概述

射頻識別即射頻識別技術（Radio Frequency Identification，RFID），是自動識別技術的一種，通過無線射頻方式進行非接觸雙向數(shù)據(jù)通信，利用無線射頻方式對記錄媒體（電子標簽或射頻卡）進行讀寫，從而達到識別目標和數(shù)據(jù)交換的目的，其被認為是21世紀最具發(fā)展?jié)摿Φ男畔⒓夹g之一。

無線射頻識別技術通過無線電波不接觸快速信息交換和存儲技術，通過無線通信結合數(shù)據(jù)訪問技術，然后連接數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，加以實現(xiàn)非接觸式的雙向通信，從而達到了識別的目的，用于數(shù)據(jù)交換，串聯(lián)起一個極其復雜的系統(tǒng)。在識別系統(tǒng)中，通過電磁波實現(xiàn)電子標簽的讀寫與通信。根據(jù)通信距離，可分為近場和遠場，為此讀/寫設備和電子標簽之間的數(shù)據(jù)交換方式也對應地被分為負載調(diào)制和反向散射調(diào)制。

2000年后，人們普遍認識到標準化問題的重要意義，RFID產(chǎn)品的種類進一步豐富發(fā)展，無論是有源、無源還是半有源電子標簽都開始發(fā)展起來，相關生產(chǎn)成本進一步下降，應用領域逐漸增加。時至今日，RFID的技術理論得到了進一步的豐富和發(fā)展，人們研發(fā)單芯片電子標簽、多電子標簽識讀、無線可讀可寫、適應高速移動物體的RFID技術不斷發(fā)展，并且相關產(chǎn)品也走入我們的生活，并開始廣泛應用。

RFID的工作原理

RFID技術的基本工作原理并不復雜：標簽進入閱讀器后，接收閱讀器發(fā)出的射頻信號，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（Passive Tag，無源標簽或被動標簽），或者由標簽主動發(fā)送某一頻率的信號（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。

一套完整的RFID系統(tǒng)， 是由閱讀器與電子標簽也就是所謂的應答器及應用軟件系統(tǒng)三個部分所組成，其工作原理是閱讀器（Reader）發(fā)射一特定頻率的無線電波能量，用以驅動電路將內(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。

以RFID 卡片閱讀器及電子標簽之間的通訊及能量感應方式來看大致上可以分成：感應耦合及后向散射耦合兩種。一般低頻的RFID大都采用第一種方式，而較高頻大多采用第二種方式。

閱讀器根據(jù)使用的結構和技術不同可以是讀或讀/寫裝置，是RFID系統(tǒng)信息控制和處理中心。閱讀器通常由耦合模塊、收發(fā)模塊、控制模塊和接口單元組成。閱讀器和標簽之間一般采用半雙工通信方式進行信息交換，同時閱讀器通過耦合給無源標簽提供能量和時序。在實際應用中，可進一步通過Ethernet或WLAN等實現(xiàn)對物體識別信息的采集、處理及遠程傳送等管理功能。

RFID的組成

完整的RFID系統(tǒng)由讀寫器(Reader)、電子標簽(Tag)和數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)三部分組成。

1、關于閱讀器

閱讀器是將標簽中的信息讀出，或將標簽所需要存儲的信息寫入標簽的裝置。根據(jù)使用的結構和技術不同，閱讀器可以是讀/寫裝置，是RFID系統(tǒng)信息控制和處理中心。在RFID系統(tǒng)工作時，由閱讀器在一個區(qū)域內(nèi)發(fā)送射頻能量形成電磁場，區(qū)域的大小取決于發(fā)射功率。在閱讀器覆蓋區(qū)域內(nèi)的標簽被觸發(fā)，發(fā)送存儲在其中的數(shù)據(jù)，或根據(jù)閱讀器的指令修改存儲在其中的數(shù)據(jù)，并能通過接口與計算機網(wǎng)絡進行通信。閱讀器的基本構成通常包括：收發(fā)天線，頻率產(chǎn)生器，鎖相環(huán)，調(diào)制電路，微處理器，存儲器，解調(diào)電路和外設接口組成。

