RFID是英文“RADIO FREQUENCY IDENTIFICATION”的縮寫。射頻技術(shù)是利用無線電波對記錄媒體進行讀寫。射頻識別的距離可達幾十厘米至幾米，且根據(jù)讀寫的方式，可以輸入數(shù)千字節(jié)的信息，同時，還具有極高的保密性。射頻識別技術(shù)適用的領(lǐng)域：物料跟蹤、運載工具和貨架識別等要求非接觸數(shù)據(jù)采集和交換的場合，要求頻繁改變數(shù)據(jù)內(nèi)容的場合尤為適用。如香港的車輛自動識別系統(tǒng)—駕易通，采用的主要技術(shù)就是射頻技術(shù)。目前香港已經(jīng)有約8萬輛汽車裝上了電子標簽，裝有電子標簽的車輛通過裝有射頻掃描器的專用隧道、停車場或高速公路路口時，無需停車繳費，大大提高了行車速度，提高了效率。射頻技術(shù)在其它物品的識別及自動化管理方面也得到了較廣泛的應(yīng)用。 　　現(xiàn)在，RFID是AIDC領(lǐng)域最熱門的技術(shù)，盡管這種技術(shù)已經(jīng)存在發(fā)展了許多年了，但它只有在從本領(lǐng)域眾多的發(fā)明技術(shù)中總結(jié)規(guī)劃出一個技術(shù)標準以后才能得到快速的切實的應(yīng)用，ISO和AIM（AUTO-ID MANUFACTURES）正在進行這方面的工作，相信不久的將來，RFID會得到很快的發(fā)展。 　　1、RFID系統(tǒng)的組成 　　RFID系統(tǒng)在具體的應(yīng)用過程中，根據(jù)不同的應(yīng)用目的和應(yīng)用環(huán)境，系統(tǒng)的組成會有所不同，但從RFID系統(tǒng)的工作原理來看，系統(tǒng)一般都由信號發(fā)射機、信號接收機、發(fā)射接收天線幾部分組成。下面分別加以說明： 　　1）、信號發(fā)射機 　　 在RFID 系統(tǒng)中，信號發(fā)射機為了不同的應(yīng)用目的，會以不同的形式存在，典型的形式是標簽（TAG）。標簽相當于條碼技術(shù)中的條碼符號，用來存儲需要識別傳輸?shù)男畔ⅲ硗?，與條碼不同的是，標簽必須能夠自動或在外力的作用下，把存儲的信息主動發(fā)射出去。標簽一般是帶有線圈、天線、存儲器與控制系統(tǒng)的低電集成電路。典型的標簽結(jié)構(gòu)如上圖所示：按照不同的分類標準，標簽有許多不同的分類。 　?。?）、主動式標簽、被動式標簽 　　在實際應(yīng)用中，必須給標簽供電它才能工作，雖然它的電能消耗是非常低的（一般是百萬分之一毫瓦級別）。按照標簽獲取電能的方式不同，可以把標簽分成主動式標簽與被動式標簽。主動式標簽內(nèi)部自帶電池進行供電，它的電能充足，工作可靠性高，信號傳送的距離遠。另外，主動式標簽可以通過設(shè)計電池的不同壽命對標簽的使用時間或使用次數(shù)進行限制，它可以用在需要限制數(shù)據(jù)傳輸量或者使用數(shù)據(jù)有限制的地方，比如，一年內(nèi)，標簽只允許讀寫有限次。主動式標簽的缺點主要是標簽的使用壽命受到限制，而且隨著標簽內(nèi)電池電力的消耗，數(shù)據(jù)傳輸?shù)木嚯x會越來越小，影響系統(tǒng)的正常工作。 　　被動式標簽內(nèi)部不帶電池，要靠外界提供能量才能正常工作。被動式標簽典型的產(chǎn)生電能的裝置是天線與線圈，當標簽進入系統(tǒng)的工作區(qū)域，天線接收到特定的電磁波，線圈就會產(chǎn)生感應(yīng)電流，在經(jīng)過整流電路給標簽供電。被動式標簽具有永久的使用期，常常用在標簽信息需要每天讀寫或頻繁讀寫多次的地方，而且被動式標簽支持長時間的數(shù)據(jù)傳輸和永久性的數(shù)據(jù)存儲。被動式標簽的缺點主要是數(shù)據(jù)傳輸?shù)木嚯x要比主動式標簽小。因為被動式標簽依靠外部的電磁感應(yīng)而供電，它的電能就比較弱，數(shù)據(jù)傳輸?shù)木嚯x和信號強度就受到限制，需要敏感性比較高的信號接收器（閱讀器）才能可靠識讀。 　?。?） 只讀標簽與可讀可寫標簽 　　根據(jù)內(nèi)部使用存儲器類型的不同，標簽可以分成只讀標簽與可讀可寫標簽。