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摘要作為構建物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)之一，射頻識別由于其長(cháng)距離閱讀和高存儲容量而備受關(guān)注。它不僅可以幫助企業(yè)提高對商品管理和人工成本的控制效率，而且可以將銷(xiāo)售企業(yè)和制造企業(yè)聯(lián)系起來(lái)，更準確地接收反饋信息和控制需求信息，優(yōu)化整個(gè)供應鏈。未來(lái)RFID必將在許多領(lǐng)域得到廣泛的應用。
目錄
一、RFID 1.1介紹 1.2分類(lèi) |
二、系統架構 2.1電子標簽 2.2讀寫(xiě)器 2.3控制器 2.4讀卡器天線(xiàn) 2.5通信設施 |
三、RFID天線(xiàn)類(lèi)型 |
四、RFID工作原理 4.1基礎 4.2感應耦合RFID系統 4.3反向散射耦合RFID系統 4.4 RFID技術(shù)特點(diǎn) |
五、RFID技術(shù)應用領(lǐng)域 |
六、常見(jiàn)問(wèn)題 |
一、RFID1.1介紹
射頻識別技術(shù)（RFID）又稱(chēng)電子標簽、無(wú)線(xiàn)射頻識別、感應電子芯片、非接觸卡，是一種通過(guò)射頻信號自動(dòng)識別目標物體并獲取相關(guān)數據的非接觸自動(dòng)識別技術(shù)。RFID技術(shù)可以在各種惡劣的環(huán)境中工作，無(wú)需人為干預。
此外，它能同時(shí)識別高速運動(dòng)物體和識別多個(gè)標簽，操作方便快捷。短程射頻產(chǎn)品不怕油漬、灰塵污染和其他惡劣環(huán)境，因此在這種環(huán)境下，它們可以代替條形碼，例如跟蹤工廠(chǎng)裝配線(xiàn)上的物體。長(cháng)距離射頻產(chǎn)品主要應用于交通領(lǐng)域，其識別距離可達數十米，如自動(dòng)充電或車(chē)輛識別等。
1.2分類(lèi)根據電源的可用性，RFID分為無(wú)源和有源兩種。
1） 被動(dòng)標記：被動(dòng)傳感器本身沒(méi)有電源。它的電源是由一個(gè)傳感器產(chǎn)生的，傳感器通過(guò)從讀卡器****頻率來(lái)激活，數據最終被傳輸回讀卡器。被動(dòng)式標簽薄而短，使用壽命長(cháng)，但感應距離相對較短。
2） 主動(dòng)標記：價(jià)格相對較高，體積比被動(dòng)式標簽大，因為內置電池。使用壽命長(cháng)，傳感距離長(cháng)。
根據頻率，射頻識別可分為三種類(lèi)型：低頻、高頻、超頻：
1） 低頻RFID（100～500KHz）：低頻RFID感應距離較短，讀取速度較慢。低頻射頻識別一般采用125KHz，穿透能力強。
2） 高頻RFID（10~15MHz）：高頻RFID感應距離較長(cháng)，讀取速度相對較高。射頻識別主要使用13.56MHz的高頻。
3）超高頻RFID（850~950MHz~2.45GHz）：超高頻RFID傳感距離最長(cháng)，讀取速度最快，但穿透能力差。
二、系統架構
根據功能的不同，RFID系統可分為邊緣系統和軟件系統。邊緣系統主要完成信息感知，屬于硬件組成部分。軟件系統完成信息處理和應用。通信設備負責整個(gè)RFID系統的信息傳輸。
RFID系統的基本組成
電子標簽又稱(chēng)應答器或智能標簽，是一種主要由內置天線(xiàn)和芯片組成的微型無(wú)線(xiàn)收發(fā)器。