(1)收發(fā)天線：發(fā)送射頻信號給標簽，并接收標簽返回的響應信號及標簽信息。

(2)頻率產(chǎn)生器：產(chǎn)生系統(tǒng)的工作頻率。

(3)鎖相環(huán)：產(chǎn)生所需的載波信號。

(4)調(diào)制電路：把發(fā)送至標簽的信號加載到載波并由射頻電路送出。

(5)微處理器：產(chǎn)生要發(fā)送往標簽的信號，同時對標簽返回的信號進行譯碼，并把譯碼所得的數(shù)據(jù)回傳給應用程序，若是加密的系統(tǒng)還需要進行解密操作。

(6)存儲器：存儲用戶程序和數(shù)據(jù)。

(7)解調(diào)電路：解調(diào)標簽返回的信號，并交給微處理器處理。

(8)外設接口：與計算機進行通信。

2、關于電子標簽

電子標簽由收發(fā)天線、AC/DC電路、解調(diào)電路、邏輯控制電路、存儲器和調(diào)制電路組成。

(1)收發(fā)天線：接收來自閱讀器的信號，并把所要求的數(shù)據(jù)送回給閱讀器。

(2)AC/DC電路：利用閱讀器發(fā)射的電磁場能量，經(jīng)穩(wěn)壓電路輸出為其它電路提供穩(wěn)定的電源。

(3)解調(diào)電路：從接收的信號中去除載波，解調(diào)出原信號。

(4)邏輯控制電路：對來自閱讀器的信號進行譯碼，并依閱讀器的要求回發(fā)信號。

(5)存儲器：作為系統(tǒng)運作及存放識別數(shù)據(jù)的位置。

(6)調(diào)制電路：邏輯控制電路所送出的數(shù)據(jù)經(jīng)調(diào)制電路后加載到天線送給閱讀器。

RFID的分類

射頻識別技術依據(jù)其標簽的供電方式可分為三類，即無源RFID，有源RFID，與半有源RFID。

1、無源RFID。

在三類RFID產(chǎn)品中，無源RFID出現(xiàn)時間最早，最成熟，其應用也最為廣泛。在無源RFID中，電子標簽通過接受射頻識別閱讀器傳輸來的微波信號，以及通過電磁感應線圈獲取能量來對自身短暫供電，從而完成此次信息交換。因為省去了供電系統(tǒng)，所以無源RFID產(chǎn)品的體積可以達到厘米量級甚至更小，而且自身結構簡單，成本低，故障率低，使用壽命較長。但作為代價，無源RFID的有效識別距離通常較短，一般用于近距離的接觸式識別。無源RFID主要工作在較低頻段125KHz、13.56MKHz等，其典型應用包括：公交卡、二代身份證、食堂餐卡等。

2、有源RFID。

有源RFID興起的時間不長，但已在各個領域，尤其是在高速公路電子不停車收費系統(tǒng)中發(fā)揮著不可或缺的作用。有源RFID通過外接電源供電，主動向射頻識別閱讀器發(fā)送信號。其體積相對較大。但也因此擁有了較長的傳輸距離與較高的傳輸速度。一個典型的有源RFID標簽能在百米之外與射頻識別閱讀器建立聯(lián)系，讀取率可達1,700read/sec。有源RFID主要工作在900MHz、2.45GHz、5.8GHz等較高頻段，且具有可以同時識別多個標簽的功能。有源RFID的遠距性、高效性，使得它在一些需要高性能、大范圍的射頻識別應用場合里必不可少。

