Что такое RFID метки или метки радиочастотной идентификации?

Достоинства метода

RFID система отличается определенными преимуществами, к которым относятся:

• возможность перезаписи, стирания и добавления сведений Современная технология обеспечивает неоднократное перезаписывание или дополнение метки. Для примера – сведения, записанные на штрихкод, изменениям не подвергаются;
• отсутствует необходимость попадания метки в фокус считывающего устройства. Чтобы получить информацию с тега, необязательно обеспечивать прямую видимость с ридером. Полноценная работа возможна через обертку, упаковочный материал или тару. Чтобы считать сведения, микрочипу достаточно оказаться на некоторое время в зоне взаимного действия. Чтобы считать данные с НФС или штрихкода, каждый из элементов должен располагаться в разрешенном радиусе и в пределах прямой видимости;
• по сравнению с 2D-кодом, tags RFID, с учетом их моделей, способны сохранять в памяти огромные объемы информации;
• пассивные чипы эксплуатируются без ограничений по срокам. Корпуса меток изготавливались непосредственно для использования в суровых условиях, отличаются прочностью и повреждаются редко. Штрихкод же такой защиты не имеет, испортить его легко, он утрачивает способность к работе от малейшего загрязнения или воздействия влажной среды;
• чип РФИД работает на большом удалении, с него легко списываются данные;
• оборудование обладает универсальным спектром действия, кроме простого хранения сведений;
• обеспечение безопасности. Уникальность номера, присвоенного идентификатору, гарантирует защищенность от подделок. Микроскопический тег шифрует передаваемую информацию, а пользователь получает возможность устанавливать пароль на функции записи или считывания.

Где используется технология

Спектр применения микротэгов с каждым днем активно расширяется. Особенно услуги Hi-tech разработок имеют огромный спрос в сферах, где требуется строгий контроль за перемещением объектов, надежность и скорость получения информации, безошибочность данных в сложных условиях эксплуатации. Автоматизированная система обеспечивает в полной мере все эти требования.

На производстве. РФИД-метки помогают исключить человеческий фактор, проводить более качественный и точный учет сырья, отгрузку и перемещение грузов. Производится автоматический контроль всех технологических процессов. Применение технологии обеспечивает высокий уровень стабильности, надежности на всех этапах, проверяет соответствие качества получаемой продукции.

На складе. Система в онлайн-режиме отслеживает точное перемещение груза, значительно ускоряя процесс погрузки и приема товара. Это самая надежная и безопасная система для защиты продукции от воровства, хищений и проведения других незаконных манипуляций.

       

Защита продукции от подделок. Промаркированная оригинальная продукция специальными радиотэгами, в любой момент выдаст необходимые сведения, помогая потребителю отличить оригинал от подделки. Радиометку невозможно уничтожить или подделать, поэтому это самая большая гарантия способная подтвердить оригинальность товара.

Оплатить проезд в транспорте. Многие пользователи уже смогли оценить удобство бесконтактной оплаты проезда в общественном транспорте, при помощи смартфона со встроенной NFC-технологией. По этому же принципу используются и бесконтактные RFID карты.

Примеры

Екарта – проездная карточка на все виды транспорта в г.Екатеринбурге. Представляет собой карточку Mifare. Внешний вид:

Немного ацетоновых ванн и видно катушку индуктивности по периметру. Система полностью децентрализованная и информация о количестве денег хранится на самой карте в зашифрованном виде.

Московский метрополитен. Конструкция попроще для удешевления, карточка одноразовая:

Брелок от домофона “Факториал”

Внутри тоже RFID чип от Texas Instruments

При этом при каждом открывании двери данные в ключе перезаписываются, таким образом невозможно увеличить количество ключей. Копия будет работать, но после первого открывания перестанет работать оригинал, так как данные в ключе меняются. Этим хитрым апгрейдом факториал разом сделал бизнес копирования домофонных ключей невозможным.

