Компьютерные технологии проектирования RFID и их применение в контроле автомобильного движения

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки российской федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Казанский Национальный Исследовательский Технический Университет им.А.Н. Туполева-КАИ»

(КНИТУ-КАИ)

Институт Радиоэлектроники и Телекоммуникаций

Кафедра КиТП ЭС

Курсовая работа

Тема:

«Компьютерные технологии проектирования RFID и их применение в контроле автомобильного движения»

по дисциплине: «Компьютерные технологии моделирования процессов и проектирования радиоэлектронных средств»

Выполнил: ст. гр 5182 Табакаев Р.Е.

Руководитель: Кузнецов Д.И.

Казань - 2016



Оглавление

Введение

История RFID меток

Классификация

По источнику питания

По типу используемой памяти

По рабочей частоте

Ридеры

Преимущества и недостатки

Характеристики технологии

Дальняя идентификация

Заключение

Литература



Введение

RFID (англ. Radio Frequency IDentification, радиочастотная идентификация) -- способ автоматической идентификации объектов, в котором посредством радиосигналов считываются или записываются данные, хранящиеся в так называемых транспондерах, или RFID-метках.

Любая RFID-система состоит из считывающего устройства (считыватель, ридер или интеррогатор) и транспондера (он же RFID-метка, иногда также применяется термин RFID-тег).

По дальности считывания RFID-системы можно подразделить на системы:

· ближней идентификации (считывание производится на расстоянии до 20 см);

· идентификации средней дальности (от 20 см до 5 м);

· дальней идентификации (от 5 м до 300 м)

Большинство RFID-меток состоит из двух частей. Первая -- интегральная схема (ИС) для хранения и обработки информации, модулирования и демодулирования радиочастотного (RF) сигнала и некоторых других функций. Вторая -- антенна для приёма и передачи сигнала.

C введением RFID-меток в повседневную жизнь связан ряд проблем. Например, потребители, не обладающие считывателями, не всегда могут обнаружить метки, прикреплённые к товару на этапе производства и упаковки, и избавиться от них. Хотя при продаже, как правило, такие метки уничтожаются, сам факт их наличия вызывает опасения у правозащитных организаций и некоторых представителей Русской Православной Церкви.

Уже известные приложения RFID (бесконтактные карты в системах контроля и управления доступом, системах дальней идентификации и в платёжных системах) получают дополнительную популярность с развитием интернет-услуг. память ридер радиочастотный идентификация

История RFID меток

В 1945 году Лев Сергеевич Термен изобрёл для Советского Союза устройство, которое позволило накладыватьаудиоинформацию на случайные радиоволны. Звук вызывал колебание диффузора, которое незначительно изменяло формурезонатора, модулируя отражённую радиочастотную волну. И хотя устройство представляло лишь пассивный передатчик (т. н. «жучок»), это изобретение причисляют к первым предшественникам RFID-технологии.

Технология, наиболее близкая к данной -- система распознавания «свой-чужой» IFF (Identification Friend or Foe), изобретённая Исследовательской лабораторией ВМС США в 1937 году. Она активно применялась союзниками во время Второй мировой войны, чтобы определить, своим или чужим является объект в небе. Подобные системы до сих пор используются как в военной, так и в гражданской авиации.

Ещё одной вехой в использовании RFID-технологии является послевоенная работа Гарри Стокмана (Harry Stockman) под названием «Коммуникации посредством отражённого сигнала» (англ. "Communication by Means of Reflected Power") (докладыIRE, стр. 1196--1204, октябрь 1948)^[5]. Стокман отмечает, что «…значительные работы по исследованию и разработке были сделаны до того, как были решены основные проблемы в связи посредством отражённого сигнала, а также до того, как были найдены области применения данной технологии»^[6].

Первая демонстрация современных RFID-чипов (на эффекте обратного рассеяния), как пассивных, так и активных, была проведена в Исследовательской лабораторииЛос-Аламоса (англ. Los Alamos Scientific Laboratory) в 1973 году. Портативная система работала на частоте 915 МГц и использовала 12-битные метки.

