RFID技術原理、特點及應用詳解

RFID是一種非接觸的自動識別技術。目前，RFID雖然得到了巨大的發(fā)展，但對于遠程的RFID還是存在著傳輸距離、防碰撞算法等一些問題。本文通過對RFID技術原理、特點、應用，讓讀者更好的了解這個技術。

1 遠程RFID原理

1 ）遠程RFID的組成

在探討遠程RFID的原理之前，我們必須先要研究一下RFID的組成。RFID的系統(tǒng)包括以下3個部分：電子標簽（TAG）、讀寫器（Reader）和計算機及其應用軟件。電子標簽主要由內(nèi)置天線和電路芯片組成的，功能是與射頻天線之間完成通信;讀寫器主要由天線、控制單元、射頻收發(fā)前段和通信接口這四個部分組成的，主要功能是讀取或寫入電子標簽的信息;計算機和應用軟件的功能則是通過讀寫器的通信接口而連接外部計的算機，或者是連接上位機主系統(tǒng)，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)的交換。

2 ）遠程RFID的工作原理

讀寫器（Reader）與電子標簽（TAG）組成了應答器（Transponder），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)，送給應用程序做相應的處理。

2 遠程RFID系統(tǒng)的特點

目前無源遠距離遠程RFID系統(tǒng)有兩種工作頻段UHF和2.45 GHz。無源超高頻系統(tǒng)的讀寫距離可以長達十米以上，比2.45 GHz系統(tǒng)要遠很多，因此已經(jīng)成為了遠程識別系統(tǒng)的主流部分。其優(yōu)點主要有以下幾點：

1）實時性：可以實時響應，自動讀出ID號，得到其信息;

2）防偽性：形成的微波標示是不可偽造、更改和不可復制的;

3）聯(lián)網(wǎng)性：通過計算機的網(wǎng)絡對物流進行監(jiān)控;

4）準確性：讀出信息的準確率非常高，可以高達99.99%;

5）低成本：使用時，只需要數(shù)元;

6）可靠性：適應惡劣環(huán)境條件，如：多塵、潮濕等;

7）壽命長：使用時不需要電池，只需無源卡，并且終身免維修;

由于遠程RFID系統(tǒng)采用的是無線傳輸模式，無線環(huán)境又極其復雜，因此有很多因素都會影響遠程RFID系統(tǒng)讀寫距離，主要有如下幾方面：

1）影響射頻卡讀寫距離的因素是讀寫器的RF輸出功率、反射的能量和射頻卡的功耗、讀寫器的接收的能量和接收靈敏度;

2）影響上述指標的是射頻卡天線的有效接收和反射截面積，讀寫器的接收天線有效面積;

3）在視場范圍同樣的條件下，當頻率升高時，無源RFID系統(tǒng)的作用距離就會減小。

3 RFID技術的應用

（1）高速公路收費及智能交通系統(tǒng)

高速公路自動收費系統(tǒng)是射頻識別技術最成功的應用之一。

目前中國的高速公路發(fā)展非?？?，地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展的先決條件就是有便利的交通條件，而高速公路收費卻存在一些問題，一是交通堵塞，在收費站口，許多車輛要停車排隊交費，成為交通瓶頸問題；二是少數(shù)不法的收費員貪污收取的過路費，使國家蒙受了財政收入損失。

REID技術應用在高速公路自動收費上能夠充分體現(xiàn)該技術的優(yōu)勢。在車輛高速通過收費站的同時自動完成繳費，解決了交通的瓶頸問題，提高了車行速度，避免了擁堵，提高了收費計算效率，同時可以解決收費員貪污收取的過路費的問題。

（2）生產(chǎn)的自動化及過程控制

RFID技術因其具有抗惡劣環(huán)境能力強、非接觸識別等特點，在生產(chǎn)過程控制中有很多應用。通過在大型工廠的自動化流水作業(yè)線上使用RFID技術，實現(xiàn)了物料跟蹤和生產(chǎn)過程自動控制、監(jiān)視，提高了生產(chǎn)效率，改進了生產(chǎn)方式，降低了成本：

在生產(chǎn)線的自動化及過程控制方面，德國BMW公司為保證汽車在流水線各位置準確地完成裝配任務，將RFID系統(tǒng)應用在汽車裝配線上。而Motoro 1 a公司則采用了RFID技術的自動識別工序控制系統(tǒng)，滿足了半導體生產(chǎn)對環(huán)境的特殊要求，同時提高了生產(chǎn)效率。

（3）車輛的自動識別以及防盜

通過建立采用射頻識別技術的自動車號識別系統(tǒng)，能夠隨時了解車輛的運行情況，不僅實現(xiàn)了車輛的自動跟蹤管理，還可以大大減少發(fā)生事故的可能性，并且可以通過射頻識別技術對車輛的主人進行有效驗證，防止車輛偷盜發(fā)生，在車輛丟失以后可以有效尋找丟失的車輛。

采用射頻識別技術可以對道路交通流量進行實時監(jiān)控、統(tǒng)計、調(diào)度，還可以用作車輛闖紅燈記錄報警，被盜（可疑）車輛報警與跟蹤，特殊車輛跟蹤，肇事逃逸車輛排查等。據(jù)報道，英國計劃在汽車上安裝射頻芯片，行駛超速時將被自動“舉報”。

