RFID是英文“RADIO FREQUENCY IDENTIFICATION”的縮寫。射頻技術(shù)是利用無線電波對記錄媒體進行讀寫。射頻識別的距離可達幾十厘米至幾米，且根據(jù)讀寫的方式，可以輸入數(shù)千字節(jié)的信息，同時，還具有極高的保密性。射頻識別技術(shù)適用的領域：物料跟蹤、運載工具和貨架識別等要求非接觸數(shù)據(jù)采集和交換的場合，要求頻繁改變數(shù)據(jù)內(nèi)容的場合尤為適用。如香港的車輛自動識別系統(tǒng)—駕易通，采用的主要技術(shù)就是射頻技術(shù)。目前香港已經(jīng)有約8萬輛汽車裝上了電子標簽，裝有電子標簽的車輛通過裝有射頻掃描器的專用隧道、停車場或高速公路路口時，無需停車繳費，大大提高了行車速度，提高了效率。射頻技術(shù)在其它物品的識別及自動化管理方面也得到了較廣泛的應用。 　　現(xiàn)在，RFID是AIDC領域最熱門的技術(shù)，盡管這種技術(shù)已經(jīng)存在發(fā)展了許多年了，但它只有在從本領域眾多的發(fā)明技術(shù)中總結(jié)規(guī)劃出一個技術(shù)標準以后才能得到快速的切實的應用，ISO和AIM（AUTO-ID MANUFACTURES）正在進行這方面的工作，相信不久的將來，RFID會得到很快的發(fā)展。 　　1、RFID系統(tǒng)的組成 　　RFID系統(tǒng)在具體的應用過程中，根據(jù)不同的應用目的和應用環(huán)境，系統(tǒng)的組成會有所不同，但從RFID系統(tǒng)的工作原理來看，系統(tǒng)一般都由信號發(fā)射機、信號接收機、發(fā)射接收天線幾部分組成。下面分別加以說明： 　　1）、信號發(fā)射機 　　 在RFID 系統(tǒng)中，信號發(fā)射機為了不同的應用目的，會以不同的形式存在，典型的形式是標簽（TAG）。標簽相當于條碼技術(shù)中的條碼符號，用來存儲需要識別傳輸?shù)男畔?，另外，與條碼不同的是，標簽必須能夠自動或在外力的作用下，把存儲的信息主動發(fā)射出去。標簽一般是帶有線圈、天線、存儲器與控制系統(tǒng)的低電集成電路。典型的標簽結(jié)構(gòu)如上圖所示：按照不同的分類標準，標簽有許多不同的分類。 　?。?）、主動式標簽、被動式標簽 　　在實際應用中，必須給標簽供電它才能工作，雖然它的電能消耗是非常低的（一般是百萬分之一毫瓦級別）。按照標簽獲取電能的方式不同，可以把標簽分成主動式標簽與被動式標簽。主動式標簽內(nèi)部自帶電池進行供電，它的電能充足，工作可靠性高，信號傳送的距離遠。另外，主動式標簽可以通過設計電池的不同壽命對標簽的使用時間或使用次數(shù)進行限制，它可以用在需要限制數(shù)據(jù)傳輸量或者使用數(shù)據(jù)有限制的地方，比如，一年內(nèi)，標簽只允許讀寫有限次。主動式標簽的缺點主要是標簽的使用壽命受到限制，而且隨著標簽內(nèi)電池電力的消耗，數(shù)據(jù)傳輸?shù)木嚯x會越來越小，影響系統(tǒng)的正常工作。 　　被動式標簽內(nèi)部不帶電池，要靠外界提供能量才能正常工作。被動式標簽典型的產(chǎn)生電能的裝置是天線與線圈，當標簽進入系統(tǒng)的工作區(qū)域，天線接收到特定的電磁波，線圈就會產(chǎn)生感應電流，在經(jīng)過整流電路給標簽供電。被動式標簽具有永久的使用期，常常用在標簽信息需要每天讀寫或頻繁讀寫多次的地方，而且被動式標簽支持長時間的數(shù)據(jù)傳輸和永久性的數(shù)據(jù)存儲。