射频识别技术[编辑]

百科名片

射频识别即RFID（Radio Frequency IDentification）技术，又称电子标签、无线射频识别，是一种通信技术，可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。

技术介绍

RFID的含义
RFID是RadioFrequencyIdentification的缩写，即无线射频识别，俗称电子标签。
RFID技术简介
最初在技术领域，应答器是指能够传输信息回复信息的电子模块，近些年，由于射频技术发展迅猛，应答器有了新的说法和含义，又被叫做智能标签或标签。RFID电子电梯合格证的阅读器（读写器）通过天线与RFID电子标签进行无线通信，可以实现对标签识别码和内存数据的读出或写入操作。典型的阅读器包含有高频模块（发送器和接收器）、控制单元以及阅读器天线。　RFID射频识别是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无需人工干预，可工作于各种恶劣环境。RFID技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便。
RFID是一种简单的无线系统，只有两个基本器件，该系统用于控制、检测和跟踪物体。系统由一个询问器（或阅读器）和很多应答器（或标签）组成。
RFID的基本组成部分
标签（Tag）：由耦合元件及芯片组成，每个标签具有唯一的电子编码，附着在物体上标识目标对象
阅读器（Reader）：读取（有时还可以写入）标签信息的设备，可设计为手持式或固定式；
天线（Antenna）：在标签和读取器间传递射频信号。
RFID技术的工作原理
RFID技术的基本工作原理并不复杂：标签进入磁场后，接收解读器发出的射频信号，凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息（Passive Tag，无源标签或被动标签），或者由标签主动发送某一频率的信号（Active Tag，有源标签或主动标签），解读器读取信息并解码后，送至中央信息系统进行有关数据处理。
一套完整的RFID系统， 是由阅读器（Reader）与电子标签（TAG）也就是所谓的应答器（Transponder）及应用软件系统三个部份所组成，其工作原理是Reader发射一特定频率的无线电波能量给Transponder，用以驱动Transponder电路将内部的数据送出，此时 Reader便依序接收解读数据， 送给应用程序做相应的处理。
以RFID 卡片阅读器及电子标签之间的通讯及能量感应方式来看大致上可以分成：感应耦合（Inductive Coupling) 及后向散射耦合（Backscatter Coupling）两种。一般低频的RFID大都采用第一种式，而较高频大多采用第二种方式。
阅读器根据使用的结构和技术不同可以是读或读/写装置，是RFID系统信息控制和处理中心。阅读器通常由耦合模块、收发模块、控制模块和接口单元组成。阅读器和应答器之间一般采用半双工通信方式进行信息交换，同时阅读器通过耦合给无源应答器提供能量和时序。在实际应用中，可进一步通过Ethernet或WLAN等实现对物体识别信息的采集、处理及远程传送等管理功能。应答器是RFID系统的信息载体，目前应答器大多是由耦合原件（线圈、微带天线等）和微芯片组成无源单元。
零售商推崇RFID的原因
据Sanford C. Bernstein公司的零售业分析师估计，通过采用RFID，沃尔玛每年可以节省83.5亿美元，其中大部分是因为不需要人工查看进货的条码而节省的劳动力成本。尽管另外一些分析师认为80亿美元这个数字过于乐观，但毫无疑问，RFID有助于解决零售业两个最大的难题：商品断货和损耗（因盗窃和供应链被搅乱而损失的产品），而现在单是盗窃一项，沃尔玛一年的损失就差不多有20亿美元，如果一家合法企业的营业额能达到这个数字，就可以在美国1000家最大企业的排行榜中名列第694位。研究机构估计，这种RFID技术能够帮助把失窃和存货水平降低25%。
RFID技术的典型应用
物流和供应管理
生产制造和装配
航空行李处理
邮件/快运包裹处理
文档追踪/图书馆管理
动物身份标识
运动计时
门禁控制/电子门票
道路自动收费
城市一卡通的应用
高校手机一卡通的应用。
仓储中塑料托盘、周转筐中的应用
RFID读写设备
只有当有读写设备时，RFID才能发挥其作用。RFID读写设备有RFID读卡器，RFID读写模块等。这些设备可以将RFID的数据读取或写入，读卡器连接的识别系统有密钥芯片，能做到很好的加密。
射频识别技术
射频识别技术（Radio Frequency Identification，缩写RFID），是20世纪80年代发展起来的一种新兴自动识别技术，射频识别技术是一项利用射频信号通过空间耦合（交变磁场或电磁场）实现无接触信息传递并通过所传递的信息达到识别目的的技术。

射频识别技术(2张)
从信息传递的原理来说
射频识别技术在低频段基于变压器耦合模型（初级与次级之间的能量传递及信号传递），在高频段基于雷达探测目标的空间耦合模型（雷达发射电磁波信号碰到目标后携带目标信息返回雷达接收机）。1948年哈里斯托克曼发表的"利用反射功率的通信"奠定了射频识别技术的理论基础。

RFID标签的类别

RFID backscatter.

