无线射频识别技术应用综述

书书书 ·楼宇自动化· 何泉江(1983—)，男， 硕士研究生，研究方 向为电子与信息工 程。 无线射频识别技术应用综述 何泉江1， 夏 林2 (1． 同济大学 电子与信息工程学院，上海 200092; 2． 同济大学建筑设计研究院(集团)有限公司，上海 200092) 摘 要:无线射频识别技术(RFID)作为一种非接触的自动识别技术，在国内外 得到了广泛的应用。通过对 RFID技术的特点、标准、分类及应用领域等各方面进 行介绍，使人们对 RFID技术有更加全面的了解，促使 RFID技术有更好的发展和 应用。 关键词:无线;射频识别技术(RFID);自动识别技术;电子标签 中图分类号:TP 391 文献标志码:A 文章编号:1674-8417(2011)08-0001-04 夏 林(1964—)，男，高级工程师，研究方向为建筑电气。 0 引 言 射频识别(Radio Frequency Identification， RFID)技术是从 20 世纪 80 年代走向成熟的一项 自动识别技术，近年来发展十分迅速。许多正在 应用中的自动识别技术都可归于 RFID 技术之 内，不同应用系统的工作原理、工作频率、技术特 点、适用领域及遵循的标准有所不同。通常，射 频识别主要由电子标签和读写器两部分组成［1］， 如图 1 所示。其中无源射频识别系统的标签不 具有电源和时钟模块，所需的能量和时钟均由读 写器经由天线和射频模块提供。 图 1 RFID系统结构框图 (1)射频识别标签。它称为电子标签或智 能标签，是内部带有天线的芯片，芯片中存储有 能唯一识别目标的信息。RFID 标签具有持久 性、信息接收传播穿透性强、存储信息容量大、种 类多等特点。有些 RFID 标签支持读写功能，目 标物体的信息可随时更新。 (2)射频读写器。射频读写器由发送器、接 收器、控制模块组成，用来读写电子标签中的信 息，并对获取的电子标签信息进行相关的数据管 理。 不同的应用系统，对应答器的体积、性能等 的 要求 对教师党员的评价套管和固井爆破片与爆破装置仓库管理基本要求三甲医院都需要复审吗 也各不相同。因其频率范围、通信协议、 数据传输方法的不同，系统的功能有很大的区 别，但其工作原理是相似的，通过阅读器向应答 器提供射频能量，从应答器中读出数据或写入数 据，完成数据信息处理，实现应用操作，甚至与高 层处理交互应用。 1 RFID的特点 射频识别是一种非接触式的自动识别技术， 通过交变磁场或电磁波耦合自动识别目标对象 并获取相关数据。该射频传输方式具有以下特 点: (1)可透过外部材料读取芯片数据，实现非 ·1· ·楼宇自动化· 接触操作，应用便利，无机械磨损，使用寿命长， 适应于各种恶劣的环境。 (2)具备信息处理、存储的能力。 (3)可接收、发送无线信号，功耗低。 (4)在数据安全方面，除标签的器件密码保 护外，通信数据可使用 DES、RSA、MD5 等加密算 法进行加密，读写器和标签之间也可相互认证， 实现数据安全存储、 安全管理 企业安全管理考核细则加油站安全管理机构环境和安全管理程序安全管理考核细则外来器械及植入物管理 和安全通信。 (5)多种工作距离，适用于各种不同的应用 环境。 由于 RFID技术具有使用方便、数据交换速 度快、便于维护和使用寿命长等优点，不需要物 理接触就可完成识别功能，可用于实现多个目标 及运动目标的识别。目前，RFID 技术已广泛应 用于各种计算机管理领域，并渗透到邮电通信、 物资管理、安全检查、标证管理及工程项目等国 民经济各行业和人们的日常生活中。 2 RFID的标准和分类 从类别看，RFID标准可分为 4 类:① 技术标 准(如符号、射频识别技术、IC 卡标准等) ;② 数 据内容与编码标准(如编码格式、语法标准等) ; ③ 性能与一致性标准(如测试 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 等) ;④ 应用 标准(如船标签、产品包装标准等)。其中编码标 准和通信协议标准是 RFID标准的核心。具体来 说，RFID 相关的标准涉及电气特性、通信频率、 数据格式和元数据、通信协议、安全、测试、应用 等方面。EPC是由 EPC Global组织、各应用方协 调一致的编码标准，可实现对所有实体对象，包 括零售商品、物流单元、集装箱等的唯一有效标 志。ISO /IEC 18000 系统协议是 RFID 无线接口 标准中最受瞩目的，涵盖 125 kHz 到2． 45 GHz的 通信频率，识读距离为几 cm到几十 m。 射频识别系统的电子标签与读写器之间有 多种不同的工作频率， 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 1 列出了几种常用射频 信号的频段特性。工作频率的选择涉及到系统 通信距离、数据传输速率、数据的安全完整性、小 尺寸封装等问题，在很大程度上决定了射频识别 系统的应用范围、技术可行性及成本高低。从电 磁波的物理特性、识度距离、穿透能力等特性来 看，不同频率的电磁波之间存在较大的差异［4-5］。 