射頻識(shí)別技術(shù)

射頻識(shí)別技術(shù)科學(xué)技術(shù)01概述工作原理分類發(fā)展進(jìn)程組成部分特點(diǎn)目錄030502040607優(yōu)缺點(diǎn)發(fā)展趨勢應(yīng)用領(lǐng)域目錄0908基本信息射頻識(shí)別（RFID）是RadioFrequencyIdentification的縮寫。其原理為閱讀器與標(biāo)簽之間進(jìn)行非接觸式的數(shù)據(jù)通信，達(dá)到識(shí)別目標(biāo)的目的。RFID的應(yīng)用非常廣泛，典型應(yīng)用有動(dòng)物晶片、汽車晶片防盜器、門禁管制、停車場管制、生產(chǎn)線自動(dòng)化、物料管理。概述概述無線射頻識(shí)別即射頻識(shí)別技術(shù)（RadioFrequencyIdentification，RFID），是自動(dòng)識(shí)別技術(shù)的一種，通過無線射頻方式進(jìn)行非接觸雙向數(shù)據(jù)通信，利用無線射頻方式對(duì)記錄媒體（電子標(biāo)簽或射頻卡）進(jìn)行讀寫，從而達(dá)到識(shí)別目標(biāo)和數(shù)據(jù)交換的目的，其被認(rèn)為是21世紀(jì)最具發(fā)展?jié)摿Φ男畔⒓夹g(shù)之一。

無線射頻識(shí)別技術(shù)通過無線電波不接觸快速信息交換和存儲(chǔ)技術(shù)，通過無線通信結(jié)合數(shù)據(jù)訪問技術(shù)，然后連接數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，加以實(shí)現(xiàn)非接觸式的雙向通信，從而達(dá)到了識(shí)別的目的，用于數(shù)據(jù)交換，串聯(lián)起一個(gè)極其復(fù)雜的系統(tǒng)。在識(shí)別系統(tǒng)中，通過電磁波實(shí)現(xiàn)電子標(biāo)簽的讀寫與通信。根據(jù)通信距離，可分為近場和遠(yuǎn)場，為此讀/寫設(shè)備和電子標(biāo)簽之間的數(shù)據(jù)交換方式也對(duì)應(yīng)地被分為負(fù)載調(diào)制和反向散射調(diào)制。

發(fā)展進(jìn)程發(fā)展進(jìn)程1940-1950年：由于雷達(dá)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步從而衍生出了RFID技術(shù),1948年RFID的理論基礎(chǔ)誕生。

1950-1960年：人們開始對(duì)RFID技術(shù)進(jìn)行探索，但是并沒有脫離實(shí)驗(yàn)室研究。

1960-1970年：相關(guān)理論不斷發(fā)展，并且將這一系統(tǒng)在實(shí)際中開始運(yùn)用。

1970-1980年：RFID技術(shù)不斷更新，產(chǎn)品研究逐步深入，對(duì)于RFID的測試開始進(jìn)一步加速。并且實(shí)現(xiàn)了對(duì)相關(guān)系統(tǒng)得應(yīng)用。

1980-1990年：RFID技術(shù)和相關(guān)產(chǎn)品被開發(fā)并且應(yīng)用在市場中，并且出現(xiàn)了多種領(lǐng)域的運(yùn)用。

1990-2000年：人們開始對(duì)RFID的標(biāo)準(zhǔn)化問題給予重視，并且在生活的多個(gè)領(lǐng)域可以見到RFID系統(tǒng)的身影。

2000年后：人們普遍認(rèn)識(shí)到標(biāo)準(zhǔn)化問題的重要意義，RFID產(chǎn)品的種類進(jìn)一步豐富發(fā)展，無論是有源、無源還是半有源電子標(biāo)簽都開始發(fā)展起來，相關(guān)生產(chǎn)成本進(jìn)一步下降，應(yīng)用領(lǐng)域逐漸增加。

