射频识别技术及应用发展

射频识别技术ＲＦＩＤ（ＲａｄｉｏＦｒｅｑｕｅｎｃｙＩｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）是近年来新兴的一项自动识别技术［１］。

ＲＦＩＤ利用射频方式进行非接触双向通信，从而实现对物体的识别，并将采集到的相关信息数据通过无线技术远程进行传输。

和目前广泛采用的条型码技术比较，ＲＦＩＤ通过射频信号使用户可以自动识别目标对象，无需可见光源，读写器在一定距离范围内可以从任意方向实现卡片的操作。

它具有穿透性，可以透过外部材料直接读取数据，保护外部包装，节省开箱时间。

利用这项技术能够同时处理多个射频标签，适用于批量识别场合并对ＲＦＩＤ标签所附着的物体进行追踪定位，提供位置信息。

同时具有抗污染、读取距离远、信息量大的特点。

因此ＲＦＩＤ被认为是近几年全球最热门的明星产业之一，有关专家预计２０１０年全球ＲＦＩＤ市场将达到３０００亿美元。

ＲＦＩＤ的主要核心部件是读写器和电子标签，通过相距几厘米到几米距离内读写器发射的无线电波来读取电子标签内储存的信息，识别电子标签代表的物品、人和器具的身份。

由于电子标签的存储容量可以是２９６次方以上，因此，它彻底抛弃了条形码的种种限制，使世界上的每一种商品都可以拥有独一无二的电子标签。

具有电子标签的商品，从它在工厂的流水线上开始，到被摆上商场的货架，再到消费者购买后最终结账，甚至到电子标签最后被回收的整个过程都能够被追踪管理。

ＲＦＩＤ技术具有很多突出的优点，如不需人工干预，不需直接接触、不需光学可视即可完成信息输入和处理，可工作于各种恶劣环境，可识别高速运动物体并可同时识别多个电子标签，操作快捷方便，实现了无源和免接触操作，应用便利，无机械磨损，寿命长，机具无直接对最终用户开放的物理接口，能更好地保证机具的安全性等。

在数据安全方面，除电子标签的密码保护外，数据部分可用一些算法实现安全管理，如ＤＥＳ、ＲＳＡ、ＤＳＡ、ＭＤＳ等，读写器与电子标签之间也可相互认证，实现安全通信和存储。

电子标签系统的成本一直处于下降的趋势，越来越接近接触式ＩＣ卡系统，甚至更低，为其大量应用奠定了基础。

如果ＲＦＩＤ技术能与电子供应链紧密联系，将有可能在几年以内取代条形码扫描技术。

ＲＦＩＤ技术以其独特的优势，逐渐地被广泛应用于生产、物流、交通、运输、医疗、防伪、跟踪、设备和资产管理等需要收集和处理数据的应用领域。

随着大规模集成电路技术的进步以及生产规模的不断扩大，ＲＦＩＤ产品的成本将不断地降低，其应用将越来越广泛。

ＲＦＩＤ技术在国外发展非常迅速，在北美、欧洲、大洋洲、亚太地区及非洲南部，ＲＦＩＤ技术已被广泛应用于工业自动化、商业自动化、交通运输控制管理等众多领域，如交通监控、高速公路自动收费系射频识别技术及应用发展*徐济仁１，２陈家松２牛纪海２(1.合肥工业大学合肥230032；2.电子工程学院合肥230037)摘要：无线射频识别(R FID)技术是一种非接触性的自动识别技术,已被广泛应用于生产、管理、生活等各领域,并逐渐成为主要的自动识别技术。

文章结合当前国内外射频识别技术的最新动态，详细地分析了射频识别技术特点和工作原理，介绍了射频识别技术的应用和发展过程中的面临的的问题，并指出了射频识别技术的发展趋势。