讀寫(xiě)器是一種捕捉和處理RFID標簽數據的設備，可以作為一個(gè)單獨的或嵌入到其他系統中。讀寫(xiě)器也是RFID系統的重要組成部分之一，它的名字來(lái)源于它可以將數據寫(xiě)入RFID。讀寫(xiě)器的硬件通常由收發(fā)器、微處理器、存儲器、外部傳感器/執行器、報警輸入/輸出接口、通信接口和電源組成。
控制器是讀卡器芯片有序運行的指揮中心。其主要功能：
與應用系統軟件通信；
執行應用系統軟件發(fā)出的動(dòng)作指令；
控制與標簽的通信過(guò)程；
基帶信號的編解碼；
實(shí)現防碰撞算法；
對讀取器和標簽之間傳輸的數據進(jìn)行加密和解密；
實(shí)現讀卡器與電子標簽之間的身份認證；
控制其他外部設備，如鍵盤(pán)和顯示設備。
控制讀卡器芯片的操作（最重要的）。
天線(xiàn)是以電磁波的形式接收或輻射前端射頻信號的裝置。它是電路與空間的接口器件，用于實(shí)現導波與自由空間波能量的轉換。在RFID系統中，天線(xiàn)分為電子標簽天線(xiàn)和閱讀器天線(xiàn)，分別承擔接收能量和****能量的功能。讀卡器天線(xiàn)的特點(diǎn)是：
小到可以依附于需要的東西
全向或半球覆蓋的方向性
能夠為芯片提供最大可能的信號
無(wú)論方向如何，天線(xiàn)的極化都能與卡的詢(xún)問(wèn)信號相匹配
穩定性好
價(jià)格便宜
通信設備為不同的RFID系統管理提供安全的通信連接，是RFID系統的重要組成部分。通信設施包括有線(xiàn)或無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )和串行通信接口，供讀卡器和控制器連接到計算機。無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )可以是個(gè)人局域網(wǎng)（例如藍牙技術(shù)）、局域網(wǎng)（例如802.11x、WiFi）或廣域網(wǎng)（例如GPRS、3G技術(shù)）和衛星通信網(wǎng)絡(luò )（例如同步軌道衛星L波段RFID系統）。
三、RFID天線(xiàn)類(lèi)型
RFID有三種基本類(lèi)型：線(xiàn)圈型、微帶貼片型和偶極子型。其中，短距離應用系統使用的1米以下的RFID天線(xiàn)一般采用線(xiàn)圈式天線(xiàn)，工藝簡(jiǎn)單，成本低。它主要工作在中低頻段。在應用系統中，1米以上的RFID天線(xiàn)通常采用微帶貼片式或偶極子式。它們工作在高頻和微波頻率級。這些天線(xiàn)的原理是不同的。
① 線(xiàn)圈天線(xiàn)
當RFID線(xiàn)圈天線(xiàn)進(jìn)入讀寫(xiě)器產(chǎn)生的交變磁場(chǎng)時(shí)，RFID天線(xiàn)和讀寫(xiě)器天線(xiàn)之間的相互作用與變壓器相似，兩者的線(xiàn)圈相當于變壓器的一次線(xiàn)圈和二次線(xiàn)圈。射頻識別線(xiàn)圈天線(xiàn)形成的諧振回路如下圖所示。
包括RFID天線(xiàn)的線(xiàn)圈電感L、寄生電容Cp和并聯(lián)電容C2，其諧振頻率為：
電容C是Cp和C2的并聯(lián)等效電容。RFID應用系統通過(guò)該頻率載波實(shí)現雙向數據通信。ID1非接觸式IC卡外觀(guān)為小型塑料卡（85.72mm×54.03mm×0.76mm），天線(xiàn)線(xiàn)圈諧振頻率一般為13.56MHz。目前已開(kāi)發(fā)出一個(gè)最小面積為0.4mm×0.4mm線(xiàn)圈天線(xiàn)的短程RFID應用系統。