只讀標簽內(nèi)部只有只讀存儲器ROM（READ ONLY MEMORY）和隨機存儲器RAM （RANDOM ACCESS MEMORY）。ROM用于存儲發(fā)射器操作系統(tǒng)說明和安全性要求較高的數(shù)據(jù)，它與內(nèi)部的處理器或邏輯處理單元完成內(nèi)部的操作控制功能，如響應(yīng)延遲時間控制，數(shù)據(jù)流控制，電源開關(guān)控制等。另外，只讀標簽的ROM中還存儲有標簽的標識信息。這些信息可以在標簽制造過程中由制造商寫入ROM中，也可以在標簽開始使用時由使用者根據(jù)特定的應(yīng)用目的寫入特殊的編碼信息。這種信息可以只簡單地代表二進制中的“0”或者“1”，也可以象二維條碼那樣，包含復(fù)雜的相當豐富的信息。但這種信息只能是一次寫入，多次讀出。只讀標簽中的RAM用于存儲標簽反應(yīng)和數(shù)據(jù)傳輸過程中臨時產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。另外，只讀標簽中除了ROM和ROM外，一般還有緩沖存儲器，用于暫時存儲調(diào)制后等待天線發(fā)送的信息。 　　可讀可寫標簽內(nèi)部的存儲器除了ROM、RAM和緩沖存儲器之外，還有非活動可編程記憶存儲器。這種存儲器除了存儲數(shù)據(jù)功能外，還具有在適當?shù)臈l件下允許多次寫入數(shù)據(jù)的功能。非活動可編程記憶存儲器有許多種，EEPROM（電可擦除可編程只讀存儲器）是比較常見的一種，這種存儲器在加電的情況下，可以實現(xiàn)對原有數(shù)據(jù)的擦除以及數(shù)據(jù)的重新寫入。 　?。?） 標識標簽與便攜式數(shù)據(jù)文件 　　根據(jù)標簽中存儲器數(shù)據(jù)存儲能力的不同，可以把標簽分成僅用于標識目的的標識標簽與便攜式數(shù)據(jù)文件兩種。對于標識標簽來說，一個數(shù)字或者多個數(shù)字字母字符串存儲在標簽中，為了識別的目的或者是進入信息管理系統(tǒng)中數(shù)據(jù)庫的鑰匙（KEY）。條碼技術(shù)中標準碼制的號碼，如EAN/UPC碼，或者混合編碼，或者標簽使用者按照特別的方法編的號碼，都可以存儲在標識標簽中。標識標簽中存儲的只是標識號碼，用于對特定的標識項目，如人、物、地點進行標識，關(guān)于被標識項目的詳細的特定的信息，只能在與系統(tǒng)相連接的數(shù)據(jù)庫中進行查找。 　　顧名思義，便攜式數(shù)據(jù)文件就是說標簽中存儲的數(shù)據(jù)非常大，足可以看作是一個數(shù)據(jù)文件。這種標簽一般都是用戶可編程的，標簽中除了存儲標識碼外，還存儲有大量的被標識項目其它的相關(guān)信息，如包裝說明，工藝過程說明等等。在實際應(yīng)用中，關(guān)于被標識項目的所有的信息都是存儲在標簽中的，讀標簽就可以得到關(guān)于被標識項目的所有信息，而不用再連接到數(shù)據(jù)庫進行信息讀取。另外，隨著標簽存儲能力的提高，可以提供組織數(shù)據(jù)的能力，在讀標簽的過程中，可以根據(jù)特定的應(yīng)用目的控制數(shù)據(jù)的讀出，實現(xiàn)在不同的情況下讀出的數(shù)據(jù)部分不同。 　　2）信號接收機 　　在RFID系統(tǒng)中，信號接收機一般叫做閱讀器。根據(jù)支持的標簽類型不同與完成的功能不同，閱讀器的復(fù)雜程度是顯著不同的。閱讀器基本的功能就是提供與標簽進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐緩?。另外，閱讀器還提供相當復(fù)雜的信號狀態(tài)控制、奇偶錯誤校驗與更正功能等。標簽中除了存儲需要傳輸?shù)男畔⑼猓€必須含有一定的附加信息，如錯誤校驗信息等。識別數(shù)據(jù)信息和附加信息按照一定的結(jié)構(gòu)編制在一起，并按照特定的順序向外發(fā)送。閱讀器通過接收到的附加信息來控制數(shù)據(jù)流的發(fā)送。一旦到達閱讀器的信息被正確的接收和譯解后，閱讀器通過特定的算法決定是否需要發(fā)射機對發(fā)送的信號重發(fā)一次，或者知道發(fā)射器停止發(fā)信號，這就是“命令響應(yīng)協(xié)議”。