Первый патент, связанный собственно с названием RFID, был выдан Чарльзу Уолтону (Charles Walton) в 1983 году (патент США за № 4,384,288)



Классификация RFID-меток

Существует несколько способов систематизации RFID-меток и систем:

· По рабочей частоте

· По источнику питания

· По типу памяти

· По исполнению^[9]

По источнику питания

По типу источника питания RFID-метки делятся на:

· Пассивные

· Активные

· Полупассивные

Пассивные

RFID-антенна

Пассивные RFID-метки не имеют встроенного источника энергии. Электрический ток, индуцированный в антенне электромагнитным сигналом от считывателя, обеспечивает достаточную мощность для функционирования кремниевого КМОП-чипа, размещённого в метке, и передачи ответного сигнала.

Коммерческие реализации низкочастотных RFID-меток могут быть встроены в стикер (наклейку) или имплантированы под кожу (см. VeriChip).

В 2006 Hitachi изготовила пассивное устройство, названное µ-Chip (мю-чип), размерами 0,15Ч0,15 мм (не включая антенну) и тоньше бумажного листа (7,5 мкм). Такого уровня интеграции позволяет достичь технология «кремний-на-изоляторе» (SOI). µ-Chip может передавать 128-битный уникальный идентификационный номер, записанный в микросхему на этапе производства. Данный номер не может быть изменён в дальнейшем, что гарантирует высокий уровень достоверности и означает, что этот номер будет жёстко привязан (ассоциирован) с тем объектом, к которому присоединяется или в который встраивается этот чип. µ-Chip отHitachi имеет типичный радиус считывания 30 см (1 фут). В феврале 2007 года Hitachi представила RFID-устройство, обладающее размерами 0,05Ч0,05 мм, и толщиной, достаточной для встраивания в лист бумаги.

Компактность RFID-меток зависит от размеров внешних антенн, которые по размерам превосходят чип во много раз и, как правило, определяют габариты меток. Наименьшая стоимость RFID-меток, которые стали стандартом для таких компаний, как Wal-Mart, Target, Tesco в Великобритании, Metro AG в Германии иМинистерства обороны США, составляет примерно 5 центов за метку фирмы SmartCode (при покупке от 100 млн штук. К тому же, из-за разброса размеров антенн, и метки имеют различные размеры -- от почтовой марки до открытки. На практике максимальная дистанция считывания пассивных меток варьируется от 10 см (4 дюймов) (согласно стандарту ISO 14443) до нескольких метров (стандарты EPC и ISO 18000-6), в зависимости от выбранной частоты и размеров антенны. В некоторых случаях антенна может быть изготовлена печатным способом.

Производственные процессы от Alien Technology под названием Fluidic Self Assembly, от SmartCode -- Flexible Area Synchronized Transfer (FAST) и от Symbol Technologies -- PICA направлены на дальнейшее уменьшение стоимости меток за счёт применения массового параллельного производства. Alien Technology в настоящее время использует процессы FSA и HiSam для изготовления меток, в то время как PICA -- процесс от Symbol Technologies -- находится ещё на стадии разработки. Процесс FSA позволяет производить свыше 2 миллионов ИС пластин в час, а PICA процесс -- более 70 миллиардов меток в год (если его доработают). В этих технических процессах ИС присоединяются к пластинам меток, которые в свою очередь присоединяются к антеннам, образуя законченный чип. Присоединение ИС к пластинам и в дальнейшем пластин к антеннам -- самые пространственно чувствительные элементы процесса производства. Это значит, что при уменьшении размеров ИС монтаж (англ. Pick and place) станет самой дорогой операцией. Альтернативные методы производства, такие как FSA и HiSam, могут значительно уменьшить себестоимость меток. Стандартизация производства (англ. Industry benchmarks) в конечном счёте приведёт к дальнейшему падению цен на метки при их широкомасштабном внедрении.

Некремниевые метки могут изготавливаться из полимерных полупроводнико. В настоящее время их разработкой занимаются несколько компаний по всему миру. Метки, изготавливаемые в лабораторных условиях и работающие на частотах 13,56 МГц, были продемонстрированы в 2005 году компаниями PolyIC (Германия) иPhilips (Голландия). В промышленных условиях полимерные метки будут изготавливаться методом прокатной печати (технология напоминает печать журналов и газет), в результате чего они будут дешевле, чем метки на основе ИС. В конечном счёте это может закончиться тем, что для большинства сфер применения метки станут печатать так же просто, как и штрих-коды, и они станут такими же дешёвыми.