3、半有源RFID。

無源RFID自身不供電，但有效識別距離太短。有源RFID識別距離足夠長，但需外接電源，體積較大。而半有源RFID就是為這一矛盾而妥協(xié)的產(chǎn)物。半有源RFID又叫做低頻激活觸發(fā)技術。在通常情況下，半有源RFID產(chǎn)品處于休眠狀態(tài)，僅對標簽中保持數(shù)據(jù)的部分進行供電，因此耗電量較小，可維持較長時間。當標簽進入射頻識別閱讀器識別范圍后，閱讀器先現(xiàn)以125KHz低頻信號在小范圍內(nèi)精確激活標簽使之進入工作狀態(tài)，再通過2.4GHz微波與其進行信息傳遞。也即是說，先利用低頻信號精確定位，再利用高頻信號快速傳輸數(shù)據(jù)。其通常應用場景為：在一個高頻信號所能所覆蓋的大范圍中，在不同位置安置多個低頻閱讀器用于激活半有源RFID產(chǎn)品。這樣既完成了定位，又實現(xiàn)了信息的采集與傳遞。

電子標簽依內(nèi)部保存信息注入方式的不同，可將其分為集成電路固化式、現(xiàn)場有線改寫式和現(xiàn)場無線改寫式三大類；根據(jù)讀取電子標簽數(shù)據(jù)的技術實現(xiàn)手段，可將其分為廣播發(fā)射式、倍頻式和反射調(diào)制式三大類；按能量供給方式(電池供電)的不同，射頻識別技術又可分為有源、無源和半有源三種。RFID通常流行的分類方法是，按照工作頻率(單位：Hz)的不同，分為低頻(LF)、高頻(HF)、超高頻(UHF)和微波頻段(MW)4種。

RFID的特點

RFID電子標簽突出的技術特點是：可以識別單個的非常具體的物體，而不像條形碼那樣只能識別一類物體；可以同時對多個物體進行識讀，而條形碼只能一個一個地讀；存儲的信息量很大；采用無線電射頻，可以透過外部材料讀取數(shù)據(jù)，而條形碼必須靠激光或紅外在材料介質的表面讀取信息

通常來說，射頻識別技術具有如下特性：

1、適用性：RFID技術依靠電磁波，并不需要連接雙方的物理接觸。這使得它能夠無視塵、霧、塑料、紙張、木材以及各種障礙物建立連接，直接完成通信。

2、高效性：RFID系統(tǒng)的讀寫速度極快，一次典型的RFID傳輸過程通常不到100毫秒。高頻段的RFID閱讀器甚至可以同時識別、讀取多個標簽的內(nèi)容，極大地提高了信息傳輸效率。

3、獨一性：每個RFID標簽都是獨一無二的，通過RFID標簽與產(chǎn)品的一一對應關系，可以清楚的跟蹤每一件產(chǎn)品的后續(xù)流通情況。

4、簡易性：RFID標簽結構簡單，識別速率高、所需讀取設備簡單。尤其是隨著NFC技術在智能手機上逐漸普及，每個用戶的手機都將成為最簡單的RFID閱讀器。

RFID的優(yōu)缺點

優(yōu)勢:

射頻識別技術能夠被廣泛的應用到多個產(chǎn)業(yè)和領域，必然有其“過人之處”。

就其外在表現(xiàn)形式來講，射頻識別技術的載體一般都是要具有防水、防磁、耐高溫等特點，保證射頻識別技術在應用時具有穩(wěn)定性。就其使用來講，射頻識別在實時更新資料、存儲信息量、使用壽命、工作效率、安全性等方面都具有優(yōu)勢。射頻識別能夠在減少人力物力財力的前提下，更便利的更新現(xiàn)有的資料，使工作更加便捷；射頻識別技術依據(jù)電腦等對信息進行存儲，最大可達數(shù)兆字節(jié)，可存儲信息量大，保證工作的順利進行；射頻識別技術的使用壽命長，只要工作人員在使用時注意保護，它就可以進行重復使用；射頻識別技術改變了從前對信息處理的不便捷，實現(xiàn)了多目標同時被識別，大大提高了工作效率；而射頻識別同時設有密碼保護，不易被偽造，安全性較高。與射頻識別技術相類似的技術是傳統(tǒng)的條形碼技術，傳統(tǒng)的條形碼技術在更新資料、存儲信息量、使用壽命、工作效率、安全性等方面都較射頻識別技術差，不能夠很好的適應我國當前社會發(fā)展的需求，也難以滿足產(chǎn)業(yè)以及相關領域的需要。

