RFID射频卡自动识别技术
什么是RFID?
它是RadioFrequencyIdentification的英文简称。上世纪末兴起的一种新型非接触自动识别技术,与传统的条型码、磁卡及IC卡相比,射频卡具有非接触、阅读速度快、无磨损、不受环境影响(不怕水不怕磁)、寿命长、便于使用的特点和具有防冲突功能,能同时处理多张卡片。射频卡促进了物联网现代化。
目前生产射频技术RFID产品的很多公司都采用自己的标准,国际上还没有统一的标准。目前,可供射频卡使用的几种射频技术标准有ISO10536、ISO14443、ISO15693和ISO18OOO。应用最多的是ISO14443和ISO15693,这两个标准都由物理特性、射频功率和信号接口、初始化和反碰撞以及传输协议四部分组成。当前主流应该是飞利浦的mifare1s50系列的产品,其支持标准的是iso14443。
射频卡原理
射频卡又称非接触式IC卡,由IC芯片、感应天线组成,并完全密封在一个标准PVC卡片中,无外露部分。非接触式IC卡的读写过程,通常由非接触式IC卡与读写器之间通过无线电波来完成读写操作。
非接触型IC卡本身是无源体,当读写器对卡进行读写操作时,读写器发出的信号由两部分叠加组成:一部分是电源信号,该信号由卡接收后,与其本身的L/C产生谐振,产生一个瞬间能量来供给芯片工作。另一部分则是结合数据信号,指挥芯片完成数据、修改、存储等,并返回给读写器。由非接触式IC卡所形成的读写系统,无论是硬件结构,还是操作过程都得到了很大的简化,同时借助于先进的管理软件,可脱机的操作方式,都使数据读写过程更为简单。
射频卡的优点
1、可靠性高
非接触式IC卡与读写器之间无机械接触,避免了由于接触读写而产生的各种故障。例如:由于粗暴插卡、非卡外物插入、灰尘或油污导致接触不良等原因造成的故障。此外,非接触式卡表面无裸露的芯片,无须担心芯片脱落、静电击穿、弯曲损坏等问题,既便于卡片的印刷,又提高了卡片的使用可靠性。
2、操作方便,快速
由于非接触通讯,读写器在10cm范围内就可以对卡片操作,所以不必插拨卡,非常方便用户使用。非接触式卡使用时没有方向性,卡片可以任意方向掠过读写器,即可完成操作,这大大提高了每次使用的速度。
3、防冲突
非接触式卡中有快速防冲突机制,能防止卡片之间出现数据干扰,因此,读写器可以“同时”处理多张非接触式IC卡。这提高了应用的并行性,无形中提高了系统工作速度。
4、可以适合于多种应用
非接触式卡的存储结构特点使它一卡多用,能应用于不同的系统,用户可根据不同的应用设定不同的密码和访问条件。
5、加密性能好
非接触式卡的序列号是唯一的,制造厂家在产品出厂前已将此序列号固化,不可再更改。非接触式卡与读写器之间采用双向验证机制,即读写器验证IC卡的合法性,时IC卡也验证读写器的合法性。非接触式卡在处理前要与读写器进行三次相互认证,而且在通讯过程中所有的数据都加密。此外,卡中各个扇区都有自己的操作密码和访问条件?因为ID卡具有以上无可比拟的优点,所以它很适宜应用于电子钱包,公路自动收费系统和公共汽车自动售票系统等。
射频卡的分类
一、按供电方式分为有源卡和无源卡。
(1)有源是指卡内有电池提供电源,其作用距离较远,但寿命有限、体积较大、成本高,且不适合在恶劣环境下工作;
(2)无源卡内无电池,它利用波束供电技术将接收到的射频能量转化为直流电源为卡内电路供电,其作用距离相对有源卡短,但寿命长且对工作环境要求不高。
二、按载波频率分为低频射频卡、中频射频卡和高频射频卡。
(1)低频射频卡主要有125kHz和134.2kHz两种,主要用于短距离、低成本的应用中,如多数的门禁控制、校园卡、动物监管、货物跟踪等。
(2)中频射频卡频率主要为13.56MHz,用于门禁控制和需传送大量数据的应用系统。
(3)高频射频卡主要为433MHz、915MHz、2.45GHz、5.8GHz等,应用于需要较长的读写距离和高读写速度的场合,其天线波束方向较窄且价格较高,在火车监控、高速公路收费等系统中应用。