Пассивные метки УВЧ и СВЧ диапазонов (860--960 МГц и 2,4-2,5 ГГц) передают сигнал методом модуляции отражённого сигнала несущей частоты (англ.Backscattering Modulation -- модуляция обратного рассеяния). Антенна считывателя излучает сигнал несущей частоты и принимает отражённый от метки модулированный сигнал. Пассивные метки ВЧ диапазона передают сигнал методом модуляции нагрузки сигнала несущей частоты (англ. Load Modulation -- нагрузочная модуляция). Каждая метка имеет идентификационный номер. Пассивные метки могут содержать перезаписываемую энергонезависимую память EEPROM-типа. Дальность действия меток составляет 1--200 см (ВЧ-метки) и 1-10 метров (УВЧ и СВЧ-метки).

Активные

Активные RFID-метки обладают собственным источником питания и не зависят от энергии считывателя, вследствие чего они читаются на дальнем расстоянии, имеют бомльшие размеры и могут быть оснащены дополнительной электроникой. Однако, такие метки наиболее дороги, а у батарей ограничено время работы.

Активные метки в большинстве случаев более надёжны и обеспечивают самую высокую точность считывания на максимальном расстоянии. Активные метки, обладая собственным источником питания, также могут генерировать выходной сигнал большего уровня, чем пассивные, позволяя применять их в более агрессивных для радиочастотного сигнала средах: воде (включая людей и животных, которые в основном состоят из воды), металлах (корабельные контейнеры, автомобили), для больших расстояний на воздухе. Большинство активных меток позволяет передать сигнал на расстояния в сотни метров при жизни батареи питания до 10 лет. Некоторые RFID-метки имеют встроенные сенсоры, например, для мониторинга температуры скоропортящихся товаров. Другие типы сенсоров в совокупности с активными метками могут применяться для измерения влажности, регистрации толчков/вибрации, света, радиации, температуры и газов в атмосфере (например,этилена).

Активные метки обычно имеют гораздо больший радиус считывания (до 300 м) и объём памяти, чем пассивные, и способны хранить больший объём информации для отправки приёмопередатчиком.

Полупассивные

Полупассивные RFID-метки, также называемые полуактивными, очень похожи на пассивные метки, но оснащены батареей, которая обеспечивает чип энергопитанием. При этом дальность действия этих меток зависит только от чувствительности приёмника считывателя и они могут функционировать на большем расстоянии и с лучшими характеристиками.

По типу используемой памяти

По типу используемой памяти RFID-метки делятся на:

· RO (англ. Read Only) -- данные записываются только один раз, сразу при изготовлении. Такие метки пригодны только для идентификации. Никакую новую информацию в них записать нельзя, и их практически невозможно подделать.

· WORM (англ. Write Once Read Many) -- кроме уникального идентификатора такие метки содержат блок однократно записываемой памяти, которую в дальнейшем можно многократно читать.

· RW (англ. Read and Write) -- такие метки содержат идентификатор и блок памяти для чтения/записи информации. Данные в них могут быть перезаписаны многократно.

По рабочей частоте

Метки диапазона LF (125--134 кГц)

RFID-метка 125 кГц

Пассивные системы данного диапазона имеют низкие цены, и в связи с физическими характеристиками, используются для подкожных меток при чипировании животных, людей и рыб. Однако, в связи с длиной волны, существуют проблемы со считыванием на большие расстояния, а также проблемы, связанные с появлением коллизий при считывании.

Метки диапазона HF (13,56 МГц)

Системы 13МГц дешевы, не имеют экологических и лицензионных проблем, хорошо стандартизованы, имеют широкую линейку решений. Применяются в платежных системах, логистике, идентификации личности. Для частоты 13,56 МГц разработан стандартISO 14443 (виды A/B). В отличие от Mifare 1К в данном стандарте обеспечена система диверсификации ключей, что позволяет создавать открытые системы. Используются стандартизованные алгоритмы шифрования.

