射頻識别:通信技術術語-中文百科頻道

簡介

許多行業都運用了射頻識别技術。将标簽附着在一輛正在生産中的汽車，廠方便可以追蹤此車在生産線上的進度。倉庫可以追蹤藥品的所在。射頻标簽也可以附于牲畜與寵物上，方便對牲畜與寵物的積極識别（積極識别意思是防止數隻牲畜使用同一個身份）。射頻識别的身份識别卡可以使員工得以進入鎖住的建築部分，汽車上的射頻應答器也可以用來征收收費路段與停車場的費用。某些射頻标簽附在衣物、個人财物上，甚至于植入人體之内。由于這項技術可能會在未經本人許可的情況下讀取個人信息，這項技術也會有侵犯個人隐私憂患。

概念

從概念上來講，RFID類似于條碼掃描，對于條碼技術而言，它是将已編碼的條形碼附着于目标物并使用專用的掃描讀寫器利用光信号将信息由條形磁傳送到掃描讀寫器；而RFID則使用專用的RFID讀寫器及專門的可附着于目标物的RFID标簽，利用頻率信号将信息由RFID标簽傳送至RFID讀寫器。

結構

從結構上講RFID是一種簡單的無線系統，隻有兩個基本器件，該系統用于控制、檢測和跟蹤物體。系統由一個詢問器和很多應答器組成。

近況

最初在技術領域，應答器是指能夠傳輸信息回複信息的電子模塊，近些年，由于射頻技術發展迅猛，應答器有了新的說法和含義，又被叫做智能标簽或标簽。RFID電子标簽的閱讀器通過天線與RFID電子标簽進行無線通信，可以實現對标簽識别碼和内存數據的讀出或寫入操作。RFID技術可識别高速運動物體并可同時識别多個标簽，操作快捷方便。在未來，中國物聯網校企聯盟認為，RFID技術的飛速發展對于物聯網領域的進步具有重要的意義。

組成部分

應答器：由天線，耦合元件及芯片組成，一般來說都是用标簽作為應答器，每個标簽具有唯一的電子編碼，附着在物體上标識目标對象。

閱讀器：由天線，耦合元件，芯片組成，讀取（有時還可以寫入）标簽信息的設備，可設計為手持式rfid讀寫器（如：C5000W）或固定式讀寫器。

應用軟件系統：是應用層軟件，主要是把收集的數據進一步處理，并為人們所使用。

特點

射頻技術

射頻識别系統最重要的優點是非接觸識别，它能穿透雪、霧、冰、塗料、塵垢和條形碼無法使用的惡劣環境閱讀标簽，并且閱讀速度極快，大多數情況下不到100毫秒。有源式射頻識别系統的速寫能力也是重要的優點。可用于流程跟蹤和維修跟蹤等交互式業務。制約射頻識别系統發展的主要問題是不兼容的标準。射頻識别系統的主要廠商提供的都是專用系統，導緻不同的應用和不同的行業采用不同廠商的頻率和協議标準，這種混亂和割據的狀況已經制約了整個射頻識别行業的增長。許多歐美組織正在着手解決這個問題，并已經取得了一些成績。标準化必将刺激射頻識别技術的大幅度發展和廣泛應用。

适用性

物流管理的本質是通過對物流全過程的管理，實現降低成本和提高服務水平兩個目的。如何以正确的成本和正确的條件，去保證正确的客戶在正确的時間和正确的地點，得到正确的産品，成為物流企業追求的最高目标。一般來說，企業存貨的價值要占企業資産總額的25%左右，占企業流動資産的50%以上。所以物流管理工作的核心就是對供應鍊中存貨的管理。在運輸管理方面采用射頻識别技術，隻需要在貨物的外包裝上的安裝電子标簽，在運輸檢查站或中轉站設置閱讀器，就可以實現資産的可視化管理。與此同時，貨主可以根據權限，訪問在途可視化網頁，了解貨物的具體位置，這對提高物流企業的服務水平有着重要意義。

工作原理

RFID技術的基本工作原理并不複雜：标簽進入磁場後，接收解讀器發出的射頻信号，憑借感應電流所獲得的能量發送出存儲在芯片中的産品信息（Passive Tag，無源标簽或被動标簽），或者由标簽主動發送某一頻率的信号（Active Tag，有源标簽或主動标簽），解讀器讀取信息并解碼後，送至中央信息系統進行有關數據處理。一套完整的RFID系統，是由閱讀器（Reader）與電子标簽（TAG）也就是所謂的應答器（Transponder）及應用軟件系統三個部份所組成，其工作原理是Reader發射一特定頻率的無線電波能量給Transponder，用以驅動Transponder電路将内部的數據送出，此時Reader便依序接收解讀數據，送給應用程序做相應的處理。

