一、引述
射頻識(shí)別技術(shù)（RFID，Radio Frequency Identification），是自動(dòng)識(shí)別技術(shù)的一種，屬于近距離通信（NFC）技術(shù)的范疇。通過(guò)無(wú)線(xiàn)電射頻方式進(jìn)行非接觸雙向數(shù)據(jù)通信，對(duì)目標(biāo)加以識(shí)別并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)。
1、淵源
射頻識(shí)別（RFID）技術(shù)是應(yīng)用較早的一種自動(dòng)識(shí)別技術(shù)。最早應(yīng)用于第二次世界大戰(zhàn)期間，至今已經(jīng)有近百年的歷史。最早使用RFID技術(shù)用來(lái)物品識(shí)別的并不是沃爾瑪或麥德龍，而是美國(guó)國(guó)防部軍需供應(yīng)局。早在二戰(zhàn)時(shí)，RFID被美軍用于戰(zhàn)爭(zhēng)中識(shí)別自家和盟軍的飛機(jī)，但是昂貴的價(jià)格限制了其廣泛應(yīng)用。在美軍對(duì)伊拉克的海灣戰(zhàn)爭(zhēng)中，RFID技術(shù)再一次得到了大規(guī)模的使用，由于采用了RFID技術(shù)、ERP及供應(yīng)鏈管理系統(tǒng)，美軍實(shí)現(xiàn)了對(duì)戰(zhàn)略物資的準(zhǔn)確調(diào)配，保證了前線(xiàn)彈藥和物資的準(zhǔn)確供應(yīng)。但隨著電子技術(shù)和無(wú)線(xiàn)電通信技術(shù)的發(fā)展，使得RFID技術(shù)的使用成本的大大降低，RFID技術(shù)的使用和應(yīng)用越來(lái)越廣泛。下表1-1給出了RFID技術(shù)的發(fā)展階段的描述。
表 1-1：RFID技術(shù)的發(fā)展階段
2、RFID的概念
射頻識(shí)別（RFID）技術(shù)是用于數(shù)據(jù)采集（Data Capture）的自動(dòng)識(shí)別（Automatic Identification）技術(shù)中應(yīng)用較早的一種識(shí)別技術(shù)。射頻識(shí)別（RFID）在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 29261.3《自動(dòng)識(shí)別和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 詞匯 第3部分 射頻識(shí)別》中的定義是：在頻譜的射頻部分，利用電磁耦合或感應(yīng)耦合，通過(guò)各種調(diào)制和編碼方案，與射頻標(biāo)簽交互通信唯一讀取射頻標(biāo)簽身份的技術(shù)。由該定義可知，射頻識(shí)別（RFID）應(yīng)是由識(shí)別裝置（即讀/寫(xiě)器）和被識(shí)別裝置（即射頻標(biāo)簽）構(gòu)成，兩者通過(guò)空中接口對(duì)標(biāo)的物的自動(dòng)識(shí)別。下表給出了讀/寫(xiě)器、射頻標(biāo)簽、空中接口、識(shí)別等術(shù)語(yǔ)的含義。射頻識(shí)別（RFID）系統(tǒng)是指：一種自動(dòng)識(shí)別和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，包含一個(gè)或多個(gè)讀/寫(xiě)器以及一個(gè)或多個(gè)標(biāo)簽，其中數(shù)據(jù)傳輸通過(guò)對(duì)電磁場(chǎng)載波信號(hào)的適當(dāng)調(diào)制實(shí)現(xiàn)。
表 1-2：RFID相關(guān)術(shù)語(yǔ)的含義
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3、RFID的特點(diǎn)
RFID技術(shù)具有很多突出的優(yōu)點(diǎn)，如不需人工干預(yù)，不需直接接觸、不需光學(xué)可視即可完成信息輸入和處理，可工作于各種惡劣環(huán)境，可識(shí)別高速運(yùn)動(dòng)物體并可同時(shí)識(shí)別多個(gè)電子標(biāo)簽，操作快捷方便，實(shí)現(xiàn)了無(wú)源和免接觸操作，應(yīng)用便利，無(wú)機(jī)械磨損，壽命長(zhǎng)，機(jī)具無(wú)直接對(duì)最終用戶(hù)開(kāi)放的物理接口，能更好地保證機(jī)具的安全性等。在數(shù)據(jù)安全方面，除電子標(biāo)簽的密碼保護(hù)外，數(shù)據(jù)部分可用一些算法實(shí)現(xiàn)安全管理，如DES、RSA、DSA、MD5等，讀/寫(xiě)器與電子標(biāo)簽之間也可相互認(rèn)證，實(shí)現(xiàn)安全通信和存儲(chǔ)。電子標(biāo)簽系統(tǒng)的成本一直處于下降的趨勢(shì)，越來(lái)越接近接觸式IC卡系統(tǒng)，甚至更低，為其大量應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。隨著RFID技術(shù)與電子供應(yīng)鏈緊密聯(lián)系，它幾乎要取代條形碼掃描技術(shù)了。另外，射頻識(shí)別技術(shù)是自動(dòng)識(shí)別技術(shù)之一，但與其它自動(dòng)識(shí)別技術(shù)相比有其突出的特點(diǎn)，下表1-3列出了8種常見(jiàn)的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)的特點(diǎn)比較，以供知曉。