（4）電子票證

使用電子標簽來代替各種“卡”，實現(xiàn)非現(xiàn)金結算，解決了現(xiàn)金交易不方便也不安全以及以往的各種磁卡、IC卡容易損壞等問題。同時電子標簽用起來方便、快捷，還可以同時識別幾張電子標簽，并行收費。。

射頻識別系統(tǒng)，特別是非接觸IC卡（電子標簽）應用潛力最大的領域之一就是公共交通領域。用電子標簽作為電子車票，具有使用方便、可以縮短交易時間、降低運營成本等優(yōu)勢。

1996年1月韓國在首爾的600輛公共汽車上安裝射頻識別系統(tǒng)用于電子月票，實現(xiàn)了非現(xiàn)金結算，方便了市民出行。而德國漢莎航空公司則開始試用射頻卡（電子標簽）作為飛機票，改變了傳統(tǒng)的機票購銷方式，簡化了機場入關手續(xù)。

（5）貨物跟蹤管理及監(jiān)控

射頻識別技術為貨物的跟蹤管理及監(jiān)控提供了方便、快捷、準確的自動化技術手段。

以射頻識別技術為核心的集裝箱自動識別，成為全球范圍內(nèi)最大的貨物跟蹤管理應用。將記錄有集裝箱位置、物品類別、數(shù)量等數(shù)據(jù)的電子標簽安裝在集裝箱上，借助射頻識別技術，就可以確定集裝箱在貨場內(nèi)的確切位置。系統(tǒng)還可以識別未被允許的集裝箱移動，有利于管理和安全。

在貨物的跟蹤、管理及監(jiān)控方面，澳大利亞和英國的希斯羅機場將射頻識別技術應用于旅客行李管理中，大大提高了分揀效率，降低了出錯率。在幾年前，歐共體就要求從1997年開始生產(chǎn)的新車型必須具有基于射頻識別技術的防盜系統(tǒng)。目前我國鐵路部門也計劃推廣行包自動追蹤管理系統(tǒng)，但真正應用還要假以時日。

（6）倉儲、配送等物流環(huán)節(jié)

將射頻識別系統(tǒng)用于智能倉庫貨物管理，可以有效地解決倉庫里與貨物流動相關的信息的管理，監(jiān)控貨物信息，實時了解庫存情況，自動識別貨物，確定貨物的位置。

（7）郵件、郵包的自動分揀系統(tǒng)

射頻識別技術已經(jīng)被成功應用到郵政領域的郵包自動分揀系統(tǒng)中，該系統(tǒng)具有非接觸、非視線數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶攸c，所以包裹傳送中可以不考慮包裹的方向性問題。另外，當多個目標同時進入識別區(qū)域時，可以同時識別，大大提高了貨物分揀能力和處理速度。另外，由于電子標簽可以記錄包裹的所有特征數(shù)據(jù)，更有利于提高郵包分揀的準確性。

（8）動物跟蹤和管理

射頻識別技術可以用于動物跟蹤與管理。將用小玻璃封裝的電子標簽植于動物皮下，可以標識牲畜，監(jiān)測動物健康狀況等重要信息，為牧場的管理現(xiàn)代化提供了可靠的技術手段。在大型養(yǎng)殖場，可以通過采用射頻識別技術建立飼養(yǎng)檔案、預防接種檔案等，達到高效、自動化管理牲畜的目的，同時為食品安全提供保障。

在動物的跟蹤及管理方面，許多發(fā)達國家采用射頻識別技術，通過對牲畜個體識別，保證牲畜大規(guī)模疾病爆發(fā)期間對感染者的有效跟蹤及對未感染者進行隔離控制。

（9）門禁保安

未來的門禁保安系統(tǒng)都可以應用電子標簽，一卡可以多用，比如做工作證、出入證、停車證、飯店住宿證甚至旅游護照等。使用電子標簽可以有效地識別人員身份，進行安全管理以及高效收費，簡化了出入手續(xù)，提高了工作效率，并且有效地進行了安全保護。人員出入時該系統(tǒng)會自動識別身份，非法闖入時會有報警。安全級別要求高的地方，還可以結合其他的識別方式，將指紋、掌紋或顏面特征存入電子標簽。

（10）防偽

偽造問題在世界各地都是令人頭疼的問題，現(xiàn)在應用的防偽技術如全息防偽等同樣會被不法分子偽造。將射頻識別技術應用在防偽領域有它自身的技術優(yōu)勢，它具有成本低而又很難偽造的優(yōu)點。電子標簽的成本相對便宜，且芯片的制造需要有昂貴的工廠，使偽造者望而卻步。電子標簽本身具有內(nèi)存，可以儲存、修改與產(chǎn)品有關的數(shù)據(jù)，利于進行真?zhèn)蔚蔫b別。利用這種技術不用改變現(xiàn)行的數(shù)據(jù)管理體制，唯一的產(chǎn)品標識號完全可以做到與已用數(shù)據(jù)庫體系兼容。

（11）運動計時