以RFID 卡片閱讀器及電子标簽之間的通訊及能量感應方式來看大緻上可以分成：感應耦合（Inductive Coupling) 及後向散射耦合（BackscatterCoupling）兩種。一般低頻的RFID大都采用第一種式，而較高頻大多采用第二種方式。閱讀器根據使用的結構和技術不同可以是讀或讀/寫裝置，是RFID系統信息控制和處理中心。閱讀器通常由耦合模塊、收發模塊、控制模塊和接口單元組成。閱讀器和應答器之間一般采用半雙工通信方式進行信息交換，同時閱讀器通過耦合給無源應答器提供能量和時序。在實際應用中，可進一步通過Ethernet或WLAN等實現對物體識别信息的采集、處理及遠程傳送等管理功能。應答器是RFID系統的信息載體，應答器大多是由耦合原件（線圈、微帶天線等）和微芯片組成無源單元。

産品分類

RFID技術中所衍生的産品大概有三大類：無源RFID産品、有源RFID産品、半有源RFID産品。

無源RFID産品發展最早，也是發展最成熟，市場應用最廣的産品。比如，公交卡、食堂餐卡、銀行卡、賓館門禁卡、二代身份證等，這個在我們的日常生活中随處可見，屬于近距離接觸式識别類。其産品的主要工作頻率有低頻125KHZ、高頻13.56MHZ、超高頻433MHZ，超高頻915MHZ。

有源RFID産品，是最近幾年慢慢發展起來的，其遠距離自動識别的特性，決定了其巨大的應用空間和市場潛質。在遠距離自動識别領域，如智能監獄，智能醫院，智能停車場，智能交通，智慧城市，智慧地球及物聯網等領域有重大應用。有源RFID在這個領域異軍突起，屬于遠距離自動識别類。産品主要工作頻率有超高頻433MHZ，微波2.45GHZ和5.8GHZ。有源RFID産品和無源RFID産品，其不同的特性，決定了不同的應用領域和不同的應用模式，也有各自的優勢所在。但在本系統中，我們着重介紹介于有源RFID和無源RFID之間的半有源RFID産品，該産品集有源RFID和無源RFID的優勢于一體，在門禁進出管理，人員精确定位，區域定位管理，周界管理，電子圍欄及安防報警等領域有着很大的優勢。

半有源RFID産品，結合有源RFID産品及無源RFID産品的優勢，在低頻125KHZ頻率的觸發下，讓微波2.45G發揮優勢。半有源RFID技術，也可以叫做低頻激活觸發技術，利用低頻近距離精确定位，微波遠距離識别和上傳數據，來解決單純的有源RFID和無源RFID沒有辦法實現的功能。簡單的說，就是近距離激活定位，遠距離識别及上傳數據。

優勢

RFID是一項易于操控，簡單實用且特别适合用于自動化控制的靈活性應用技術。可自由工作在各種惡劣環境下：短距離射頻産品不怕油漬、灰塵污染等惡劣的環境，可以替代條碼，例如用在工廠的流水線上跟蹤物體；長距射頻産品多用于交通上，識别距離可達幾十米，如自動收費或識别車輛身份等。射頻識别系統主要有以下幾個方面系統優勢：

讀取方便快捷：數據的讀取無需光源，甚至可以透過外包裝來進行。有效識别距離更大，采用自帶電池的主動标簽時，有效識别距離可達到30米以上；

識别速度快：标簽一進入磁場，解讀器就可以即時讀取其中的信息，而且能夠同時處理多個标簽，實現批量識别；

數據容量大：數據容量最大的二維條形碼（PDF417），最多也隻能存儲2725個數字；若包含字母，存儲量則會更少；RFID标簽則可以根據用戶的需要擴充到數十K；

使用壽命長，應用範圍廣：其無線電通信方式，使其可以應用于粉塵、油污等高污染環境和放射性環境，而且其封閉式包裝使得其壽命大大超過印刷的條形碼；

标簽數據可動态更改：利用編程器可以向寫入數據，從而賦予RFID标簽交互式便攜數據文件的功能，而且寫入時間相比打印條形碼更少；

更好的安全性：不僅可以嵌入或附着在不同形狀、類型的産品上，而且可以為标簽數據的讀寫設置密碼保護，從而具有更高的安全性；

動态實時通信：标簽以與每秒50～100次的頻率與解讀器進行通信，所以隻要RFID标簽所附着的物體出現在解讀器的有效識别範圍内，就可以對其位置進行動态的追蹤和監控。

技術标準

早在二十世紀九十年代，ISO/IEC已經開始制定集裝箱标準ISO 10374标準，後來又制定集裝箱電子官方标準ISO 18185，動物管理标準ISO 11784/5、ISO 14223等。随着RFID技術的應用越來越廣泛，ISO/IEC認識到需要針對不同應用領域中所涉及的共同要求和屬性制定通用技術标準，而不是每一個應用技術标準完全獨立制定，這就是上一節的通用技術标準。

在制定物流與供應鍊ISO 17363～17367系列标準時，直接引用ISO/IEC 18000系列标準。通用技術标準提供的是一個基本框架，而應用标準是對它的補充和具體規定，這樣既保證不同應用領域RFID技術具有互聯互通與互操作性，又兼顧應用領域的特點，能夠很好地滿足應用領域的具體要求。應用技術标準與用戶應用系統的區别，應用技術标準針對一大類應用系統的共同屬性，而用戶應用系統針對具體的一個應用。如果用面向對象分析思想來比喻的話，把通用技術标準看成是一個基礎類，則應用技術标準就是一個派生類。