表 1 RFID的频段特性 指标 低频(LF) 高频(HF) 超高频(UHF) 特高频(SHF) 频率 30 ～ 300 kHz 3 ～ 30 MHz 0． 3 ～ 3 GHz 3 ～ 30 GHz 波段 长波 短波 分米波 厘米波 主要特性 能穿透大部分物体;通 信速率低;天线尺寸大 能勉强穿过金属和液体;较 高的通信速度;天线尺寸大 穿透能力较弱;工作距 离远;可定向识别;发 射功率受限 穿透能力弱;易受 干扰;技术复杂;发 射功率受限 工作频率的选择是 RFID 技术中的关键，既 要适应各种不同应用需求，还需要考虑各国对无 线电频段使用和发射功率的规定。当前 RFID 工 作频率跨越多个频段，不同频段具有各自的优缺 点，它影响标签的性能和尺寸大小。一般而言， 工作频率在 100 MHz以下的 RFID系统是通过线 圈之间磁场耦合的方式工作，通常具有工作距离 近、成本低、天线尺寸大、通信速度低等特点，这 类电子标签一般对人体没有影响;工作频率在 400 MHz以上的 RFID 系统通过无线电波发射和 反射的方式工作，工作距离远，天线尺寸小，便于 携带、通信速度快，适用于对实时性要求较高的 场合。但由于电磁波的穿透能力较差，很容易被 水等异体媒质所吸收，并且对人体和环境有一定 的损害，因此，这类应答器一般会有发射功率的 限制。 根据应答器的供电方式，射频识别系统可分 为以下几种: (1)无源。在阅读范围之外时，应答器处于 无源状态，在阅读范围之内时，应答器从基站发 出的射频能量中提取其工作所需的能量。无源 射频系统是最常见的射频识别系统，当解读器遇 见 RFID标签时，发出电磁波，周围形成电磁场， 标签从电磁场中获得能量激活标签中的微芯片 ·2· ·楼宇自动化· 电路，芯片转换电磁波，然后发送给解读器，解读 器把它转换成相关数据。控制计算器就可处理 这些数据，从而进行管理控制。 (2)半无源。半无源应答器内装有电池，但 电池仅对应答器内要求供电维持数据的电路或 应答器芯片工作所需的电压作辅助支持，应答器 电路本身耗电很少。应答器未进入工作状态前， 一直处于休眠状态，相当于无源应答器。当进入 阅读范围时，受到基站发出的射频能量的激励， 进入工作状态。用于传输通信的射频能量与无 源应答器一样，源自基站。 (3)有源。有源应答器的工作电源完全由 内部电池供给，提供应答器与阅读器通信所需的 射频能量，具有处理效率高、抗干扰能力强的特 点［6］。 3 RFID 主要的应用领域 RFID以其独特的优势，逐渐被广泛应用于 智能建筑、工业自动化、商业自动化和交通运输 控制管理等领域。随着大规模集成电路技术的 进步及生产规模的不断扩大，射频识别产品的成 本将不断降低，其应用也将越来越广泛。 3． 1 RFID技术在智能建筑中的应用 对于高档小区、写字楼和政府机关，可采用 RFID技术对来访人员、员工进行信息化管理，其 中重要的部门则可监控来访的人员信息，重要的 文件、物件也可采用 RFID标签进行安全管理。 采用 RFID技术可实现家庭生活的智能化， 不但可提高家庭的安全，还可有效管理各种家庭 电器、宠物及吃穿住行的各方面。例如，在每个 衣裤上贴上 RFID标签，其中包括衣裤的颜色、尺 寸信息，可根据当天的气温及出行目的智能选择 组合方式。此外，可根据主人的需要智能地完成 烧水、清洁及开关电灯等功能。 3． 2 RFID技术在物流管理中的应用 现代社会在不断进步，物流涉及大量纷繁复 杂的产品，其供应链结构极其复杂，经常有较大 的地域跨度，传统的物流管理不断地反映出不足 之处。为跟踪产品，目前在配送中心和零售点多 采用条形码技术，但市场要求应更及时地管理库 存和货物流［7］。将 RFID系统应用于智能仓库的 货物管理中，不但能处理货物的出库、入库和库 存管理，还可监管货物的一切信息，从而克服条 形码的缺陷，将该过程自动化，为供应链提供及 时的数据。同时，在物流管理领域引入 RFID 技 术，能够有效地节省个人成本，提高工作精确度， 确保产品质量，加快处理速度。另外，通过物流 中心配置的读写设备，能够有效地避免粘贴有 RFID标签的货物被偷窃、损坏和遗失。RFID 技 术在企业自身的物流活动中发挥着很大的作用。 3． 3 RFID技术在防伪中的应用 现代主要采用的防伪技术有防伪标志、电话 识别系统、激光防伪、数字防伪等。然而，利用 RFID技术防伪，与其他防伪技术相比，其优点在 于每个标签都有一个全球唯一的 UID号码。UID 是在制作芯片时放在 ROM 中的，是无法修改和 仿造的。运用 RFID 技术还具有无机械磨损、防 污损等特点;读写器具有不直接对最终用户开放 的物理接口，保证其自身的安全性;在数据安全 方面，除标签的密码保护外，数据部分可用一些 算法实现安全管理;读写器与标签之间存在相互 认证的过程;数据存储量大、内容可多次擦写，不 仅可记录产品的品种信息、生产信息、序列号、销 售信息等，还可记录更详细的商品的销售区域、 销售负责人、关键配件序列号等数据和信息，从 而为商品添加一个唯一、完整、保密、可追溯的身 份和属性标志符。目前，国际上一些行业的包装 在利用 RFID技术上已取得了一些突破。 