不足之處:

（1）技術成熟度不夠。RFID技術出現(xiàn)時間較短，在技術上還不是非常成熟。由于超高頻RFID電子標簽具有反向反射性特點，使得其在金屬、液體等商品中應用比較困難。

（2）成本高。RFID電子標簽相對于普通條碼標簽價格較高，為普通條碼標簽的幾十倍，如果使用量大的話，就會造成成本太高，在很大程度上降低了市場使用RFID技術的積極性。

（3）安全性不夠強。RFID技術面臨的安全性問題主要表現(xiàn)為RFID電子標簽信息被非法讀取和惡意篡改。（4）技術標準不統(tǒng)一。

RFID的應用

幾十年來RFID技術的理論得到了豐富和完善，有源、無源及半無源電子標簽均得到了飛速發(fā)展，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RFID正在成為現(xiàn)實。電子標簽的應用領域包括以下幾個方面。

1、物流

物流倉儲是RFID最有潛力的應用領域之一，UPS、DHL、Fedex等國際物流巨頭都在積極實驗RFID技術，以期在將來大規(guī)模應用于提升其物流能力?？蓱玫倪^程包括：物流過程中的貨物追蹤、信息自動采集、倉儲管理應用、港口應用、郵政包裹、快遞等。

2、交通

出租車管理、公交車樞紐管理、鐵路機車識別等，已有不少較為成功的案例。

3、身份識別

RFID技術由于具有快速讀取與難偽造性，所以被廣泛應用于個人的身份識別證件中。如開展的電子護照項目、我國的第二代身份證、學生證等其他各種電子證件。

4、防偽

RFID具有很難偽造的特性，但是如何應用于防偽還需要政府和企業(yè)的積極推廣?？梢詰玫念I域包括貴重物品（煙、酒、藥品）的防偽和票證的防偽等。

5、資產(chǎn)管理

可應用于各類資產(chǎn)的管理，包括貴重物品、數(shù)量大相似性高的物品或危險品等。隨著標簽價格的降低，RFID幾乎可以管理所有的物品。

6、食品

可應用于水果、蔬菜、生鮮、食品等管理。該領域的應用需要在標簽的設計及應用模式上有所創(chuàng)新。

7、信息統(tǒng)計

射頻識別技術的運用，信息統(tǒng)計就變成了一件既簡單又快速的工作。由檔案信息化管理平臺的查詢軟件傳出統(tǒng)計清查信號，閱讀器迅速讀取館藏檔案的數(shù)據(jù)信息和相關儲位信息，并智能返回所獲取的信息和中心信息庫內(nèi)的信息進行校對。如針對無法匹配的檔案，由管理者用閱讀器展開現(xiàn)場核實，調(diào)整系統(tǒng)信息和現(xiàn)場信息，進而完成信息統(tǒng)計工作。

8、查閱應用

在查詢檔案信息時，檔案管理者借助查詢管理平臺找出檔號，系統(tǒng)按照檔號在中心信息庫內(nèi)讀取數(shù)據(jù)資料，核實后，傳出檔案出庫信號，儲位管理平臺的檔案智能識別功能模塊會結合檔號對應相關儲位編號，找出該檔案保存的具體部位。管理者傳出檔案出庫信號后，儲位點上的指示燈立即亮起。資料出庫時，射頻識別閱讀器將獲取的信息反饋至管理平臺，管理者再次核實，對出庫檔案和所查檔案核查相同后出庫。而且，系統(tǒng)將記錄信息出庫時間。若反饋檔案和查詢檔案不相符，安全管理平臺內(nèi)的警報模塊就會傳輸異常預警。