表 1-3：常見(jiàn)自動(dòng)識(shí)別技術(shù)的比較
4、RFID技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)體系與標(biāo)準(zhǔn)化
自從射頻識(shí)別（RFID）技術(shù)被發(fā)明以來(lái)，人們一直在為其標(biāo)準(zhǔn)化做出不懈的努力。長(zhǎng)期以來(lái)，射頻識(shí)別（RFID）技術(shù)形成了多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)體系，較為出名的是美國(guó)的EPC global標(biāo)準(zhǔn)體系和日本的UID標(biāo)準(zhǔn)體系及其它標(biāo)準(zhǔn)體系，這兩大標(biāo)準(zhǔn)體系在國(guó)際上得到了相對(duì)較多的應(yīng)用。而后，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）將它們其中的內(nèi)容轉(zhuǎn)化成為了國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，為RFID技術(shù)在國(guó)際上統(tǒng)一使用和應(yīng)用提供了技術(shù)支撐，目前ISO相關(guān)RFID技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)量有眾多。
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對(duì)于RFID技術(shù)，我國(guó)是跟隨其發(fā)展，使用和應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)主要是將ISO標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)化為國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)，有的是等效轉(zhuǎn)化，有的是結(jié)合我國(guó)的實(shí)際應(yīng)用情況進(jìn)行了非等效（參照）轉(zhuǎn)化。目前我國(guó)也發(fā)布了很多RFID）技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)，主要是國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。
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二、RFID系統(tǒng)的分類(lèi)
根據(jù)射頻識(shí)別（RFID）技術(shù)和系統(tǒng)的特征，可以將射頻識(shí)別系統(tǒng)進(jìn)行多種分類(lèi)，其分類(lèi)方法比較多。
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三、RFID技術(shù)的工作原理簡(jiǎn)介
1、RFID系統(tǒng)構(gòu)成模型
射頻識(shí)別系統(tǒng)通常是由電子標(biāo)簽、讀/寫(xiě)器、計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)3部分組成，如圖3-1所示。電子標(biāo)簽存儲(chǔ)著需要被識(shí)別物品的相關(guān)信息，通常被放置在需要識(shí)別的物品上，它所存儲(chǔ)的信息通常可被讀/寫(xiě)器通過(guò)非接觸方式讀/寫(xiě)。讀/寫(xiě)器是可以利用射頻技術(shù)讀或?qū)戨娮訕?biāo)簽信息的設(shè)備。讀/寫(xiě)器讀出的標(biāo)簽信息可以通過(guò)計(jì)算機(jī)以及網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行管理和信息傳輸。在射頻識(shí)別系統(tǒng)中，計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)通常用于對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，完成通信傳輸功能。讀/寫(xiě)器可以通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)接口與計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)連接，以便實(shí)現(xiàn)通信和數(shù)據(jù)傳輸功能。
圖 3-1：射頻識(shí)別系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖
RFID技術(shù)的主要核心部件是讀/寫(xiě)器和電子標(biāo)簽，通過(guò)相距幾厘米到幾米距離內(nèi)讀/寫(xiě)器發(fā)射的無(wú)線(xiàn)電波，可以讀取電子標(biāo)簽內(nèi)儲(chǔ)存的信息，識(shí)別電子標(biāo)簽代表的物品、人和器具的身份。由于目前電子標(biāo)簽的存儲(chǔ)容量可以是296次方以上，因此，它徹底拋棄了條形碼的種種限制，使世界上的每一種商品都可以擁有獨(dú)一無(wú)二的電子標(biāo)簽。并且，貼上這種電子標(biāo)簽之后的商品，從它在工廠(chǎng)的流水線(xiàn)上開(kāi)始，到被擺上商場(chǎng)的貨架，再到消費(fèi)者購(gòu)買(mǎi)后最終結(jié)賬，甚至到電子標(biāo)簽最后被回收的整個(gè)過(guò)程都能夠被追蹤管理。