Активные метки parsec

Представляют собой герметичный контейнер с микроконтроллером, батарейкой и радиомодулем, который посылает в эфир пару раз в секунду свой уникальный номер. Закрепив такой на автомобиле можно определять какие авто на данный момент сейчас находятся к примеру в гараже. Основная задача этих меток в автоматическом открывании ворот и шлагбаумов.

При этом вариант на последнем фото снабжен еще и пассивной меткой, можно повесить как брелок для ключей, и открывать не только ворота но и двери.

Правда безопасность автомобиля, основанная на наличии такой метки уязвима.

Если разберем ключ от автомобиля то найдем в нем чип иммобилайзера, который по сути тоже RFID метка:

Справа на крышке. Надежность и секретность механических замков ограничивается точностью механической обработки и достигла своего предела. Электронные замки и ключи имеют значительно большее число комбинаций.

RFID метки могут внедряться на стадии производства, например гитар:

Производитель таким образом не только облегчает себе отслеживание продукции на складах, но и гарантирует себе способ отличить свою продукцию от подделок.

Вот шапка с RFID меткой пришитой при производстве:

Еще одна от куртки:

Немного растворителей и достаем метки:

Отдельного слова заслуживают так называемые противокражные метки, или 1-битные транспондеры. Это RFID метка которая передает всего 1 бит – информацию о своем наличии. Такие метки используются для защиты товара от краж. Я писал про одну такую. Чаще всего встречаются метки электромагнитной системы (метка – колебательный контур), и акустомагнитной. Метки других типов в наших краях встречаются редко.

Как работает RFID?

Технология rfid что это такое, как работает? Метка, карта, брелок, посылает уникальный код путем модулирования несущей частоты. У технологии rfid принцип работы не очень сложный, его легко понять. Карта взаимодействует со считывателем. В его конструкции есть двухсторонний радиопередатчик.

Приемопередатчик необходим для того чтобы передать закодированный радиосигнал для взаимодействия с меткой. Радиосигнал пробуждает или активирует ее. Приемоответчик метки преобразует радиосигнал в полезную мощность и отвечает считывателю. Пи проходе в метро, на работу люди часть используют технологию rfid даже не подозревая об этом.

Что такое технология RFID и как она работает?

RFID или система радиочастотной идентификации состоит из двух основных компонентов: транспондера или метки, прикрепленной к идентифицируемому объекту, и приемопередатчика, также известного как интеррогатор (interrogator) или считыватель.

Рисунок 1 – Как работает технология RFID

Считыватель состоит из радиочастотного модуля и антенны, которая генерирует высокочастотное электромагнитное поле. Метка, напротив, обычно является пассивным устройством, то есть она не содержит батареи. Вместо этого она содержит микрочип, который хранит и обрабатывает информацию, и антенну для приема и передачи сигнала.

Для считывания информации, закодированной в метке, она размещается в непосредственной близости от считывателя (она не обязательно должна находиться в пределах прямой видимости от считывателя). Считыватель генерирует электромагнитное поле, которое заставляет электроны проходить через антенну метки и обеспечивать чип питанием.

Рисунок 2 – Как работает технология RFID

Обеспеченная питанием микросхема внутри метки затем отвечает отправкой своей сохраненной информации обратно считывателю в виде другого радиосигнала. Это называется обратным рассеянием (backscatter). Обратное рассеяние или изменение электромагнитной/радиочастотной волны обнаруживается и интерпретируется считывателем, который затем отправляет данные на компьютер или микроконтроллер.

Какие бывают метки

Отдельным разделом стоит рассмотреть классификацию технологии. Все RFID-тэги подразделяются в соответствии со своими характеристиками:

• По источнику питания: активные, пассивные и полупассивные.
• По рабочей частоте: LF-низкочастотные, HF-высокочастотные и UHF-ультравысокочастотные.
• По типу памяти: только считывание, однократно или многократно записываемая.
• По материалу изготовления: самоклеящийся стикер, метка с интеграцией (этикетка, бирка), корпусной микрочип (универсальный, для обычной или металлической поверхности).

