射頻識別技術(shù)（RFID）

1、概念

　　射頻識別系統(tǒng) RFID system

　　由射頻標簽、識讀器和計算機網(wǎng)絡(luò)組成的自動識別系統(tǒng)。通常，識讀器在一個區(qū)域發(fā)射能量形成電磁場，射頻標簽經(jīng)過這個區(qū)域時檢測到識讀器的信號后發(fā)送存儲的數(shù)據(jù)，識讀器接收射頻標簽發(fā)送的信號，解碼并校驗數(shù)據(jù)的準確性以達到識別的目的。

2、技術(shù)

　　最初在技術(shù)領(lǐng)域，應(yīng)答器是指能夠傳輸信息回復(fù)信息的電子模塊，近些年，由于射頻技術(shù)發(fā)展迅猛，應(yīng)答器有了新的說法和含義，又被叫做智能標簽或標簽。RFID電子電梯合格證的閱讀器（讀寫器）通過天線與RFID電子標簽進行無線通信，可以實現(xiàn)對標簽識別碼和內(nèi)存數(shù)據(jù)的讀出或?qū)懭氩僮?。典型的閱讀器包含有高頻模塊（發(fā)送器和接收器）、控制單元以及閱讀器天線。

　　RFID射頻識別是一種非接觸式的自動識別技術(shù)，它通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，識別工作無需人工干預(yù)，可工作于各種惡劣環(huán)境。RFID技術(shù)可識別高速運動物體并可同時識別多個標簽，操作快捷方便。

　　標簽（Tag）：由耦合元件及芯片組成，每個標簽具有唯一的電子編碼，附著在物體上標識目標對象。

　　閱讀器（Reader）：讀?。ㄓ袝r還可以寫入）標簽信息的設(shè)備，可設(shè)計為手持式rfid讀寫器（如：C5000W）或固定式讀寫器；

　　天線（Antenna）：在標簽和讀取器間傳遞射頻信號。

3、工作原理

　　標簽進入磁場后，接收解讀器發(fā)出的射頻信號，憑借感應(yīng)電流所獲得的能量發(fā)送出存儲在芯片中的產(chǎn)品信息（Passive Tag，無源標簽或被動標簽），或者由標簽主動發(fā)送某一頻率的信號（Active Tag，有源標簽或主動標簽），解讀器讀取信息并解碼后，送至中央信息系統(tǒng)進行有關(guān)數(shù)據(jù)處理。

　　一套完整的RFID系統(tǒng)， 是由閱讀器（Reader）與電子標簽（TAG）也就是所謂的應(yīng)答器（Transponder）及應(yīng)用軟件系統(tǒng)三個部份所組成，其工作原理是Reader發(fā)射一特定頻率的無線電波能量給Transponder，用以驅(qū)動Transponder電路將內(nèi)部的數(shù)據(jù)送出，此時 Reader便依序接收解讀數(shù)據(jù)， 送給應(yīng)用程序做相應(yīng)的處理。

　　以RFID 卡片閱讀器及電子標簽之間的通訊及能量感應(yīng)方式來看大致上可以分成：感應(yīng)耦合（Inductive Coupling) 及后向散射耦合（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(jù)使用的結(jié)構(gòu)和技術(shù)不同可以是讀或讀/寫裝置，是RFID系統(tǒng)信息控制和處理中心。閱讀器通常由耦合模塊、收發(fā)模塊、控制模塊和接口單元組成。閱讀器和應(yīng)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(yīng)答器提供能量和時序。在實際應(yīng)用中，可進一步通過Ethernet或WLAN等實現(xiàn)對物體識別信息的采集、處理及遠程傳送等管理功能。應(yīng)答器是RFID系統(tǒng)的信息載體，目前應(yīng)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。

4、工作方式

　　射頻識別系統(tǒng)的基本工作方式分為全雙工（Full Duplex）和半雙工（Half Duplex）系統(tǒng)以及時序（SEQ）系統(tǒng)。全雙工表示射頻標簽與讀寫器之間可在同一時刻互相傳送信息。半雙工表示射頻標簽與讀寫器之間可以雙向傳送信息，但在同一時刻只能向一個方向傳送信息。

