RFID技術(shù)原理、特點(diǎn)及應用詳解

RFID是一種非接觸的自動(dòng)識別技術(shù)。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(zhù)傳輸距離、防碰撞算法等一些問(wèn)題。本文通過(guò)對RFID技術(shù)原理、特點(diǎn)、應用，讓讀者更好的了解這個(gè)技術(shù)。

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的系統包括以下3個(gè)部分：電子標簽（TAG）、讀寫(xiě)器（Reader）和計算機及其應用軟件。電子標簽主要由內置天線(xiàn)和電路芯片組成的，功能是與射頻天線(xiàn)之間完成通信;讀寫(xiě)器主要由天線(xiàn)、控制單元、射頻收發(fā)前段和通信接口這四個(gè)部分組成的，主要功能是讀取或寫(xiě)入電子標簽的信息;計算機和應用軟件的功能則是通過(guò)讀寫(xiě)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，從而實(shí)現數據的交換。

2 ）遠程RFID的工作原理

讀寫(xiě)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(wú)線(xiàn)電波能量給Transponder用以驅動(dòng)Transponder電路將內部的數據送出，此時(shí)Reader便依序接收解讀數據，送給應用程序做相應的處理。

2 遠程RFID系統的特點(diǎn)

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

1）實(shí)時(shí)性：可以實(shí)時(shí)響應，自動(dòng)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(guò)計算機的網(wǎng)絡(luò )對物流進(jìn)行監控;

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(shí)，只需要數元;

6）可靠性：適應惡劣環(huán)境條件，如：多塵、潮濕等;

7）壽命長(cháng)：使用時(shí)不需要電池，只需無(wú)源卡，并且終身免維修;

由于遠程RFID系統采用的是無(wú)線(xiàn)傳輸模式，無(wú)線(xiàn)環(huán)境又極其復雜，因此有很多因素都會(huì )影響遠程RFID系統讀寫(xiě)距離，主要有如下幾方面：

1）影響射頻卡讀寫(xiě)距離的因素是讀寫(xiě)器的RF輸出功率、反射的能量和射頻卡的功耗、讀寫(xiě)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(xiàn)的有效接收和反射截面積，讀寫(xiě)器的接收天線(xiàn)有效面積;

3）在視場(chǎng)范圍同樣的條件下，當頻率升高時(shí)，無(wú)源RFID系統的作用距離就會(huì )減小。

3 RFID技術(shù)的應用

（1）高速公路收費及智能交通系統

高速公路自動(dòng)收費系統是射頻識別技術(shù)最成功的應用之一。

目前中國的高速公路發(fā)展非?？?，地區經(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(wèn)題，一是交通堵塞，在收費站口，許多車(chē)輛要停車(chē)排隊交費，成為交通瓶頸問(wèn)題；二是少數不法的收費員貪污收取的過(guò)路費，使國家蒙受了財政收入損失。

REID技術(shù)應用在高速公路自動(dòng)收費上能夠充分體現該技術(shù)的優(yōu)勢。在車(chē)輛高速通過(guò)收費站的同時(shí)自動(dòng)完成繳費，解決了交通的瓶頸問(wèn)題，提高了車(chē)行速度，避免了擁堵，提高了收費計算效率，同時(shí)可以解決收費員貪污收取的過(guò)路費的問(wèn)題。

（2）生產(chǎn)的自動(dòng)化及過(guò)程控制

RFID技術(shù)因其具有抗惡劣環(huán)境能力強、非接觸識別等特點(diǎn)，在生產(chǎn)過(guò)程控制中有很多應用。通過(guò)在大型工廠(chǎng)的自動(dòng)化流水作業(yè)線(xiàn)上使用RFID技術(shù)，實(shí)現了物料跟蹤和生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)控制、監視，提高了生產(chǎn)效率，改進(jìn)了生產(chǎn)方式，降低了成本：

在生產(chǎn)線(xiàn)的自動(dòng)化及過(guò)程控制方面，德國B(niǎo)MW公司為保證汽車(chē)在流水線(xiàn)各位置準確地完成裝配任務(wù)，將RFID系統應用在汽車(chē)裝配線(xiàn)上。而Motoro 1 a公司則采用了RFID技術(shù)的自動(dòng)識別工序控制系統，滿(mǎn)足了半導體生產(chǎn)對環(huán)境的特殊要求，同時(shí)提高了生產(chǎn)效率。

