射頻識(shí)別（RFID）技術(shù)的應(yīng)用

胡博

摘 要：射頻識(shí)別技術(shù)（簡(jiǎn)稱RFID）一種自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，它利用射頻信號(hào)通過(guò)交變磁場(chǎng)或電磁場(chǎng)耦合實(shí)現(xiàn)信息傳遞并通過(guò)所傳遞的信息達(dá)到識(shí)別的目的。RFID定位系統(tǒng)對(duì)于只需在特定區(qū)域進(jìn)行定位的用戶，都具有極大的價(jià)值。

關(guān)鍵詞：射頻識(shí)別；應(yīng)用

上世紀(jì)九十年代以來(lái)，RFID技術(shù)得到了飛速的發(fā)展。射頻識(shí)別技術(shù)（Radio Frequency Identification，簡(jiǎn)稱RFID），是一種自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，它利用射頻信號(hào)通過(guò)交變磁場(chǎng)或電磁場(chǎng)耦合實(shí)現(xiàn)信息傳遞并通過(guò)所傳遞的信息達(dá)到識(shí)別的目的。RFID標(biāo)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(zhǎng)，使用時(shí)沒(méi)有機(jī)械磨損；不需要可見光源；而且可以重復(fù)使用；沒(méi)有污染等特點(diǎn)。RFID標(biāo)簽讀取距離遠(yuǎn)，能夠在惡劣環(huán)境下使用（如礦下應(yīng)用，并且有防碰撞技術(shù)，可同時(shí)進(jìn)行多個(gè)目標(biāo)的快速讀寫、多目標(biāo)識(shí)別、移動(dòng)識(shí)別、非可視識(shí)別、實(shí)時(shí)定位及長(zhǎng)期跟蹤管理。

1 RFID系統(tǒng)的組成

完整的RFID系統(tǒng)由讀寫器（Reader）、電子標(biāo)簽（Tag）和數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)三部分組成。

1.關(guān)于讀寫器

讀寫器是將標(biāo)簽中的信息讀出，或?qū)?biāo)簽所需要存儲(chǔ)的信息寫入標(biāo)簽的裝置。根據(jù)使用的結(jié)構(gòu)和技術(shù)不同，讀寫器可以是讀或讀/寫裝置，是RFID系統(tǒng)信息控制和處理中心。在RFID系統(tǒng)工作時(shí)，由讀寫器在一個(gè)區(qū)域內(nèi)發(fā)送射頻能量形成電磁場(chǎng)，區(qū)域的大小取決于發(fā)射功率。在讀寫器覆蓋區(qū)域內(nèi)的標(biāo)簽被觸發(fā)，發(fā)送存儲(chǔ)在其中的數(shù)據(jù)，或根據(jù)讀寫器的指令修改存儲(chǔ)在其中的數(shù)據(jù)，并能通過(guò)接口與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。讀寫器的基本構(gòu)成通常包括：收發(fā)天線，頻率產(chǎn)生器，鎖相歡，調(diào)制電路，微處理器，存儲(chǔ)器，解調(diào)電路和外設(shè)接口組成。

（1）收發(fā)天線：發(fā)送射頻信號(hào)給標(biāo)簽，并接收標(biāo)簽返回的響應(yīng)信號(hào)及標(biāo)簽信息。

（2）頻率產(chǎn)生器：產(chǎn)生系統(tǒng)的工作頻率。

（3）鎖相環(huán)：產(chǎn)生所需的載波信號(hào)。

（4）調(diào)制電路：把發(fā)送至標(biāo)簽的信號(hào)加載到載波并由射頻電路送出。

（5）微處理器：產(chǎn)生要發(fā)送往標(biāo)簽的信號(hào)，同時(shí)對(duì)標(biāo)簽返回的信號(hào)進(jìn)行譯碼，并把譯碼所得的數(shù)據(jù)回傳給應(yīng)用程序，若是加密的系統(tǒng)還需要進(jìn)行解密操作。

