主動式RFID系統(tǒng)

1、主動式RFID系統(tǒng)之特性分析及應(yīng)用主勤式RFID系統(tǒng)之角度典距度之影警AngleandDistanceontheImpactSignalStrengthofActiveRFIDSystem摘要本文以主8&式RFID舄研究堊寸象，由分析結(jié)果畿?I天形狀、尺寸、桎化效雁、使用的段及璘境物冥影等物理特性，皆畬影取效能。經(jīng)由果般璘境狀熊下It取器效能良好，除在金JB及液醴的干援璘境下，金JB使H磁波走生折射及ft磁波被吸收等干援?I象，取距離隹，使It取率增加。因雁作舄使用特殊之抗金阻波材料或5!用LF、HF段，以增加其穿透性，侵得最佳之it取效能。狼禺字：主勤式RFID、特性量測、角度、距HAbst

2、ractThepresentpapertakedriving-typeRFIDastheobjectofstudy,thesize,thepolarizationeffect,theusefrequencybandandphysicalpropertiesandsoonenvironmentmaterialinfluence,willallaffectthereadpotency.Thereadpotencyisgoodbywayoftheexperimentalresultdiscoverycommonenvironmentcondition,exceptinthemetalandunder

3、theliquiddisturbanceenvironment,themetalcausestheelectromagneticwavetohavetherefractionandtheelectromagneticwaveisabsorbedandsoondisturbancephenomena,willreducethereaddistance,makesthereaderrorratetoincrease.Mustusethespecialanti-metallabel,theanti-wavematerialinaccordancetotheachievementorselectsLF

4、,theHFfrequencyband,increasesitspenetrability,obtainsthebestreadpotency.Keywords:activeRFID,featuremeasurements,Angle,Distance一、前言照射原辨京派系統(tǒng)(RadioFrequencyIdentification,RFID)被歹U舄21世W己十大重要技ffixgi之一，將人I日常生活雀e化帶到M化，最彳務(wù)fi入U化的地步。所滑U化指照所不在之意，希望言孔以多方供幻典流通形式提供分享典交流，建到U化生活，其中除了WiFi璘境外，RFID也估了重要的一璘。我閾經(jīng)演部於民閾92年

5、起經(jīng)由所屬技彳有虛投入研？研？KS目包含IC晶片、天、取器等重要技彳有；近年來由於IC裂程ifi步及走官1界稹桎投入研？以致RFID功能提升畿展迅速。RFID系統(tǒng)是由It取器、18子櫬疆、中介系統(tǒng)所橫成。其僵黑占具有快速It取、It取距離隹大、小型化、不容易揖壤、可重祓使用、料言Mt容量、ffi省人力及日寺冏成本等僵黑占。其雁用簸闡包含裂造棠、服物流、行及工棠等。二、RFID原理輿特性RFID其基本原理是利用18磁耦合的方式來ifi行WW,建到料別及取得的工作，侵取18子櫬疆內(nèi)相資言孔的目的。It取器典ft子櫬疆之冏的通言孔探非接瞞方式，It取黃料的速度快速，可以一次it取多值I櫬疆，感雁距離

6、隹依系統(tǒng)性能不同，可建數(shù)公分至數(shù)十公尺不等。此外，ft子櫬疆的黃料儲存於晶片之中，其1!命可年以上，逼是,焉系統(tǒng)所沒有的僵勢。而，焉容易受到潮YH、汗染、磨揖等外在璘境的影辱致照法U!取BO料的缺黑占。2.1 RFID系統(tǒng)架#1辨系統(tǒng)由以Tffl部份所鮑成：由It取器、ft子櫬疆、中介系統(tǒng)四者所#1成。1彳灸端胸（中介軟醴、資言孔系M）ZKII取器)、RS232/RS485WiFif!芽M2.1RFID系統(tǒng)鮑成架#M2.2RFID系統(tǒng)工作原理It取器典櫬疆之冏的感雁方式可匾分舄18磁感雁及射i!g共振雨椒方式；分別明如下:一、18磁感J#方式：藉由取器內(nèi)部的天（圈）生磁埸，透磁埸可使雷子櫬疆內(nèi)

