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浅议智能手机平台与RFID技术应用

来源:万方数据  作者:刘洋  发布时间:2017-04-18 16:18:55  字体:[ ]

关键字:智能手机  RFID技术  移动物联网  存储应用  

摘   要:本文介绍了智能手机平台RFID中间件所涉及的背景原理、关键技术等。分别从REID技术、智能手机平台两个方面进行了阐述,并介绍RFID中间件技术,着重强调当RFID中问件技术应用于智能手机平台时所需要具有的新特点。RFID中间件介于RFID读写器与后端应用程序之间,设计良好的RFID中间伴可以减轻架构、集成和维护的复杂性。智能手机平台是一种嵌入式平台,各种资源相对有限,而且由于其移动性,对RFID中间件提出了新的需求和约束。

  一、RFID技术分析

  1.1 RFID技术基本原理

  20世纪80年代,由于大规模集成电路技术的成熟,RFID系统的体积大大缩小并进入实用化的阶段,成为一种成熟的自动识别技术。RFID技术利用射频方式进行非接触双向通信,以达到识别目的并交换数据。典型的RFID系统包括标签、读写器和天线三部分。

  1.2 RFID技术分类

  RFID技术主要按照以下四种方式进行分类:

  1.2.1 工作频率分类

  根据工作频率的不同可分为低频、高频、甚高频等系统。工作频率小于30MHz的系统一般称为低频系统。低频系统具有标签成本低、阅读距离短、阅读天线方向性弱、抗干扰性强等特点。多应用于门禁控制、e通卡支付等。最常用的13.56MHz RFID系统就属于低频系统。

  高频系统一般指工作频率大于400MHz的系统,具有标签及读写器成本高、阅读距离远、阅读天线方向性强、抗干扰性弱等特点。这种频率的RFID系统,读写器在标签快速移动时仍具有很好的识别能力,因此被广泛的应用于火车监控、高速公路收费等系统。甚高频系统一般指工作频率大于1GHz的RFID系统,其突出特点是阅读距离远。

  1.2.2 标签读写特性分类

  根据标签读写特性的不同可以分为可读写(RW)标签、一

  次写入多次读出(WORM)标签和只读(RO)标签三种。RW标签成本较高,而且读写数据所花费的时间要大于其它两种标签。RO标签存有一个唯一的标识,不能修改,从而保证了安全性。

  1.2.3 标签有无源分类

  根据标签是否携带电源可以将RFID系统分为有源系统和无源系统两种。有源RFID标签读写距离较长,但受电源寿命影响。寿命相应较短。无源RnD标签成本低、寿命长、体积小,但是它的读写距离较短,一般只有几厘米到几十厘米。

  1.2.4 调制方式分类

  根据调制方式不同,RFID系统可以分为主动式和被动式两种。在主动式RFID系统中,标签一般为有源标签。用自身的射频能量主动的发送数据给读写器。而在被动式RFID系统中。标签必须受到读写器射频能量激发,才能反馈数据给读写器。

  1.3 RFID技术的优点

  RFID技术、条形码识别技术、磁条识别技术、指纹识别技术和人脸识别技术等都是目前较为流行的识别技术。RFID技术、条形码识别技术和磁条识别技术基本思想类似。都是利用编码信息对实物个体进行标定,从而达到区分并识别被标定个体的目的;指纹识别与人脸识别等生物识别技术应用范围比较狭窄,主要是利用生物体自身的特征信息来实现对生物体的区分识别。

  二、智能手机及相关技术分析

  2.1 智能手机操作系统

  具有开放性的操作系统是智能手机的重要特点之一。2008年上半年,由Symbian、Linux和多家手机制造商联合开发的基于Linux的开源开放操作系统已经占有九成的市场份额。而互联网巨头Google联合三十四家包括芯片制造商、手机制造商、运营商在内的企业共同开发的Android开源开放手机操作系统也已经问世,可见开放性已经成为不可逆转的发展趋势。当前影响较大的手机操作系统:1、Symbian操作系统;2、Window Mobile操作系统;3、Linux操作系统;4、PalmOS操作系统;5、MacOSX操作系统。其它智能手机操作系统有Google公司的Android智能手机操作系统和黑莓公司的BlackberryRFID智能手机操作系统。但这些操作系统只被各自的公司使用,缺乏第三方软件开发者的支持。

  2.2 RFID技术与智能手机的结合

  RFID技术与智能手机结合,最成功的是NFC技术。该技术由飞利浦、诺基亚和索尼等厂商联合推出。NFC技术是一种基于标准的近距离无线连接技术,能够在多个近距离电子设备之间实现简单而安全的双向交互(通信距离一般为十几厘米以内)。NFC技术最初是RFID技术和互联网技术的简单合并,随着这两种技术的发展和用户对此技术需求的增加,目前已经演变成一种具有相应标准的近距离无线通信技术。

  NFC技术支持三种不同的应用模式:卡模式、读写模式和NFC模式。简单的说,卡模式状态下,NFC手机相当于一张RFID标签,天线通讯协议为基于智能手机平台的RFID中间件研究ISO14443A等;读写模式状态下,NFC手机起到了RFID读写器的作用,对通讯协议为ISO14443A等的RFID标签进行标准读写;而在NFC模式状态下,两个NFC手机相当于一条信道连接的两个设备,可以进行低速的信息传输。

  三、RFID中间件

  3.1 RFID中间件介绍

  随着RFID技术的发展,RFID中间件的研究与应用显得越来越重要。在RFID应用中,通透性是整个应用的关键,正确获取数据、确保数据读取的可靠性,以及有效地将数据传送到上层应用系统都是必须考虑的问题。传统应用程序之间的数据通透是通过中间件架构来解决的,并由此发展出各种应用服务类软件。RFID中间件扮演RFID硬件和应用程序之间的中介角色。应用程序端使用中间件所提供的一组通用应用程序接口API,即能实现到RFID读写器的连接。这样一来,即使存储RFID标签数据的数据库软件、上层应用程序增加或改由其它软件取代,又或者读写RFID读写器种类增加等情况发生时,应用端不需修改也能处理,解决了多对多连接的维护复杂性问题。

  RFID中间件是一种面向消息的中间件信息是以消息的形式,从一个程序传送到另一个或多个程序。信息可以以异步的方式传送,故不必等待回应。面向消息的中间件包含的功能不仅是传递信息,还必须包括解译数据、安全性、数据广播等服务。

  3.2 智能手机平台RFID中间件

  非移动领域RFID中间件已经相对成熟,市面上有很多成熟的产品,例如微软公司的BizTalkRFID中间件、Sybase公司的RFIDAnywhere系列中间件、IBM公司的webSphere中间件和同方公司的ezRFID中问件等。但智能手机平台所属的移动平台领域RFID中间件,还没有较为成熟的产品。

  智能手机平台的RFID中间件和运行于PC上的大型信息系统中RFID中间件有较大区别。智能手机平台上的RFID中间件应该具有一般中间件所具有的功能和特征,即数据搜集、过滤和封装等。本文用事件管理实现对数据的这些一般性操作。受到资源的限制,如硬件计算能力和电源电量等,它又必须足够的精简,以减少对系统资源的占用并保证较高的运行效率。

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