Пассивные метки. Обладают самым миниатюрным размером, относительно простой модификацией. Основное требование – соблюдение небольшого расстояния между чипом и считывателем. Эту категорию часто используют для карт идентификации. Например, карта метрополитена или пластиковая банковская карта.

Активные метки. Обладают более большими размерами и широким радиусом действия, за счет встроенной батареи питания. В зависимости от цели использования и ценовой категории, идентификаторы оснащены более сложной начинкой и корпусом.

Основные конструкции RFID-идентификаторов

1. Форма диска или круглая. Самая распространенная форма выпуска. Основным преимуществом этого модельного ряда является материал, из которого изготавливается корпус. Это может быть АВС-пластик, полистирол или эпоксидная смола. Диаметр изделия варьируется от 10-15 мм до 10 см. В зависимости от материала чип-идентификатор выдерживает широкий спектр рабочих температур от −40 °C до +90 °C. Стоимость изделия начинается от 53 рублей.
2. Форма колбы или тубы. Эта модель чаще всего изготавливается из стекла или пластика. Размер изделия от 12 мм до 32 мм. Внутри трубки надежно располагается электронная микросхема с развязывающим конденсатором, действие которого помогают сгладить небольшие колебания сети. Стеклянная или пластиковая трубка имеет отличную механическую прочность, так что компоненты заключенные внутри невозможно повредить. Стоимость такого изделия начинается от 163 рублей.
3. Корпус из пластика прямоугольной формы. Модель с корпусом из высокопрочного пластика, специально разрабатывалась для использования в тех сферах, где предъявляются повышенные требования к механической износостойкости изделий. Прямоугольная модель идентификатора имеет немного большие габариты, чем вышеописанные аналоги, что позволяет разместить внутри более длинную катушку, обеспечивая микрочипу больший радиус действия. Стоимость изделия начинается от 153 рублей.
4. Идентификатор в форме часов.Первый раз уникальное устройство было протестировано в начале 90-х годов, использовалось в узком направлении для пропуска туристов на горнолыжные трассы. Сегодня модель имеет более широкий спектр применения, в первую очередь его работу оценили в системе контроля доступа, а также в платежно-пропускных терминалах. Цена на изделие начинается от 81 рубля.
5. Форма пластиковой карты. Конструкция и работа бесконтактных пластиковых карт давно известна всем, даже непросвещенным пользователям интернет-ресурсов, это кредитные, дебетовые и телефонные карты. Изделие изготавливается из PVC пластика, при помощи технологии ламинирования, имеет хорошую механическую прочность. Отличительной характеристикой модели выступает большая дальность действия и недорогая стоимость в пределах 12 рублей.
6. Самоклеящаяся этикетка. Идентификатор изготавливается из тончайших пластиковых листов или плотной бумаги, между которыми располагается катушка и микрочип. Модель обладает достаточной гибкостью, чаще всего используется в качестве самоклеящегося стикера на багаж (пакеты, коробки) для перевозок. Самоклеящиеся этикетки выпускаются в виде рулона бумаги, стоимость одного стикера начинается от 25 рублей.

Высокочастотные метки 13,56 МГц

• Малая дальность — высокочастотные метки специально разработаны так, чтобы их нужно было прикладывать вплотную к считывателю. Это сделано в том числе для защиты от несанкционированного считывания. Максимальная дальность считывания, которую я видел у пассивных таких карт — около 15 см на специальных дальнобойных считывателях.
• Продвинутые протоколы — скорость передачи данных до 424 kbps позволяет реализовать сложные протоколы обмена данными с полноценным двусторонним обменом: криптографию, передачу файлов и т.д.
• Безопасность — высокочастотные бесконтактные карты не уступают контактным смарт-картам. Существуют карты, поддерживающие стойкие алгоритмы шифрования, вроде AES, и реализующие ассиметричную криптографию с открытым ключом.

Что такое радиочастотная идентификация (RFID)?

