胡博

摘 要：射頻識別技術(shù)（簡稱RFID）一種自動識別技術(shù)，它利用射頻信號通過交變磁場或電磁場耦合實現(xiàn)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(tǒng)對于只需在特定區(qū)域進行定位的用戶，都具有極大的價值。

關(guān)鍵詞：射頻識別；應(yīng)用

上世紀九十年代以來，RFID技術(shù)得到了飛速的發(fā)展。射頻識別技術(shù)（Radio Frequency Identification，簡稱RFID），是一種自動識別技術(shù)，它利用射頻信號通過交變磁場或電磁場耦合實現(xiàn)信息傳遞并通過所傳遞的信息達到識別的目的。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，使用時沒有機械磨損；不需要可見光源；而且可以重復(fù)使用；沒有污染等特點。RFID標(biāo)簽讀取距離遠，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)，可同時進行多個目標(biāo)的快速讀寫、多目標(biāo)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(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，由讀寫器在一個區(qū)域內(nèi)發(fā)送射頻能量形成電磁場，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)送存儲在其中的數(shù)據(jù)，或根據(jù)讀寫器的指令修改存儲在其中的數(shù)據(jù)，并能通過接口與計算機網(wǎng)絡(luò)進行通信。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)送射頻信號給標(biāo)簽，并接收標(biāo)簽返回的響應(yīng)信號及標(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。

（4）調(diào)制電路：把發(fā)送至標(biāo)簽的信號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，同時對標(biāo)簽返回的信號進行譯碼，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)還需要進行解密操作。

（6）存儲器：存儲用戶程序和數(shù)據(jù)。

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

（8）外設(shè)接口：與計算機進行通信。

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，存儲器和調(diào)制電路組成。

（1）收發(fā)天線：接收來自讀寫器的信號，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)射的電磁場能量，經(jīng)大電容把能量存儲下來，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：從接收的信號中去除載波，解調(diào)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(fā)信號。

（5）存儲器：作為系統(tǒng)運作及存放識別數(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)簽和無源電子標(biāo)簽。有源電子標(biāo)簽內(nèi)部裝有電池，也叫主動標(biāo)簽，能夠識別的距離較長，最多可達上百米。缺點是有源標(biāo)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(biāo)簽不含電池，也叫被動標(biāo)簽，利用讀寫器發(fā)射的電磁場能量作為自己的能量。無源標(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)簽的讀寫距離相對無源標(biāo)簽較遠；其次在使用壽命方面，無源標(biāo)簽一般可做到免維護，具有極長的使用壽命，而有源標(biāo)簽的內(nèi)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(shù)的發(fā)展，目前有源標(biāo)簽的壽命也可以做到很長，一些低功耗的有源標(biāo)簽壽命可達10年以上；第三在工作頻率方面，有源標(biāo)簽的頻率比無源標(biāo)簽高；而相比有源標(biāo)簽，無源標(biāo)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(biāo)簽不含電池，因此體積較有源標(biāo)簽小，價格也較便宜。

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

2 RFID的應(yīng)用

RFID的最早使用在第二次世界大戰(zhàn)期間。英國空軍用RFID技術(shù)識別自家與敵軍的飛機。上世紀70年代末，美國將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)在美國的公路自動收費系統(tǒng)得到了廣泛應(yīng)用。裝有射頻標(biāo)簽的汽車經(jīng)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(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。這一重大舉動揭開了RFID 在開放系統(tǒng)中運用的序幕。

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

日本雖然提出了UID標(biāo)準(zhǔn)，但主要應(yīng)用在國內(nèi)，沒有推廣到世界標(biāo)準(zhǔn)。而韓國則主要通過政府對RFID產(chǎn)業(yè)的高度重視，運用國家的發(fā)展計劃，聯(lián)合企業(yè)的力量來推動RFID技術(shù)的發(fā)展。

我國在RFID技術(shù)的研究領(lǐng)域也卓有成就。比較典型的是在中國鐵路車號自動識別系統(tǒng)，推出了擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的遠距離自動識別系統(tǒng)。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(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)水平還遠沒有達到成熟的地步。

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、動物身份標(biāo)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(yīng)用。RFID定位系統(tǒng)具有自組織性，無需衛(wèi)星或者手機網(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)用無線射頻讀寫器及標(biāo)簽，用戶可以根據(jù)自身實際需要，在自己布置的特定區(qū)域進行定位。因此，RFID定位系統(tǒng)對于只需在特定區(qū)域進行定位的用戶，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)航的場合，都具有極大的價值。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