分析RFID標(biāo)記技術(shù)設(shè)計與應(yīng)用-設(shè)計應(yīng)用

精品文檔-下載后可編輯分析RFID標(biāo)記技術(shù)設(shè)計與應(yīng)用-設(shè)計應(yīng)用射頻識別技術(shù)（RadioFrequencyIdentification，縮寫RFID），射頻識別技術(shù)是20世紀(jì)90年代開始興起的一種自動識別技術(shù)，射頻識別技術(shù)是一項利用射頻信號通過空間耦合（交變磁場或電磁場）實現(xiàn)無接觸信息傳遞并通過所傳遞的信息達(dá)到識別目的的技術(shù)。

從信息傳遞的基本原理來說，射頻識別技術(shù)在低頻段基于變壓器耦合模型（初級與次級之間的能量傳遞及信號傳遞），在高頻段基于雷達(dá)探測目標(biāo)的空間耦合模型（雷達(dá)發(fā)射電磁波信號碰到目標(biāo)后攜帶目標(biāo)信息返回雷達(dá)接收機(jī)）。1948年哈里斯托克曼發(fā)表的"利用反射功率的通信"奠定了射頻識別技術(shù)的理論基礎(chǔ)。

RFID這一術(shù)語是在發(fā)明能夠反射或重新發(fā)射射頻信號的標(biāo)記之后才出現(xiàn)的。在目前使用的RFID標(biāo)記中，有些是裝有微芯片的，有些則沒有，并分為工作在300Hz以下和工作在300MHz以上（如微波標(biāo)記等）的標(biāo)記。

RFID目前被廣泛應(yīng)用于配送管理。隨著薄、小、低成本RFID的問世，將來RFID標(biāo)記不僅會被嵌入幾乎所有的物件中取代條形碼，而且還會越來越多地集成于網(wǎng)絡(luò)之中，用于各個領(lǐng)域，成為網(wǎng)絡(luò)社會無所不在的一個基本工具。

RFID標(biāo)記的特點與類型

目前定義RFID產(chǎn)品的工作頻率有低頻、高頻和甚高頻的頻率范圍內(nèi)的符合不同標(biāo)準(zhǔn)的不同的產(chǎn)品，而且不同頻段的RFID產(chǎn)品會有不同的特性。其中感應(yīng)器有無源和有源兩種方式，下面詳細(xì)介紹無源的感應(yīng)器在不同工作頻率產(chǎn)品的特性以及主要的應(yīng)用。它們還可粗分為有源標(biāo)記和無源標(biāo)記。前者包含電源，并發(fā)射無線電波；后者受外部無線電波激勵時才發(fā)射無線電波。

三種不同的RFID技術(shù)

目前，主要有三種不同的RFID技術(shù)，分別為無源RFID、常規(guī)RFID和低成本RFID。它們有著某種程度的重疊，但各有千秋，適用于不同的應(yīng)用。

無源RFID早已存在。它們自身不含電源或處理器，只有進(jìn)入RFID閱讀器的電磁場范圍內(nèi)才被激活。近無源RFID標(biāo)記的成本已經(jīng)降到可以隨意貼用的程度。一個價值10美分的無源RFID標(biāo)記使用電子產(chǎn)品碼（EPC）可以存儲對某一物體的完整描述。

常規(guī)RFID標(biāo)記幾乎都含有一采用微芯片的晶體管電路。

術(shù)語“低成本RFID”在幾年前才被啟用。低成本RFID標(biāo)記一般是指在傳輸距離小于1米時成本低于1美元，距離大于1米時成本低于5美元的RFID。它們與常規(guī)標(biāo)記相比存在某些明顯不同之處。低成本RFID標(biāo)記具有容忍方向錯誤和昏暗、壽命期成本較低、有閱讀能力的優(yōu)點，重要的是它們一般很便宜，便宜得可以隨意使用，而且非常薄，薄得可以放入紙張之中，故可以做成所有平板形式的標(biāo)記，一般把它們稱作智能標(biāo)簽，包括智能票？壞取Ｓ捎謖廡┨氐悖？統(tǒng)殺？FID標(biāo)記將可以用于不同的新應(yīng)用，會形成不同的供應(yīng)商和終用戶群體。

低成本RFID可以分成兩類，一類是基于芯片的技術(shù)，另一類是無芯片的標(biāo)記。無芯片的標(biāo)記仍可被詢問以及保存數(shù)據(jù)，但是它們一般比有芯片的標(biāo)記更便宜，在電子性能方面更原始些。