На основе стандарта 14443 В разработано несколько десятков систем, например, система оплаты проезда общественного транспорта Парижского региона.

Для существовавших в данном диапазоне частот стандартов были найдены серьёзные проблемы в безопасности: совершенно отсутствовала криптография у дешёвых чипов карты Mifare Ultralight, введённая в использование в Нидерландах для системы оплаты проезда в городском общественном транспорте OV-chipkaart, позднее была взломана считавшаяся более надёжной карта Mifare Classic.

Как и для диапазона LF, в системах, построенных в HF-диапазоне, существуют проблемы со считыванием на большие расстояния, считывание в условиях высокой влажности, наличия металла, а также проблемы, связанные с появлением коллизий при считывании.

Метки диапазона UHF (860--960 МГц)

Метки данного диапазона обладают наибольшей дальностью регистрации, во многих стандартах данного диапазона присутствуют антиколлизионные механизмы. Ориентированные изначально для нужд складской и производственной логистики, метки диапазона UHF не имели уникального идентификатора. Предполагалось, что идентификатором для метки будет служить EPC-номер (Electronic Product Code) товара, который каждый производитель будет заносить в метку самостоятельно при производстве. Однако скоро стало ясно, что помимо функции носителя EPC-номера товара хорошо бы возложить на метку ещё и функцию контроля подлинности. То есть возникло требование, противоречащее самому себе: одновременно обеспечить уникальность метки и позволить производителю записывать произвольный EPC-номер.

Долгое время не существовало чипов, которые бы удовлетворяли этим требованиям полностью. Выпущенный компанией Philips чип Gen 1.19 обладал неизменяемым идентификатором, но не имел никаких встроенных функций по паролированию банков памяти метки, и данные с метки мог считать кто угодно, имеющий соответствующее оборудование. Разработанные впоследствии чипы стандарта Gen 2.0 имели функции паролирования банков памяти (пароль на чтение, на запись), но не имели уникального идентификатора метки, что позволяло при желании создавать идентичные клоны меток.

Наконец, в 2008 году компания NXP выпустила два новых чипа, которые на сегодняшний день отвечают всем выше перечисленным требованиям. Чипы SL3S1202 и SL3FCS1002 выполнены в стандарте EPC Gen 2.0, но отличаются от всех своих предшественников тем, что поле памяти TID (Tag ID), в которое при производстве обычно пишется код типа метки (и он в рамках одного артикула не отличается от метки к метке), разбито на две части. Первые 32 бита отведены под код производителя метки и её марку, а вторые 32 бита -- под уникальный номер самого чипа. Поле TID -- неизменяемое, и, таким образом, каждая метка является уникальной. Новые чипы имеют все преимущества меток стандарта Gen 2.0. Каждый банк памяти может быть защищен от чтения или записи паролем, EPC-номер может быть записан производителем товара в момент маркировки

В UHF RFID-системах по сравнению с LF и HF ниже стоимость меток, при этом выше стоимость прочего оборудования.

В настоящее время частотный диапазон УВЧ открыт для свободного использования в Российской Федерации в так называемом «европейском» диапазоне -- 863--868 МГЦ.

Радиочастотные UHF-метки ближнего поля

Метки ближнего поля (англ. UHF Near-Field), не являясь непосредственно радиометками, а используя магнитное поле антенны, позволяют решить проблему считывания в условиях высокой влажности, присутствия воды и металла. С помощью данной технологии ожидается начало массового применения RFID-меток в розничной торговле фармацевтическими товарами (нуждающимися в контроле подлинности, учёте, но при этом зачастую содержащими воду и металлические детали в упаковке)

Ридеры (Считыватели)

Приборы, которые читают информацию с меток и записывают в них данные. Эти устройства могут быть постоянно подключенными к учётной системе или работать автономно.

Виды считывателей

Настольный RFID-считыватель

Портальный RFID-считыватель

Стационарные

Стационарные считыватели крепятся неподвижно на стенах, дверях, движущихся складских устройствах (штабеляторах, погрузчиках). Они могут быть выполнены в виде замкам, вмонтированы в стол или закреплены рядом с конвейером на пути следования изделий.