Радиочастотная идентификация (RFID) – это технология, использующая радиоволны для пассивной идентификации помеченного объекта. Он используется в нескольких коммерческих и промышленных приложениях, от отслеживания элементов в цепочке поставок до отслеживания элементов, извлеченных из библиотеки.

Ключевые выводы

• Радиочастотная идентификация (RFID) – это тип пассивной беспроводной технологии, которая позволяет отслеживать или сопоставлять предмет или человека.
• Система состоит из двух основных частей: тегов и считывателей. Считыватель излучает радиоволны и получает сигналы от метки RFID, в то время как метка использует радиоволны для передачи своей личности и другой информации.
• Технология была одобрена еще до 1970-х годов, но в последние годы стала гораздо более распространенной из-за ее использования в таких вещах, как управление глобальной цепочкой поставок и микрочипирование домашних животных.

Из чего состоит метка?

В состав метки входят три основных элемента:

1. микрочип, содержащий идентификационные данные. Его предназначение – обеспечить связь со считывателем;
2. антенна, улавливающая электромагнитные колебания от ридера, и трансформирующая их в ответный сигнал;
3. внешняя корпусная часть.

Основу системы составляют три устройства базового типа:

1. RFID-метка – маленький чип, хранящий и пересылающий сведения;
2. RFID-ридер – считывает, записывает и при необходимости стирает информацию на чипе, работает автономно;
3. система учета – представлена специальной программой, накапливающей, сохраняющей и анализирующей собранные с чипов сведения. Основное предназначение – соединение элементов в единую цепь.

Как правило, с платой Arduino RFID используют модуль RFID MFRC 522, выполняющий функции считывателя. В комплект к модулю, функционирующему с платой Ардуино, прилагается пара меток – карта и брелок.

РФИД карты

Популярными сегодня становятся rfid карты, они бывают пассивные и активные. Они применяются в системах контроля доступа, учета рабочего времени. Выпускаются и широко применяются дисконтные и платежные карты. Активные виды могут быть считаны с расстояния в 200 метров, потому что они имеют встроенную батарею.

Пассивные карты работают на различной частоте. Они бывают разного размера. В них встраивается rfid чип, в него записывается и в нем хранится информация. В них есть антенна, передающая сигнал считывателю. Выпускаются и Rfid браслеты, брелоки. Производят бесконтактные карты из пластика, в процессе изготовления чип запекается между его слоями. Они недорого стоят и доступны всем, особенно сделанные с применением бумаги, картона.

Карты имеют различные rfid стандарты, например, закрытые MIFARE / MIFARE+, и открытый CIPURSE. Чтобы они долго и надежно работали необходимо следить за тем чтобы они не сгибались, нельзя их очищать при помощи моющих средств. Нужно избегать контакта карты с органическими растворителями.

Их нельзя нагревать выше +80 градусов. Карта может перестать работать из-за механического повреждения. Желательно не носить ее в кармане вместе с ключами, монетами и другими твердыми предметами, потому что это приведет к ее повреждению. Сегодня какой-либо вид карты rfid есть практически у каждого.

Как выбрать RFID-считыватель?

• Настольный считыватель. Данный вид применяется при маркировке книг/документов в библиотеках, персонализации при маркировке шуб и меховых изделий(используется rfid метка на одежде), для контроля подлинности покупаемой продукции. RFID-считыватель устанавливается на стол и подключается к компьютеру через USB.
• Мобильный RFID-считыватель. Данные устройства нашли активное применение на складах, в библиотеках и в архивах. Они применяются в работе даже вне помещения, где отсутствует питание. Мобильный считыватель часто используется для группового поиска и инвентаризации, идентификации в полевых условиях (ремонтные работы, контроль продукции).
• Портальный считыватель. Его основная цель — антикражная функция в библиотеках, на складах и прочих объектах. Портальные считыватели используют для лучшей идентификации транспорта, для учета перемещения людей или объектов (выставки, заводы). Также использует функцию rfid перезаписываемые.
• Потолочный RFID. Дублирует функцию классического портального RFID-считывателя, но в отличие от него устанавливается на месте с широким проходом, за подвесным потолком, на объектах представляющих культурную ценность.
• Также можно использовать android (есть встроенный адаптер).

