Zaloguj się
Wszystkie
7 sierpnia 2024
553
Dla potrzeb tego artykułu wprowadźmy umowny podział technik identyfikacji. Pierwsza metoda jest stosowana od lat. Za jej pomocą rozpoznawane są obiekty wyposażone w specjalne znaczniki (tagi). Jak dobrze wiemy z praktyki, takie znaczniki mogą być różnego typu, ale najczęściej używane są radiowe i optyczne. Rozwój drugiej metody, bardziej zbliżonej do naturalnego rozróżniania obiektów przez człowieka, umożliwiły postęp w dziedzinach szybkości przetwarzania danych oraz rozwój algorytmów oceny obrazu. W tej drugiej metodzie jako sensora najczęściej używa się kamery pracującej w zakresie światła widzialnego lub niewidzialnego i rozpoznaje obraz zapamiętany w buforze pamięci. Nie jest też regułą, że obraz jest odbierany przez kamerę – niekiedy może to być czujnik radarowy, ultradźwiękowy lub inny. Nie jest też powiedziane, że rozpoznawanie obiektu musi odbywać się o mechanizmy dostępne naszemu organizmowi, ponieważ czasami w tych bardziej zaawansowanych metodach wykorzystuje się metody numeryczne.
Identyfikacja RFID
Identyfikacja RFID jest dobrze znaną i powszechnie stosowaną od wielu lat. Najczęściej używa się w niej tzw. znaczników (tagów) pasywnych zasilanych energią pola elektromagnetycznego wytwarzanego przez antenę, najczęściej wykonaną w postaci cewki o kilku – kilkudziesięciu zwojach, zależnie od częstotliwości nośnej. Innym rodzajem znaczników są rzadziej stosowane tagi aktywne lub pasywno – aktywne, zasilane z baterii lub w inny sposób, transmitujące dane na znaczną odległość. Dodajmy przy tym, że w artykule zajmujemy się systemami „cywilnymi”, a nie metodą identyfikacji np. samolotów, stosowaną w lotnictwie, aczkolwiek ona też opiera się na nadawaniu pewnego unikatowego numeru identyfikacyjnego lub komunikatu, które mogą być odbierane przez specjalny odbiornik.
Popularność metody, w której są stosowane znaczniki RFID zaczęła wzrastać na przestrzeni ostatnich 20 lat, a prawdziwy jej boom powodują znaczniki komunikujące się za pomocą interfejsu NFC, w który to jest wyposażona większość współczesnych smartfonów. Można zaryzykować twierdzenie, że dzięki znacznikom NFC ta technologia trafiła pod przysłowiowe strzechy i jest szeroko stosowana przez różnych użytkowników, nie tylko profesjonalistów. Co ważne, znaczniki NFC mające możliwość komunikacji dwukierunkowej oraz przechowywania danych, są tanie, powszechnie dostępne i wykonywane np. w postaci naklejki na przedmiot. Dzięki odpowiedniemu oprogramowaniu i możliwości komunikowania się z bazą danych za pomocą Wi-Fi lub GSM, nasz smartfon może pełnić rolę czytnika. Dzięki niemu można np. przekazać informację o odbiorze przesyłki, sprawdzić datę produkcji i numer seryjny urządzenia, daty jego przeglądów itp. Kiedyś był do tego wymagany specjalny czytnik, a dziś większość z nas nosi taki czynnik w kieszeni.
Pamiętam czasy, gdy znaczniki RFID były kosztowne, duże, a budując urządzenie trzeba było poważnie zastanowić się na kosztem użycia tej technologii identyfikacji. Współcześnie, czego dowodem są między innymi znaczniki NFC, udało się opracować takie metody produkcji, które pozwoliły na obniżenie ceny znaczników. Wprowadzono również wyższe częstotliwości nośne, co spowodowało miniaturyzację anten (a tym samym czytników) oraz tagów. Technologie komunikacji sieciowej – przewodowe i bezprzewodowe – umożliwiły sensowne wykorzystanie danych odczytywanych ze znaczników. Wprowadzono również mechanizmy kryptograficzne, dzięki którym „podsłuchana” komunikacja pomiędzy znacznikiem i czytnikiem jest trudna do rozszyfrowania. W końcu, coraz bardziej wdzierająca się w codzienność automatyzacja różnych aspektów życia, wymusiła przyjęcie pewnych rozwiązań zdalnej identyfikacji, bez których nie byłoby możliwe uproszczenie czy też przyspieszenie wykonywania różnego rodzaju operacji.