По сравнению с переносными, считыватели такого типа обычно обладают большей зоной чтения и мощностью и способны одновременно обрабатывать данные с нескольких десятков меток. Стационарные считыватели подключаются к ПЛК, интегрируются в DCS или подключаются к ПК. Задача таких считывателей -- поэтапно фиксировать перемещение маркированных объектов в реальном времени, либо идентифицировать положение меченых предметов в пространстве.

Мобильные

Обладают сравнительно меньшей дальностью действия и зачастую не имеют постоянной связи с программой контроля и учёта. Мобильные считыватели имеют внутреннюю память, в которую записываются данные с прочитанных меток (потом эту информацию можно загрузить в компьютер) и, как и стационарные считыватели, способны записывать данные в метку (например, информацию о произведённом контроле)^[28].

В зависимости от частотного диапазона метки, дистанция устойчивого считывания и записи данных в них будет различна.

RFID и альтернативные методы автоматической идентификации

RFID-метка SIMATIC RF620T, соответствующая стандартам ISO 18000-6C EPC CLASS 1 GEN. По центру нанесёнштрих-код, справа -- DMC

По функциональности RFID-метки, как метод сбора информации, очень близки к штрих-кодам, наиболее широко применяемым сегодня для маркировки товаров. Несмотря на удешевление стоимости RFID-метки, в обозримом будущем полное вытеснение штрих-кодов радиочастотной идентификацией вряд ли состоится по экономическим причинам (система не будет окупаться).

В то же время и сама технология штрих-кодов продолжает развиваться. Новые разработки (например, двумерный штрих-кодData Matrix) решают ряд проблем, ранее решавшихся лишь применением RFID. Технологии могут дополнять друг друга. Компоненты с неизменными потребительскими свойствами могут маркироваться постоянной маркировкой на основе оптических технологий распознавания, несущей информацию об их дате выпуска и потребительских свойствах, а на RFID-метку можно записать информацию, подверженную изменению, такую, как данные о конкретном получателе заказа на возвращаемой многоразовой упаковке.

Преимущества и недостатки

Преимущества радиочастотной идентификации

· Возможность перезаписи. Данные RFID-метки могут перезаписываться и дополняться много раз, тогда как данные наштрих-коде не могут быть изменены -- они записываются сразу при печати.

· Отсутствие необходимости в прямой видимости. RFID-считывателю не требуется прямая видимость метки, чтобы считать её данные. Взаимная ориентация метки и считывателя часто не играет роли. Метки могут читаться через упаковку, что делает возможным их скрытое размещение. Для чтения данных метке достаточно хотя бы ненадолго попасть в зону регистрации, перемещаясь, в том числе, и на довольно большой скорости. Напротив, устройству считывания штрих-кода всегда необходима прямая видимость штрих-кода для его чтения.

· Большее расстояние чтения. RFID-метка может считываться на значительно большем расстоянии, чем штрих-код. В зависимости от модели метки и считывателя, радиус считывания может составлять до нескольких сотен метров. В то же время подобные расстояния требуются не всегда.

· Больший объём хранения данных. RFID-метка может хранить значительно больше информации, чем штрих-код.

· Поддержка чтения нескольких меток. Промышленные считыватели могут одновременно считывать множество (более тысячи) RFID-меток в секунду, используя так называемую антиколлизионную функцию. Устройство считывания штрих-кода может единовременно сканировать только один штрих-код.

· Считывание данных метки при любом её расположении. В целях обеспечения автоматического считывания штрихового кода, комитеты по стандартам (в том числе EAN International) разработали правила размещения штрих-меток на товарной и транспортной упаковке. К радиочастотным меткам эти требования не относятся. Единственное условие -- нахождение метки в зоне действия считывателя.

· Устойчивость к воздействию окружающей среды. Существуют RFID-метки, обладающие повышенной прочностью и сопротивляемостью жёстким условиям рабочей среды, а штрих-код легко повреждается (например, влагой или загрязнением). В тех сферах применения, где один и тот же объект может использоваться неограниченное количество раз (например, при идентификации контейнеров или возвратной тары), радиочастотная метка оказывается более приемлемым средством идентификации, так как её не требуется размещать на внешней стороне упаковки. Пассивные RFID-метки имеют практически неограниченный срок эксплуатации.