三、按调制方式的不同可分为主动式和被动式。
(1)主动式射频卡用自身的射频能量主动地发送数据给读写器,主动方式的射频卡发射的信号仅穿过障碍物一次,因此主动方式工作的射频卡主要用于有障碍物的应用中,距离更远(可达30米)。
(2)被动式射频卡使用调制散射方式发射数据,它必须利用读写器的载波来调制自己的信号,该类技术适合用在门禁或交通应用中,因为读写器可以确保只激活一定范围之内的射频卡。在有障碍物的情况下,用调制散射方式,读写器的能量必须来去穿过障碍物两次。
四、按作用距离可分为密耦合卡(作用距离小于1厘米)、近耦合卡(作用距离小于15厘米)、疏耦合卡(作用距离约1米)和远距离卡(作用距离从1米到10米,甚至更远)。
五、按芯片分为只读卡、读写卡和CPU卡。
射频IC卡
感应式IC卡又称射频IC卡,是世界上最近几年发展起来的一项新技术,它成功地将射频识别技术和IC卡技术相结合,解决了无源(卡中无电源)和免接触的技术难题,是电子科技领域的技术创新的成果。
MIFARE卡
MIFARE卡是目前世界上使用量最大、技术最成熟、性能最稳定、内存容量最大的一种感应式智能IC卡。
MIFARE是PhilipsElectronics所拥有的13.56MHz非接触性辨识技术。Philips并没有制造卡片或卡片阅读机,而是在开放的市场上贩售相关技术与芯片,卡片和卡片阅读机之制造商再利用它们的技术来创造独特的产品给一般使用者。
MIFARE经常被认为是一种智能卡的技术,这是因为它可以在卡片上兼具读写的功能。事实上,MIFARE仅具备记忆功能,必须搭配处理器卡才能达到读写功能。
MIFARE的非接触式读写功能是设计来处理大众运输系统中的付费交易部分,其与众不同的地方是具备执行升幂和降序的排序功能,简化资料读取的过程。尽管接触性智能卡也能够执行同样的动作,但非接触性智能卡的速度更快且操作更简单,而且卡片阅读机几乎不需要任何维修,卡片也较为耐用。
MIFARE非接触智能卡之卡片阅读机的标准读卡距离是1.0吋至3.9吋(亦即2.5至10公分)。在北美,由于FCC(电力)的限制,读卡距离则在2.5公分左右。
采用原因
Mifare卡除了保留接触式IC卡的原有优点外,还具有以下优点:
1)操作简单、快捷。由于采用射频无线通讯,使用时无须插拔卡及不受方向和正反面的限制,
一种MifareSL040
所以非常方便用户使用,完成一次读写操作仅需0.1秒,大大提高了每次使用的速度,既适用于一般场合,又适用于快速、高流量的场所。
2)抗干扰能力强。MIFARE卡中有快速防冲突机制,在多卡同时进入读写范围内时,能有效防止卡片之间出现数据干扰,读写设备可一一对卡进行处理,提高了应用的并行性及系统工作的速度。
3)可靠性高。MIFARE卡与读写器之间没有机械接触,避免了由于接触读写而产生的各种故障;而且卡中的芯片和感应天线完全密封在标准的PVC中,进一步提高了应用的可靠性和卡的使用寿命。
4)适合于一卡多用。MIFARE卡的存贮结构及特点(大容量--16分区、1024字节),能应用于不同的场合或系统,尤其适用于学校、企事业单位、智能小区的停车场管理、身份识别、门禁控制、考勤签到、食堂就餐、娱乐消费、图书管理等多方面的综合应用,有很强的系统应用扩展性,可以真正做到“一卡多用”。
MIFARE卡拥有成为智能一卡通系统中间介质的最好条件,这就是我们全面选用MIFARE卡的原因。
现状
mifare卡主要芯片有philipmifare1S50、S70等。国内目前出现了mifare卡的克隆产品。但性能稍逊一筹。虽然Mifare技术已经被破解,卡片可以被复制,但是由于价格低廉,还在广泛使用。
应用
广泛应用于门禁,自动识别生物识别技术中,随着技术提高,自动识别卡会更广泛应用于物联网,智能家居,穿戴设备中,前景广阔。