电子标签(2张)
RFID标签分为被动，半被动（也称作半主动），主动三类。
被动式
被动式标签没有内部供电电源。其内部集成电路通过接收到的电磁波进行驱动，这些电磁波是由RFID读取器发出的。当标签接收到足够强度的讯号时，可以向读取器发出数据。这些数据不仅包括ID号（全球唯一标示ID），还可以包括预先存在于标签内EEPROM中的数据。
由于被动式标签具有价格低廉，体积小巧，无需电源的优点。目前市场的RFID标签主要是被动式的。
半主动式
一般而言，被动式标签的天线有两个任务，第一：接收读取器所发出的电磁波，藉以驱动标签IC；第二：标签回传信号时，需要靠天线的阻抗作切换，才能产生0与1的变化。问题是，想要有最好的回传效率的话，天线阻抗必须设计在“开路与短路”，这样又会使信号完全反射，无法被标签IC接收，半主动式标签就是为了解决这样的问题。半主动式类似于被动式，不过它多了一个小型电池，电力恰好可以驱动标签IC，使得IC处于工作的状态。这样的好处在于，天线可以不用管接收电磁波的任务，充分作为回传信号之用。比起被动式，半主动式有更快的反应速度，更好的效率。
主动式
与被动式和半被动式不同的是，主动式标签本身具有内部电源供应器，用以供应内部IC所需电源以产生对外的讯号。一般来说，主动式标签拥有较长的读取距离和较大的记忆体容量可以用来储存读取器所传送来的一些附加讯息。
射频识别技术包括了一整套信息技术基础设施，包括：
射频识别标签，又称射频标签、电子标签，主要由存有识别代码的大规模集成线路芯片和收发天线构成，目前主要为无源式，使用时的电能取自天线接收到的无线电波能量；射频识别读写设备以及 与相应的信息服务系统，如进存销系统的联网等。
将射频识别技术与条码（Barcode）技术相互比较，射频类别拥有许多优点，如：
可容纳较多容量。通讯距离长。难以复制。对环境变化有较高的忍受能力。可同时读取多个标签。
相对地有缺点，就是建置成本较高。不过目前透过该技术的大量使用，生产成本就可大幅降低。技术发展

发展进程
1940-1950年：雷达的改进和应用催生了射频识别技术，1948年奠定了射频识别技术的理论基础。
1950-1960年：早期射频识别技术的探索阶段，主要处于实验室实验研究。
1960-1970年：射频识别技术的理论得到了发展，开始了一些应用尝试。
1970-1980年：射频识别技术与产品研发处于一个大发展时期，各种射频识别技术测试得到加速。出现了一些最早的射频识别应用。
1980-1990年：射频识别技术及产品进入商业应用阶段，各种规模应用开始出现。
1990-2000年：射频识别技术标准化问题日趋得到重视，射频识别产品得到广泛采用，射频识别产品逐渐成为人们生活中的一部分。
2000年后：标准化问题日趋为人们所重视，射频识别产品种类更加丰富，有源电子标签、无源电子标签及半无源电子标签均得到发展，电子标签成本不断降低，规模应用行业扩大。
现在的射频识别技术
射频识别技术的理论得到丰富和完善。单芯片电子标签、多电子标签识读、无线可读可写、无源电子标签的远距离识别、适应高速移动物体的射频识别技术与产品正在成为现实并走向应用。工作频率指南和应用