使用這種協(xié)議，即便在很短的時間、很小的空間閱讀多個標簽，也可以有效地防止“欺騙問題”的產(chǎn)生。 　　3） 編程器 　　只有可讀可寫標簽系統(tǒng)才需要編程器。編程器是向標簽寫入數(shù)據(jù)的裝置。編程器寫入數(shù)據(jù)一般來說是離線（OFF-LINE）完成的，也就是預(yù)先在標簽中寫入數(shù)據(jù)，等到開始應(yīng)用時直接把標簽黏附在被標識項目上。也有一些RFID應(yīng)用系統(tǒng)，寫數(shù)據(jù)是在線（ON-LINE）完成的，尤其是在生產(chǎn)環(huán)境中作為交互式便攜數(shù)據(jù)文件來處理時。 　　4） 天線 　　天線是標簽與閱讀器之間傳輸數(shù)據(jù)的發(fā)射、接收裝置。在實際應(yīng)用中，除了系統(tǒng)功率，天線的形狀和相對位置也會影響數(shù)據(jù)的發(fā)射和接收，需要專業(yè)人員對系統(tǒng)的天線進行設(shè)計、安裝。 　　2、無線數(shù)據(jù)通信（RFDC） 　　標簽與閱讀器之間的數(shù)據(jù)傳輸是通過空氣介質(zhì)以無線電波的形式進行的。一般地，我們可以用兩個參數(shù)衡量數(shù)據(jù)在空氣介質(zhì)中的傳播，數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣群蛿?shù)據(jù)傳輸?shù)木嚯x。由于標簽的體積、電能有限，從標簽中發(fā)出的無線信號是非常弱的，信號傳輸?shù)乃俣扰c傳輸?shù)木嚯x就很有限。為了實現(xiàn)數(shù)據(jù)高速、遠距離地傳輸，必須把數(shù)據(jù)信號疊加在一個規(guī)則變化的信號比較強的電波上，這個過程叫調(diào)制，規(guī)則變化的電波叫載波。在RFID系統(tǒng)中，載波電波一般由閱讀器或編程器發(fā)出。有多種方法可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)在載波上的調(diào)制，如用數(shù)據(jù)信息改變載波的波幅叫調(diào)幅；改變載波的頻率叫調(diào)頻；改變載波的相位叫調(diào)相等等。一般來說，使用的載波頻率越高，數(shù)據(jù)能夠傳輸?shù)乃俣仍娇?，例如?.4GHZ頻率的載波，可以實現(xiàn)2Mbps（相當于每秒可以傳輸大約200萬個字符）。但是，不能無限地提高載波頻率以提高信息傳輸速度，因為，無線電波頻率的選用是受到政府管制的，各個國家一般都對不同頻率的無線電波規(guī)定了不同的應(yīng)用目的，RFID技術(shù)無線電波的選擇也必須遵守這種規(guī)定。目前，國內(nèi)一般采用通信頻率為2.4GHz擴頻技術(shù)進行通信。這是因為在我國2.4G-2.4835GHz 的頻段是無需向國家無線電管理委員會申請使用許可證的公用頻段。過去，商業(yè)的無線數(shù)據(jù)傳輸一般采用窄帶傳輸，即使用比較單一的載波頻率傳輸數(shù)據(jù)?，F(xiàn)在，商業(yè)領(lǐng)域廣泛使用擴頻技術(shù)傳輸無線數(shù)據(jù)，即使用有一定范圍的頻率傳輸數(shù)據(jù)，這就有了帶寬的概念，帶寬就是通信中使用的最高的載波頻率與最低的載波頻率之差。使用寬帶頻率傳輸數(shù)據(jù)最明顯的優(yōu)勢是數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣冗M一步加快，而且可靠性更高，因為當一個頻率的載波線路繁忙或出現(xiàn)故障時，信息可以通過別的頻率載波線路傳輸。實際商用寬帶傳輸數(shù)據(jù)技術(shù)又可以分為兩種：即直接序列擴頻技術(shù)（Direct Sequence 　　Spread Spectrum,簡稱直頻技術(shù)）和跳頻技術(shù)（Frequency Hopping FH）。 　　直頻技術(shù)使用偽隨機碼對數(shù)據(jù)進行處理，得到擴頻序列，然后將擴頻序列調(diào)制通過不同的信道同時進行傳輸，信號接收裝置收到信號后將信號解碼并按照特定的算法重組信息，以還原成可以識讀的信息。