, Альфред Коэлл и Роберт Фрейман в Лос-Аламосской национальной лаборатории провели раннюю демонстрацию RFID-меток с отраженной мощностью (модулированное обратное рассеяние), как пассивных, так и полупассивных. Портативная система работала на частоте 915 МГц и использовала 12-битные метки. Этот метод используется большинством современных СВЧ-и микроволновых RFID-меток.

В 1983 году первый патент, связанный с аббревиатурой RFID, был выдан Чарльзу Уолтону.

Дизайн

Система радиочастотной идентификации использует метки или метки, прикрепленные к объектам, подлежащим идентификации. Двухсторонние радиопередатчики-приемники, называемые запросчиками или считывателями, посылают сигнал на метку и считывают ее ответ.[12]

Теги

RFID-метки состоят из трех частей: микросхемы (интегральной схемы, которая хранит и обрабатывает информацию, а также модулирует и демодулирует радиочастотные (ВЧ) сигналы), антенны для приема и передачи сигнала и подложки. Информация о метке хранится в энергонезависимой памяти. Метка RFID включает в себя либо фиксированную, либо программируемую логику для обработки данных передачи и датчиков соответственно.[требуется цитирование]

RFID-метки могут быть пассивными, активными или пассивными с батарейным питанием. Активная метка имеет встроенную батарею и периодически передает свой идентификационный сигнал.[13] Пассивная метка с поддержкой батареи имеет небольшую батарею на борту и активируется в присутствии считывателя RFID. Пассивная метка дешевле и меньше, потому что у нее нет батареи; вместо этого метка использует радиоэнергию, передаваемую считывателем. Однако для работы с пассивной меткой она должна быть освещена с уровнем мощности примерно в тысячу раз выше, чем активная метка для передачи сигнала.[14] Это имеет значение для помех и воздействия излучения.[требуется цитирование]

Теги могут быть доступны только для чтения, иметь серийный номер, присвоенный заводом, который используется в качестве ключа в базе данных, или могут быть доступны для чтения/записи, когда пользователь системы может записать в тег данные, относящиеся к конкретному объекту. Полевые программируемые теги могут быть записаны один раз, прочитаны несколько раз; "пустые" теги могут быть записаны пользователем с электронным кодом продукта.

RFID-метка получает сообщение, а затем отвечает своей идентификацией и другой информацией. Это может быть только уникальный серийный номер метки или информация, связанная с продуктом, такая как номер запаса, номер партии или партии, дата производства или другая конкретная информация. Поскольку метки имеют индивидуальные серийные номера, конструкция системы RFID может различать несколько меток, которые могут находиться в пределах досягаемости считывателя RFID, и считывать их одновременно. Читатели

RFID-системы могут быть классифицированы по типу метки и считывателя. Существует 3 типа:

• Система активных тегов пассивного считывателя (PRAT) имеет пассивный считыватель, который принимает только радиосигналы от активных тегов (работает от батареи, только для передачи). Диапазон приема считывателя системы PRAT можно регулировать на расстоянии 1-2 000 футов (0-600 м), что обеспечивает гибкость в таких приложениях, как защита активов и надзор.
• Система пассивных тегов активного считывателя (ARPT) имеет активный считыватель, который передает сигналы запроса, а также получает ответы на аутентификацию от пассивных тегов.
• Система активных тегов активного считывателя (ARAT) использует активные теги, активируемые по сигналу запросчика от активного считывателя. Вариант этой системы также может использовать пассивный тег с поддержкой батареи (BAP), который действует как пассивный тег, но имеет небольшую батарею для питания сигнала обратной связи метки.

Фиксированные считыватели настраиваются для создания определенной зоны опроса, которую можно жестко контролировать. Это позволяет четко определить область считывания, когда теги входят и выходят из зоны опроса. Мобильные считыватели могут быть портативными или устанавливаться на тележках или транспортных средствах.

Частоты

Полосы частот RFID

Группа	Нормативные документы	Диапазон	Скорость передачи данных	ISO/IEC 18000 Раздел	Замечания	Приблизительная стоимость метки в объеме (2006)
НЧ: 120-150 кГц	Нерегулируемая	10 см (4 дюйма)	Низкий	Часть 2	Идентификация животных, сбор заводских данных	1 доллар США
ВЧ: 13,56 МГц	Группа ISM по всему миру	0,1–1 м (4 дюйма–3 фута 3 дюйма)	От низкого до умеренного	Часть 3	Смарт-карты (ISO/IEC 15693, ISO/IEC 14443 A, B), карты памяти, не соответствующие стандартам ISO (Mifare Classic, iCLASS, Legic, FeliCa ...), совместимые с ISO микропроцессорные карты (Desfire EV1, Seos) || От 0,05 до 5 долларов США
УВЧ: 433 МГц	Устройства ближнего действия	1-100 м (3-300 футов)	Умеренный	Часть 7	Приложения для защиты с активными тегами	5 долларов США
УВЧ: 865-868 МГц (Европа) 902-928 МГц (Северная Америка) || Группа ISM || 1-12 м (3-40 футов) || От умеренного до высокого || Часть 6 || EAN, различные стандарты; используется железными дорогами[19] От 0,04 до 1,00 доллара США (пассивные теги)
микроволновая печь: 2450-5800 МГц	Группа ISM	1-2 м (3-7 футов)	Высокий	Часть 4	802.11 WLAN, стандарты Bluetooth	25 долларов США (активные теги)
микроволновая печь: 3,1–10 ГГц	Сверхширокополосный до 200 м (700 футов)	Высокий	не определен	Требуются полуактивные или активные теги	Прогнозируемые 5 долларов США