Что значит RFID

Аббревиатура RFID в дословном переводе — радиочастотная идентификация. Метки представляют собой пассивные устройства, в редких случаях активные чипы, основная работа заключается в беспроводной высокочастотной коммуникации ближнего радиуса действия. Активная зона для приема и считывания информации составляет от 4 см до 1,5 метра. Синхронизация приборов происходит мгновенно, обеспечивая оптимальную скорость приема и передачи данных до 424 Кб/сек.

RFID состоит из 3-х базовых составляющих:

1. Микрочип, содержит в себе идентификационную информацию, его работа заключается в обеспечении связи со считывающим модулем.
2. Антенна, улавливает электромагнитные волны от антенны ридера, трансформируя их в сигнал с ответной отдачей.
3. Оболочка и внешний корпус.

Типовая технология RFID-системы для полноценной работы должна быть обеспечена эффективным взаимодействием всех важных компонентов.

В основе системы лежат 3 базовых устройства:

1. RFID-метки — миниатюрные чипы, сохраняющие и передающие информацию.
2. RFID-ридеры — устройства с автономным принципом действия. Считывают, записывают, по необходимости могут стирать информацию с микрочипа.
3. Учетная система — специальная программа, накапливающая, сохраняющая и анализирующая собранную с микрочипов информацию. Основной задачей является связывание всех элементов в одну цепочку.

Понимание радиочастотной идентификации

Радиочастотная идентификация используется вместе с микрочипом, антенной с питанием и сканером. Хотя его коммерческое использование было впервые разработано в 1970-х годах, в последние годы он стал более доступным. Благодаря усовершенствованию технологии, используемой для чтения и хранения информации, теперь она стала более доступной для покупки и адаптации.

Радиочастотная идентификация работает с помощью небольшого электронного устройства, обычно микрочипа, на котором хранится информация. Эти устройства, как правило, довольно маленькие, иногда размером с рисовое зерно, и могут хранить большие объемы данных. Хотя они не всегда излучают электричество, некоторые из них могут содержать накопленный источник энергии или батареи. Сканеры, используемые для считывания данных с этих устройств, также могут обеспечить достаточно электроэнергии, чтобы они могли считывать данные с микрочипа. У этой технологии много разных применений, но она обычно используется для отслеживания продуктов, животных и валюты.

Краткий обзор

RFID-метки могут быть пассивными и, следовательно, питаться от считывателя, или активными, и, следовательно, питаться от батареи.

Особые соображения

Технология неоднозначна. Из-за того, как работают эти устройства, не исключено, что кто-то, кто не должен иметь доступ к информации на микрочипах, сможет это сделать. Также есть опасения, что личная информация может стать доступной без согласия, поскольку эти частоты могут передаваться на большие расстояния, чем их более распространенные аналоги – штрих-коды. В отличие от штрих-кодов и считывателей штрих-кодов, не нужно видеть микрочип, чтобы получить доступ к информации на нем.

Пример использования RFID

Одним из наиболее распространенных применений технологии RFID является микрочипирование домашних животных или чипов для домашних животных. Эти микрочипы имплантируются ветеринарами и содержат информацию, относящуюся к домашнему животному, включая их имя, медицинские записи и контактную информацию их владельцев. Если домашнее животное пропадает и становится спасательным или приютом, работник приюта сканирует животное на наличие микрочипа. Если у питомца есть микрочип, работнику приюта останется только быстрый телефонный звонок или поиск в Интернете, и он не сможет связаться с владельцами питомца. Считается, что чипсы для домашних животных более надежны, чем ошейники, которые можно отвалить или снять.

С ростом доступности технологий у большинства ветеринаров и приютов теперь есть технология для считывания этих микрочипов. Популярность универсальных сканеров и национальных баз данных для хранения информации о владельцах также растет, благодаря чему микрочипирование домашних животных становится более простым, чем когда-либо, способом вернуть потерявшихся домашних животных к их владельцам. Одним из недостатков устройства является то, что записи необходимо обновлять. Информация является настолько надежной, насколько вменяется человеку, устанавливающему микрочип.