被動式標簽的缺點主要是數(shù)據(jù)傳輸?shù)木嚯x要比主動式標簽小。因為被動式標簽依靠外部的電磁感應而供電，它的電能就比較弱，數(shù)據(jù)傳輸?shù)木嚯x和信號強度就受到限制，需要敏感性比較高的信號接收器（閱讀器）才能可靠識讀。 　?。?） 只讀標簽與可讀可寫標簽 　　根據(jù)內(nèi)部使用存儲器類型的不同，標簽可以分成只讀標簽與可讀可寫標簽。只讀標簽內(nèi)部只有只讀存儲器ROM（READ ONLY MEMORY）和隨機存儲器RAM （RANDOM ACCESS MEMORY）。ROM用于存儲發(fā)射器操作系統(tǒng)說明和安全性要求較高的數(shù)據(jù)，它與內(nèi)部的處理器或邏輯處理單元完成內(nèi)部的操作控制功能，如響應延遲時間控制，數(shù)據(jù)流控制，電源開關控制等。另外，只讀標簽的ROM中還存儲有標簽的標識信息。這些信息可以在標簽制造過程中由制造商寫入ROM中，也可以在標簽開始使用時由使用者根據(jù)特定的應用目的寫入特殊的編碼信息。這種信息可以只簡單地代表二進制中的“0”或者“1”，也可以象二維條碼那樣，包含復雜的相當豐富的信息。但這種信息只能是一次寫入，多次讀出。只讀標簽中的RAM用于存儲標簽反應和數(shù)據(jù)傳輸過程中臨時產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。另外，只讀標簽中除了ROM和ROM外，一般還有緩沖存儲器，用于暫時存儲調(diào)制后等待天線發(fā)送的信息。 　　可讀可寫標簽內(nèi)部的存儲器除了ROM、RAM和緩沖存儲器之外，還有非活動可編程記憶存儲器。這種存儲器除了存儲數(shù)據(jù)功能外，還具有在適當?shù)臈l件下允許多次寫入數(shù)據(jù)的功能。非活動可編程記憶存儲器有許多種，EEPROM（電可擦除可編程只讀存儲器）是比較常見的一種，這種存儲器在加電的情況下，可以實現(xiàn)對原有數(shù)據(jù)的擦除以及數(shù)據(jù)的重新寫入。 　?。?） 標識標簽與便攜式數(shù)據(jù)文件 　　根據(jù)標簽中存儲器數(shù)據(jù)存儲能力的不同，可以把標簽分成僅用于標識目的的標識標簽與便攜式數(shù)據(jù)文件兩種。對于標識標簽來說，一個數(shù)字或者多個數(shù)字字母字符串存儲在標簽中，為了識別的目的或者是進入信息管理系統(tǒng)中數(shù)據(jù)庫的鑰匙（KEY）。條碼技術(shù)中標準碼制的號碼，如EAN/UPC碼，或者混合編碼，或者標簽使用者按照特別的方法編的號碼，都可以存儲在標識標簽中。標識標簽中存儲的只是標識號碼，用于對特定的標識項目，如人、物、地點進行標識，關于被標識項目的詳細的特定的信息，只能在與系統(tǒng)相連接的數(shù)據(jù)庫中進行查找。 　　顧名思義，便攜式數(shù)據(jù)文件就是說標簽中存儲的數(shù)據(jù)非常大，足可以看作是一個數(shù)據(jù)文件。這種標簽一般都是用戶可編程的，標簽中除了存儲標識碼外，還存儲有大量的被標識項目其它的相關信息，如包裝說明，工藝過程說明等等。在實際應用中，關于被標識項目的所有的信息都是存儲在標簽中的，讀標簽就可以得到關于被標識項目的所有信息，而不用再連接到數(shù)據(jù)庫進行信息讀取。另外，隨著標簽存儲能力的提高，可以提供組織數(shù)據(jù)的能力，在讀標簽的過程中，可以根據(jù)特定的應用目的控制數(shù)據(jù)的讀出，實現(xiàn)在不同的情況下讀出的數(shù)據(jù)部分不同。 　　