2020年，射頻電路是廣泛應(yīng)用于無線通信中的集成電路，上至衛(wèi)星通信，下至手機(jī)、WiFi、共享單車，處處都有射頻電路的身影。設(shè)計(jì)是射頻產(chǎn)業(yè)鏈的源頭，射頻電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化（EDA）軟件是射頻電路設(shè)計(jì)的使能端，也是射頻產(chǎn)業(yè)的重要基石。工作原理工作原理RFID技術(shù)的基本工作原理并不復(fù)雜：標(biāo)簽進(jìn)入閱讀器后，接收閱讀器發(fā)出的射頻信號(hào)，憑借感應(yīng)電流所獲得的能量發(fā)送出存儲(chǔ)在芯片中的產(chǎn)品信息（PassiveTag，無源標(biāo)簽或被動(dòng)標(biāo)簽），或者由標(biāo)簽主動(dòng)發(fā)送某一頻率的信號(hào)（ActiveTag，有源標(biāo)簽或主動(dòng)標(biāo)簽），閱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)，是由閱讀器與電子標(biāo)簽也就是所謂的應(yīng)答器及應(yīng)用軟件系統(tǒng)三個(gè)部分所組成，其工作原理是閱讀器（Reader）發(fā)射一特定頻率的無線電波能量，用以驅(qū)動(dòng)電路將內(nèi)部的數(shù)據(jù)送出，此時(shí)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)耦合及后向散射耦合兩種。一般低頻的RFID大都采用第一種方式，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。閱讀器和標(biāo)簽之間一般采用半雙工通信方式進(jìn)行信息交換，同時(shí)閱讀器通過耦合給無源標(biāo)簽提供能量和時(shí)序。在實(shí)際應(yīng)用中，可進(jìn)一步通過Ethernet或WLAN等實(shí)現(xiàn)對(duì)物體識(shí)別信息的采集、處理及遠(yuǎn)程傳送等管理功能。

組成部分組成部分完整的RFID系統(tǒng)由讀寫器(Reader)、電子標(biāo)簽(Tag)和數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)三部分組成。

1、關(guān)于閱讀器閱讀器是將標(biāo)簽中的信息讀出，或?qū)?biāo)簽所需要存儲(chǔ)的信息寫入標(biāo)簽的裝置。根據(jù)使用的結(jié)構(gòu)和技術(shù)不同，閱讀器可以是讀/寫裝置，是RFID系統(tǒng)信息控制和處理中心。在RFID系統(tǒng)工作時(shí)，由閱讀器在一個(gè)區(qū)域內(nèi)發(fā)送射頻能量形成電磁場，區(qū)域的大小取決于發(fā)射功率。在閱讀器覆蓋區(qū)域內(nèi)的標(biāo)簽被觸發(fā)，發(fā)送存儲(chǔ)在其中的數(shù)據(jù)，或根據(jù)閱讀器的指令修改存儲(chǔ)在其中的數(shù)據(jù)，并能通過接口與計(jì)算機(jī)絡(luò)進(jìn)行通信。閱讀器的基本構(gòu)成通常包括：收發(fā)天線，頻率產(chǎn)生器，鎖相環(huán)，調(diào)制電路，微處理器，存儲(chǔ)器，解調(diào)電路和外設(shè)接口組成。

(1)收發(fā)天線：發(fā)送射頻信號(hào)給標(biāo)簽，并接收標(biāo)簽返回的響應(yīng)信號(hào)及標(biāo)簽信息。

(2)頻率產(chǎn)生器：產(chǎn)生系統(tǒng)的工作頻率。

(3)鎖相環(huán)：產(chǎn)生所需的載波信號(hào)。

(4)調(diào)制電路：把發(fā)送至標(biāo)簽的信號(hào)加載到載波并由射頻電路送出。

(5)微處理器：產(chǎn)生要發(fā)送往標(biāo)簽的信號(hào)，同時(shí)對(duì)標(biāo)簽返回的信號(hào)進(jìn)行譯碼，并把譯碼所得的數(shù)據(jù)回傳給應(yīng)用程序，若是加密的系統(tǒng)還需要進(jìn)行解密操作。分類分類射頻識(shí)別技術(shù)依據(jù)其標(biāo)簽的供電方式可分為三類，即無源RFID，有源RFID，與半有源RFID。