不同频段的RFID产品会有不同的特性，下面详细介绍无源的感应器在不同工作频率产品的特性以及主要的应用。
目前定义RFID产品的工作频率有低频、高频和超高频的频率范围内的符合不同标准的不同的产品，而且不同频段的RFID产品会有不同的特性。其中感应器有无源和有源两种方式，下面详细介绍无源的感应器在不同工作频率产品的特性以及主要的应用。
低频
（从125KHz到135KHz)
其实RFID技术首先在低频得到广泛的应用和推广。该频率主要是通过电感耦合的方式进行工作， 也就是在读写器线圈和感应器线圈间存在着变压器耦合作用。通过读写器交变场的作用在感应器天线中感应的电压被整流，可作供电电压使用. 磁场区域能够很好的被定义，但是场强下降的太快。
特性：
1． 工作在低频的感应器的一般工作频率从120KHz到134KHz,TI的工作频率为134.2KHz。该频段的波长大约为2500m.
2． 除了金属材料影响外，一般低频能够穿过任意材料的物品而不降低它的读取距离。
3． 工作在低频的读写器在全球没有任何特殊的许可限制。
4．低频产品有不同的封装形式。好的封装形式就是价格太贵，但是有10年以上的使用寿命。
5．虽然该频率的磁场区域下降很快，但是能够产生相对均匀的读写区域。
6．相对于其他频段的RFID产品，该频段数据传输速率比较慢。
7．感应器的价格相对与其他频段来说要贵。
主要应用：
1． 畜牧业的管理系统。
2． 汽车防盗和无钥匙开门系统的应用。
3． 马拉松赛跑系统的应用。
4． 自动停车场收费和车辆管理系统。
5． 自动加油系统的应用。
6． 酒店门锁系统的应用。
7． 门禁和安全管理系统。
符合国际标准的：
a) ISO 11784 RFID畜牧业的应用－编码结构。
b) ISO 11785 RFID畜牧业的应用－技术理论。
c) ISO 14223-1 RFID畜牧业的应用－空气接口。
d) ISO 14223-2 RFID畜牧业的应用－协议定义。
e) ISO 18000-2 定义低频的物理层、防冲撞和通讯协议。
f) DIN 30745 主要是欧洲对垃圾管理应用定义的标准。
高频
（工作频率为13.56MHz)
在该频率的感应器不再需要线圈进行绕制，可以通过腐蚀或者印刷的方式制作天线。感应器一般通过负载调制的方式进行工作。也就是通过感应器上的负载电阻的接通和断开促使读写器天线上的电压发生变化，实现用远距离感应器对天线电压进行振幅调制。如果人们通过数据控制负载电压的接通和断开，那么这些数据就能够从感应器传输到读写器。
特性：
1． 工作频率为13.56MHz，该频率的波长大概为22m。
2． 除了金属材料外，该频率的波长可以穿过大多数的材料，但是往往会降低读取距离。感应器需要离开金属一段距离。
3． 该频段在全球都得到认可并没有特殊的限制。
4． 感应器一般以电子标签的形式。
5． 虽然该频率的磁场区域下降很快，但是能够产生相对均匀的读写区域。
6. 该系统具有防冲撞特性，可以同时读取多个电子标签。
7． 可以把某些数据信息写入标签中。
8． 数据传输速率比低频要快，价格不是很贵。
主要应用：
1．图书管理系统的应用
2．瓦斯钢瓶的管理应用
3．服装生产线和物流系统的管理和应用
4．三表预收费系统
5．酒店门锁的管理和应用
6．大型会议人员通道系统
7．固定资产的管理系统
8．医药物流系统的管理和应用
9．智能货架的管理。
符合的国际标准：
a) ISO/IEC 14443 近耦合IC卡，最大的读取距离为10cm.
b) ISO/IEC 15693 疏耦合IC卡，最大的读取距离为1m.
c) ISO/IEC 18000-3 该标准定义了13.56MHz系统的物理层，防冲撞算法和通讯协议。