2）信號接收機 　　在RFID系統(tǒng)中，信號接收機一般叫做閱讀器。根據(jù)支持的標簽類型不同與完成的功能不同，閱讀器的復雜程度是顯著不同的。閱讀器基本的功能就是提供與標簽進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐緩?。另外，閱讀器還提供相當復雜的信號狀態(tài)控制、奇偶錯誤校驗與更正功能等。標簽中除了存儲需要傳輸?shù)男畔⑼?，還必須含有一定的附加信息，如錯誤校驗信息等。識別數(shù)據(jù)信息和附加信息按照一定的結(jié)構(gòu)編制在一起，并按照特定的順序向外發(fā)送。閱讀器通過接收到的附加信息來控制數(shù)據(jù)流的發(fā)送。一旦到達閱讀器的信息被正確的接收和譯解后，閱讀器通過特定的算法決定是否需要發(fā)射機對發(fā)送的信號重發(fā)一次，或者知道發(fā)射器停止發(fā)信號，這就是“命令響應協(xié)議”。使用這種協(xié)議，即便在很短的時間、很小的空間閱讀多個標簽，也可以有效地防止“欺騙問題”的產(chǎn)生。 　　3） 編程器 　　只有可讀可寫標簽系統(tǒng)才需要編程器。編程器是向標簽寫入數(shù)據(jù)的裝置。編程器寫入數(shù)據(jù)一般來說是離線（OFF-LINE）完成的，也就是預先在標簽中寫入數(shù)據(jù)，等到開始應用時直接把標簽黏附在被標識項目上。也有一些RFID應用系統(tǒng)，寫數(shù)據(jù)是在線（ON-LINE）完成的，尤其是在生產(chǎn)環(huán)境中作為交互式便攜數(shù)據(jù)文件來處理時。 　　4） 天線 　　天線是標簽與閱讀器之間傳輸數(shù)據(jù)的發(fā)射、接收裝置。在實際應用中，除了系統(tǒng)功率，天線的形狀和相對位置也會影響數(shù)據(jù)的發(fā)射和接收，需要專業(yè)人員對系統(tǒng)的天線進行設計、安裝。 　　2、無線數(shù)據(jù)通信（RFDC） 　　標簽與閱讀器之間的數(shù)據(jù)傳輸是通過空氣介質(zhì)以無線電波的形式進行的。一般地，我們可以用兩個參數(shù)衡量數(shù)據(jù)在空氣介質(zhì)中的傳播，數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣群蛿?shù)據(jù)傳輸?shù)木嚯x。由于標簽的體積、電能有限，從標簽中發(fā)出的無線信號是非常弱的，信號傳輸?shù)乃俣扰c傳輸?shù)木嚯x就很有限。為了實現(xiàn)數(shù)據(jù)高速、遠距離地傳輸，必須把數(shù)據(jù)信號疊加在一個規(guī)則變化的信號比較強的電波上，這個過程叫調(diào)制，規(guī)則變化的電波叫載波。在RFID系統(tǒng)中，載波電波一般由閱讀器或編程器發(fā)出。有多種方法可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)在載波上的調(diào)制，如用數(shù)據(jù)信息改變載波的波幅叫調(diào)幅；改變載波的頻率叫調(diào)頻；改變載波的相位叫調(diào)相等等。一般來說，使用的載波頻率越高，數(shù)據(jù)能夠傳輸?shù)乃俣仍娇?，例如?.4GHZ頻率的載波，可以實現(xiàn)2Mbps（相當于每秒可以傳輸大約200萬個字符）。