　　在全雙工和半雙工系統(tǒng)中，射頻標簽的響應(yīng)是在讀寫器發(fā)出的電磁場或電磁波的情況下發(fā)送出去的。因為與閱讀器本身的信號相比，射頻標簽的信號在接收天線上是很弱的，所以必須使用合適的傳輸方法，以便把射頻標簽的信號與閱讀器的信號區(qū)別開來。在實踐中，人們對從射頻標簽到閱讀器的數(shù)據(jù)傳輸一般采用負載反射調(diào)制技術(shù)將射頻標簽數(shù)據(jù)加載到反射回波上（尤其是針對無源射頻標簽系統(tǒng)）。

　　時序方法則與之相反，閱讀器的輻射出的電磁場短時間周期性地斷開。這些間隔被射頻標簽識別出來，并被用于從射頻標簽到閱讀器的數(shù)據(jù)傳輸。其實，這是一種典型的雷達工作方式。時序方法的缺點是：在閱讀器發(fā)送間歇時，射頻標簽的能量供應(yīng)中斷，這就必須通過裝入足夠大的輔助電容器或輔助電池進行補償。

5、工作頻率

　　通常閱讀器發(fā)送時所使用的頻率被稱為RFID系統(tǒng)的工作頻率。常見的工作頻率有低頻125kHz、134.2kHz及13.56MHz等等。低頻系統(tǒng)一般指其工作頻率小于30MHz，典型的工作頻率有：125KHz、225KHz、13.56M等，這些頻點應(yīng)用的射頻識別系統(tǒng)一般都有相應(yīng)的國際標準予以支持。其基本特點是電子標簽的成本較低、標簽內(nèi)保存的數(shù)據(jù)量較少、閱讀距離較短、電子標簽外形多樣（卡狀、環(huán)狀、鈕扣狀、筆狀）、閱讀天線方向性不強等。

　　高頻系統(tǒng)一般指其工作頻率大于400MHz， 典型的工作頻段有：915MHz、2.45GHz、5.8GHz等。高頻系統(tǒng)在這些頻段上也有眾多的國際標準予以支持。高頻系統(tǒng)的基本特點是電子標簽及閱讀器成本均較高、標簽內(nèi)保存的數(shù)據(jù)量較大、閱讀距離較遠（可達幾米至十幾米）， 適應(yīng)物體高速運動性能好，外形一般為卡狀，閱讀天線及電子標簽天線均有較強的方向性。

6、系統(tǒng)優(yōu)勢

 RFID是一項易于操控，簡單實用且特別適合用于自動化控制的靈活性應(yīng)用技術(shù)，識別工作無須人工干預(yù)，它既可支持只讀工作模式也可支持讀寫工作模式，且無需接觸或瞄準；可自由工作在各種惡劣環(huán)境下：短距離射頻產(chǎn)品不怕油漬、灰塵污染等惡劣的環(huán)境，可以替代條碼，例如用在工廠的流水線上跟蹤物體；長距射頻產(chǎn)品多用于交通上，識別距離可達幾十米，如自動收費或識別車輛身份等。射頻識別系統(tǒng)主要有以下幾個方面系統(tǒng)優(yōu)勢：

　　讀取方便快捷：數(shù)據(jù)的讀取無需光源，甚至可以透過外包裝來進行。有效識別距離更大，采用自帶電池的主動標簽時，有效識別距離可達到30米以上；

　　識別速度快：標簽一進入磁場，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標簽，實現(xiàn)批量識別；

　　數(shù)據(jù)容量大：數(shù)據(jù)容量最大的二維條形碼(PDF417)，最多也只能存儲2725個數(shù)字；若包含字母，存儲量則會更少；RFID標簽則可以根據(jù)用戶的需要擴充到數(shù)十K；

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

　　標簽數(shù)據(jù)可動態(tài)更改：利用編程器可以向?qū)懭霐?shù)據(jù)，從而賦予RFID標簽交互式便攜數(shù)據(jù)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：不僅可以嵌入或附著在不同形狀、類型的產(chǎn)品上，而且可以為標簽數(shù)據(jù)的讀寫設(shè)置密碼保護，從而具有更高的安全性；

　　動態(tài)實時通信：標簽以與每秒50～100次的頻率與解讀器進行通信，所以只要RFID標簽所附著的物體出現(xiàn)在解讀器的有效識別范圍內(nèi)，就可以對其位置進行動態(tài)的追蹤和監(jiān)控。