7、的天（圈）走生耦合雷流，此雷流就能中的IC晶片，ifi行料的it取。雷子料的回傅，jw是由櫬疆的天生磁埸，再sat取器的天生感雁資料雷流。此系統(tǒng)之感雁距離隹限制舄10公分以內(nèi)，主要雁用於票SW,例如悠遮卡、畬jM卡、別It及乃禁管理等。tftit模鮑RS232介面RS485介面敷位控制罩元IC晶片言己就M2.2RFID雷磁感J方式二、射共振方式：射Jig共振方式是在It取器典ft子櫬疆之冏，透遏雷磁波感到黃料傅遁之目的。其僵黑撞11段大，AW俞率段佳，AW俞距離隹I斑3。2.3RFID射共振方式2.3H取器的工作原理：RFID系統(tǒng)內(nèi)的It取器主要用以It取ft子櫬疆內(nèi)的黃料，以利彳爰端fSKi

8、fi行ie料辨工作。富彳爰端HKT辨命令幻it取器日寺，U!取器畬透遏天射H磁波，富雷子櫬疆逵入取簸闡內(nèi)日寺，ft子IC內(nèi)的黃料回flKHt取器,U!取器接收到回Att料彳爰，再傅送幻彳爰端雷月筒以ifi行ie料辨工作；ft子櫬疆內(nèi)的資料可以是1-Bit的二例褊而剖犬熊，或者是n-Bit的EPC子走品碼。it取器依感雁距離隹之I型：一、近耦合系統(tǒng)：近耦合系統(tǒng)（CloseCouplingSystem）KJW舄弓魚耦合系統(tǒng)。其雷子SBi必很靠近取器才能感雁感J,距離隹段短舄0.l?l公分，操作率舄0Hz（DC值）到30MHz，雷源是依靠取器所射之照波；其主要雁用於安全性要求段高、非接瞞式言十?dāng)?shù)用的

9、IC卡，如雷子乃禁管制系統(tǒng)、非接瞞式智慧卡（悠遮卡）系統(tǒng)等。二、耦合系統(tǒng)：逮耦合系統(tǒng)（RemoteCouplingSystem區(qū)醇懸窿控耦合系統(tǒng)。其感J#距離隹可H1公尺日寺，操作率在135KHz、6.75MHz、13.56MHz、27.125MHz,雷子櫬疆操作日寺所需的ft源是透遏1#取器所畿射之波做感雁。由於距離隹越逮，感雁到的能量就越小，舄了提供足狗的能量，距離隹越逮所需之操作i!g率就必i（越高。二、畏距椅隹系統(tǒng)：畏距離隹系統(tǒng)(LongRangeSystem宦子櫬疆的感雁距離隹最:iS其感距離隹可H10公尺以上日寺。畏距離隹系統(tǒng)的操作率舄微波(Microwave)簸闡，使用率舄2.4

10、5GHz、5.8GHz及24.124GHz;由於距離隹太逮了，18子櫬疆照法靠雷磁耦合方式侵取H源，所以雷子櫬疆必依靠自身18池以提供18子櫬疆內(nèi)IC晶片典天模鮑所需的18源。主要雁用於大簸闡之埸所，由於主8&式18子櫬疆成本段高，因此大多雁用在大型貨物或重物品之管埋上。1表2.1It取器依感雁距離隹之分I操作率感J#距離隹ft源J#用近耦合0Hz?30MHz0.1?1公分照源S&物晶片、悠24卡逮耦合135KHz、6.75MHz、13.56MHz、27.125MHz1公尺照源乃禁管理、物流管理畏距椅隹耦合2.45GHz、5.8GHz、24.124GHz10公尺以上有源ETC供JSSt管理2.

11、4雷子櫬疆一、ft子櫬疆之工作原理：It取器畿射波幻ft子櫬疆彳爰，ft子櫬疆由波侵得其ft源以供幻18子櫬疆內(nèi)部之晶片，取勤晶片的控制元件彰I行查tffi!算，然彳爰ft子櫬疆內(nèi)部的料再以波的方式回取器，經(jīng)由雷月筒系統(tǒng)ifi行擷取和辨的工作。3二、ft子櫬疆依ft源1S言十的不同，乂可分舄被86式、主8&式及半主8&式等三椒H子櫬疆：(一) 被S&式(PassiveTag)ft子櫬疆內(nèi)Hirn池，其內(nèi)部所需的能量是經(jīng)由it取器所畿射的18磁波耦合而成。其僵黑占舄僵格便宜、醴稹小、等僵黑占；但是由於射功率段弱，其感雁距離隹離隹通常都段短，雁用於乃禁卡及悠遮卡上。4(二) 主S&式櫬Mi(Act