應(yīng)用這種技術(shù)，系統(tǒng)占用功率頻譜密度（在單位頻段上的發(fā)射功率）大大降低，信息擴展到一個比較寬的頻率范圍內(nèi)傳輸，達到可抵抗其它特定頻率干擾的目的。我國的無委會規(guī)定的開放頻段與歐洲標準一致，參照歐洲標準，直頻技術(shù)可以從13個信道（中心頻點）中選用，為了免除自身干擾，選用的互相關(guān)聯(lián)的不同信道之間，兩兩之間頻率至少間隔30MHZ。這13個頻點的設(shè)定從2.412至2.472GHz之間，共有60M帶寬，通常直頻系統(tǒng)只能選擇2－3個信道進行數(shù)據(jù)傳播，在一定程度上不能充分利用頻帶資源，影響了數(shù)據(jù)的傳播速度。另外，由于使用同一功率支持多個信道的數(shù)據(jù)傳輸，一個信道上載波的波幅就比較小，信息傳輸?shù)木嚯x受到限制。 　　跳頻技術(shù)與直頻技術(shù)完全不同，跳頻的載頻受一個偽隨機碼的控制，在其工作帶寬內(nèi)，不斷地跳變頻率，跳頻相當于瞬時的窄帶通信系統(tǒng)，在2.4-2.4853GHz之間將信道設(shè)為79個，每隔0.02-0.1秒跳變一個頻率，當跳躍至某個頻點時，先判斷該頻點是否有噪聲干擾，若無則傳輸信號，若有則依據(jù)算法跳至下一頻點繼續(xù)判斷。因此在不同的頻點，跳頻的頻率及傳輸率可能會變化，并且很難避免一些無謂的頻率上的損耗，即在檢測頻點是否空閑時會造成信號傳輸延遲。另外，因為系統(tǒng)有響應(yīng)時間限制，超過響應(yīng)時間，跳頻設(shè)備會認為檢測信號發(fā)射失敗（丟包），會命令發(fā)射機重發(fā)，也造成系統(tǒng)資源的浪費。變頻技術(shù)的特點是保密性好，抗干擾能力也比較好。與直頻技術(shù)相比，信息傳輸?shù)木嚯x也比較遠。商用系統(tǒng)的跳變頻率較低，在每秒50跳以內(nèi)，成本較低。 　　影響數(shù)據(jù)傳輸距離遠近的首要因素是載波信號與標簽中數(shù)據(jù)信號的強度，載波信號的強度受閱讀器功率大小控制，標簽中數(shù)據(jù)信號的強度由標簽自帶電池功率（主動式標簽）或標簽可以產(chǎn)生的電能（被動式標簽）大小決定。一般來說，閱讀器和標簽的功率越大，載波信號和數(shù)據(jù)信號越強，數(shù)據(jù)能夠傳輸?shù)木嚯x越遠。無線電波在空氣介質(zhì)中傳播，隨著傳播的距離越來越遠，信號的強度會越來越弱。從理論上說，無線電波的衰減程度與傳輸距離的平方成正比。在系統(tǒng)實際應(yīng)用中應(yīng)該注意的是，不能為了達到數(shù)據(jù)傳輸?shù)木嚯x而無限制的提高閱讀器和標簽的功率，因為與載波頻率的選擇一樣，無線電波的功率是受到政府的管制的。除了系統(tǒng)功率影響數(shù)據(jù)傳輸?shù)木嚯x外，空氣介質(zhì)的性質(zhì)和數(shù)據(jù)傳輸路徑也顯著影響數(shù)據(jù)傳輸?shù)木嚯x?？諝饨橘|(zhì)的性質(zhì)包括空氣的密度、濕度等性質(zhì)。一般來說，采用的載波頻率越高，空氣性質(zhì)不同對數(shù)據(jù)傳輸距離的影響越明顯?？諝獾臐穸仍酱蠡蛘呤强諝獾拿芏仍礁?，介質(zhì)對無線電波的吸收越嚴重，數(shù)據(jù)傳輸?shù)木嚯x就越小。另外，如果數(shù)據(jù)傳輸路徑中有許多障礙物，也會顯著影響數(shù)據(jù)傳輸?shù)木嚯x，因為無線電波碰到障礙物時，物體一般都會對無線電波產(chǎn)生吸收和反射?？紤]到空氣的性質(zhì)和數(shù)據(jù)傳輸中經(jīng)過障礙物，無線電波衰減的程度有時可以達到與傳輸距離的四次方成正比。影響數(shù)據(jù)傳輸距離的因素還包括，發(fā)射、接收天線的設(shè)計和布置，躁聲干擾等等。 　　5、 RFID系統(tǒng)的分類 　　根據(jù)RFID系統(tǒng)完成的功能不同，可以粗略地把RFID系統(tǒng)分成四種類型：EAS系統(tǒng)、便攜式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、定位系統(tǒng)。 　　