RFID標(biāo)記的屬性

RFID技術(shù)的基本工作原理并不復(fù)雜：標(biāo)簽進(jìn)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（PassiveTag，無源標(biāo)簽或被動標(biāo)簽），或者主動發(fā)送某一頻率的信號（ActiveTag，有源標(biāo)簽或主動標(biāo)簽）；解讀器讀取信息并解碼后，送至中央信息系統(tǒng)進(jìn)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(biāo)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(biāo)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)偶合（InductiveCoupling）及后向散射偶合（BackscatterCoupling）兩種，一般低頻的RFID大都采用種式，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(jìn)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(jìn)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(yuǎn)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。

1.有無EAS功能

不含信息的RF標(biāo)記不屬于RFID，因為它們只表示在與不在，只有1比特的信息。由于這些RF標(biāo)記一般只用作商店和圖書館的防盜器件，通常被稱作電子物品監(jiān)視器（EAS）。一些新式的RFID也具備EAS功能，可以取代防盜標(biāo)記。

2.數(shù)據(jù)類型

在RFID系統(tǒng)中，有兩種不同的數(shù)據(jù)存儲情況。在種情況中，標(biāo)記能存儲的數(shù)據(jù)很少，被詢問的電子器件只是傳感有關(guān)產(chǎn)品的一些獨特情況。這種數(shù)據(jù)被稱為簽名。使用這種數(shù)據(jù)的標(biāo)記十分便宜，但用途卻很有限。這種標(biāo)記比較貴，但有用得多，它們不像簽名那樣需要很強(qiáng)的中央處理能力，耗時也少。

3.覆蓋距離

RFID標(biāo)記的覆蓋距離相差很大。對所有各種標(biāo)記都一樣，要求的距離越大，標(biāo)記就越貴。其它應(yīng)用，例如公路收費和物件實時位置（如車庫中的車等），需要閱讀高達(dá)幾百米的距離。

RFID標(biāo)記的使用狀況和趨勢

在RFID標(biāo)記的實際使用方面，目前在制造、配送、服務(wù)等領(lǐng)域已經(jīng)開始。由于無源RFID的成本已經(jīng)降到可以隨意貼的程度，一個價值10美分的無源RFID標(biāo)記使用電子產(chǎn)品碼（EPC）可以存儲對某一物體的完整描述。在美國使用無源RFID多的是Wal-Mart，它要求其供貨商到2022年在所有進(jìn)貨上貼上RFID標(biāo)記。有源RFID的銷售量也會增長，但增長速度稍微慢些。不過，也有人認(rèn)為，目前對無源RFID的用途和潛力存在估計過高的現(xiàn)象，在可預(yù)見的將來貨架上的每件產(chǎn)品不會都使用RFID標(biāo)記。

RFID標(biāo)記技術(shù)的開發(fā)與標(biāo)準(zhǔn)化工作也在發(fā)展之中。1999年10月成立的國際研究機(jī)構(gòu)--Auto-ID中心（基地在美國）一直在推進(jìn)RFID的研發(fā)工作。Auto-ID中心在日本、英國、澳大利亞、中國和瑞士的研究機(jī)構(gòu)都建立了相應(yīng)的研發(fā)中心。

2022年11月RFID標(biāo)準(zhǔn)化工作從Auto-ID中心轉(zhuǎn)移到電子產(chǎn)品碼（EPCGlobal）組織。EPCGlobal是2022年5月由歐洲條形碼管理機(jī)構(gòu)--EAN國際協(xié)會和美國條形碼管理機(jī)構(gòu)--統(tǒng)一代碼協(xié)會（UCC）成立的一個組織。與此同時，Auto-ID中心改名為Auto-ID實驗室，成為EPCGlobal的一個研究分部。

RFID通過網(wǎng)絡(luò)的先進(jìn)應(yīng)用

如前所述，RFID的意義遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過取代條形碼。如果把標(biāo)記與網(wǎng)絡(luò)鏈接起來，我們就可以把標(biāo)記用作數(shù)據(jù)的輸入端口，可以產(chǎn)生和利用諸如歷史數(shù)據(jù)和實時數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)以及在各種機(jī)構(gòu)和企業(yè)之間共享數(shù)據(jù)，為新的應(yīng)用和服務(wù)創(chuàng)造機(jī)會。