（6）存儲(chǔ)器：存儲(chǔ)用戶程序和數(shù)據(jù)。

（7）解調(diào)電路：解調(diào)標(biāo)簽返回的信號(hào)，并交給微處理器處理。

（8）外設(shè)接口：與計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信。

2.關(guān)于電子標(biāo)簽

電子標(biāo)簽由，收發(fā)天線，AC/DC電路，解調(diào)電路，邏輯控制電路，存儲(chǔ)器和調(diào)制電路組成。

（1）收發(fā)天線：接收來(lái)自讀寫器的信號(hào)，并把所要求的數(shù)據(jù)送回給讀寫器。

（2）AC/DC電路：利用讀寫器發(fā)射的電磁場(chǎng)能量，經(jīng)大電容把能量存儲(chǔ)下來(lái)，再經(jīng)穩(wěn)壓電路輸出為其他電路提供穩(wěn)定的電源。

（3）解調(diào)電路：從接收的信號(hào)中去除載波，解調(diào)出原信號(hào)。

（4）邏輯控制電路：對(duì)來(lái)自讀寫器的信號(hào)進(jìn)行譯碼，并依讀寫器的要求回發(fā)信號(hào)。

（5）存儲(chǔ)器：作為系統(tǒng)運(yùn)作及存放識(shí)別數(shù)據(jù)的位置。

（6）調(diào)制電路：邏輯控制電路所送出的數(shù)據(jù)經(jīng)調(diào)制電路后加載到天線送給讀寫器。

根據(jù)標(biāo)簽的供電方式，電子標(biāo)簽分為有源電子標(biāo)簽和無(wú)源電子標(biāo)簽。有源電子標(biāo)簽內(nèi)部裝有電池，也叫主動(dòng)標(biāo)簽，能夠識(shí)別的距離較長(zhǎng)，最多可達(dá)上百米。缺點(diǎn)是有源標(biāo)簽體積較大，無(wú)法做成薄卡的形式，而且還需要定期更換電池，價(jià)格較高，。

無(wú)源電子標(biāo)簽不含電池，也叫被動(dòng)標(biāo)簽，利用讀寫器發(fā)射的電磁場(chǎng)能量作為自己的能量。無(wú)源標(biāo)簽體積小、重量輕、成本低，發(fā)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(fā)射功率。

有源標(biāo)簽與無(wú)源標(biāo)簽的區(qū)別在于：

首先在讀寫距離方面，有源標(biāo)簽的讀寫距離相對(duì)無(wú)源標(biāo)簽較遠(yuǎn)；其次在使用壽命方面，無(wú)源標(biāo)簽一般可做到免維護(hù)，具有極長(zhǎng)的使用壽命，而有源標(biāo)簽的內(nèi)置電池不能長(zhǎng)久使用，能量耗盡后需要更換，因此壽命相對(duì)較短。但隨著硬件技術(shù)的發(fā)展，目前有源標(biāo)簽的壽命也可以做到很長(zhǎng)，一些低功耗的有源標(biāo)簽壽命可達(dá)10年以上；第三在工作頻率方面，有源標(biāo)簽的頻率比無(wú)源標(biāo)簽高；而相比有源標(biāo)簽，無(wú)源標(biāo)簽在識(shí)別速度方面會(huì)略有限制；第四在尺寸大小和成本方面，因?yàn)闊o(wú)源標(biāo)簽不含電池，因此體積較有源標(biāo)簽小，價(jià)格也較便宜。

根據(jù)各自的特點(diǎn)，有源標(biāo)簽在定位、追蹤等應(yīng)用上較有優(yōu)勢(shì)；而無(wú)源標(biāo)簽更能適應(yīng)物流、票證防偽對(duì)低成本及小尺寸的要求。在設(shè)備管理方面，無(wú)源標(biāo)簽有很大的應(yīng)用空間，如學(xué)校實(shí)驗(yàn)室，儀器設(shè)備的管理，可采用無(wú)源標(biāo)簽進(jìn)行識(shí)別，將大大的降低勞動(dòng)強(qiáng)度。