· Многоцелевое использование. RFID-метка может использоваться для выполнения других задач, помимо функции носителя данных. Штрих-код же не программируем и является лишь средством хранения данных.

· Высокая степень безопасности. Уникальное неизменяемое число-идентификатор, присваиваемое метке при производстве, гарантирует высокую степень защиты меток от подделки. Также данные на метке могут быть зашифрованы. Радиочастотная метка обладает возможностью закрыть паролем операции записи и считывания данных, а также зашифровать их передачу. В одной метке можно одновременно хранить открытые и закрытые данные.

Недостатки радиочастотной идентификации

· Работоспособность метки утрачивается при частичном механическом повреждении.

· Стоимость системы выше стоимости системы учёта, основанной на штрих-кодах.

· Сложность самостоятельного изготовления. Штрих-код можно напечатать на любом принтере.

· Подверженность помехам в виде электромагнитных полей.

· Недоверие пользователей, возможности использования её для сбора информации о людях.

· Установленная техническая база для считывания штрих-кодов существенно превосходит по объёму решения на основе RFID.

· Недостаточная открытость выработанных стандартов.

Характеристики технологии

Характеристики технологии	RFID	Штрих-код	QR-код
Необходимость в прямой видимости метки	Чтение даже скрытых меток	Чтение без прямой видимости невозможно	Чтение без прямой видимости невозможно
Объём памяти	От 10 до 512 000 байт	До 100 байт	До 3 072 байт
Возможность перезаписи данных и многократного использования метки	Есть	Нет	Нет
Дальность регистрации	До 100 м	До 4 м	До 1 м
Одновременная идентификация нескольких объектов	До 200 меток в секунду	Невозможна	Зависит от считывателя
Устойчивость к воздействиям окружающей среды: механическому, температурному химическому, влаге	Повышенная прочность и сопротивляемость	Зависит от материала, на который наносится	Зависит от материала, на который наносится
Срок жизни метки	Более 10 лет	Зависит от способа печати и материала, из которого состоит отмечаемый объект	Зависит от способа печати и материала, из которого состоит отмечаемый объект
Безопасность и защита от подделки	Подделать возможно	Подделать легко	Подделать возможно
Работа при повреждении метки	Невозможна	Затруднена	Затруднена
Идентификация движущихся объектов	Да	Затруднена	Затруднена
Подверженность помехам в виде электромагнитных полей	Есть	Нет	Нет
Идентификация металлических объектов	Возможна	Возможна	Возможна
Использование как стационарных, так и ручных терминалов для идентификации	Да	Да	Да
Возможность введения в тело человека или животного	Возможна	Затруднена	Затруднена
Габаритные характеристики	Средние и малые	Малые	Малые
Стоимость	Средняя и высокая	Низкая	Низкая

Дальняя идентификация как способ контроля автомобильного движения

Дальняя идентификация -- технология радиочастотной идентификации (RFID), которая позволяет регистрировать снабженные активными радиочастотными метками объекты на больших расстояниях (до 50 метров) от регистрирующего (считывающего) устройства.

Использование технологии позволяет решить большое количество задач в различных областях деятельности: идентификация автотранспорта, системы безопасности,логистика, складской учёт, автоматизация производств и т. д.^[1]

Системы, используемые для дальней идентификации, как правило состоят из трех элементов:

· Считыватель (ридер)

· Радиочастотные метки (транспондеры, тэги)

· Программное обеспечение (система обработки данных)

Принцип работы

На объект, который необходимо контролировать (например, автомобиль), устанавливается радиочастотная метка. При попадании объекта с меткой в зону действия считывателя, считыватель принимает от метки содержащуюся в ней информацию об объекте и передаёт её в вычислительное устройство (например, персональныйкомпьютер), снабженное специальным программным обеспечением.