关键词：射频识别；R FID；原理；应用；展望收稿日期：２００８－１２－２６＊基金项目：新世纪优秀人才支持计划（ＮＥＣＴ－０４－０７０２）资助项目。

21数据通信2009.1 New Technology统、停车场管理系统、物品管理、流水线生产自动化、安全出入检查、仓储管理、动物管理、车辆防盗等。

而在中国，由于ＲＦＩＤ技术起步较晚，应用的领域不是很广。

目前，电子标签主要应用于公共交通、地铁、校园、社会保障等方面，上海、深圳、北京等地陆续采用了射频公交卡。

另外，我国电子标签应用最大的项目是第二代公民身份证［２］。

总之，ＲＦＩＤ技术在未来的发展中结合其他高新技术，如ＧＰＳ、生物识别等技术，由单一识别向多功能识别方向发展的同时，将结合现代通信及计算机技术，实现跨地区、跨行业应用。

１ＲＦＩＤ系统工作原理［３￣５］ＲＦＩＤ的工作原理如图１所示。

读写器在一个区域内发射电磁波（区域大小取决于工作频率、天线尺寸以及信号的发射功率）。

标签内有一个专门的谐振电路，用以从读写器接收能量、时钟以及指令，并将有用数据以反向散射调制的方式发射出去。

读写器接收到标签的数据后，解码并校验错误，以决定数据的有效性。

然后通过有线或无线的方式，将数据传送到计算机系统进行再处理。

图1R FID的工作原理图基本的ＲＦＩＤ系统由３部分组成：（１）标签Ｔａｇ（即射频卡）：又称ＣＰＵ卡、电子标签、智能卡、识别卡或标识卡，由嵌入式微处理器及其软件、卡内发射与接收天线、收发电路组成。

标签为信息载体，含有内置天线，用于与射频天线间进行通信。

（２）阅读器：读取（在读写卡中还可以写入）标签信息的设备。

（３）天线：在标签和读取器间传递射频信号。

阅读器通过发射天线发送一定频率的射频信号，当射频卡进入发射天线工作区域时产生感应电流，射频卡获得能量被激活，将自身编码等信息通过卡内置发送天线发送出去；系统接收天线接收到从射频卡发送来的载波信号，经天线调节器传送到阅读器，阅读器对接收的信号进行解调和解码，然后送到后台主系统进行相关处理，根据逻辑运算判断该卡的合法性，针对不同的设定做出相应的处理和控制，发出指令信号控制执行机构动作。

２ＲＦＩＤ技术的应用领域［６￣１０］随着大规模集成电路技术的进步以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。

ＲＦＩＤ技术的典型应用主要在以下几方面：高速公路收费及智能交通系统：高速公路自动收费系统是射频识别技术最成功的应用之一。

目前我国高速公路发展非常快，地区经济发展的先决条件就是有便利的交通条件，而高速公路收费却存在一些问题，一是交通堵塞，在收费站口，许多车辆要排队交费，成为交通瓶颈；二是收取的过路费不易控制。

ＲＦＩＤ技术应用在高速公路自动收费能够充分体现该技术的优势。

在车辆高速通过收费站的同时自动完成缴费，提高了车行速度，避免了拥堵，解决了交通的瓶颈问题，同时又可以解决过路费的管理问题。

生产的自动化及过程控制：ＲＦＩＤ技术因其具有抗恶劣环境能力强、非接触识别等特点，在生产过程控制中有很多应用。

通过在大型工厂的自动化流水作业线上使用ＲＦＩＤ技术，实现了物料跟踪和生产过程自动控制、监视，提高了生产效率，改进了生产方式，降低了成本。

在生产线的自动化及过程控制方面，德国ＢＭＷ公司为保证汽车在流水线各位置准确地完成装配任务，将ＲＦＩＤ系统应用在汽车装配线上。

而Ｍｏｔｏｒｏｌａ公司则采用ＲＦＩＤ技术的自动识别工序控制系统，满足了半导体生产对环境的特殊要求，同时提高了生产效率。

车辆的自动识别及防盗：通过建立采用射频识别22技术的自动车号识别系统，能够随时了解车辆的运行情况，不仅实现了车辆的自动跟踪管理，还可以大大减少发生事故的可能性，并且可以通过射频识别技术对车辆的主人进行有效验证，在车辆丢失后可有效寻找。