一些應用要求RFID天線(xiàn)線(xiàn)圈的形狀較小，并且需要一定的工作距離，例如用于動(dòng)物識別的RFID。當天線(xiàn)線(xiàn)圈面積較小時(shí)，RFID與閱讀器之間的互感明顯不適合實(shí)際應用。RFID天線(xiàn)線(xiàn)圈通常采用高導磁性的鐵氧體材料來(lái)增加互感，補償線(xiàn)圈截面的減小。
②微帶天線(xiàn)
微帶天線(xiàn)是一種由微帶線(xiàn)或同軸探頭在薄介質(zhì)襯底上饋電的天線(xiàn)。一面附著(zhù)一層薄金屬層作為接地板，另一面用光刻蝕刻法制作出具有一定形狀的金屬貼片。微帶天線(xiàn)可分為兩種類(lèi)型：①微帶貼片天線(xiàn)② 微帶縫隙天線(xiàn)
四、RFID工作原理
基本原則射頻識別技術(shù)：讀寫(xiě)器發(fā)送的射頻信號經(jīng)過(guò)編碼后加載到高頻載波信號上，再通過(guò)天線(xiàn)發(fā)出。進(jìn)入讀寫(xiě)器工作區的電子標簽接收信號?？ㄖ行酒南嚓P(guān)電路進(jìn)行倍壓整流、調制、解碼、解碼，然后判斷命令請求、口令、權限等，最后根據指令進(jìn)行標簽處理。
從電子標簽與閱讀器之間的通信和能量傳感角度來(lái)看，系統一般可分為兩類(lèi)，即感應耦合系統和電磁后向散射耦合系統。根據電磁感應定律，利用空間高頻交變磁場(chǎng)實(shí)現感應耦合；電磁背散射耦合，即雷達原理模型：****的電磁波擊中目標后反射，并攜帶目標信息，這是基于電磁波在空間中傳播的規律。
RFID的感應耦合符合ISO/iec14443協(xié)議。感應耦合電子標簽由電子數據載體組成，電子數據載體通常由單個(gè)微芯片和大面積線(xiàn)圈構成的天線(xiàn)組成。
幾乎所有的感應耦合方式的標簽都是被動(dòng)工作的，標簽中的微芯片工作所需的全部能量都是由讀卡器傳輸的感應電磁能量提供的。閱讀器的天線(xiàn)線(xiàn)圈產(chǎn)生高頻強電磁場(chǎng)，穿過(guò)線(xiàn)圈的橫截面和周?chē)臻g，使附近的電子標簽產(chǎn)生電磁感應。
感應耦合射頻識別系統工作原理圖
4.3反向散射耦合RFID系統① 背散射調制
雷達技術(shù)為RFID的后向散射耦合提供了理論和實(shí)踐依據。當電磁波遇到空間目標時(shí)，一部分能量被目標吸收，另一部分能量以不同強度向不同方向散射。在散射能量中，反射回****天線(xiàn)并由天線(xiàn)接收的一小部分（回波）（因此****天線(xiàn)也是接收天線(xiàn)）。對接收到的信號進(jìn)行放大處理，得到目標的相關(guān)信息。在雷達技術(shù)中，這種反射波可以用來(lái)測量目標的距離和方位。
在RFID系統中，利用電磁波的反射，可以將電子標簽上的數據傳輸給閱讀器。這種工作模式主要用于915MHz、2.45GHz或更高頻率的系統。
②射頻識別后向散射耦合模式
目標反射電磁波的頻率由其橫截面決定。截面與目標的尺寸、形狀、材料、電磁波的波長(cháng)和偏振方向等一系列參數有關(guān)，因為目標的反射性能通常隨著(zhù)頻率的增加而增強，射頻識別的后向散射耦合方式采用UHF和UHF，應答器與讀卡器之間的距離大于1米。讀卡器、電子標簽和天線(xiàn)構成了一個(gè)收發(fā)器通信系統。
4.4 RFID技術(shù)特點(diǎn)① 優(yōu)勢：
快速掃描：RFID識別器可以同時(shí)讀寫(xiě)多個(gè)RFID標簽，讀取速度非?？?。有源RFID系統的草圖功能可以用于交互式服務(wù)，如過(guò)程跟蹤和維護跟蹤。
