无线射频识别(RFID)技术 |
射频识别（Radio Frequency Identification，RFID），又称电子标签（E-Tag），是一种利用射频信号自动识别目标对象并获取相关信息的技术。RFID 最早的应用可追溯到第二次世界大战中用于区分联军和纳粹飞机的“敌我辨识”系统。随着技术的进步，RFID 应用领域日益扩大，现已涉及到人们日常生活的各个方面，并将成为未来信息社会建设的一项基础技术。RFID 典型应用包括：在物流领域用于仓库管理、生产线自动化、日用品销售；在交通运输领域用于集装箱与包裹管理、高速公路收费与停车收费；在农牧渔业用于羊群、鱼类、水果等的管理以及宠物、野生动物跟踪；在医疗行业用于药品生产、病人看护、医疗垃圾跟踪；在制造业用于零部件与库存的可视化管理；RFID 还可以应用于图书与文档管理、门禁管理、定位与物体跟踪、环境感知和支票防伪等多种应用领域。
1、RFID 系统概述
射频识别系统的目的是通过便携式设备（标签）实现数据传送，所传送数据通过特定识别器接收并根据特定应用需要进行处理。电子标签所传送的数据为产品提供了相应的身份信息、位置及其它有关产品价格、颜色、生产日期等的特殊信息。
系统的组成
基本的RFID 系统由RFID 标签（Tag）或雷达收发器（Transponder）、RFID 阅读器（Reader）及应用支撑软件等几部分组成。下图所示的是一个基本的RFID系统。
RFID 标签（Tag）由芯片与天线（Antenna）组成，每个标签具有唯一的电子编码。标签附着在物体上以标识目标对象。RFID 标签依据发送射频信号的方式不同，分为主动式（Active）和被动式（Passive）两种。主动式标签主动向读写器发送射频信号，通常由内置电池供电，又称为有源标签；被动式标签不带电池，又称为无源标签，其发射电波及内部处理器运行所需能量均来自阅读器产生的电磁波。被动式标签在接收到阅读器发出的电磁波信号后，将部分电磁能量转化为供自己工作的能量。表1是主动式和被动式两种标签特性的比较。其中主动式标签通常具有更远的通信距离，其价格相对较高，主要应用于贵重物品远距离检测等应用领域。被动式标签具有价格便宜的优势，但其工作距离、存储容量等受到能量来源的限制。
RFID 标签根据应用场合、形状、工作频率和工作距离等因素的不同采用不同类型的天线。一个RFID 标签通常包含一个或多个天线。RFID 标签和阅读器工作时所使用的频率称为RFID 工作频率。目前RFID 使用的频率跨越低频（LF）、高频（HF）、超高频（UHF）、微波等多个频段。RFID 频率的选择影响信号传输的距离、速度等，同时还受到各国法律法规限制。
RFID 阅读器（Reader）的主要任务是控制射频模块向标签发射读取信号，并接收标签的应答，对标签的对象标识信息进行解码，将对象标识信息连带标签上其它相关信息传输到主机以供处理。根据应用不同，阅读器可以是手持式或固定式。当前阅读器成本较高，价格在1000 美元左右，而且大多只能在单一频率点工作。未来阅读器的价格将大幅降低，并且支持多个频率点，能自动识别不同频率的标签信息。
RFID 应用支撑软件除了标签和阅读器上运行的软件外，介于阅读器与企业应用之间的中间件是其中的一个重要组成部分。该中间件为企业应用提供一系列计算功能，在电子产品编码（Electronic Product Code，EPC）规范中被称为Savant。其主要任务是对阅读器读取的标签数据进行过滤、汇集和计算，减少从阅读器传往企业应用的数据量。同时Savant 还提供与其它RFID支撑系统进行互操作的功能。Savant 定义了阅读器和应用两个接口。用户可以根据工作距离、工作频率、工作环境要求、天线极性、寿命周期、大小及形状、抗干扰能力、安全性和价格等因素选择适合自己应用的RFID 系统。
RFID的同时识别功能
RFID标签上的数据是通过射频或无线电波的形式发送，并不要求目标物体在视野范围之内。加上处理数据块的特点，解读器能够达到每秒钟辨认1000个标签的速度。大多数RFID系统能够同时收集到天线范围内的大量标签数据。该系统的这种特性被称为同时识别功能。
系统工作原理
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）。解读器通过接收标签发出的无线电波接收读取数据。信息被读取并成功解码后，会被送至中央信息系统进行有关数据处理（过滤、汇集、计算、得出结论、分析结果、进行决策等等）。
被动射频系统工作原理
最常见的是被动射频系统，当解读器遇见RFID标签时，发出电磁波，周围形成电磁场。标签从电磁场中获得能量激活标签中的微芯片电路，芯片转换电磁波，然后发送给解读器，解读器再把它转换成相关数据。控制计算器就可以处理这些数据从而进行管理控制。
主动射频系统工作原理
在主动射频系统中，标签中装有电池在有效范围内活动，标签能够主动获得位置很低或高处以及距离较远的射频，并传送到解读器中。被动系统中，由解读器发出射频激活标签，被动系统需要较强的射频信号，所以当解读器和标签距离较近时才能发挥作用。
半主动系统
半主动系统使用内部能量监测周围环境，但也需要解读器发出射频激活标签发出信号。半主动和被动的区别是半自动系统中有内部能量，标签能够发挥其他作用，例如监测周围环境的温度，震荡情况等，也可以扩展射频活动范围。
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