(最新整理)RFID在智能超市中的應用問題分析

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2、頻識別技術應用于超級市場,能迅速查詢、調用各商品的信息，能對商品的信息實時改寫和對商品進行遠距離的群識別，達到宏觀管理、實現(xiàn)信息共享、提高工作效率的目的;而且能加快顧客支付速度，提高顧客的滿意度和忠誠度，降低超市的風險度.本文主要探討將rfid技術應用在智能超市中的相關問題.2. 智能超市工作原理智能超市是融合射頻識別技術、計算機通信網絡、數(shù)據(jù)庫管理技術于一體的現(xiàn)代化超市，具有運轉效率高、風險成本低、管理科學先進、服務品質優(yōu)良等優(yōu)點.智能超市最大特點是采用射頻識別技術，不需人工對每件商品條碼進行掃描，這樣可以節(jié)約大量的人力和物力,提高效率 ，避免超市出口排長長的隊伍。由于射頻信號能夠穿透衣服等

3、障礙物，這樣還可以防止超市商品被盜。超市的每件商品都貼上電子標簽，標簽內存儲的信息包括商品的編碼、價格等.當標簽進入讀寫器的識別范圍內,標簽馬上就能被激活,商品所有的信息都能被讀寫器獲取，然后顯示給顧客和工作人員。讀寫器內部采用防碰撞算法，能同時識別多個標簽，并且無遺漏.基于rfid的智能超市不但安全，而且快捷，具有很大的市場前景。對于大型的智能超市，是由多個下屬分店、連鎖總部、配送中心等機構組成。超市的總部、分店、配送中心往往處于一個城市不同的地理位置，它們各自的局域網服務器需通過internet方式實現(xiàn)遠程連接。智能超市信息管理系統(tǒng)采用分布式數(shù)據(jù)庫結構：即一級數(shù)據(jù)服務器設在總部，二級數(shù)據(jù)服

4、務器設在各分店.所有服務器在整體上構成一個分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。智能超市分店結構圖,每個分店由支付系統(tǒng)、進貨系統(tǒng)、無線手持終端、管理系統(tǒng)組成，四個系統(tǒng)由計算機網絡連接起來。支付系統(tǒng)、進貨系統(tǒng)、無線手持終端的核心設備同為rfid讀寫器，區(qū)別在于支付系統(tǒng)是從數(shù)據(jù)庫中刪除商品記錄，進貨系統(tǒng)是向數(shù)據(jù)庫中添加商品記錄，而無線手持終端供顧客和工作人員使用。3. 射頻識別相關技術31 rfid技術基礎及組成由于射頻識別技術綜合了射頻技術、信息技術、控制技術等多學科的技術,故其表現(xiàn)出多種不同的特征和特性。按照不同的分類標準，可以把市場上的rfid系統(tǒng)按照系統(tǒng)的功能、特性等分類.(1）按照能量供應方式進行分類，可以

5、分為有源和無源。制約rfid技術推廣的一種重要因素是成本，故智能超市中rfid系統(tǒng)選用無源標簽。(2)按照工作頻率分為低頻系統(tǒng)、中頻系統(tǒng)和高頻系統(tǒng).低頻系統(tǒng)主要有125khz和1342khz兩種,中頻射頻卡頻率為l356mhz，高頻射頻卡頻率主要有433mhz、915mhz、245ghz、58ghz等。智能超市對射頻識別的讀寫距離和讀寫速度都有嚴格的要求，所以本設計方案采用高頻射頻系統(tǒng)。(3）按調制方式的不同可分為主動式和被動式。由于智能超市使用的是無源標簽，其反射調制散射可以確保讀寫器只激活識別范圍內的射頻卡.因此在智能超市中選用被動式最合適。3.2 rfid工作原理最基本的射頻識別系統(tǒng)由兩

6、部分組成:一是電子標簽，用于存儲信息,為被識別對象；二是瀆寫器,用于讀取電子標簽信息。電子標簽與讀寫器之問通過禍合實現(xiàn)射頻信號的空間耦合;在耦合通道內，根據(jù)時序關系,實現(xiàn)能量的傳遞和數(shù)據(jù)的交換.在典型的磁場中，如915mhz的射頻系統(tǒng)中，讀寫器和標簽之間的作用可視同雷達原理模型，電子標簽在接收到讀寫器發(fā)出的高頻信號后，經過射頻檢波、倍壓、穩(wěn)壓、存儲電路處理，轉化為電子標簽工作所需要的工作電壓。在發(fā)送電子標簽所載數(shù)據(jù)時，通過一個混頻器(邏輯門)將數(shù)據(jù)信號與中頻信號進行調制，并用調制結果控制天線的&ldquo；阻抗開關”改變天線的發(fā)射系數(shù),使得讀寫器接收到的能量呈現(xiàn)出不同的幅度，從而完