小型化和形狀多樣化：RFID標簽向小型化和多樣化方向發(fā)展，以適應不同的產(chǎn)品。信息的讀取不受芯片尺寸和形狀的限制，也不需要與紙張的固定尺寸或打印質(zhì)量相匹配才能準確讀取。此外，RFID標簽正朝著(zhù)小型化和多樣化方向發(fā)展，以應用于不同的產(chǎn)品中。
RFID標簽是將數據存儲在芯片中：RFID芯片和RFID讀卡器對水、油和化學(xué)物質(zhì)有很強的抵抗力，不僅不受污染，而且易于保存。
可重復使用：RFID標簽反復添加、修改、刪除RFID卷標中存儲的數據，方便信息的更新。
穿透和無(wú)載讀數：射頻識別技術(shù)比傳統智能芯片更精確，識別距離更靈活。它可以實(shí)現穿透和無(wú)障礙讀取。射頻識別技術(shù)可以穿透紙張、木材和塑料等材料，以穿透通信。它還可以通過(guò)雪、霧、冰、油漆、灰塵等惡劣環(huán)境讀取標簽，如條形碼無(wú)法使用。
大存儲容量：RFID的最大容量是幾兆字節，可以大量記錄。隨著(zhù)技術(shù)的進(jìn)步，產(chǎn)能也在增加。
安全性：由于RFID攜帶電子信息，其數據內容可通過(guò)密碼進(jìn)行保護，使其內容難以偽造和篡改。
② 缺點(diǎn)：
技術(shù)成熟度還不夠：RFID技術(shù)是一種新興技術(shù)，在技術(shù)上還不是很成熟。由于超高頻RFID標簽具有反向反射特性，很難應用于金屬、液體等商品。
高成本：與普通條形碼標簽相比，RFID電子標簽相對昂貴，后者的成本是普通條形碼標簽的幾十倍。如果使用量大，成本就太高，這大大降低了市場(chǎng)使用RFID技術(shù)的積極性。
技術(shù)標準不統一：RFID技術(shù)尚未形成統一的標準。市場(chǎng)上多種標準并存，導致不同企業(yè)產(chǎn)品的不兼容。RFID系統的主要制造商提供專(zhuān)用系統，這導致不同的應用和行業(yè)采用不同制造商的頻率和協(xié)議標準。不兼容的標準導致了RFID技術(shù)應用的混亂，制約了RFID技術(shù)的整體發(fā)展。
③ 前景：
近十年來(lái)，RFID技術(shù)發(fā)展迅速，在工業(yè)自動(dòng)化、商業(yè)自動(dòng)化、交通管理等領(lǐng)域得到了廣泛的應用。隨著(zhù)技術(shù)的發(fā)展，RFID技術(shù)的種類(lèi)會(huì )越來(lái)越豐富，應用也會(huì )越來(lái)越廣泛?？梢灶A見(jiàn)射頻識別技術(shù)未來(lái)幾年將繼續保持快速發(fā)展。
總的來(lái)說(shuō)，當前RFID的發(fā)展趨勢是標準化、低成本、低誤碼率、高安全性和低功耗。
標準化：行業(yè)標準和相關(guān)產(chǎn)品標準不統一，到目前為止全球電子標簽還沒(méi)有正式形成統一（包括各個(gè)階段）的國際標準。
低成本：目前，美國電子標簽的最低價(jià)格約為20美分，不能適用于某些低價(jià)值的單項商品。只有當電子標簽的單價(jià)降到10美分以下時(shí)，才能大規模應用于商品。
低誤碼率：雖然RFID標簽的單一技術(shù)已經(jīng)成熟，但整體產(chǎn)品技術(shù)還不夠成熟，仍然存在較高的誤讀率（RFID誤讀率有時(shí)高達20%）。在集成應用中，還需要解決大量的技術(shù)問(wèn)題。
高安全性：目前廣泛使用的無(wú)源RFID系統沒(méi)有非?？煽康陌踩珯C制，不能對數據進(jìn)行保密。RFID數據容易受到攻擊，主要是由于RFID芯片本身的原因。而芯片在讀寫(xiě)數據的過(guò)程中很容易被黑客利用。
五、RFID技術(shù)應用領(lǐng)域
訪(fǎng)問(wèn)控制：人員訪(fǎng)問(wèn)控制管理。