Какие бывают радиочастотные метки: классификация

В зависимости от типа источника питания RFID-метки делятся на :

• Пассивные – транспондеры с идентификационным номером без встроенного источника энергии, передают сигнал методом модуляции отражённого сигнала несущей частоты. Антенна считывателя излучает сигнал несущей частоты и принимает отражённый от метки модулированный сигнал. Дальность действия высокочастотных меток составляет от 1 сантиметра до 2 метров, а ультравысокочастотных (860—960 МГц) и сверхвысокочастотных (2,4-2,5 ГГц) – от 1 до 10 метров. Срок эксплуатации меток этого типа практически неограничен.
• Активные – транспондеры увеличенных размеров с собственным источником питания, которые не зависят от энергии считывателя и читаются на дальнем расстоянии (до 300 метров). Они могут оснащаться дополнительной электроникой, например, сенсорами для мониторинга температуры, влажности и прочих внешних факторов. Такие метки способны хранить больший объём информации для отправки приёмопередатчиком, они являются самыми надежными и высокоточными. Активные метки способны генерировать выходной сигнал большего уровня, чем пассивные, и могут использоваться не только в воздухе, но и в более агрессивных средах: воде, телах людей и животных, металлах (корабельные контейнеры, автомобили). В противовес всем этим достоинствам, для активных меток свойственны существенные недостатки, которые ограничивают их повсеместное применение: они достаточно дорогие, а у их собственных батарей ограничено время работы (до 10 лет).
• Полупассивные (полуактивные) – чипы небольших размеров с собственным источником энергопитания (батареей). Дальность их действия зависит только от чувствительности приёмника считывателя.

По типу используемой памяти RFID-метки бывают :

• RO (Read Only), в которые информация записывается лишь единожды, сразу при изготовлении. Такие метки пригодны только для идентификации и их практически невозможно подделать;
• WORM (Write Once Read Many) – помимо уникального идентификатора, такие транспондеры содержат блок однократно записываемой памяти, которую можно многократно читать;
• RW (Read and Write) – транспондеры с идентификатором и блоком памяти для многократного чтения и записи данных.

По рабочей частоте RFID-метки делят на :

• низкочастотные LF (125-134 кГц, стандарт ISO/IEC 18000-2:2009) – пассивные системы этого диапазона дешевы и часто используются для подкожного чипирования животных и людей. Достаточно хорошо работают на небольшом расстоянии. Для транспондеров этого диапазона свойственны коллизии – ошибки одномоментной передачи информации в среде коллективного доступа.
• высокочастотные HF (13,56 МГц, стандарт ISO/IEC 18000-3:2010) – дешевы, без экологических и лицензионных проблем, поддержаны стандартом ISO 14443, имеют широкую линейку решений. Используются в платежных системах, логистике, идентификации личности. Для систем этого диапазона характерны коллизии и проблемы со считыванием на большие расстояния, в условиях высокой влажности и наличия металла.
• ультравысокочастотные UHF (860—960 МГц, стандарт ISO/IEC 18000-63(C)) – снабжены антиколлизионными механизмами, позволяют работать с большими расстояниями, используются в складской и производственной логистике.
• радиочастотные UHF-метки ближнего поля – работают в магнитном поле антенны в условиях высокой влажности, присутствия воды и металла. Используются в розничной торговле фармацевтическими товарами и учете, где необходим контроль подлинности, за продукцией, содержащий воду и металлические детали.

По материалу объекта маркировки различают метки :

• для металлических объектов;
• для объектов, не содержащих металл;
• универсальные.

По исполнению RFID-метка может быть в виде :

• наклейки;
• интегрированной в объект чипирования (бирка, этикетка);
• корпусированная – для использования в экстремальных условиях (очень низкие или высокие температуры, защита от горения и т.д.)

Классификация RFID-меток