Na przestrzeni lat powstało wiele standardów RFID. Wiele z nich zyskało popularność w pewnych konkretnych zastosowaniach np. standardy Unique i Hitag pracujące w paśmie 125 kHz są do dziś chętnie stosowane w systemach kontroli dostępu. Co może być istotne z punktu widzenia inżyniera, istnieją pewne „mutacje” starych standardów, które opracowano w miarę rozwoju technologii i techniki.
Znaczniki aktywne mają własne źródło zasilania i mogą funkcjonować niezależnie, bez potrzeby inicjowania transmisji przez czytnik. Wbudowane źródło energii pozwala na przesyłanie sygnału na dużą odległość, ograniczoną przez zasoby zgormadzonej energii oraz stosowaną metodę transmisji sygnału. Znaczniki pasywno-aktywne również korzystają z własnego źródła energii, co pozwala im na transmisję sygnału na dużą odległość, ale mają mniej obwodów elektronicznych i nie mogą samodzielnie zainicjalizować komunikacji – czekają w uśpieniu do momentu, gdy wzbudzi je czytnik.
Znaczniki pasywne najczęściej są zbudowane w postaci anteny (zwykle cewki o kilku – kilkunastu zwojach), do której jest dołączony układ scalony zawierający znaczni. W stanie spoczynku znacznik nie jest zasilany i w ogóle nie pobiera prądu – oczekuje do momentu, gdy za pomocą pola elektromagnetycznego zasili i wzbudzi go czytnik. Dzięki odpowiedniej budowie oraz metodzie modulacji, antena służy jako swego rodzaju uzwojenie pierwotne transformatora zasilającego oraz komponent odbierający dane z czytnika. Zebrana przez znacznik energia jest też wykorzystywana do wyemitowania odpowiedzi, przy czym ze względu na jej ograniczoną ilość, dostępny zasięg transmisji jest niewielkie i zwykle wynosi kilka centymetrów.
W zależności od standardu, planowanego zasięgu i aplikacji, korzysta się z kilku pasm. Są to: 125 kHz, 13,56 MHz, 433 MHz, 866 MHz, 2,4…5,8 GHz, 3,1…10 GHz.
Do cech wspólnych różnych standardów tagów RFID należy też fakt, że mają one pamięć, w której jest zapisany unikatowy kod identyfikacyjny. W zależności od zastosowania, może on w pełni wystarczać do danej aplikacji, lub może być konieczne zapisanie w pamięci znacznika dodatkowych informacji. Tu pojawiają się większe różnice, gdyż pamięć ta może mieć różną pojemność i może być zapisywana jednokrotnie lub nadpisywana wiele razy, w zależności od standardu.
Standard Hitag
Znaczniki tego typu dzięki małej częstotliwości nośnej (zakres 100…150 kHz) świetnie sprawdzają się w trudnych warunkach eksploatacji, a więc tam, gdzie w tle transmisji występują zakłócenia. Znaczniki Hitag są zgodne z międzynarodowymi standardami: ISO 11784, ISO 11785, ISO 14223, ISO 18000-2. Opracowano cztery odmiany systemu Hitag:
- Podstawowy standard Hitag 1 wykorzystuje nośną o częstotliwości 125 kHz i nie wymaga żadnych dodatkowych komponentów poza czytnikiem. Komunikacja odbywa się dwukierunkowo, w trybie half duplex, przy czym jest możliwe szyfrowanie danych. Dzięki zastosowani algorytmu antykolizyjnego można odczytać wiele znaczników umieszczonych w polu anteny. Hitag 1 zawiera też obsługę korekcji błędów na podstawie sumy kontrolnej. Tagi te mieszczą 2048 bitów. Wbudowana pamięć może być zapisywana wielokrotnie.
- Tagi Hitag 2 mają 256 bitów pamięci, z czego tylko 128 może być zapisane przez użytkownika. Również obsługują szyfrowanie, przy czym jest możliwy wybór sposobu kodowania emitowanych danych (Manchester lub dwufazowy).
- Hitag S jest dostępny jest w dwóch odmianach – o pojemności 256 lub 2048 bitów. Pozwala na szybszą transmisję i pracuje w zakresie częstotliwości 100…150 kHz. Tagi Hitag S mają 32-bitowy, unikalny identyfikator oraz 48-bitowy klucz szyfrujący.
- Hitag µ zaprojektowano tak, aby znaczniki były jak najmniejsze, a jednocześnie zgodne z pozostałymi z tej rodziny. Są najbardziej zbliżone do standardu Hitag S.
Facebook
Twitter
Linkedin
Kup teraz