（3）車(chē)輛的自動(dòng)識別以及防盜

通過(guò)建立采用射頻識別技術(shù)的自動(dòng)車(chē)號識別系統，能夠隨時(shí)了解車(chē)輛的運行情況，不僅實(shí)現了車(chē)輛的自動(dòng)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(guò)射頻識別技術(shù)對車(chē)輛的主人進(jìn)行有效驗證，防止車(chē)輛偷盜發(fā)生，在車(chē)輛丟失以后可以有效尋找丟失的車(chē)輛。

采用射頻識別技術(shù)可以對道路交通流量進(jìn)行實(shí)時(shí)監控、統計、調度，還可以用作車(chē)輛闖紅燈記錄報警，被盜（可疑）車(chē)輛報警與跟蹤，特殊車(chē)輛跟蹤，肇事逃逸車(chē)輛排查等。據報道，英國計劃在汽車(chē)上安裝射頻芯片，行駛超速時(shí)將被自動(dòng)“舉報”。

（4）電子票證

使用電子標簽來(lái)代替各種“卡”，實(shí)現非現金結算，解決了現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(wèn)題。同時(shí)電子標簽用起來(lái)方便、快捷，還可以同時(shí)識別幾張電子標簽，并行收費。。

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

1996年1月韓國在首爾的600輛公共汽車(chē)上安裝射頻識別系統用于電子月票，實(shí)現了非現金結算，方便了市民出行。而德國漢莎航空公司則開(kāi)始試用射頻卡（電子標簽）作為飛機票，改變了傳統的機票購銷(xiāo)方式，簡(jiǎn)化了機場(chǎng)入關(guān)手續。

（5）貨物跟蹤管理及監控

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

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

在貨物的跟蹤、管理及監控方面，澳大利亞和英國的希斯羅機場(chǎng)將射頻識別技術(shù)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(kāi)始生產(chǎn)的新車(chē)型必須具有基于射頻識別技術(shù)的防盜系統。目前我國鐵路部門(mén)也計劃推廣行包自動(dòng)追蹤管理系統，但真正應用還要假以時(shí)日。

（6）倉儲、配送等物流環(huán)節

將射頻識別系統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(dòng)相關(guān)的信息的管理，監控貨物信息，實(shí)時(shí)了解庫存情況，自動(dòng)識別貨物，確定貨物的位置。

（7）郵件、郵包的自動(dòng)分揀系統

射頻識別技術(shù)已經(jīng)被成功應用到郵政領(lǐng)域的郵包自動(dòng)分揀系統中，該系統具有非接觸、非視線(xiàn)數據傳輸的特點(diǎn)，所以包裹傳送中可以不考慮包裹的方向性問(wèn)題。另外，當多個(gè)目標同時(shí)進(jìn)入識別區域時(shí)，可以同時(shí)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據，更有利于提高郵包分揀的準確性。

（8）動(dòng)物跟蹤和管理

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

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

（9）門(mén)禁保安

未來(lái)的門(mén)禁保安系統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(chē)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(jìn)行安全管理以及高效收費，簡(jiǎn)化了出入手續，提高了工作效率，并且有效地進(jìn)行了安全保護。人員出入時(shí)該系統會(huì )自動(dòng)識別身份，非法闖入時(shí)會(huì )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(wèn)題在世界各地都是令人頭疼的問(wèn)題，現在應用的防偽技術(shù)如全息防偽等同樣會(huì )被不法分子偽造。將射頻識別技術(shù)應用在防偽領(lǐng)域有它自身的技術(shù)優(yōu)勢，它具有成本低而又很難偽造的優(yōu)點(diǎn)。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(chǎng)，使偽造者望而卻步。電子標簽本身具有內存，可以?xún)Υ?、修改與產(chǎn)品有關(guān)的數據，利于進(jìn)行真偽的鑒別。利用這種技術(shù)不用改變現行的數據管理體制，唯一的產(chǎn)品標識號完全可以做到與已用數據庫體系兼容。

（11）運動(dòng)計時(shí)