d) 13.56MHz ISM Band Class 1 定义13.56MHz符合EPC的接口定义。
超高频
（工作频率为860MHz到960MHz之间）
超高频系统通过电场来传输能量。电场的能量下降的不是很快，但是读取的区域不是很好进行定义。该频段读取距离比较远，无源可达10m左右。主要是通过电容耦合的方式进行实现。
特性：
1． 在该频段，全球的定义不是很相同－欧洲和部分亚洲定义的频率为868MHz，北美定义的频段为902到905MHz之间，在日本建议的频段为950到956之间。该频段的波长大概为30cm左右。
2． 目前，该频段功率输出目前没有统一的定义（美国定义为4W，欧洲定义为500mW，可能欧洲限制会上升到2W EIRP。
3． 超高频频段的电波不能通过许多材料，特别是水，灰尘，雾等悬浮颗粒物质。
4． 电子标签的天线一般是长条和标签状。天线有线性和圆极化两种设计，满足不同应用的需求。
5． 该频段有好的读取距离，但是对读取区域很难进行定义。
6． 有很高的数据传输速率，在很短的时间可以读取大量的电子标签。
主要应用：
1． 供应链上的管理和应用
2． 生产线自动化的管理和应用
3． 航空包裹的管理和应用
4． 集装箱的管理和应用
5． 铁路包裹的管理和应用
6． 后勤管理系统的应用。
符合的国际标准：
a) ISO/IEC 18000-6 定义了超高频的物理层和通讯协议；空气接口定义了Type A和Type B两部分；支持可读和可写操作。
b) EPCglobal 定义了电子物品编码的结构和甚高频的空气接口以及通讯的协议。例如：Class 0,Class 1,UHF Gen2。
c) Ubiquitous ID 日本的组织，定义了UID编码结构和通信管理协议。
在将来，超高频的产品会得到大量的应用。例如WalMart,Tesco，美国国防部和麦德龙超市都会在它们的供应链上应用RFID技术。
有源RFID技术（2.45GHz、5.8G）
有源RFID具备低发射功率、通信距离长、传输数据量大，可靠性高和兼容性好等特点，与无源RFID相比，在技术上的优势非常明显。被广泛地应用到公路收费、港口货运管理等应用中。
射频识别作为一种新兴的自动识别技术，在中国拥有巨大的发展潜力。
射频识别技术（RFID，Radio Frequency Identification）实际上是自动识别技术（AEI，Automatic Equipment Identification）在无线电技术方面的具体应用与发展。该项技术的基本思想是，通过采用一些先进的技术手段，实现人们对各类物体或设备（人员、物品） 在不同状态（移动、静止或恶劣环境）下的自动识别和管理。
与管理软件结合使用
MES精益制造管理系统又称APS+MES系统（高级排产计划系统+制造执行系统），是根据不同行业的制造流程，可选择性地集合系统管理软件和人机界面设备（PLC触摸屏）、LED生产看板、LCD看板、PDA智能手持终端、工业平板电脑、条码采集器、传感器、I/O、DCS、RFID、工业AP、WIFI等多类硬件的综合智能一体化系统。它由一组共享数据的程序，通过布置在生产现场的专用设备，并通过嵌入式软件对原材料上线到成品入库的整个生产过程实时采集数据、监控、控制和智能分析处理。它能控制物料、仓库、设备、人员、品质、工艺、异常、流程指令和其他设施等工厂资源以提高生产效率。应用范围：制造型企业。
使用RFID技术后指标可达：生产周期缩短35%；数据输入时间缩短36%；在制品减少32%；文书工作减少90%；交货期缩短22%；不合格产品降低22%；文书丢失减少95%；信息的反馈效率提升3860倍。RFID应用实例