12、iveTag):ft子櫬疆內(nèi)含有ft池，可以提供自身18力畿送功率弓魚的信虢，因此It取距離隹可建100公尺，雁用於追跳高僵值物品。（三）半主S&式式櫬疆（Semi-passiveTag）ft子櫬疆內(nèi)部也配有ft池，平日寺休眠，只有在接受到It取器的言旬曲言昭耕爰，才晶片回雁孔息，因此18池使用wWSo都可以外接感測器，例如溫YI!度等璘境燮化，ig可以1S定舄定源，言己感測器的數(shù)值。4三、雷子櫬疆內(nèi)部儲存資料的位元數(shù)來匾分，可分成1位元雷子櫬疆及n位元H子櫬疆二椒。（一）1位元雷子櫬疆：1位元雷子櫬疆其內(nèi)部儲存的言孔息用1和0表示。雁用ffiHM,常使用於H子式防II系統(tǒng)（Electroni

13、cArticleSurveillance,EAS）。雷子櫬疆內(nèi)部是由一（0LC的言皆振H路所鮑成，附於商品上，此椒18子櫬疆乂可分成式18子櫬疆和硬式雷子Affifio（二）n位位元雷子櫬疆：ft子櫬疆的內(nèi)部使用微晶片做舄其控制ie料典儲存的元件，其所儲存的ie料由一位元至數(shù)十Kbyteso由於可舄入黃料至ft子櫬疆中，I#卡子櫬疆冏傅送資料的方式可分舄全K工（FullDuplex）、半ft工（HalfDuplex）序歹U式（SequentialProcedure為椒。32.5RFID的畿展很早，但ifi一步將RFIDJ用於日常生活中劄是近畿年K始推套，因此各展自己的W,照法統(tǒng)一出一套相容互通

14、的Wo目前RFID系統(tǒng)上棠界最常用的榛相知（一）ISO、（二）EPC、（三）UID。（一）ISO/IEC:ISO舄InternationalStandardOrganizationHI隙的HRS。IEC舄InternationalElectricalCommission閾隙委1!畬的HRS。（二）EPC:雷子走品W（ElectronicProductCodEPC）舄麻省理工孥院的自8&辨中心（Auto-IDCenter）在1999年所定莪的櫬卒雷子走品而焉。料格有64位元、96位元，但以96位元常使用。表2.296位元EPC的架#1HeaderEPCManagerObjectClassSeri

15、alNumber8bit28bit24bit36bit（1）Header櫬表示EPC的資料型！18,以8（0位元表示。EPCManager（EPC的管理者）：表示走品的裂造商，也就是公司而焉，以28侗位元表示。ObjectClass物件另U:表小走品的盲羊畜田型熊也就是以24位兀表小。SerialNumber序虢：表示走品的序IS,以36（0位元表示。EPCGlobal將在全球建立一侗物品流通管理之亞將使用在美閾的WalMart公司及英閾特易H（Tesco）公司下的零售商及物流棠者。4（三）UbiquitousIDCenter（UID）:UbiquitousID中心舄日本於2003年3月成立，

16、主要任矜在建立自8&辨技彳有的櫬卒，資料格式舄128位元，雁用於零件及走品的翰追跳及含儲管理等。三、RFID系統(tǒng)畿展所要克服的冏題3.1影RFIDK取效能之因素一、干援源曲題：（一）照法保It白分之白U!取：RFID的ft磁波御容易受到含有金JB和水份的璘境所干援，尤其是在超高原原段，的雁用效果是不如58期的自8&化，阻磔了商棠雁用的普及，辱致1SHS成本仍然居高不下，此部分仍有待硬醴技彳有上的突破典克服。高原的部份，因舄It取距離隹近、穿透性段高，度泛雁用在乃禁管制典儲值扣款上，所以是目前商棠雁用最成功的Jig段。（二）金JB物冥的影由於金屬物H畬金十堊寸不同的ft磁波走生吸收或反射，故ft