Для радиочастотной идентификации могут применяться два типа меток, в зависимости от наличия в них автономного батарейного питания: активные и пассивные. Применение в системах дальней идентификации активных меток, работающих на сверхвысоких частотах и автономном батарейном питании отличает эти системы от стандартных пассивных RFID-систем и делает возможным идентификацию объектов на больших расстояниях (до 50 м). ^[2]

Режим доступа

В этом режиме считыватель интегрируется в стандартную систему контроля и управления доступом (СКУД). Как только в зоне его действия оказывается метка, находящаяся у человека или установленная в автомобиле, информация с неё через считыватель поступает в контроллер СКУД, который открывает преграждающее устройство. Система дальней идентификации не требует остановки машины, открытия окон и близкого поднесения метки к считывателю, что делает её максимально комфортной для контроля доступа на платные парковки, автостоянки и для пропуска VIP-персон.

Режим мониторинга

В режиме мониторинга считыватели в комплекте с метками позволяют решать задачи по учёту наличия и перемещения контролируемых объектов на заданнойтерритории в реальном времени. При этом возможна запись, хранение получаемой информации и генерирование тревожных сигналов при появлении или исчезании метки или при исчезании с контролируемой территории.

Режим мониторинга используется при решении следующих задач:

· Отслеживание движения транспорта;

· Определение местоположения людей;

· Контроль личного состава в районе заданной области (КПП, пост охраны и т.п.). Регистрируется вход\выход носителя метки в регистрируемую область. Возможность генерирования сигнала тревоги в случае покидания поста;

· Контроль выноса дорогостоящего оборудования. При несанкционированном выносе оборудования из охраняемого помещения генерируется сигнал тревоги;

· Контроль спортивного инвентаря (мотоциклы, картинги, велосипеды и т.п.). При несанкционированном изъятии инвентаря из охраняемой области возникает сигнал тревоги;

· Контроль и учёт рабочего времени служащих. Регистрируются все временные моменты, связанные с появлением и исчезновением с территории офиса служащих.

Применение

Сферы применения систем дальней идентификации обширны и включают в себя системы безопасности, системы мониторинга контейнеров на площадках для хранения, охраняемые автомобильные стоянки, идентификацию транспорта, в широком понимании этого слова (не только автомобили, но и железнодорожный транспорт, контейнеры и т. д.) и др.

Система может работать в двух режимах: режим доступа и режим мониторинга.

Регистрация результатов спортивных соревнований

Технология дальней идентификации позволяет фиксировать и в реальном времени передавать на компьютер результаты промежуточного финиша спортсменов. Для этого на ногу спортсмена крепится комбинированная активно-пассивная метка. На трассе укладывается петля шириной около полуметра и длиной 15-20 метров. При пересечении спортсменом петли последняя активирует метку, и активная часть метки передает код спортсмена по радиоканалу на расположенный рядом с трассой переносной считыватель, который фиксирует момент пересечения петли спортсменом. Совмещение пассивной части, активируемой петлей на ограниченном расстоянии, и активной части метки, передающей свой код на расстояние до нескольких десятков метров, позволяет получить необходимую точность фиксации. Кроме того, поскольку активная часть метки вступает в действие только в момент пересечения петли, энергия встроенной литиевой батарейки расходуется очень экономно. Оборудование по данному проекту прошло испытания на трассе на реальных спортивных соревнованиях.

Учет движения автомобилей, платные дороги

Технология дальней идентификации была применена на карьере для регистрации въезда-выезда самосвалов при отсутствии заграждающих сооружений. Другое применение технологии - на платных автодорогах. При въезде владельцев автомобилей, снабженных меткой, автоматически снимается плата за проезд. Организация оплаты - тоже несложная задача, которая может быть решена, к примеру, следующим образом: на АЗС водитель покупает метку для проезда определенного количествакилометров по платной дороге и помещает её в автомобиль.

Проиллюстрировать систему учёта автомобилей можно следующими иллюстрациями:

На рисунке 1 проиллюстрирован случай, когда автомобили движутся мимо антенны считывателя. Происходит фиксация всех меток, попавших в зону чтения; их коды передаются контроллеру системы доступа.

На рисунке 2 показано, что поскольку считыватель имеет два независимых радиоканала, можно регистрировать транспорт, движущийся по встречным направлениям.