RFID应用客户背景
总部设于波士顿的吉列（Gillette）公司成立于1901年，目前有雇员3万人，主要生产剃须产品、电池和口腔清洁卫生产品。吉列在美国市场占有率高达90%，全球市场的份额达到70%以上。据估计，如今在北美每3个男性中就有1个使用吉列速锋Ⅲ剃须刀。
零售挑战
吉列公司和各零售公司都建有网络机制，可以实时了解自己产品的销售和库存情况。但吉列做了现场调查后发现，在更多时候，新品销售、促销结果的不好，是由于零售店没有将新品上架、没有及时补货等造成的，而这些情况，不是现有网络机制能解决的。
博物馆利用RFID技术
（美国）加州技术创新博物馆正使用RFID技术来拓展和增强参观者的参观体验。他们给前来参观的访问者每人一个RFID标签，使其能够在今后其个人网页上浏览此项展会的相关信息；这种标签还可用来确定博物馆的参观者所访问的目录列表中的语言类别。
或许在未来的某天，美国的技术创新博物馆将会开发出一种展示品，用来探测RFID技术对于整个世界的影响。但是现在，位于加州的该博物馆正使用RFID技术来拓展和增强参观者的参观体验。该博物馆成立于1990年。自成立以来，就成为了硅谷有名又受欢迎的参观地，并吸引了很多家庭和科技爱好者前来参观访问。每年大约能接待40万参观者。从参观者所做出的积极良好的反应看来，使用RFID标签是成功的。
博物馆对于那些对人类科学、生命科学及交流等做出贡献的科学技术将会进行永久性的展列，并将对硅谷的革新者等所做出的业绩进行详细的展示。一个名为"Genetics: Technology With a Twist"的生命科学展会于2004年3月举行，在此会上，该博物馆展示了使用RFID 标签的方案，即给前来参观的访问者每人一个RFID标签，使其能够在今后其个人网页上浏览采集此项展会的相关信息。这种标签还可用来确定博物馆的参观者所访问的目录列表中的语言类别。
由于其他参观者的影响以及时间限制等问题，参观者并不能够像其所期望的能够很好的了解和学习较多的与展示相关的知识。事实上，美国明尼苏达州的科技博物馆曾对此进行调查并指出平均每个参观者参观科技博物馆中的每个陈列展品所用的时间约为30秒钟。通过使用RFID标签来自动的创造出个人化的信息网页，参观者便可以选择在其方便的时候在网页上查询某个展示议题的相关资料，或者找寻博物馆中的相关资料文献。
在参观结束之后，参观者还可以在学校或家中通过网络访问网站并键入其标签上一个16位长的ID号码并登陆。这样他们就可以访问其独有的个人网页了。很多家美国及其它国家的博物馆都打算在卡片或徽章的同一端上使用RFID技术。至少丹麦的一家自然历史博物馆以PDA的形式将识读器交到前来参观者手中，并将标签与展示内容结合起来。但是据技术创新博物馆的副馆长Greg Brown所知，其博物馆是第一家使用RFID技术腕圈的博物馆。
博物馆认为这是参观了解博物馆的一种最好的方法，因为这样参观者能够实现与展示会之间的互动。这种RFID腕圈很像一个带有饰物的手链。它是由一个三英寸长一英寸宽的黑色橡皮圈将该博物馆的标签固定住的。每一个RFID标签都有一个特有的16位长的数字密码粘贴在饰物上面。数字密码被刻在一个薄膜状的蓝绿色铝制金属薄片天线上，天线中央是一个十分显眼的数字配线架——日立公司推出的μ-Chip。这种仅0.4平方毫米大的μ-chip是目前来说最小的用于标识日期的RFID芯片，工作频率为2.45GHz，其最适合用于像技术创新博物馆的应用程序之类的闭环系统。
对于用户来说，他们根本不需要提供任何的邮箱地址或其它类似的信息，他们只需要提供一个16位长的数字密码就可以直接登陆到他们的个人网页。因此，据 Brown说，使用这种标签并没有引发破坏隐私等问题。实际上，许多前来参观的高新技术的爱好者都对此做出的良好的反应。Brown又接着说到：“这种技术与前来参观者的个人品格简直是完美结合。人们确实很想要更多的了解它到底是怎样工作的。”
博物馆当下已拥有约40个此种标签站点且数目一直在增加中。而在每一个站点都设有向参观者介绍怎样使用该种标签的招牌和标语。这样就可以使每一个标签都进入RFID识读器天线的识读区域内。但有时候，这样的操作说明会显示在一台手动监测器上面。当参观者看到显示灯闪了一下或者听到一声操作音后，便知道他们的标签已经被识读过了。
被上海世博会门票采用
近年来，在上海举行的会展数量以每年20%的速度递增。上海市政府一直在积极探索如何应用新技术提升组会能力，更好地展示上海城市形象。RFID 在大型会展中应用已经得到验证，2005年爱知世博会的门票系统就采用了RFID 技术，做到了大批参观者的快速入场。2006 年世界杯主办方也采用了嵌入RFID 芯片的门票，起到了防伪的作用。这引起了大型会展的主办方的关注。在2008 年的北京奥运会上，RFID 技术已得到了广泛应用。
2010 年世博会在上海举办，对主办者、参展者、参观者、志愿者等各类人群有大量的信息服务需求，包括人流疏导、交通管理、信息查询等，RFID 系统正是满足这些需求的有效手段之一。世博会的主办者关心门票的防伪。参展者比较关心究竟有哪些参观者参观过自己的展台，关心内容和产品是什么以及参观者的个人信息。参观者想迅速获得自己所要的信息，找到所关心的展示内容。
而志愿者需要了解全局，去帮助需要帮助的人。这些需求通过RFID 技术能够轻而易举的实现。参观者凭借嵌入RFID 标签的门票入场，并且随身携带。每个展台附近都部署有RFID 读取器，这样对参展者来说，参观者在展会中走过哪些地方，在哪里驻足时间较长，参观者的基本信息是什么等就了然于胸了，当参观者走近时，可以更精确地提供服务。同时，主办者可以在会展上部署带有RFID 读取器的多媒体查询终端，参观者可以通过终端知道自己当前的位置及所在展区的信息， 还能通过查询终端追踪到走失的同伴信息。

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