射頻識別（RFID）技術的應用

胡博

摘 要：射頻識別技術（簡稱RFID）一種自動識別技術，它利用射頻信號通過交變磁場或電磁場耦合實現信息傳遞并通過所傳遞的信息達到識別的目的。RFID定位系統對于只需在特定區域進行定位的用戶，都具有極大的價值。

關鍵詞：射頻識別；應用

上世紀九十年代以來，RFID技術得到了飛速的發展。射頻識別技術（Radio Frequency Identification，簡稱RFID），是一種自動識別技術，它利用射頻信號通過交變磁場或電磁場耦合實現信息傳遞并通過所傳遞的信息達到識別的目的。RFID標簽體積小，使用方便，不需要操作，雖然體積小，但是容量大；而且壽命長，使用時沒有機械磨損；不需要可見光源；而且可以重復使用；沒有污染等特點。RFID標簽讀取距離遠，能夠在惡劣環境下使用（如礦下應用，并且有防碰撞技術，可同時進行多個目標的快速讀寫、多目標識別、移動識別、非可視識別、實時定位及長期跟蹤管理。

1 RFID系統的組成

完整的RFID系統由讀寫器（Reader）、電子標簽（Tag）和數據管理系統三部分組成。

1.關于讀寫器

讀寫器是將標簽中的信息讀出，或將標簽所需要存儲的信息寫入標簽的裝置。根據使用的結構和技術不同，讀寫器可以是讀或讀/寫裝置，是RFID系統信息控制和處理中心。在RFID系統工作時，由讀寫器在一個區域內發送射頻能量形成電磁場，區域的大小取決于發射功率。在讀寫器覆蓋區域內的標簽被觸發，發送存儲在其中的數據，或根據讀寫器的指令修改存儲在其中的數據，并能通過接口與計算機網絡進行通信。讀寫器的基本構成通常包括：收發天線，頻率產生器，鎖相歡，調制電路，微處理器，存儲器，解調電路和外設接口組成。

（1）收發天線：發送射頻信號給標簽，并接收標簽返回的響應信號及標簽信息。

（2）頻率產生器：產生系統的工作頻率。

（3）鎖相環：產生所需的載波信號。

（4）調制電路：把發送至標簽的信號加載到載波并由射頻電路送出。

（5）微處理器：產生要發送往標簽的信號，同時對標簽返回的信號進行譯碼，并把譯碼所得的數據回傳給應用程序，若是加密的系統還需要進行解密操作。

（6）存儲器：存儲用戶程序和數據。

（7）解調電路：解調標簽返回的信號，并交給微處理器處理。

（8）外設接口：與計算機進行通信。

2.關于電子標簽

電子標簽由，收發天線，AC/DC電路，解調電路，邏輯控制電路，存儲器和調制電路組成。

（1）收發天線：接收來自讀寫器的信號，并把所要求的數據送回給讀寫器。

（2）AC/DC電路：利用讀寫器發射的電磁場能量，經大電容把能量存儲下來，再經穩壓電路輸出為其他電路提供穩定的電源。

（3）解調電路：從接收的信號中去除載波，解調出原信號。

（4）邏輯控制電路：對來自讀寫器的信號進行譯碼，并依讀寫器的要求回發信號。

（5）存儲器：作為系統運作及存放識別數據的位置。

（6）調制電路：邏輯控制電路所送出的數據經調制電路后加載到天線送給讀寫器。

根據標簽的供電方式，電子標簽分為有源電子標簽和無源電子標簽。有源電子標簽內部裝有電池，也叫主動標簽，能夠識別的距離較長，最多可達上百米。缺點是有源標簽體積較大，無法做成薄卡的形式，而且還需要定期更換電池，價格較高，。

無源電子標簽不含電池，也叫被動標簽，利用讀寫器發射的電磁場能量作為自己的能量。無源標簽體積小、重量輕、成本低，發射距離較短，一般只有幾十厘米，而且需要有較大的讀寫器發射功率。

有源標簽與無源標簽的區別在于：

首先在讀寫距離方面，有源標簽的讀寫距離相對無源標簽較遠；其次在使用壽命方面，無源標簽一般可做到免維護，具有極長的使用壽命，而有源標簽的內置電池不能長久使用，能量耗盡后需要更換，因此壽命相對較短。但隨著硬件技術的發展，目前有源標簽的壽命也可以做到很長，一些低功耗的有源標簽壽命可達10年以上；第三在工作頻率方面，有源標簽的頻率比無源標簽高；而相比有源標簽，無源標簽在識別速度方面會略有限制；第四在尺寸大小和成本方面，因為無源標簽不含電池，因此體積較有源標簽小，價格也較便宜。

根據各自的特點，有源標簽在定位、追蹤等應用上較有優勢；而無源標簽更能適應物流、票證防偽對低成本及小尺寸的要求。在設備管理方面，無源標簽有很大的應用空間，如學校實驗室，儀器設備的管理，可采用無源標簽進行識別，將大大的降低勞動強度。

2 RFID的應用

RFID的最早使用在第二次世界大戰期間。英國空軍用RFID技術識別自家與敵軍的飛機。上世紀70年代末，美國將RFID技術轉為民用，最早應用在畜牧業生產上。80年代，RFID技術已經被廣泛應用于從門禁管制和物流管理等方面。歐美的幾家公司也開始著手生產射頻標簽。1990年，RFID技術在美國的公路自動收費系統得到了廣泛應用。裝有射頻標簽的汽車經過收費站時可按正常速度通過，固定在收費站的讀寫器識別車輛后自動從賬戶上收費。

21世紀初，RFID標準已經初步形成。2003年，沃爾瑪公司宣布，將采用RFID技術追蹤其供應鏈系統中的商品。這一重大舉動揭開了RFID 在開放系統中運用的序幕。

歐洲的RFID標準追隨美國EPCglobal主導的標準。Philips、ST微電子正積極開發廉價RFID芯片；Checkpoint及Nokia公司在開發支持多系統的RFID識別系統。

日本雖然提出了UID標準，但主要應用在國內，沒有推廣到世界標準。而韓國則主要通過政府對RFID產業的高度重視，運用國家的發展計劃，聯合企業的力量來推動RFID技術的發展。

我國在RFID技術的研究領域也卓有成就。比較典型的是在中國鐵路車號自動識別系統，推出了擁有自主知識產權的遠距離自動識別系統。2007年中國成為全球最大的RFID市場。市場增長的主動力是處于高峰期的中國第二代身份證。目前，我國RFID在門禁監控、票證防偽、電子支付等領域已經形成了成熟的應用模式，但這些領域的應用多集中于低高頻段。而在特高頻和超高頻段，大規模應用還處于起步階段，技術水平還遠沒有達到成熟的地步。

3 發展前景

RFID技術可大幅提高管理與運作效率，降低成本，可應用于很多領域，RFID技術在物流和供應管理、生產制造和裝配、文檔追蹤、圖書館管理、動物身份標識、航空行李處理、郵件包裹處理、運動計時、門禁控制及電子門票、道路自動收費等方面得到了廣泛的應用。RFID定位系統具有自組織性，無需衛星或者手機網絡的配合，其精確度在于RFID設備如讀寫器、標簽的分布，而應用無線射頻讀寫器及標簽，用戶可以根據自身實際需要，在自己布置的特定區域進行定位。因此，RFID定位系統對于只需在特定區域進行定位的用戶，如在超市、圖書館、醫療部門以及生產管理等需要定位、監控以及導航的場合，都具有極大的價值。RFID技術在定位尤其是室內定位領域，具有廣闊的應用前景。endprint