射频识别技术及应用发展

射频识别技术及应用发展

摘要：无线射频识别(RFID)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；RFID；原理；应用；展望

射频识别技术RFID(RadioFrequencyIdentification) 是近年来新兴的一项自动识别技术。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I生，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300亿美元。

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，~IIDES、RSA、DSA、MDS等，读写器与电子标签之问也可相互认证，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。

总之，RFID技术在未来的发展中结合其他高新技术，~HGPS、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。

1．RFID系统工作原理

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。

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。

2．RFID技术的应用领域

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，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