RFID技術(shù)概況
射頻識別(RadioFrequency Identification, RFID)，是20世紀80年代發(fā)展起來的一種自動識別技術(shù)，RFID利用射頻信號的空間耦合來實現(xiàn)無接觸信息傳輸并通過所傳輸?shù)男畔⑦M行目標識別。射頻識別包括兩個部分：射頻(Radio Frequency, RF)和識別(Identification, ID)。其中，“射頻”部分主要指電子標簽和讀寫器中的射頻電路，即射頻前段和天線，是實現(xiàn)射頻識別的基礎(chǔ)。在物聯(lián)網(wǎng)中，物品能夠彼此進行“交流”，其實質(zhì)就是利用射頻識別(RFID)技術(shù)。RFID技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)、通信等技術(shù)相結(jié)合，可實現(xiàn)全球范圍內(nèi)的物品跟蹤與信息共享。
射頻識別系統(tǒng)的識別信息存儲在電子載體，即標簽之中，通過無線電波實現(xiàn)非接觸的識別過程。RFID系統(tǒng)以電子標簽來標識某個物體，電子標簽的天線通過電磁場將物體的數(shù)據(jù)發(fā)射到附近的讀寫器，讀寫器對接收到的數(shù)據(jù)進行收集和處理，然后將得到的數(shù)據(jù)遞交給后端的計算機。一種典型的物聯(lián)網(wǎng)RFID結(jié)構(gòu)如下圖所示。其中最主要對的部分包括電子標簽和讀寫器，標簽和讀寫器都附帶有天線。
圖1. RFID系統(tǒng)運作模擬圖
RFID系統(tǒng)因應(yīng)用的不同而其組成也會有所不同，但基本都是由讀寫器(Reader)、電子標簽(Tag)和上層管理系統(tǒng)組成。讀寫器是讀取或?qū)懭腚娮訕撕炐畔⒌脑O(shè)備，一般由射頻信號發(fā)射單元器、高頻接收單元和控制單元組成。在RFID系統(tǒng)工作時，一般先由讀寫器發(fā)射一個特定的詢問信號，當電子標簽感應(yīng)到這個信號后給出應(yīng)答信號。讀寫器接收到電子標簽的應(yīng)答信號后對其進行處理，然后將處理后的信息返回給外部主機。電子標簽是射頻識別系統(tǒng)的數(shù)據(jù)載體，存儲著被識別物品的相關(guān)信息，通常置于需要識別的物品之上。電子標簽主要由天線及IC芯片構(gòu)成。電子標簽所需要的能量可以從讀寫器的射頻場內(nèi)取得(無源標簽)或者從其自帶的電源中取得(有源標簽)。
表1. 電子標簽按所需能量的提供方式分類
讀寫器和電子標簽都裝有天線(Antenna)。天線用于產(chǎn)生磁通量，而磁通量用于向無源標簽提供能量，并在讀寫器和電子標簽之間傳輸信息。而上層管理系統(tǒng)管理RFID系統(tǒng)中的多個讀寫器，通常它可以通過一定的接口向讀寫器發(fā)送命令。在實際應(yīng)用中，上層管理系統(tǒng)還包含數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)庫負責存儲和管理RFID系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)。同時，根據(jù)不同的應(yīng)用需求提供不同的功能或相應(yīng)接口。
根據(jù)電子標簽的讀寫器之間傳輸信息所使用的頻率，RFID系統(tǒng)常見的工作頻率分為四種：低頻(LF)、高頻(HF)、超高頻(UHF)和微波，各個頻率所使用的電子標簽也各不相同。
表2. 四種不同工作頻率RFID系統(tǒng)的性能比較
增勢迅猛的RFID市場
據(jù)Gartner預(yù)計，到 2020 年全球聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)量將達到260 億個，物聯(lián)網(wǎng)市場規(guī)模達到 1.9 萬億美元。而IDC和BCG也分別對穿戴設(shè)備出貨量和智慧城市總投資做出了預(yù)測：全球可穿戴設(shè)備出貨量將從 2014 年1960 萬增長到 2019 年 1.26 億，年均復(fù)合增長率達到45%;截止 2020年，全世界智慧城市總投資將達到 1200 億美元。而作為整個物聯(lián)網(wǎng)體系中與傳感器同屬“設(shè)備層”的RFID系統(tǒng)，也將受益于物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的高速增長。
據(jù)Wind統(tǒng)計，2015年全球電子標簽出貨量約為89億只，市場規(guī)模大概在101億美元左右。而根據(jù)中國RFID產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟的統(tǒng)計，同年中國電子標簽的市場規(guī)模約為140億元人民幣，約占全球市場的20%。而2015年中國RFID行業(yè)市場總規(guī)模為470億元，電子標簽占比約30%。IDTechEx預(yù)測到2024年，RFID市場規(guī)模將達到273.1億美元，預(yù)測涵蓋了包括標簽，讀寫器，RFID智能卡，標簽，鑰匙扣以及其它形式RFID產(chǎn)品及其對應(yīng)的軟件及服務(wù)。