1、無源RFID。在三類RFID產(chǎn)品中，無源RFID出現(xiàn)時(shí)間最早，最成熟，其應(yīng)用也最為廣泛。在無源RFID中，電子標(biāo)簽通過接受射頻識(shí)別閱讀器傳輸來的微波信號(hào)，以及通過電磁感應(yīng)線圈獲取能量來對(duì)自身短暫供電，從而完成此次信息交換。因?yàn)槭∪チ斯╇娤到y(tǒng)，所以無源RFID產(chǎn)品的體積可以達(dá)到厘米量級(jí)甚至更小，而且自身結(jié)構(gòu)簡單，成本低，故障率低，使用壽命較長。但作為代價(jià)，無源RFID的有效識(shí)別距離通常較短，一般用于近距離的接觸式識(shí)別。無源RFID主要工作在較低頻段125KHz、13.56MKHz等，其典型應(yīng)用包括：公交卡、二代、食堂餐卡等。

2、有源RFID。有源RFID興起的時(shí)間不長，但已在各個(gè)領(lǐng)域，尤其是在高速公路電子不停車收費(fèi)系統(tǒng)中發(fā)揮著不可或缺的作用。有源RFID通過外接電源供電，主動(dòng)向射頻識(shí)別閱讀器發(fā)送信號(hào)。其體積相對(duì)較大。但也因此擁有了較長的傳輸距離與較高的傳輸速度。一個(gè)典型的有源RFID標(biāo)簽?zāi)茉诎倜字馀c射頻識(shí)別閱讀器建立，讀取率可達(dá)1,700read/sec。有源RFID主要工作在900MHz、2.45GHz、5.8GHz等較高頻段，且具有可以同時(shí)識(shí)別多個(gè)標(biāo)簽的功能。有源RFID的遠(yuǎn)距性、高效性，使得它在一些需要高性能、大范圍的射頻識(shí)別應(yīng)用場合里必不可少。

3、半有源RFID。特點(diǎn)特點(diǎn)通常來說，射頻識(shí)別技術(shù)具有如下特性：

1、適用性：RFID技術(shù)依靠電磁波，并不需要連接雙方的物理接觸。這使得它能夠無視塵、霧、塑料、紙張、木材以及各種障礙物建立連接，直接完成通信。

2、高效性：RFID系統(tǒng)的讀寫速度極快，一次典型的RFID傳輸過程通常不到100毫秒。高頻段的RFID閱讀器甚至可以同時(shí)識(shí)別、讀取多個(gè)標(biāo)簽的內(nèi)容，極大地提高了信息傳輸效率。

3、獨(dú)一性：每個(gè)RFID標(biāo)簽都是獨(dú)一無二的，通過RFID標(biāo)簽與產(chǎn)品的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，可以清楚的跟蹤每一件產(chǎn)品的后續(xù)流通情況。

4、簡易性：RFID標(biāo)簽結(jié)構(gòu)簡單，識(shí)別速率高、所需讀取設(shè)備簡單。尤其是隨著NFC技術(shù)在智能手機(jī)上逐漸普及，每個(gè)用戶的手機(jī)都將成為最簡單的RFID閱讀器。

優(yōu)缺點(diǎn)缺點(diǎn)優(yōu)勢優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)勢射頻識(shí)別技術(shù)能夠被廣泛的應(yīng)用到多個(gè)產(chǎn)業(yè)和領(lǐng)域，必然有其“過人之處”。就其外在表現(xiàn)形式來講，射頻識(shí)別技術(shù)的載體一般都是要具有防水、防磁、耐高溫等特點(diǎn)，保證射頻識(shí)別技術(shù)在應(yīng)用時(shí)具有穩(wěn)定性。就其使用來講，射頻識(shí)別在實(shí)時(shí)更新資料、存儲(chǔ)信息量、使用壽命、工作效率、安全性等方面都具有優(yōu)勢。射頻識(shí)別能夠在減少人力物力財(cái)力的前提下，更便利的更新現(xiàn)有的資料，使工作更加便捷；射頻識(shí)別技術(shù)依據(jù)電腦等對(duì)信息進(jìn)行存儲(chǔ)，最大可達(dá)數(shù)兆字節(jié)，可存儲(chǔ)信息量大，保證工作的順利進(jìn)行；射頻識(shí)別技術(shù)的使用壽命長，只要工作人員在使用時(shí)注意保護(hù)，它就可以進(jìn)行重復(fù)使用；射頻識(shí)別技術(shù)改變了從前對(duì)信息處理的不便捷，實(shí)現(xiàn)了多目標(biāo)同時(shí)被識(shí)別，大大提高了工作效率；而射頻識(shí)別同時(shí)設(shè)有密碼保護(hù)，不易被偽造，安全性較高。與射頻識(shí)別技術(shù)相類似的技術(shù)是傳統(tǒng)的條形碼技術(shù)，傳統(tǒng)的條形碼技術(shù)在更新資料、存儲(chǔ)信息量、使用壽命、工作效率、安全性等方面都較射頻識(shí)別技術(shù)差，不能夠很好的適應(yīng)我國當(dāng)前社會(huì)發(fā)展的需求，也難以滿足產(chǎn)業(yè)以及相關(guān)領(lǐng)域的需要。