但是，不能無限地提高載波頻率以提高信息傳輸速度，因為，無線電波頻率的選用是受到政府管制的，各個國家一般都對不同頻率的無線電波規(guī)定了不同的應用目的，RFID技術(shù)無線電波的選擇也必須遵守這種規(guī)定。目前，國內(nèi)一般采用通信頻率為2.4GHz擴頻技術(shù)進行通信。這是因為在我國2.4G-2.4835GHz 的頻段是無需向國家無線電管理委員會申請使用許可證的公用頻段。過去，商業(yè)的無線數(shù)據(jù)傳輸一般采用窄帶傳輸，即使用比較單一的載波頻率傳輸數(shù)據(jù)?，F(xiàn)在，商業(yè)領域廣泛使用擴頻技術(shù)傳輸無線數(shù)據(jù)，即使用有一定范圍的頻率傳輸數(shù)據(jù)，這就有了帶寬的概念，帶寬就是通信中使用的最高的載波頻率與最低的載波頻率之差。使用寬帶頻率傳輸數(shù)據(jù)最明顯的優(yōu)勢是數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣冗M一步加快，而且可靠性更高，因為當一個頻率的載波線路繁忙或出現(xiàn)故障時，信息可以通過別的頻率載波線路傳輸。實際商用寬帶傳輸數(shù)據(jù)技術(shù)又可以分為兩種：即直接序列擴頻技術(shù)（Direct Sequence 　　Spread Spectrum,簡稱直頻技術(shù)）和跳頻技術(shù)（Frequency Hopping FH）。 　　直頻技術(shù)使用偽隨機碼對數(shù)據(jù)進行處理，得到擴頻序列，然后將擴頻序列調(diào)制通過不同的信道同時進行傳輸，信號接收裝置收到信號后將信號解碼并按照特定的算法重組信息，以還原成可以識讀的信息。應用這種技術(shù)，系統(tǒng)占用功率頻譜密度（在單位頻段上的發(fā)射功率）大大降低，信息擴展到一個比較寬的頻率范圍內(nèi)傳輸，達到可抵抗其它特定頻率干擾的目的。我國的無委會規(guī)定的開放頻段與歐洲標準一致，參照歐洲標準，直頻技術(shù)可以從13個信道（中心頻點）中選用，為了免除自身干擾，選用的互相關聯(lián)的不同信道之間，兩兩之間頻率至少間隔30MHZ。這13個頻點的設定從2.412至2.472GHz之間，共有60M帶寬，通常直頻系統(tǒng)只能選擇2－3個信道進行數(shù)據(jù)傳播，在一定程度上不能充分利用頻帶資源，影響了數(shù)據(jù)的傳播速度。另外，由于使用同一功率支持多個信道的數(shù)據(jù)傳輸，一個信道上載波的波幅就比較小，信息傳輸?shù)木嚯x受到限制。 　　跳頻技術(shù)與直頻技術(shù)完全不同，跳頻的載頻受一個偽隨機碼的控制，在其工作帶寬內(nèi)，不斷地跳變頻率，跳頻相當于瞬時的窄帶通信系統(tǒng)，在2.4-2.4853GHz之間將信道設為79個，每隔0.02-0.1秒跳變一個頻率，當跳躍至某個頻點時，先判斷該頻點是否有噪聲干擾，若無則傳輸信號，若有則依據(jù)算法跳至下一頻點繼續(xù)判斷。因此在不同的頻點，跳頻的頻率及傳輸率可能會變化，并且很難避免一些無謂的頻率上的損耗，即在檢測頻點是否空閑時會造成信號傳輸延遲。另外，因為系統(tǒng)有響應時間限制，超過響應時間，跳頻設備會認為檢測信號發(fā)射失?。▉G包），會命令發(fā)射機重發(fā)，也造成系統(tǒng)資源的浪費。變頻技術(shù)的特點是保密性好，抗干擾能力也比較好。與直頻技術(shù)相比，信息傳輸?shù)木嚯x也比較遠。商用系統(tