Технологии бесконтактной идентификации (технологии радиочастотной идентификации RFID)

Министерство образования Республики Беларусь

УО «Белорусский государственный экономический университет»

 

 

 

 

Кафедра логистики и ценовой политики

 

 

 

 

 

 

 

РЕФЕРАТ

 

 

по дисциплине: Информационные технологии и системы в логистике

на тему: Технологии бесконтактной идентификации (технологии радиочастотной идентификации RFID)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Студент

ВШУБ, 5 курс, ВВЛ-2                  ______________                     Чулаков Е.А.

 

 

 

 

Руководитель

доктор тех. наук                           ______________                     Иконников В.Ф.

 

 

 

 

 

МИНСК 2014

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

Введение                                                                                                       3

1. Технические характеристики и принцип устройства RFID  6

2. Области применения RFID-технологий     10

3. Технологии бесконтактной идентификации в Беларуси   14 

Заключение                                                                                                     17

Список использованных источников      18

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Технологии бесконтактной идентификации – технические средства, организационные мероприятия, последовательность действий, обеспечивающие распознавание и регистрация объектов и прав, ввод этой информации в компьютер без использования клавиатуры в режиме реального времени. В настоящее время известен ряд технологий бесконтактной идентификации, среди них:

-      карточные технологии – на основе магнитной полосы, смарт-карты (с интегральной микросхемой для хранения информации), оптической карты;

-      биометрические технологии, например, распознавание подписи, доступ к персональным компьютерам и сетям;

-      технологии штрихового кодирования – для эффективного учета движения материальный ценностей каждому товару присваивают уникальный код и обеспечивают его быстрое считывание при минимальных ошибках. Штриховой код (ШК) – это символ, состоящий из рисунка полос (штрихов) и пространства между ними (пробелов), отображающий машинный код букв и чисел в двоичной системе. Технология сканирования ШК обеспечивает преобразование изображения кода в компьютерные данные. Сегодня на отечественном рынке торгового оборудования предлагается более 100 моделей и модификаций разнообразных устройств считывания ШК разных производителей:

простейшие сканеры контактного действия, которыми надо дoтронуться или провести по ШК;

мобильные ручные терминалы сбора данных, которые, как правило, имеют встроенный лазерный сканер, способный считывать ШК на расстоянии;

настольные устройства (или встраиваемые в стол);

-     технологии радиочастотной идентификации (RFIDтехнологии, Radio Frequency ldentification) – микросхема RFID передает информацию  
в радиодиапазоне на устройство считывания или сканер. На смену штрихкодированию приходит новая технология бесконтактной идентификации объектов — радиоэтикетки (RFID). Нововведение открывает головокружительные перспективы в области логистики, идентификации  
и контроля доступа, в других сферах человеческой деятельности, но в то же время, по мнению многих правозащитников, создает серьезные угрозы частной жизни граждан.

RFID (Radio Frequency Identification — технология  радиочастотной идентификации) —  метод хранения и удаленного  считывания данных посредством  радиосигналов с небольших недорогих  устройств (радиометок). Эта технология  позволяет автоматически собирать сведения об объектах, например упаковках с товаром, их местонахождении и перемещении, вести повременный учет событий с их участием и получать информацию  
о совершении операций с объектом быстро и просто — без вмешательства человека и с минимальным числом ошибок.

Радиочастотная идентификация - это идентификация и регистрация объектов при помощи радиочастотного канала связи.

Преимущества RFID-технологии по сравнению с обычными способами контактной маркировки и идентификации в особых доказательствах не нуждаются. Радиометки можно считывать дистанционно и сразу с многих объектов. Один из наиболее популярных сценариев применения RFID рисуется следующим образом: посетитель супермаркета с тележкой, полной купленных продуктов, проходит без остановки через кассовый «гейт»  
и грузит покупки в машину — они уже учтены системой считывания товарных радиометок, а их стоимость списана системой магазина  
с бесконтактной банковской смарт-карты. Метки будут считаны быстро  
и точно, помехой для радиосигнала не станут даже пластик, краска, древесина или жидкости. Большинство недорогих RFID-меток являются пассивными (не требуют источника питания), и срок их службы практически неограничен. Кроме того, в отличие от штрихкода на чипе радиометки можно закодировать гораздо больше информации (в будущем — до нескольких мегабайт).

Радиочастотная идентификация все глубже и шире проникает  
в повседневную жизнь. Системы контроля и управления доступом, транспортные проездные билеты, электронные документы, интеллектуальные бесконтактные метки, приходящие на смену традиционному штриховому коду, - вот далеко не полный перечень областей, в которых технология RFID позволяет получить качественно новые результаты в организации бизнес-процессов.

