1.1 RFID簡(jiǎn)介
無線射頻識(shí)別技術(shù)(Radio Frequency Identification，RFID)是20世紀(jì)90年代開始興起的一種自動(dòng)識(shí)別技術(shù)。該技術(shù)是一種非接觸的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，其基本原理是利用射頻信號(hào)和空間耦合(電感或電磁耦合)傳輸特性實(shí)現(xiàn)對(duì)被識(shí)別物體的自動(dòng)識(shí)別。其核心技術(shù)包括無線電射頻、計(jì)算機(jī)軟件硬件、編碼學(xué)和芯片加工技術(shù)等多種現(xiàn)代高新科學(xué)技術(shù)，是多種跨門類科學(xué)技術(shù)的綜合體。被廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化、商業(yè)自動(dòng)化、現(xiàn)代服務(wù)業(yè)、交通運(yùn)輸控制管理等眾多領(lǐng)域。
1.2 RFID的系統(tǒng)組成及工作原理和工作頻率
RFID系統(tǒng)因應(yīng)用不同其組成會(huì)有所不同，但基本的RFID系統(tǒng)都由電子標(biāo)簽、閱讀器和天線三部分組成。各部分功能如下：
(1)標(biāo)簽(Tag，即射頻卡)：也稱為非接觸IC卡、ID卡、RF卡等，由耦合元件及芯片組成，標(biāo)簽含有內(nèi)置天線，用于和射頻天線間進(jìn)行通信，每個(gè)標(biāo)簽具有惟一的電子編碼(EPC)，附著在要標(biāo)識(shí)的目標(biāo)物體上。它具有智能讀寫和加密通信的功能，它通過無線電波與讀寫設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，工作的能量是由閱讀器發(fā)出的射頻脈沖提供的。
(2)閱讀器：也稱讀寫器、讀出裝置等，是用來讀取(在讀寫卡中還可以寫入)標(biāo)簽信息的設(shè)備。它可將主機(jī)的讀寫命令傳送到電子標(biāo)簽，再把從主機(jī)發(fā)往電子標(biāo)簽的數(shù)據(jù)加密，將電子標(biāo)簽返回的數(shù)據(jù)解密后送到主機(jī)。
(3)天線：在標(biāo)簽和讀取器間傳遞射頻信號(hào)。在低頻段和高頻段主要使用平板天線、八木天線和陣列天線等。
此外，一個(gè)完整的RFID應(yīng)用系統(tǒng)還包括：中間件(Application Interface)，又稱RFID管理軟件，它屏蔽了RFID設(shè)備的多樣性和復(fù)雜性，能夠?yàn)楹笈_(tái)業(yè)務(wù)系統(tǒng)提供強(qiáng)大的支撐;應(yīng)用系統(tǒng)硬件(Application Hardware);應(yīng)用系統(tǒng)軟件(Application Software)，記錄數(shù)據(jù)、實(shí)現(xiàn)企業(yè)管理功能等。
典型的射頻識(shí)別系統(tǒng)的工作原理如下：系統(tǒng)通電工作后，讀出器通過其內(nèi)部的線圈周期性地發(fā)出一個(gè)固有頻率的電磁波(激發(fā)信號(hào))。當(dāng)射頻識(shí)別卡放在讀出器的感應(yīng)范圍內(nèi)時(shí)，卡內(nèi)的線圈在“激發(fā)信號(hào)”的感應(yīng)下產(chǎn)生微弱電流作為卡內(nèi)集成芯片的電源。卡片上電復(fù)位后，原本處于“休眠狀態(tài)”的卡片被激活并將含有自身種類識(shí)別碼標(biāo)志、制造商標(biāo)志等信息代碼調(diào)制到載波上，經(jīng)卡內(nèi)天線發(fā)射出去。讀卡模塊將接收到的無線信號(hào)傳給現(xiàn)場(chǎng)控制器，由現(xiàn)場(chǎng)控制器進(jìn)行信號(hào)處理并對(duì)執(zhí)行裝置發(fā)出指令。讀出器采用微處理器控制，通過韋根一485轉(zhuǎn)換模塊實(shí)現(xiàn)與主控機(jī)之間的信息交流，其原理框圖如圖1所示。
NFID系統(tǒng)的工作頻率主要有：低頻，125 kHz;高頻，3.56 MHz;甚高頻，869 MHz，902～928MHz;微波頻段，2.45 GHz和5.8 GHz等。其中125 kHz系統(tǒng)主要應(yīng)用在動(dòng)物識(shí)別和商品流通等領(lǐng)域，高頻13.56 MHz系統(tǒng)一般應(yīng)用在公共交通和門禁系統(tǒng)等領(lǐng)域。在UHF頻段(869 MHz，902～928 MHz)，系統(tǒng)的識(shí)別距離較遠(yuǎn)，可應(yīng)用在高速公路收費(fèi)、集裝箱識(shí)別和鐵路車輛的識(shí)別、跟蹤等業(yè)務(wù)中。微波2.45 GHz，無源標(biāo)簽一般可提供1 m左右的識(shí)別距離，有源標(biāo)簽也可以達(dá)到十幾米的識(shí)別距離。5.8 GHz系統(tǒng)主要應(yīng)用在交通領(lǐng)域，目前我國公路聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)系統(tǒng)暫行標(biāo)準(zhǔn)也把此頻段作為車輛識(shí)別的系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)。一般工作頻率較高則識(shí)別距離也較遠(yuǎn)，方向性也越強(qiáng)，但其穿透能力就越差。
1.3 RFID作為換代性標(biāo)識(shí)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)以及有待解決的問題
1.3.1 RFID技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)
與傳統(tǒng)條形碼識(shí)別技術(shù)相比，RFID有以下優(yōu)勢(shì)：
快速掃描 對(duì)于條形碼而言一次只能掃描一個(gè)條形碼;而RFID采用的是非接觸方式，無方向性要求，標(biāo)簽一進(jìn)入磁場(chǎng)，解讀器就可以即時(shí)讀取其中的信息，通常在幾毫秒就完成一次讀寫，采用防沖撞機(jī)制，使之可同時(shí)處理多個(gè)標(biāo)簽，實(shí)現(xiàn)批量識(shí)別，最多同時(shí)識(shí)別可達(dá)50個(gè)/s，并能在運(yùn)動(dòng)中進(jìn)行識(shí)別。
體積小型化、形狀多樣化 RFID在讀取上并不受尺寸大小與形狀限制，不需為了讀取精確度而配合紙張的固定尺寸和印刷品質(zhì)。此外，RFID標(biāo)簽更可往小型化與多樣形態(tài)發(fā)展，以應(yīng)用于不同產(chǎn)品。