日本積極推動RFID標(biāo)記的先進(jìn)應(yīng)用

RFID標(biāo)記技術(shù)在日本“e-Japan戰(zhàn)略II”中被提到日程上。在日本，有100多個機(jī)構(gòu)參與了Auto-ID中心的工作，包括公司（食品、消費品、零售和交通運(yùn)輸）、系統(tǒng)供應(yīng)商和標(biāo)準(zhǔn)化組織。該中心設(shè)在T-Engine論壇之下，現(xiàn)有380多個外國與日本公司參與。2022年7月，日本總務(wù)省成立了一個名曰"RFID標(biāo)記在無所不在網(wǎng)絡(luò)時代中的先進(jìn)應(yīng)用"的研究組，對如何推進(jìn)這一技術(shù)進(jìn)行了綜合研究，2022年3月完成終研究。

2022年9月，日本的無所不在網(wǎng)絡(luò)論壇也成立了RFID標(biāo)記先進(jìn)應(yīng)用研究組。研究組的主要任務(wù)包括：進(jìn)行驗證測試；開展研究開發(fā)和標(biāo)準(zhǔn)化工作；進(jìn)行調(diào)查研究；負(fù)責(zé)信息收集、交流和提供；完成研究組管理委員會認(rèn)為必要的其它工作。主要是促進(jìn)用戶參與型的驗證測試，研究、提議和驗證商業(yè)模式。在應(yīng)用驗證測試專門委員會下還設(shè)立了用戶接受、技術(shù)化使用、法律體制和商業(yè)模式四個工作小組。

“e-Japan戰(zhàn)略II”提議在醫(yī)療和食品應(yīng)用方面首先引入RFID標(biāo)記，并提出了一項基于未來需求在800MHz~900MHz頻段內(nèi)研究新頻譜分配的政策。日本內(nèi)務(wù)通信部（MIC）（原總務(wù)省，2022年9月10日易名）對無線電波的使用采取了放松的策略。除此之外，950MHz頻段及其相鄰頻率也可在新的頻譜分配中加以考慮。目前，MIC正在審查在950MHz頻段及其相鄰頻率上進(jìn)行的驗證測試和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

RFID標(biāo)記先進(jìn)應(yīng)用雖然在日本已經(jīng)產(chǎn)生很大的社會經(jīng)濟(jì)影響，但仍有許多問題有待解決，如技術(shù)開發(fā)和標(biāo)準(zhǔn)化、應(yīng)用環(huán)境的營造、國民與社會的認(rèn)同等，任務(wù)依然十分繁重。RFID標(biāo)記應(yīng)用對社會經(jīng)濟(jì)的影響深度在很大程度上取決于這些問題的解決?；谶@種情況，日本MIC擬圍繞以下六點研究穩(wěn)步推進(jìn)RFID標(biāo)記先進(jìn)應(yīng)用得以早日實現(xiàn)的措施。

促進(jìn)有關(guān)RFID標(biāo)記先進(jìn)應(yīng)用的研究開發(fā)工作；

通過用戶參與型的驗證測試形成社會共識；

對950MHz頻段及其相鄰頻率的新頻譜分配的可行性進(jìn)行驗證；

促進(jìn)RFID標(biāo)記應(yīng)用的措施；

建立安全使用RFID標(biāo)記的規(guī)則；

促進(jìn)戰(zhàn)略性的標(biāo)準(zhǔn)化活動。

目前，RFID標(biāo)記作為條形碼的取代物，主要用于物流管理和房間出入管理方面。但是在將來，它們將通過強(qiáng)化組網(wǎng)功能和先進(jìn)應(yīng)用，升級為滿足無所不在網(wǎng)絡(luò)時代的需求。研究工作包括：開發(fā)能使RFID屬性信息在不同平臺之間按環(huán)境的動態(tài)變化進(jìn)行交換的技術(shù)，能把RFID標(biāo)記集成在網(wǎng)絡(luò)之中的技術(shù)，能控制對RFID標(biāo)記信息接入權(quán)的技術(shù)。MIC將同其它政府部門和相關(guān)機(jī)構(gòu)一起來解決各種政策問題，如RFID廣泛使用之后帶來的行政管理問題以及跟新頻譜分配有關(guān)的系統(tǒng)問題。