缺點(diǎn)（1）技術(shù)成熟度不夠。RFID技術(shù)出現(xiàn)時(shí)間較短，在技術(shù)上還不是非常成熟。由于超高頻RFID電子標(biāo)簽具有反向反射性特點(diǎn)，使得其在金屬、液體等商品中應(yīng)用比較困難。

（2）成本高。RFID電子標(biāo)簽相對(duì)于普通條碼標(biāo)簽價(jià)格較高，為普通條碼標(biāo)簽的幾十倍，如果使用量大的話，就會(huì)造成成本太高，在很大程度上降低了市場使用RFID技術(shù)的積極性。

（3）安全性不夠強(qiáng)。RFID技術(shù)面臨的安全性問題主要表現(xiàn)為RFID電子標(biāo)簽信息被非法讀取和惡意篡改。

（4）技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一。

應(yīng)用領(lǐng)域應(yīng)用領(lǐng)域1、物流物流倉儲(chǔ)是RFID最有潛力的應(yīng)用領(lǐng)域之一，UPS、DHL、Fedex等國際物流巨頭都在積極實(shí)驗(yàn)RFID技術(shù)，以期在將來大規(guī)模應(yīng)用于提升其物流能力。可應(yīng)用的過程包括：物流過程中的貨物追蹤、信息自動(dòng)采集、倉儲(chǔ)管理應(yīng)用、港口應(yīng)用、郵政包裹、快遞等。

2、交通出租車管理、公交車樞紐管理、鐵路機(jī)車識(shí)別等，已有不少較為成功的案例。

3、身份識(shí)別RFID技術(shù)由于具有快速讀取與難偽造性，所以被廣泛應(yīng)用于個(gè)人的身份識(shí)別證件中。如開展的電子護(hù)照項(xiàng)目、我國的第二代、學(xué)生證等其他各種電子證件。

4、防偽RFID具有很難偽造的特性，但是如何應(yīng)用于防偽還需要政府和企業(yè)的積極推廣?？梢詰?yīng)用的領(lǐng)域包括貴重物品（煙、酒、藥品）的防偽和票證的防偽等。發(fā)展趨勢發(fā)展趨勢1、射頻識(shí)別標(biāo)簽趨勢隨著標(biāo)準(zhǔn)的制定、應(yīng)用領(lǐng)域的廣泛、應(yīng)用數(shù)量的增加、工藝的不斷提高、技術(shù)的飛速進(jìn)步（如在圖書方面，在封面或版權(quán)頁上用導(dǎo)電油墨直接在印制射頻識(shí)別天線），其成本會(huì)更低；其次識(shí)別距離更遠(yuǎn)，即使是無源射頻識(shí)別標(biāo)簽也能達(dá)到幾十米；體積也將更小。

2、高頻化超高頻射頻識(shí)別系統(tǒng)與低頻系統(tǒng)相比，具有識(shí)別距離遠(yuǎn)、數(shù)據(jù)交換速度更快、偽造難度更高、對(duì)外界的抗干擾能力更強(qiáng)、體積小巧,且隨著制造成本的降低和高頻技術(shù)的進(jìn)一步完