1）、EAS技術(shù) 　　ELECTRONIC ARTICLE SURVEILLANCE（EAS）是一種設(shè)置在需要控制物品出入的門口的RFID技術(shù)。這種技術(shù)的典型應(yīng)用場合是商店、圖書館、數(shù)據(jù)中心等地方，當未被授權(quán)的人從這些地方非法取走物品時，EAS系統(tǒng)會發(fā)出警告。在應(yīng)用EAS技術(shù)時，首先在物品上粘付EAS標簽，當物品被正常購買或者合法移出時，在結(jié)算處通過一定的裝置使EAS標簽失活，物品就可以取走。物品經(jīng)過裝有EAS系統(tǒng)的門口時，EAS裝置能自動檢測標簽的活動性，發(fā)現(xiàn)活動性標簽EAS系統(tǒng)會發(fā)出警告。EAS技術(shù)的應(yīng)用可以有效防止物品的被盜，不管是大件的商品，還是很小的物品。應(yīng)用EAS技術(shù)，物品不用再鎖在玻璃櫥柜里，可以讓顧客自由地觀看、檢查商品，這在自選日益流行的今天有著非常重要的現(xiàn)實意義。典型的EAS系統(tǒng)一般由三部分組成，1）、附著在商品上的電子標簽，電子傳感器；2）、電子標簽滅活裝置，以便授權(quán)商品能正常出入；3）、監(jiān)視器，在出口造成一定區(qū)域的監(jiān)視空間。 　　EAS系統(tǒng)的工作原理是：在監(jiān)視區(qū)，發(fā)射器以一定的頻率向接收器發(fā)射信號。發(fā)射器與接受器一般安裝在零售店、圖書館的出入口，形成一定的監(jiān)視空間。當具有特殊特征的標簽進入該區(qū)域時，會對發(fā)射器發(fā)出的信號產(chǎn)生干擾，這種干擾信號也會被接收器接收，再經(jīng)過微處理器的分析判斷，就會控制警報器的鳴響。根據(jù)發(fā)射器所發(fā)出的信號不同以及標簽對信號干擾原理不同，EAS可以分成許多種類型。關(guān)于EAS技術(shù)最新的研究方向是標簽的制作，人們正在討論EAS標簽?zāi)懿荒芟髼l碼一樣，在產(chǎn)品的制作或包裝過程中加進產(chǎn)品，成為產(chǎn)品的一部分。 　　2）、便攜式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 　　便攜式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是使用帶有RFID閱讀器的手持式數(shù)據(jù)采集器采集RFID標簽上的數(shù)據(jù)。這種系統(tǒng)具有比較大的靈活性，適用于不宜安裝固定式RFID系統(tǒng)的應(yīng)用環(huán)境。手持式閱讀器（數(shù)據(jù)輸入終端）可以在讀取數(shù)據(jù)的同時，通過無線電波數(shù)據(jù)傳輸方式（RFDC）實時地向主計算機系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)，也可以暫時將數(shù)據(jù)存儲在閱讀器中，在一批一批地向主計算機系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)。 　　3）物流控制系統(tǒng) 　　在物流控制系統(tǒng)中，固定布置的RFID閱讀器分散布置在給定的區(qū)域，并且閱讀器直接與數(shù)據(jù)管理信息系統(tǒng)相連，信號發(fā)射機是移動的，一般安裝在移動的物體、人上面。當物體、人流經(jīng)閱讀器時，閱讀器會自動掃描標簽上的信息并把數(shù)據(jù)信息輸入數(shù)據(jù)管理信息系統(tǒng)存儲、分析、處理，達到控制物流的目的。 　　4）定位系統(tǒng) 　　定位系統(tǒng)用于自動化加工系統(tǒng)中的定位以及對車輛、輪船等進行運行定位支持。閱讀器放置在移動的車輛、輪船上或者自動化流水線中移動的物料、半成品、成品上，信號發(fā)射機嵌入到操作環(huán)境的地表下面。信號發(fā)射機上存儲有位置識別信息，閱讀器一般通過無線的方式或者有線的方式連接到主信息管理系統(tǒng)。