成本與經(jīng)濟(jì)效益

成本是RFID關(guān)鍵的問題。當(dāng)某一應(yīng)用一年要使用數(shù)十億個標(biāo)記時，只有占據(jù)系統(tǒng)成本大部分的智能標(biāo)簽非常便宜，我們才用得起。例如，可以高速閱讀、容忍方向錯誤、假讀或讀不出的情況很少。貼在紙板箱和集裝箱等上面的標(biāo)記現(xiàn)在正以10美分到1美元的價格在迅速發(fā)展，使系統(tǒng)成本不斷下降。對于這種應(yīng)用，訂單的標(biāo)記價格已經(jīng)下降到5美分，估計到2022年，一年的標(biāo)記銷售量約100億個。

標(biāo)記價格在使用量很大時（特別是在每閱讀器有很多標(biāo)記時）更是關(guān)鍵。極端的情況是TheInternetofThings之夢。TheInternetofThings是由EPCGlobal推出的概念，有時稱作產(chǎn)品互聯(lián)網(wǎng)或T2T（ThingtoThing）。其所設(shè)想的情景是數(shù)萬億件東西互相通信，沒有人的干預(yù)。對每件東西要跟蹤其一輩子，通過跟蹤可以用電子手段告訴冷藏工人需重新存貨，可以知道微波爐能正確烹調(diào)，再生設(shè)備可以把各種材料自動分開，各種方式的防盜、防偽和產(chǎn)品轉(zhuǎn)移過程都將自動發(fā)生，所有一切都不需人工干預(yù)。

根據(jù)日本初步測算，如果標(biāo)準(zhǔn)化、安全性和私密性問題尚未得到解決，廣泛使用仍有障礙的話，日本使用RFID標(biāo)記帶來的經(jīng)濟(jì)倍增效應(yīng)在2022年將達(dá)到9萬億日元。如果問題仍然存在，但廣泛使用的環(huán)境已形成的話，經(jīng)濟(jì)倍增效應(yīng)可達(dá)17萬億日元。如果低成本技術(shù)問題得到解決，大大促進(jìn)廣泛使用的話，經(jīng)濟(jì)倍增效應(yīng)可達(dá)31萬億日元。RFID標(biāo)記帶給日本的經(jīng)濟(jì)倍增效應(yīng)預(yù)計在2022年左右達(dá)到起飛點，2022年后將繼續(xù)增長。整個增長過程可分為初級、迅速增長和廣泛增長三個階段。

結(jié)語

目前，無源RFID標(biāo)記和傳感器在某些行業(yè)中已經(jīng)產(chǎn)生很大影響，能使供應(yīng)鏈更加流暢、資產(chǎn)管理更加精細(xì)。自身帶有存儲器和處理能力的有源RFID可做的事情就更多。應(yīng)該說，與潛在的好處及節(jié)省的成本相比，RFID的風(fēng)險是很小的。但是，它們的市場前景現(xiàn)在還不很明朗，市場究竟是走向無源RFID、有源網(wǎng)狀網(wǎng)，還是兩者兼有之。迄今還有許多無線標(biāo)準(zhǔn)在制定之中，應(yīng)用環(huán)境的營造、國民與社會的認(rèn)同等問題還有待解決。對于這些，我們必須要有充分的認(rèn)識。

隨著射頻識別技術(shù)的異軍突起，射頻標(biāo)簽（RFID）也已經(jīng)進(jìn)入了紙制品加工行業(yè)。設(shè)備供應(yīng)商們紛紛想要成為行業(yè)內(nèi)提供頻射標(biāo)簽解決方案的霸主，這樣一來，也就帶動了這項技術(shù)在整個行業(yè)內(nèi)的迅速推廣。射頻標(biāo)簽的應(yīng)用范圍是無限的。雖然它能給人們帶來無數(shù)的機(jī)會，但隨著使用人數(shù)的增加，它也會給人們帶來一定程度的挑戰(zhàn)。

大多數(shù)的標(biāo)簽和商標(biāo)加工者都在問："到底什么是射頻標(biāo)簽？"無線射頻技術(shù)是一種能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行遠(yuǎn)程存儲和檢索的方法，它的使用載體為射頻標(biāo)簽。這種標(biāo)簽含有天線，能夠接受和反射來自射頻收發(fā)器的無線電波。根據(jù)射頻標(biāo)簽供電方式的不同，可以分為兩種，一種是有源射頻標(biāo)簽，一種是無源射頻標(biāo)簽。有源射頻標(biāo)簽內(nèi)含有內(nèi)置電池，而后者