采用射频识别技术可以对道路交通流量进行实时监控、统计、调度，还可以用作车辆闯红灯记录报警、被盗（可疑）车辆报警与跟踪、特殊车辆跟踪、肇事逃逸车辆排查等。

据报道，英国计划在汽车上安装射频芯片，行驶超速时将被自动“举报”。

电子票证：使用电子标签来代替各种“卡”，实现非现金结算，解决了现金交易不方便也不安全以及各种磁卡、ＩＣ卡容易损坏等问题。

同时电子标签方便、快捷，还可以同时识别几张电子标签，并行收费。

射频识别系统特别是非接触ＩＣ卡（电子标签）应用潜力最大的领域之一就是公共交通领域。

用电子标签作为电子车票，具有使用方便、可以缩短交易时间、降低运营成本等优势。

１９９６年１月韩国在首尔的６００辆公共汽车上安装射频识别系统用于电子月票，实现了非现金结算，方便了市民出行。

而德国汉莎航空公司则开始试用射频卡（电子标签）作为飞机票，改变了传统的机票购销方式，简化了机场入关手续。

货物跟踪管理及监控：射频识别技术为货物的跟踪管理及监控提供了方便、快捷、准确的自动化技术手段。

以射频识别技术为核心的集装箱自动识别成为全球范围内最大的货物跟踪管理应用。

将记录有集装箱位置、物品类别、数量等数据的电子标签安装在集装箱上，借助射频识别技术可以确定集装箱在货场内的确切位置。

系统还可以识别未被允许的集装箱移动，有利于管理和安全。

在货物的跟踪、管理及监控方面，澳大利亚和英国的机场将射频识别技术应用于旅客行李管理中，大大提高了分拣效率，降低了出错率。

在几年前，欧共体就要求从１９９７年开始生产的新车型必须具有基于射频识别技术的防盗系统。

目前我国铁路部门也将计划推广行包自动追踪管理系统。

仓储、配送等物流环节：将射频识别系统用于智能仓库货物管理，可以有效解决仓库与货物流动相关的信息的管理，监控货物信息，实时了解库存情况，自动识别货物，确定货物的位置。

邮件、邮包的自动分拣系统：射频识别技术已经被成功应用到邮政领域的邮包自动分拣系统中，该系统具有非接触、非视线数据传输的特点，所以包裹传送中可以不考虑包裹的方向性问题。

当多个目标同时进入识别区域时，可以同时识别，大大提高了货物分拣能力和处理速度。

另外，由于电子标签可以记录包裹的所有特征数据，更有利于提高邮包分拣的准确性。

动物跟踪和管理：射频识别技术可以用于动物跟踪与管理。

将用小玻璃封装的电子标签植于动物皮下，可以标识牲畜，监测动物健康状况等重要信息，为牧场的管理现代化提供了可靠的技术手段。

在大型养殖场，可以通过采用射频识别技术建立饲养档案、预防接种档案等，达到高效、自动化管理牲畜的目的，同时为食品安全提供保障。

在动物的跟踪及管理方面，许多发达国家采用射频识别技术，通过对牲畜个体识别，保证牲畜大规模疾病爆发期间对感染者的有效跟踪及对未感染者进行隔离控制。

门禁保安：未来的门禁保安系统可以应用电子标签，一卡多用，如做工作证、出入证、停车证、饭店住宿证甚至旅游护照等。

使用电子标签可以有效地识别人员身份，进行安全管理以及高效收费，简化了出入手续，提高了工作效率，有效地进行安全保护。

人员出入时该系统会自动识别身份，非法闯入时会有报警。

安全级别要求高的地方，还可以结合其他的识别方式，将指纹、掌纹或颜面特征存入电子标签。

防伪：将射频识别技术应用在防伪领域具有成本低而难伪造的优点。

电子标签的成本相对便宜，且芯片的制造需要有昂贵的工厂，使伪造者望而却步。

电子标签本身具有内存，可以储存、修改与产品有关的数据，利于进行真伪的鉴别。

利用这种技术不用改变现行的数据管理体制，唯一的产品标识号完全可以做到与相关联的数据库体系兼容。

23数据通信2009.1 New Technology运动计时：在马拉松比赛中，由于参赛人员太多，如果没有一个精确的计时装置就会造成不公平的竞争。