每个产品出厂时都附有储存相关信息的电 子标签，然后通过读写器写入唯一的识别代码， 并将物品的信息录入到数据库中。此后，装箱销 售、出口验证、分发、零售上架等各个环节都可通 过读写器反复读写标签。电子标签就是物品的 “身份证”，借助电子标签，可实现商品对原料、半 成品、成品、运输、仓储、配送、上架、最终销售，甚 至退货处理等环节进行实时监控。RFID 技术提 高了物品分拣的自动化程度，降低了差错率，使 整个供应链管理显得透明而高效。 3． 4 RFID技术在交通管理领域中的应用［8］ 人口、车辆数量不断增长，但是有限的可用 土地及经济要素的制约使得城市道路扩建、增容 有限，因此不可避免地带来一系列的交通问题。 当今，世界各地的大中城市无不饱受交通问题的 困扰。同时，随着信息与科学技术的发展，智能 ·3· ·楼宇自动化· 交通系统不断得到发展。智能交通系统是指将 先进的信息技术、电子通信技术、自动控制技术、 计算机技术及网络技术等有机地运用于整个交 通运输管理体系而建立起的一种实时、准确、高 效的交通运输综合管理和控制系统。它由若干 子系统所组成，通过系统集成将道路、驾驶员和 车辆有机地结合在一起，加强三者之间的联系。 由于 RFID具有远距离识别、可存储较多的 信息、读取速度快、应用范围广等优点，非常适合 在智能交通和停车管理方面使用［9］。目前，RFID 已在交通领域开始逐步成功推广、应用，并且取 得了良好的社会效益和经济效益，业内人士一致 看好其应用前景。在智能交通领域，RFID 主要 应用在停车场管理、车辆自动识别管理、电子停 车收费、交通调度管理、车辆智能称重和电子注 册管理等多方面。 4 结 语 本文介绍了 RFID 技术的主要技术特点、标 准及分类。作为一项技术手段，RFID 的应用在 近几年迅猛扩张、飞速发展。目前，RFID 的应用 已成为业界讨论的热点，这一高新技术新的应用 在诸多领域随处可见。射频识别技术的发展和 应用的推广将是我国自动识别行业的一场技术 革命，因此深入了解研究这一技术具有极其重要 的现实意义。 ［1］ 周晓光，王晓华． 射频识别(RFID)技术原理与应 用实例［M］．北京:人民邮电出版社，2006． ［2］ 张殿东．无线射频识别(RFID)技术［J］． 电信技 术，2005(2):86-88． ［3］ KLNAS FIKNENZELLER．射频识别(RFID)技术 ［M］．陈大才，译．北京:电子工业出版社，2001． ［4］ 胡一凡． RFID 射频识别技术综述［J］． 计算机时 代，2006(12):3-4． ［5］ ISO 7816-4 Identification Cards，Integrated Cir- cuit(s)Cards with Contacts，Part4:Interindusy Commands for Interchange［S］． ［6］ 丁传银．智能卡研究及基于 RFID的汽车防盗装置 的设计［D］．合肥:合肥工业大学，2006． ［7］ 慈新新，王苏滨，王硕． 射频识别(RFID)技术原理 与应用［M］．北京:人民邮电出版社，2007． ［8］ 叶里莎． RFID 技术的应用［J］．通信技术，2007，40 (12):267-268． ［9］ 王睿，赵龑． RFID 技术及其应用系统构架的研究 ［J］． 通信技术，2009，42(5):116-118． 收稿日期:2011 －08 －12 Summarization of Radio Frequency Identification and Its Application HE Quanjiang1， XIA Lin2 (1． College of Electronic and Information Engineering，Tongji University，Shanghai 200092，China; 2． Architectural Design and Research Institute of Tongji University(Group)Co．，Ltd．， Shanghai 200092，China) Abstract:As a non-contact automatic identification technology，RFID has been widely used at home and abroad． This paper introduced RFID with respect to its characteristics，standardization，classification and application． Key words:wireless;radio frenquency identification(RFID) ;automatic recognition technology;electronic 檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿 tag 欢 迎 订 阅 欢 迎 投 稿 欢 迎 评 刊 欢 迎 刊 登 广 告 ·4·