射頻識別(Radio Frequency Identification，RFID)

什么是射頻識別？

RFID是射頻識別技術的英文(Radio Frequency Identification)的縮寫，又稱電子標簽,射頻識別技術是20世紀90年代開始興起的一種自動識別技術，射頻識別技術是一項利用射頻信號通過空間耦合(交變磁場或電磁場)實現(xiàn)無接觸信息傳遞并通過所傳遞的信息達到識別目的的技術。

無線射頻識別技術(RFID)已經(jīng)成為一個很熱門的話題。據(jù)業(yè)內(nèi)人士預測，RFID技術市場將在未來五年內(nèi)在新的產(chǎn)品與服務上帶來30至100億美金的商機，隨之而來的還有服務器、資料儲存系統(tǒng)、資料庫程序、商業(yè)管理軟件、顧問服務，以及其他電腦基礎建設的龐大需求?；蛟S這些預測過于樂觀，但RFID將會成為未來的一個巨大市場是毫無疑問的。許多高科技公司正在加緊開發(fā)RFID專用的軟件和硬件，這些公司包括英特爾、微軟、甲骨文、SAP和SUN，而最近全球最大的零售商沃爾瑪?shù)囊豁?quot;要求其前100家供應商在2005年1月之前向其配送中心發(fā)送貨盤和包裝箱時使用 RFID技術，2006年1月前在單件商品中使用這項技術"的決議，把RFID再次推到了聚光燈下。因此可以說無線射頻識別技術(RFID)正在成為全球熱門新科技。

射頻識別技術發(fā)展歷史

從信息傳遞的基本原理來說，射頻識別技術在低頻段基于變壓器耦合模型(初級與次級之間的能量傳遞及信號傳遞)，在高頻段基于雷達探測目標的空間耦合模型 (雷達發(fā)射電磁波信號碰到目標后攜帶目標信息返回雷達接收機)。1948年哈里斯托克曼發(fā)表的"利用反射功率的通信"奠定了射頻識別射頻識別技術的理論基礎。

射頻識別技術的發(fā)展可按十年期劃分如下：

1940-1950年：雷達的改進和應用催生了射頻識別技術，1948年奠定了射頻識別技術的理論基礎。
1950-1960年：早期射頻識別技術的探索階段，主要處于實驗室實驗研究。
1960-1970年：射頻識別技術的理論得到了發(fā)展，開始了一些應用嘗試。
1970-1980年：射頻識別技術與產(chǎn)品研發(fā)處于一個大發(fā)展時期，各種射頻識別技術測試得到加速。出現(xiàn)了一些最早的射頻識別應用。
1980-1990年：射頻識別技術及產(chǎn)品進入商業(yè)應用階段，各種規(guī)模應用開始出現(xiàn)。
1990-2000年：射頻識別技術標準化問題日趨得到重視，射頻識別產(chǎn)品得到廣泛采用，射頻識別產(chǎn)品逐漸成為人們生活中的一部分。
2000年后：標準化問題日趨為人們所重視，射頻識別產(chǎn)品種類更加豐富，有源電子標簽、無源電子標簽及半無源電子標簽均得到發(fā)展，電子標簽成本不斷降低，規(guī)模應用行業(yè)擴大。

至今，射頻識別技術的理論得到豐富和完善。單芯片電子標簽、多電子標簽識讀、無線可讀可寫、無源電子標簽的遠距離識別、適應高速移動物體的射頻識別技術與產(chǎn)品正在成為現(xiàn)實并走向應用。

 RFID的工作原理及組成

　　1、工作原理

　　RFID的工作原理是：標簽進入磁場后，如果接收到閱讀器發(fā)出的特殊射頻信號，就能憑借感應電流所獲得的能量發(fā)送出存儲在芯片中的產(chǎn)品信息(即 Passive Tag，無源標簽或被動標簽)，或者主動發(fā)送某一頻率的信號(即Active Tag，有源標簽或主動標簽)，閱讀器讀取信息并解碼后，送至中央信息系統(tǒng)進行有關數(shù)據(jù)處理。

　　RFID技術由Auto-ID中心開發(fā)，其應用形式為標記(tag)、卡和標簽(label)設備。標記設備由RFID芯片和天線組成，標記類型分為三種：自動式，半被動式和被動式?，F(xiàn)在市場上開發(fā)的基本上是被動式RFID標記，因為這類設備造價較低，且易于配置。被動標記設備運用無線電波進行操作和通信，信號必須在識別器允許的范圍內(nèi)，通常是10英尺(約3米)。這類標記適合于短距離信息識別，如一次性剃須刀或可移動刀片包裝盒這類小商品。 RFID芯片可以是只讀的，也可是讀/寫方式，依據(jù)應用需求決定。被動式標記設備采用E2PROM(電擦寫可編程只讀存儲器)，便于運用特定電子處理設備往上面寫數(shù)據(jù)。一般標記設備在出廠時都設定為只讀方式。Auto-ID規(guī)范中還包含有死鎖命令，以在適當情形下阻止跟蹤進程。

　　Auto-ID中心開發(fā)的電子產(chǎn)品代碼(EPC)規(guī)范能識別目標，以及所有與目標相關的數(shù)據(jù)。EPC系統(tǒng)運用正確的數(shù)據(jù)庫鏈接到EPC碼，廠商和零售商能依據(jù)權限進行查詢、管理和變更操作。一旦標記貼到產(chǎn)品或設備上，RFID識別器便能讀取存儲于標記中的數(shù)據(jù)。Auto-ID計劃將EPC系統(tǒng)發(fā)展成為全球標準，該標準主要包括：識別目標的特定代碼(EPC)；定義數(shù)據(jù)的所有者(EPC管理器)；定義代碼及標記的其余信息；定義貨物參數(shù)，如庫存單元號；將EPC代碼轉(zhuǎn)換為Internet地址 (目標命名服務ONS)；對目標進行描述(物理置標語言PML)；聚集和處理RFID數(shù)據(jù)(專家軟件)；分配給每類目標的特定號碼(串行號)；用于互操作性的規(guī)范最小集(標記及識別規(guī)范)，采用RFID技術最大的好處是可以對企業(yè)的供應鏈進行透明管理，有效地降低成本。

　　2、RFID系統(tǒng)的組成

　　射頻識別系統(tǒng)至少應包括以下兩個部分，一是讀寫器，二是電子標簽(或稱射頻卡、應答器等，本文統(tǒng)稱為電子標簽)。另外還應包括天線，主機等。RFID系統(tǒng)在具體的應用過程中，根據(jù)不同的應用目的和應用環(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：

　?、?信號發(fā)射機

　　在RFID系統(tǒng)中，信號發(fā)射機為了不同的應用目的，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中的條碼符號，用來存儲需要識別傳輸?shù)男畔?，另外，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。

　?、?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?，還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。

　?、?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，也就是預先在標簽中寫入數(shù)據(jù)，等到開始應用時直接把標簽黏附在被標識項目上。也有一些RFID應用系統(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。

　?、?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)的天線進行設計、安裝。