Технология радиочастотной идентификации появилась более 20 лет назад и весь этот период формировалась темпами, опережающими компьютерные технологии. Особенно интенсивно RFID-технология совершенствовалась в последнее десятилетие. Объяснить это можно двумя факторами: во-первых, развитие микроэлектроники позволило реализовать многие идеи, ранее недоступные по технологическим причинам, а во-вторых, появились стандарты, применение которых обеспечило совместимость технических решений от разных производителей. Радиочастотная идентификация является одной из самых прогрессивных технологий на арене средств автоматической идентификации.

Задача систем радиочастотной идентификации - обеспечение хранения информации в удобном носителе - радиочастотной метке - и передача ее  
с помощью специальных устройств в удобное время и место для выполнения определенных процессов. Данные в радиочастотной метке могут обеспечить идентификацию объекта на производстве, товаров в магазине, на складе  
и при перевозке, месторасположение и идентификацию подвижных средств, идентификацию животных, людей, имущества, документов и др.

Технология радиочастотной идентификации позволяет получать информацию о предмете без необходимости прямого контакта. Дистанции, на которых может проходить считывание и запись информации, могут варьироваться от нескольких миллиметров до нескольких метров  
в зависимости от применяемой технологии. RFID-метки (транспондеры или теги) производят разных форм и размеров в зависимости от целей использования. RFID-метка может иметь форму кредитной карты в системах доступа и оплаты, форму брелока в противоугонных системах, форму шурупа - для идентификации деревьев и лесоматериалов. RFID-метками являются противокражные тяжелые пластиковые бирки и легкие бумажные этикетки, которые прикрепляются к товарам в магазинах, а также багажные этикетки. В контейнерных перевозках и тяжелом машиностроении используются транспондеры величиной с несколько спичечных коробков. RFID-метки, используемые для идентификации животных, которые помещаются под кожу животного, могут быть не более грифеля карандаша  
в диаметре и чуть более 1 см длиной.

 В перспективе стоимость радиометок должна упасть до нескольких центов или даже ниже, а их габариты — до размера зерна. Так что стакан сможет сам сигнализировать бармену о том, что он опустел (такие прототипы уже изготовлены инженерами Mitsubishi), а одежда будет передавать оборудованию химчисток информацию об оптимальном режиме стирки.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Технические характеристики и принцип устройства RFID

 

Сначала посмотрим, как работает устройство RFID (рисунок 1). Считыватель содержит генератор, который запитывает антенну считывателя. Излучаемая антенной считывателя энергия принимается антенной карты и используется для питания микросхемы (чип), которая при появлении питания с помощью модулятора (М) начинает модулировать сигнал считывателя кодом, записанным в постоянном запоминающем устройстве (ПЗУ) карты.

Рис. 1. Принцип работы RFID считывателя

Модулированный сигнал в считывателе детектируется, усиливается и поступает на микроконтроллер, который преобразует принятый от карты сигнал к виду, удобному для передачи на внешнее устройство, к которому подключен считыватель.

На рисунке 2 показано внутреннее устройство двух типов карт: слева карта низкочастотная (125 кГц), о чем говорит антенна с большим количеством витков, а справа карта на 13,56 МГц с печатной антенной.

Рис. 2. Устройство RFID карты

Современные системы строятся на радиочастотном принципе. Подобная система состоит из трех основных компонентов:

считывателя (ридера), транспондера (обычно называемого меткой или тагом) и компьютерной системы обработки данных. Транспондер имеет память, которая хранит идентификационный код и другие данные. Ридер излучает в пространство электромагнитное излучение, которое дает энергию тагу. Таг обнаруживает сигнал от ридера и передает данные из своей памяти обратно в ридер. Таким образом, для работы тага не требуется батарейки. На транспондерах можно хранить не только постоянные данные, но  
и записывать/перезаписывать любые данные в реальном масштабе времени.

 Существует три основных типа RFID-устройств: с рабочей частотой 125 кГц, 13,56 МГц и UHF/2,45 ГГц. Кристаллы для подобных транспондеров выпускаются фирмами Microchip и Philips Semiconductors. На российском рынке систем RFID широко распространенны транспондеры, работающие на частоте 125 кГц. Обычно они имеют дальность действия около 20 см  
и работают в условиях с невысоким

уровнем электромагнитных помех. Рассмотрим

основные модели, предлагаемые на рынке.