Российский опыт

Мониторинг местонахождения шахтеров в шахте

Применительно к человеку технология дальней идентификации используется, в основном, в складских помещениях, где у работника руки часто заняты грузом илитележкой, и прохождение через закрытые двери отнимает дополнительное время. Но также есть примеры нестандартного применения технологии: например, мониторинг шахтеров в шахте. Для этого в фонарь рабочего монтируется активная метка, работающая на частоте 2,45 ГГц, при этом на протяжении всей шахты (в среднем, каждые 100-300 метров) устанавливаются считыватели. Таким образом, шахтер (точнее, метка в его фонаре), перемещаясь по шахте, фиксируется установленными в ней считывателями. В случае необходимости, оператор компьютера, на который передаются данные, может с достаточной точностью установить, где и сколько рабочих находится в данный момент. Такой способ определения местоположения шахтеров считается ненадежным и не рекомендуется к использованию, поскольку шахтер может легко обмануть систему, уйдя по сбойкам через другие штреки, при этом система будет продолжать "думать", что он находится на рабочем месте.

Мониторинг грузовых тележек

В качестве примера мониторинга различных грузов можно привести систему, реализованную в одном из московских аэропортов. Каждая грузовая тележка снабжается активной меткой, а по маршруту движения тележек устанавливаются считыватели. На основании поступающей со считывателей информации компьютер постоянно фиксирует перемещение грузов на тележках по территории аэропорта, и потеря груза практически исключается.

Зарубежный опыт

За рубежом технология дальней идентификации чаще всего применяется для отслеживания и регистрации контейнеров, автобусов, трамваев, вагонов поездов, грузовых автомобилей и других транспортных средств. Дальняя идентификация используется также для мониторинга разнообразных объектов, начиная от пивных кегови тележек в аэропорту и заканчивая контролем местонахождения врачей в клиниках и животных на животноводческих фермах.

Есть примеры нестандартного применения технологии: использование радиочастотных меток для исследования пещер^[3], внедрение технологии в музеях для автоматического предоставления посетителям необходимой информации ^[4], а компания Airbus реализовала около 20 проектов, использующих систему дальней идентификации для улучшения складской логистики и управления активами, что дало финансовые выгоды в миллионы евро ежегодно с периодами окупаемости в большинстве случаев меньше одного года. Финансовая выгода обуславливается более высоким уровнем автоматизации, включающим сокращение инвентаря иосновного капитала, и улучшением производительности труда и качества продукта.



Заключение

Активные метки имеют преимущество перед пассивными в тех ситуациях, когда требуется идентификация объекта на дальнем расстоянии от считывателя и/или при большой скорости движения объекта.

Для качественной работы считыватель должен обладать некоторыми характеристиками. Кроме необходимой дальности чтения, требуется высокий класс защиты и возможность внешней установки. Это прежде всего подразумевает герметизированные входы, защиту от осадков и конденсата, возможность работы в диапазоне отрицательных температур и проч.

К недостаткам можно отнести следующий факт: батареи идентификаторов со временем садятся, сами идентификаторы приходится заменять. Длительность эксплуатации зависит от интенсивности работы идентификатора. Наиболее качественные из них рассчитаны на работу в течение 5-8 лет, иногда до 10 лет, но источник питания не будет работать вечно, и это следует учитывать при внедрении данных систем.



Литература

· Максим Власов. RFID: 1 технология - 1000 решений: Практические примеры использования RFID в различных областях. -- М.: Альпина Паблишер, 2014. -- 218 с. -- ISBN 978-5-9614-4879-5.

· Сандип Лахири. RFID. Руководство по внедрению = The RFID Sourcebook / Дудников С.. -- М.: Кудиц-Пресс, 2007. -- 312 с. -- ISBN 5-91136-025-X.

· Маниш Бхуптани, Шахрам Морадпур. RFID-технологии на службе вашего бизнеса = RFID Field Guide: Deploying Radio Frequency Identification Systems / Троицкий Н.. -- М.: «Альпина Паблишер», 2007. -- 290 с. -- ISBN 5-9614-0421-8.

· Т. Шарфельд (с Приложениями И. Девиля, Ж. Дамура, Н. Чаркани, С. Корнеева и А. Гуларии). Системы RFID низкой стоимости / С. Корнеев. -- М., 2006.

· Клаус Финкенцеллер. Справочник по RFID. -- М.: Издательский дом «Додэка-XXI», 2008. -- 496 с. -- ISBN 978-5-94120-151-8.

Размещено на Allbest.ru