7、成調制和傳輸過程。4. rfid在智能超市中的應用問題目前,國內外有大量人員在進行rfid相關研究，取得許多成果，并且成功將rfid技術應用到日常生活生產中去。但無論是國外還是國內，還沒有一家公司將rfid技術應用到超市管理中去，僅有法國沃爾瑪在個別超市在做試點運行。沃爾瑪公司近期還沒有打算將這種基于rfid的智能超市推廣開來，不僅是電子標簽成本太高的原因，最主要原因是在超市這種特殊環(huán)境中,rfid還存在許多技術上的缺陷，許多關鍵問題亟待解決.5. 1讀寫器的硬件電路設計讀寫器是射頻識別系統(tǒng)不可缺少的設備裝置，是系統(tǒng)與諸多流動的電子標簽進行數(shù)據(jù)交換的工具，是系統(tǒng)運行的關鍵環(huán)節(jié),其技術參數(shù)指標對

8、系統(tǒng)的整體性能和可靠性有著決定性影響。硬件設計是決定讀寫器性能的關鍵，其目標是要達到閱讀距離遠、識別速率快、識別率100%的要求。經過研究發(fā)現(xiàn)，能夠采取一些措施提高閱讀器的性能。針對超市應用特點，我們設計了一個無源后向散射式rfid讀寫器.從構成上，它可以分作兩個部分，即射頻前端和數(shù)字基帶 。圖2為讀寫器結構框圖,射頻前端部分包括了發(fā)射電路、接收電路、環(huán)行器和天線；數(shù)字基帶包括dsp和fpga芯片。其中，發(fā)射電路可以細分為載波電路、調制電路、放大電路，其工作過程如下：（1)載波電路通過鎖相環(huán)控制壓控振蕩器，產生載波頻率(860960mhz），送至調制電路；(2)調制電路中混頻器將載波信號和讀寫

9、器的基帶信號混合成調制信號，經過低噪聲放大器和濾波后,送至放大器;(3)讀寫器根據(jù)需要通過衰減器調節(jié)發(fā)射信號的增益,發(fā)射信號經過rf功率放大器后經環(huán)形器送至讀寫器天線發(fā)出。6. 2數(shù)據(jù)傳輸與完整性研究如何提高對電子標簽的識別速率，也是本課題的研究重點之一。對于智能超市，商品眾多,如果單個商品電子標簽識別上需要花費大量時間，那么仍然無法避免超市出口排長隊的現(xiàn)象.提高標簽識別速率的關鍵問題是提高系統(tǒng)的編解碼和數(shù)據(jù)校驗速率。rfid系統(tǒng)采用無接觸的方式進行數(shù)據(jù)傳輸，因此在傳輸過程中很容易受到干擾，包括系統(tǒng)內部的熱噪聲和系統(tǒng)外部的各種電磁干擾,這些都會使傳輸?shù)男盘柊l(fā)生畸變,從而導致傳輸錯誤.為了提高數(shù)

10、字傳輸系統(tǒng)的可靠性，降低信息傳輸?shù)牟铄e率,采用crc一16對傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進行校驗。當發(fā)現(xiàn)接收的數(shù)據(jù)錯誤時，讓數(shù)據(jù)進行重新發(fā)送。并且，在讀寫器設計時，采用一些抗干擾措施，提高系統(tǒng)抗干擾能力。7. 3防碰撞算法研究防碰撞算法研究是智能超市rfid系統(tǒng)研究的最關鍵問題，也是難點,是制約rfid系統(tǒng)在超市應用的重要因素.顧客從超市采購的商品,一般數(shù)量較多，要在盡可能短的時間內準確、完全的識別出這些商品，這是防碰撞算法需要解決的問題。當顧客推著購物車進入讀寫器識別范圍內，所有電子標簽同時產生響應，發(fā)生標簽的碰撞,需要一種算法能夠從這堆商品中逐個識別出這些標簽。所以，rfid系統(tǒng)會采用一定的策略或算法來避免

11、沖突現(xiàn)象的發(fā)生,控制標簽的響應信息逐個通過射頻信道被閱讀器接收。防碰撞問題的研究主要解決兩個問題：一是如何避免或減少閱讀器與標簽之問的沖突問題.二是避免或減少閱讀器之間的干擾碰撞問題 。為降低超市成本,提高超市利潤，在智能超市系統(tǒng)中采用無源標簽。根據(jù)eiciso 180006,只能采用typeb型標簽，故防碰撞算法也只能采用二進制算法，二進制搜索算法是最常用的rfid系統(tǒng)防沖突算法,其算法非常靈活，不會發(fā)生防沖突失敗的情況。對于n個標簽發(fā)生沖突的情況，只需要一定次數(shù)的防碰撞循環(huán)就能將適合的標簽準確的識別出來。這種算法的基本思想就是讀寫器判斷出標簽的序列號發(fā)送時產生的數(shù)據(jù)沖突位置，然后強制地命令那些在沖突位置發(fā)送信息為ldquo;0rdquo;或者為“1”的標簽退出沖突。當n-1個應答器退出沖突后信道就會被