2、RFID系統(tǒng)的空中接口
在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 33848.1《信息技術(shù) 射頻識(shí)別 第1部分：參考結(jié)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)化參數(shù)定義》中給出了射頻識(shí)別（RFID）系統(tǒng)的參考通信結(jié)構(gòu)，如下圖3-2所示，顯示了RFID系統(tǒng)通信的全過(guò)程。圖中給出了實(shí)體模塊和之間的參考點(diǎn)，它們的含義詳見(jiàn)下表3-2。其中，在參考點(diǎn)δ處通過(guò)空中接口進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。
圖 3-2：射頻識(shí)別（RFID）系統(tǒng)的參考通信結(jié)構(gòu)
表 3-2：RFID系統(tǒng)參考通信結(jié)構(gòu)中實(shí)體模塊和參考點(diǎn)的含義
同時(shí)，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 33848.1還專(zhuān)門(mén)規(guī)定了射頻識(shí)別（RFID）系統(tǒng)空中接口的標(biāo)準(zhǔn)化參數(shù)的定義。包括物理和媒體訪(fǎng)問(wèn)控制參數(shù)（41種）、協(xié)議參數(shù)（11種）、放碰撞管理參數(shù)（3種）三大類(lèi)。
欲詳細(xì)了解GB/T 33848.1標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的RFID空中接口標(biāo)準(zhǔn)化參數(shù)種類(lèi)和定義的請(qǐng)進(jìn)入。
3、RFID系統(tǒng)的通信方式與工作頻率
在射頻識(shí)別（RFID）系統(tǒng)中，讀/寫(xiě)器與電子標(biāo)簽之間（空中接口）的通信方式通常有電磁耦合、電磁感應(yīng)和微波（電磁發(fā)射）3種形式，不同的通信方式適合于不同的工作頻率和電子標(biāo)簽類(lèi)型，直接影響著系統(tǒng)的識(shí)別距離、環(huán)境適應(yīng)性等特征。表3-3-1給出了幾種通信方式對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)特征，供使用者選擇系統(tǒng)時(shí)參考。
表 3-3-1：幾種通信方式對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)特征
鑒于此，RFID系統(tǒng)空中接口的工作頻率不僅決定著射頻識(shí)別系統(tǒng)工作原理（電感耦合還是電磁耦合等）、識(shí)別距離，還決定著RFID電子標(biāo)簽及讀/寫(xiě)器實(shí)現(xiàn)的難易程度和設(shè)備成本。RFID應(yīng)用占據(jù)的頻段或頻點(diǎn)在國(guó)際上有公認(rèn)的劃分，即位于ISM波段。典型的工作頻率有：低頻（125kHz、133kHz等）、高頻（13.56MHz、27.12MHz等）、特高頻（433MHz、840MHz~845MHz、902MHz~928MHz等）、超高頻（2.45GHz、5.8GHz等）。下表3-3-2給出了工作于典型頻段的RFID系統(tǒng)的特點(diǎn)。
表 3-3-2：工作于典型頻段的RFID系統(tǒng)的特點(diǎn)
欲詳細(xì)了解相關(guān)頻段RFID系統(tǒng)技術(shù)要求的請(qǐng)進(jìn)入：900MHz頻段；2.45GHz頻段
四、RFID技術(shù)的應(yīng)用
RFID技術(shù)以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，逐漸地被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)、物流、交通、運(yùn)輸、醫(yī)療、防偽、跟蹤、設(shè)備和資產(chǎn)管理等需要收集和處理數(shù)據(jù)的應(yīng)用領(lǐng)域。隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的進(jìn)步以及生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，RFID產(chǎn)品的成本將不斷地降低，其應(yīng)用將越來(lái)越廣泛，尤其是隨著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，RFID系統(tǒng)的應(yīng)用更是大顯身手。
欲詳細(xì)了解RFID技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域介紹的請(qǐng)進(jìn)入。
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