17、子櫬疆的四周若有金屬將影卡子櫬疆的It取，畬使11取距離隹建短，甚至H不到雷子櫬疆，此椒現(xiàn)象以i!g率UH以上Jig段最舄K著。（三）淫度典液醴的影淫度或液超高i!g以上i!g率的ft磁波信生吸收的作用，因此將影It取器封ft子櫬疆的It取。超高i!g以上i!g率畬被液醴吸收；i!g率在低i!g小於135KHz或高J13.56MHz則不畬被水份吸收。53.2RFID系統(tǒng)的限制一、尚未統(tǒng)一:富前RFID的通言孔蝴定聚多，各閾所K放的段也不盍相同，辱致通言孔蝴定照法統(tǒng)一，使用上仍有整合的曲題，相堊寸限制了RFID的畿展。目前RFID使用櫬卒以ISO及EPCGlobal舄大宗，除了一些RFID走品依

18、循ISO通郭外，目前RFID裂造棠者的ReaderTag和J#用fd!都未櫬卒化，也就是各家棠者自行言丁定通言孔猊格品，以取得兢爭上的利益。因此，目前最重要的是RFID的相fflSWIgtT出櫬卒化的通言孔蝴定典相以提供有所遵循。尚未統(tǒng)一櫬卒化通言孔蝴定，包括RFID操作率、互通性、主86式或被8&式Tag的猊格、黃料格式（言吾法、資料橫成和方式）、辨方式和表示法，以及Reader典Tag之冏的通郭餉定等。二、建置成本遏高：典遏去畿年相比，U!取器典ft子櫬疆的僵格已有大幅降低，但要大猊模的探格仍嫌遏高，若生走者或系統(tǒng)整合者希望透遏以量制僵的方式來降低成本，有段多的使用到市埸經(jīng)洲模。如何降低R

19、FIDUI卡橫及ft子櫬疆的成本，尤其是ft子櫬疆的僵格如何降低至0.05美元以下，而不增加使用者的據(jù)，有需多的因素要考量，如閾外RFID走棠起步段早，已透遏自身的研畿能力取的卑利，而閾內(nèi)RFIDjSII大部分舄中小企棠，本身硬醴研U能力弱，大部分以中介fell的研U舄主，朝向客化服向，要想使價格降低到使用者可以接受的僵位，必i（透遏18子櫬疆及It取器的閾走化，來增加走品的兢爭力，使RFID更舄普及至每位使用者身上。三、隧私安全曲題：隧私典安全曲題如果的ie料是侗人橫密ie料，那持有取器的有心人士便可以得知資料內(nèi)容，同日寺近來有文表示，雷月筒病蠹能狗雀RFID櫬疆透遏nt卡器傅播到褊舄不as

20、格的中介wb用和彳爰端系統(tǒng)及料犀，雖隹然逼檬的幸艮告仍存在言午多爭*逾但是亞照法完全排除不曾畿生。4RFID由於彳系使用波的方式堊寸持有者的18子櫬疆，做存取的86作，所以任何人只要使用相同Jig率的It卡橫就可以堊寸持有者追#取相的黃料。四、主勤式RFID之特性量測4.1 :UMS的：藉由本以了解主8&式RFID其基本特性，透署it取器方式，如何避干援源以提高RFID的取效能，及建置RFID所需考量的曲題。4.2 :m:一、言己型雷月筒一臺。二、UHF433MH左勤式RFIDK取器一臺三、有源式雷子櫬疆一值1。四、USBtoRS232AWft一倏。五、分析AS一臺。4.1:4.3主勤式RFI

21、DK取器操作明:一、翰入COMPort的名H。二、5!取AW俞速度。三、黑占邀建立速。四、雷子櫬疆通取器五、SiSfS子櫬疆回AWOB寺冏。六、此按4.2主勤式RFID程式操作明4.4血方法:影取效能的原因有言午多，如建置璘境、jig段安裝位置等因素，本取器建置於埸所中心高虛，以it取器天方向舄0度，每45度作冏隔量測，角度舄0度、45度、90度、135度、180度、225度、270度、315度，量測距離隹400公分，每50公分量測乙次，透出最佳it取角度及距離隹；若18子櫬疆周遭有干援源存在日寺，堊寸It取效能有何椒影4.5削堿果：一、距離隹量測：（一）0度距離隹量測:1. 量測言己金錄表：