動(dòng)物監測：動(dòng)物管理，寵物識別，野生動(dòng)物生態(tài)跟蹤。
物流管理：航空行李識別、庫存和物流運輸管理。
自動(dòng)控制：汽車(chē)、家電、電子行業(yè)的分類(lèi)及流水線(xiàn)管理。
醫療應用：醫院病案系統、儀器設備的管理。
物料控制：工廠(chǎng)物料的自動(dòng)庫存和控制系統。
質(zhì)量跟蹤：產(chǎn)品質(zhì)量跟蹤和反饋。
資源回收：堆垛板、可回收容器的管理。
安全應用：超市、圖書(shū)館或書(shū)店的安全管理。
廢物處理：垃圾收集和處理，廢物控制系統。
聯(lián)名****：多功能智能卡。
危險品：對軍械、火器、雷管和爆炸物的管制。
六、常見(jiàn)問(wèn)題
1.什么是RFID技術(shù)？它是如何工作的？
RFID是一種數據收集方法，涉及通過(guò)低功率無(wú)線(xiàn)電波自動(dòng)識別對象。數據通過(guò)由RFID標簽、天線(xiàn)、RFID讀取器和收發(fā)器組成的系統進(jìn)行發(fā)送和接收。
2.RFID在哪里使用？
RFID用于零售商店的商品級標記。除了庫存控制之外，這還通過(guò)使用電子物品監控系統（EAS）提供防止顧客和員工盜竊（商店盜竊）和客戶(hù)自助結賬流程。
3.RFID技術(shù)安全嗎？
RFID****被認為與EMV****一樣安全，與RFID卡有關(guān)的數據被盜是不常見(jiàn)的。這是因為這些卡片是如何傳遞信息的，哪些信息是共享的。
4.什么是RFID系統？
射頻識別（RFID）是指由兩個(gè)組件組成的無(wú)線(xiàn)系統：標簽和閱讀器。讀卡器是一種具有一個(gè)或多個(gè)天線(xiàn)的設備，這些天線(xiàn)****無(wú)線(xiàn)電波并接收來(lái)自射頻識別標簽的信號。。。讀卡器沒(méi)有電池供電。
5.RFID的缺點(diǎn)是什么？
?金屬和液體等材料會(huì )影響信號。
?有時(shí)不如條形碼掃描儀準確可靠。
?成本——RFID閱讀器比條形碼閱讀器貴10倍。
?實(shí)施可能困難且耗時(shí)。
6.射頻識別芯片可以移除嗎？
另一方面，植入的RFID芯片，就像數字紋身或胸前貼片已經(jīng)代表了第二階段的機器化一樣，這是因為不管有什么危險的東西說(shuō)，它們都不能像你的閃光T恤那樣在一天結束時(shí)那么容易被移除。
7.NFC和RFID哪個(gè)更好？
RFID最適合于物流功能中的資產(chǎn)跟蹤和定位。NFC代表近場(chǎng)通信。NFC也基于RFID協(xié)議。RFID的主要區別在于NFC設備不僅可以充當讀卡器，還可以作為標簽（卡片模擬模式）。
8.RFID會(huì )干擾WiFi嗎？
交叉干擾最有可能發(fā)生在RFID系統和WIFI或個(gè)人局域網(wǎng)（WPAN）之間，如藍牙，但只有當設備共享公共或相鄰頻段時(shí)。。。11 WIFI標準與按照相同標準運行的WIFI網(wǎng)絡(luò )一起使用時(shí)可能會(huì )遇到困難。
9.如何檢測RFID？
?在專(zhuān)門(mén)的在線(xiàn)或本地電子零售商處獲取RFID芯片閱讀器。
?打開(kāi)RFID芯片閱讀器，掃描您認為存在RFID芯片的區域附近。
?隨著(zhù)來(lái)自RFID芯片讀取器的蜂鳴音增加，信號強度也隨之增加。
10.什么是RFID及其類(lèi)型？
根據射頻識別標簽用于數據傳輸的頻率范圍，可將其分為三類(lèi)：低頻（LF）、高頻（HF）和超高頻（UHF）。一般來(lái)說(shuō)，射頻識別系統的頻率越低，讀取范圍越短，數據讀取速率越慢。