2 RFID的應(yīng)用

RFID的最早使用在第二次世界大戰(zhàn)期間。英國(guó)空軍用RFID技術(shù)識(shí)別自家與敵軍的飛機(jī)。上世紀(jì)70年代末，美國(guó)將RFID技術(shù)轉(zhuǎn)為民用，最早應(yīng)用在畜牧業(yè)生產(chǎn)上。80年代，RFID技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)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(chǎn)射頻標(biāo)簽。1990年，RFID技術(shù)在美國(guó)的公路自動(dòng)收費(fèi)系統(tǒng)得到了廣泛應(yīng)用。裝有射頻標(biāo)簽的汽車經(jīng)過(guò)收費(fèi)站時(shí)可按正常速度通過(guò)，固定在收費(fèi)站的讀寫器識(shí)別車輛后自動(dòng)從賬戶上收費(fèi)。

21世紀(jì)初，RFID標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)初步形成。2003年，沃爾瑪公司宣布，將采用RFID技術(shù)追蹤其供應(yīng)鏈系統(tǒng)中的商品。這一重大舉動(dòng)揭開了RFID 在開放系統(tǒng)中運(yùn)用的序幕。

歐洲的RFID標(biāo)準(zhǔn)追隨美國(guó)EPCglobal主導(dǎo)的標(biāo)準(zhǔn)。Philips、ST微電子正積極開發(fā)廉價(jià)RFID芯片；Checkpoint及Nokia公司在開發(fā)支持多系統(tǒng)的RFID識(shí)別系統(tǒng)。

日本雖然提出了UID標(biāo)準(zhǔn)，但主要應(yīng)用在國(guó)內(nèi)，沒(méi)有推廣到世界標(biāo)準(zhǔn)。而韓國(guó)則主要通過(guò)政府對(duì)RFID產(chǎn)業(yè)的高度重視，運(yùn)用國(guó)家的發(fā)展計(jì)劃，聯(lián)合企業(yè)的力量來(lái)推動(dòng)RFID技術(shù)的發(fā)展。

我國(guó)在RFID技術(shù)的研究領(lǐng)域也卓有成就。比較典型的是在中國(guó)鐵路車號(hào)自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)，推出了擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的遠(yuǎn)距離自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)。2007年中國(guó)成為全球最大的RFID市場(chǎng)。市場(chǎng)增長(zhǎng)的主動(dòng)力是處于高峰期的中國(guó)第二代身份證。目前，我國(guó)RFID在門禁監(jiān)控、票證防偽、電子支付等領(lǐng)域已經(jīng)形成了成熟的應(yīng)用模式，但這些領(lǐng)域的應(yīng)用多集中于低高頻段。而在特高頻和超高頻段，大規(guī)模應(yīng)用還處于起步階段，技術(shù)水平還遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)到成熟的地步。

3 發(fā)展前景

RFID技術(shù)可大幅提高管理與運(yùn)作效率，降低成本，可應(yīng)用于很多領(lǐng)域，RFID技術(shù)在物流和供應(yīng)管理、生產(chǎn)制造和裝配、文檔追蹤、圖書館管理、動(dòng)物身份標(biāo)識(shí)、航空行李處理、郵件包裹處理、運(yùn)動(dòng)計(jì)時(shí)、門禁控制及電子門票、道路自動(dòng)收費(fèi)等方面得到了廣泛的應(yīng)用。RFID定位系統(tǒng)具有自組織性，無(wú)需衛(wèi)星或者手機(jī)網(wǎng)絡(luò)的配合，其精確度在于RFID設(shè)備如讀寫器、標(biāo)簽的分布，而應(yīng)用無(wú)線射頻讀寫器及標(biāo)簽，用戶可以根據(jù)自身實(shí)際需要，在自己布置的特定區(qū)域進(jìn)行定位。因此，RFID定位系統(tǒng)對(duì)于只需在特定區(qū)域進(jìn)行定位的用戶，如在超市、圖書館、醫(yī)療部門以及生產(chǎn)管理等需要定位、監(jiān)控以及導(dǎo)航的場(chǎng)合，都具有極大的價(jià)值。RFID技術(shù)在定位尤其是室內(nèi)定位領(lǐng)域，具有廣闊的應(yīng)用前景。endprint