9、安全控制

安全控制系統(tǒng)能實現(xiàn)對檔案館的及時監(jiān)控和異常報警等功能，以避免檔案被毀、失竊等。檔案在被借閱歸還時，特別是實物檔案，常常用作展覽、評價檢查等，管理者對歸還的檔案仔細檢查，并和檔案借出以前的信息核實，能及時發(fā)現(xiàn)檔案是否受損、缺失等。

RFID標簽可以提高生產(chǎn)管理效率，具有很多便利性，但RFID電子標簽的應用也存在一些短期難以解決的問題。

(1)成本。RFID電子標簽畢竟是電子產(chǎn)品，每個標簽都是一個完整的電子線路，其成本比條碼、磁條高幾倍或幾十倍。這是造成電子標簽幾乎所有身份識別的場合都有需求，但真正實現(xiàn)的卻很少的主要原因。

(2)數(shù)據(jù)基礎。RFID電子標簽技術的應用是基于數(shù)據(jù)庫的管理，這就要求對應的管理應用系統(tǒng)必須要有規(guī)范、統(tǒng)一的數(shù)據(jù)形式，需要對所有管理數(shù)據(jù)進行一次變革。

(3)業(yè)務流程。由于高科技手段的采用，RFID電子標簽的使用或大或小地對原有的手工標簽數(shù)據(jù)處理的流程要求有所提高，一定程度上需要使用者再造流程。

(4)技術基礎。RFID電子標簽系統(tǒng)是一個完整的IT系統(tǒng)，要保持系統(tǒng)的正常運行，就必須要有一支強有力的系統(tǒng)維護的技術隊伍長期存在。

(5)標準化問題。2007年國家標準局開始制定我國RFID電子標簽的應用技術標準，但還沒有發(fā)布，因此現(xiàn)階段電子標簽的應用還沒有統(tǒng)一的標準，不能形成不同領域、不同場合的一致標準。

RFID的發(fā)展趨勢

1、射頻識別標簽趨勢

隨著標準的制定、應用領域的廣泛、應用數(shù)量的增加、工藝的不斷提高、技術的飛速進步（如在圖書方面，在封面或版權頁上用導電油墨直接在印制射頻識別天線），其成本會更低；其次識別距離更遠，即使是無源射頻識別標簽也能達到幾十米；體積也將更小。

2、高頻化

超高頻射頻識別系統(tǒng)與低頻系統(tǒng)相比，具有識別距離遠、數(shù)據(jù)交換速度更快、偽造難度更高、對外界的抗干擾能力更強、體積小巧,且隨著制造成本的降低和高頻技術的進一步完善，超高頻系統(tǒng)的應用將會更加廣泛。

3、網(wǎng)絡化

部分應用場合需要將不同系統(tǒng)（或多個閱讀器）所采集的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一處理，然后提供給用戶使用，如我們使用二代身份證在自動取票機取火車票，這就需要將射頻識別系統(tǒng)網(wǎng)絡化管理，來實現(xiàn)系統(tǒng)的遠程控制與管理。

4、多能化

隨著移動計算技術的不斷提高和普及，射頻識別閱讀器設計與制造的發(fā)展趨勢是將向多功能、多接口、多制式，并向模塊化、小型化、便攜式、嵌入式方向發(fā)展；同時，多閱讀器協(xié)調(diào)與組網(wǎng)技術將成為未來發(fā)展方向之一。

雖然存在這些使用中成本、技術和標準的問題，但為了提高管理效率，RFID電子標簽的應用已是大勢所趨。同時隨著應用的不斷擴展，其成本會不同程度地下降，技術應用的適應度也會不斷改善，標準的統(tǒng)一已指日可待。所以RFID電子標簽的應用前景非常廣闊，就應用情況來看，還沒有不成功的，只有不成熟或不適應的。隨著5G技術和物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展以及大數(shù)據(jù)管理的需求，RFID電子標簽的使用也在不斷增加。