Фирма Microchip выпускает семейство кристаллов

на 125 КГц серии MCRF2XX. Наиболее интересны кристаллы MCFR250 со встроенной системой разрешения коллизий и однократно программируемой памятью данных объемом 96/128 бит. Таги, построенные на таких кристаллах, можно программировать бесконтактным способом. Необходимо отметить интересный продукт от Microchip на частоту 125 КГц MCRF202  
с возможностью подключения внешнего датчика. Например, можно подключить внешний датчик обнаружения взлома в виде тонкого провода. Сам датчик может быть полностью скрыт, а опрос будет осуществляться бесконтактным способом. Компания Philips выпускает наиболее совершенные модели транспондеров 125 КГц семейства Hitag-S, позволяющие обмениваться информацией с высокой скоростью на расстоянии до 2 м со встроенным режимом антиколлизии. Напомним, что функция антиколлизии означает возможность распознавания нескольких транспондеров, одновременно находящихся в поле ридера. Ридер может обрабатывать 20 транспондеров Hitag-S в секунду. Метки Hitag-S ориентированы на работу в окружении металлических предметов и нашли широкое применение для идентификации животных и контроля въезда/выезда автомобилей на территорию предприятия. ИС тагов Hitag-S имеют EEPROM-память со временем хранения данных не менее 10 лет и 100 000 циклами перезаписи. Высокий уровень секретности обеспечивается благодаря уникальным серийным номерам, ключам доступа и возможностью блокировки записи. Для работы с тагами Hitag компания Philips производит следующие продукты: HTRC110 — микросхема для создания ридера, HTRC130 — крипто-сопроцессор, HTRM440 — проксимити считыватель  
(до 10 см), HTRM800 — считыватель на большие расстояния (до 1 м), HTEV800 — комплект разработчика, основанный на HTRM800.

Самым перспективным типом меток на данный момент являются таги  
с рабочей частотой 13,56 МГц. Microchip предлагает две модели MCFR450  
и MCRF452 с антиколлизией и объемом памяти 1 Кбит. Отличительной особенностью данных кристаллов является возможность бесконтактной перезаписи информации во время эксплуатации системы. Компания Philips производит для диапазона частот 13,56 МГц семейство меток Mifare. Mifare — RFID-система идентификации объектов на расстоянии до 10 см. Mifare соответствует стандарту ISO/IEC 14443, тип A. Кристаллы этого семейства имеют 16 секторов, каждый сектор может быть использован для отдельной задачи. Основное применение смарт-карт Mifare — любое приложение, где требуется надежное и очень быстрое массовое обслуживание держателей карт (например, для контроля доступа персонала на территорию предприятия). Кроме контроля доступа карты сотрудников могут одновременно применятся и для других целей (например, регистрация книг  
в библиотеке, проход в столовую, учет времени нахождения сотрудника  
в различных помещениях и т. д.). Для работы с тагами Mifare компания Philips производит следующие продукты: MFRC500, MFRC530, MFRC531, SLRC632 — микросхемы ридеров; PEGODA — модуль считывателя (USB-link); MFRD260, MFRD560, MFRM560 — модули считывателей.

Транспондеры с рабочими частотами UHF/2,45 ГГц в мире стали использоваться совсем недавно. Одним из первых производителй транспондеров этого диапазона является компания Philips Semiconductors. Для работы в диапазоне частот UHF/2,45 ГГц Philips предлагает использовать свое семейство I-Сode HSL. Компания Philips присоединилась  
к международному проекту GTAG, который предлагает единую радиочастотную технологию учета движения товаров для всех регионов мира. Этикетка I-CODE HSL — первый продукт, работающий в диапазоне UHF на частоте 2,45 ГГц. I-CODE HSL обеспечивает возможность одновременного считывания в поле одного антенного ридера сразу нескольких этикеток. Использование радиочастотной технологии делает возможным считывание этикеток на расстоянии до 3,5 м. Это семейство ориентировано на применение в таких областях как логистика, прокат, почта, перевозка авиабагажа, защита продукции от подделок. Следует заметить, что компании Microchip и Philips Semiconductors выпускают только сами микросхемы меток, а для того, чтобы транспондер начал работать, к нему необходимо присоединить антенну. Ведущим производителем готовых тагов является фирма Sokymat, предлагающая большой выбор пластиковых карт, брелоков, тагов в форме пластмассовых дисков и других продуктов.

Диапазон 125 кГц как самый низкочастотный и исторически первый является и самым освоенным. Разнообразие считывателей, идентификаторов и типов карт поражает воображение. На рисунке 3 приведены лишь некоторые примеры исполнения идентификаторов.