社交關聯

通常活動上都會分發NFC腕帶，但你也可以使用其它類型的高頻收發器或超高頻标簽，同時還需要與收發器匹配的RFID讀取器。

軟件方面，需要一個應用，可以将RFID收發器上的序列号與用戶社交媒體的網站憑證關聯起來。同時還需要一個應用程序接口，能通過讀取标簽這一活動自動登錄Facebook或其它社交媒體。一般，活動方可以讓訪客登錄後在特定讀取器上觸碰收發器來啟動“贊”這個動作。至于照片，通常需要設置專門的讀寫器讓用戶通過觸碰收發器拍照并自動上傳到活動Facebook頁面。

标簽類别

被動式

被動式标簽沒有内部供電電源。其内部集成電路通過接收到的電磁波進行驅動，這些電磁波是由RFID讀取器發出的。當标簽接收到足夠強度的訊号時，可以向讀取器發出數據。這些數據不僅包括ID号（全球唯一标示ID），還可以包括預先存在于标簽内EEPROM中的數據。

由于被動式标簽具有價格低廉，體積小巧，無需電源的優點。市場的RFID标簽主要是被動式的。

半主動式

一般而言，被動式标簽的天線有兩個任務，第一：接收讀取器所發出的電磁波，藉以驅動标簽IC；第二：标簽回傳信号時，需要靠天線的阻抗作切換，才能産生0與1的變化。問題是，想要有最好的回傳效率的話，天線阻抗必須設計在“開路與短路”，這樣又會使信号完全反射，無法被标簽IC接收，半主動式标簽就是為了解決這樣的問題。半主動式類似于被動式，不過它多了一個小型電池，電力恰好可以驅動标簽IC，使得IC處于工作的狀态。這樣的好處在于，天線可以不用管接收電磁波的任務，充分作為回傳信号之用。比起被動式，半主動式有更快的反應速度，更好的效率。

主動式

與被動式和半主動式不同的是，主動式标簽本身具有内部電源供應器，用以供應内部IC所需電源以産生對外的訊号。一般來說，主動式标簽擁有較長的讀取距離和較大的記憶體容量可以用來儲存讀取器所傳送來的一些附加訊息。

技術發展

發展進程

1940-1950年：雷達的改進和應用催生了射頻識别技術，1948年奠定了射頻識别技術的理論基礎。

1950-1960年：早期射頻識别技術的探索階段，主要處于實驗室實驗研究。

1960-1970年：射頻識别技術的理論得到了發展，開始了一些應用嘗試。

1970-1980年：射頻識别技術與産品研發處于一個大發展時期，各種射頻識别技術測試得到加速。出現了一些最早的射頻識别應用。

1980-1990年：射頻識别技術及産品進入商業應用階段，各種規模應用開始出現。

1990-2000年：射頻識别技術标準化問題日趨得到重視，射頻識别産品得到廣泛采用，射頻識别産品逐漸成為人們生活中的一部分。

2000年後：标準化問題日趨為人們所重視，射頻識别産品種類更加豐富，有源電子标簽、無源電子标簽及半無源電子标簽均得到發展，電子标簽成本不斷降低，規模應用行業擴大。

實用方案

用于病患監測的雙接口無源RFID系統設計

病患監測設備通常用于測量病患的生命迹象，例如，血壓、心率等參數，管理這些重要數據的要求遠遠超出了簡單的庫存控制範圍，需要設備能夠提供設備檢查、校準和自檢結果，與靜态的标簽貼紙不同，動态的雙接口RFID EEPROM電子标簽解決方案則能夠記錄測量參數，以備日後讀取，還能把新數據輸入系統。

基于RFID的物聯網智能公交系統應用方案

基于物聯網技術的公交停車場站安全監管系統，主要由車輛出入口管理系統、場站智能視頻監控系統兩部分組成，利用先進的“物物相聯技術”，将用戶端延伸和擴展到公交車輛、停産場站中的任何物品間進行數據交換和通信，全面立體的解決公交行業監管問題。

基于RFID技術的小區安防系統設計解決方案

在小區的各個通道和人員可能經過的通道中安裝若幹個閱讀器，并且将它們通過通信線路與地面監控中心的計算機進行數據交換。同時在每個進入小區的人員車輛上放置安置有RFID電子标簽身份卡，當人員車輛進入小區，隻要通過或接近放置在通道内的任何一個閱讀器，閱讀器即會感應到信号同時立即上傳到監控中心的計算機上，計算機就可判斷出具體信息（如：是誰，在哪個位置，具體時間），管理者也可以根據大屏幕上或電腦上的分布示意圖點擊小區内的任一位置，計算機即會把這一區域的人員情況統計并顯示出來。同時，一旦小區内發生事故（如：火災、搶劫等），可根據電腦中的人員定位分布信息馬上查出事故地點周圍的人員車輛情況，然後可再用探測器在事故處進一步确定人員準确位置，以便幫助公安部門準确快速的方式營救出遇險人員和破案。