22、表4-10度距離隹量測言己金錄表距離隹It取弓魚度距離隹It取弓魚度距離隹It取弓魚度016615013330013050146200146350137100140250143400129180160140度120弓重10080M6040200距離隹（公分）501001502002503003504002.度折4.30度距離隹量測言己金錄折H3.小結(jié):經(jīng)由折圈可得知，取強度畬隨距離隹而,II取率最高值舄0度，於取器正下方，其次舄50及200公分取效能段高舄146,而雷子櫬疆位於150及300公分取效能段差，H取強度平均值舄141。（二）45度距離隹量測：1. 量測言己金錄表:表4-245度距離

23、隹量測言己金錄表距離隹It取弓魚度距離隹It取弓魚度距離隹It取弓魚度0166150149300142501412001413501301001422501434001192.度折理難公分54.445度距離隹量測言己金錄折H3.小結(jié):雷子櫬疆在45度的取效能以0公分虛舄最佳，其次舄150公分段佳舄149,效能段差距離隹舄400公分舄119,息取強度平均值舄147。（三）90度距離隹量瀏I：1.量測言己金錄表:表4-390度距離隹量瀏I言己表距離隹It取弓魚度距離隹It取弓魚度距離隹It取弓魚度016625015930014550153150131350130100141200147400148

24、2.度折5D1001502002503003504008060402000W6011111如200距公分）4.590度距離隹量測言己金錄折H3.小結(jié):雷子櫬疆在90度的取效能以0公分虛舄最佳，其次舄250公分段佳舄159,效能段差的距離隹舄150公分度舄131典350公分度舄130,醴取強度平均值舄141。（四）135度距離隹量瀏I：1.量測言己金錄表：表4-4135度距離隹量測言己金錄表距離隹It取弓魚度距離隹It取弓魚度距離隹It取弓魚度016615015530014150141200144350143100151250142400139度折050100ISO200250300350400

25、0J距雅（公分）4.6135度距離隹量測言己金錄折H3.小結(jié):雷子櫬IS在135度的取效能以0公分虛舄最佳，其次舄150公分言孔虢弓魚度155W佳；效能段差的距離隹舄400公分度舄139,醴|取強度平均值舄147。（五）180度距離隹量測：1.量測言己金錄表：表4-5180度距離隹量測言己金錄表距離隹It取弓魚度距離隹It取弓魚度距離隹It取弓魚度016615013630012450137200147350151100156250150400146度折unu&oCDdlHuHuoO-uo-fl-42ogoco42du-JI-O152005030044.7180度距離隹量測言己金錄折H2. 小結(jié)

26、：雷子櫬疆在180度的取效能以0公分虛舄最佳，其次舄100公分言昭射魚度156W佳；效能段差的距離隹舄300公分度舄124,取強度平均值舄146。（六）225度距離隹量瀏I：1.量測言己金錄表：表4-6225度距離隹量瀏I言己表距離隹It取弓魚度距離隹It取弓魚度距離隹It取弓魚度0166150152300145501612001403501411001572501554001552.度折1-111-1N維崔S度59*4.8225度距離隹量測言己金錄折H3.小結(jié):雷子櫬疆在225度的取效能以0公分虛舄最佳，其次舄50公分言孔1炳魚度161W佳；效能段差的距離隹舄200公分度舄140,醴|取強度

27、平均值舄152。（七）270度距離隹量測:1.量測言己金錄表:表4-7270度距離隹量瀏|言己表距離隹It取弓魚度距離隹It取弓魚度0166250145501373001431001553501411501614001442001532.度折50100150700250S00350400距耕（公分）4.9270度距離隹量測言己金錄折H3.小結(jié):雷子櫬疆在270度的取效能以0公分虛舄最佳，其次舄150公分言昭射魚度161W佳；效能段差的距離隹舄50公分度舄137,取強度平均值舄149。（八）315度距離隹量瀏I：1.量測言己金錄表:表4-8315度距離隹量瀏I言己表距離隹It取弓魚度距離隹It取弓魚度0166250150501463001501001533501411501554001482001472.度折距離隹（公分）315度a4.10315度距離隹量測言己金錄折H2. 小結(jié):雷子櫬IS在315度的取效能以0公分虛舄最佳，其次舄150公分言孔虢弓魚度153W佳；效能段差的距離隹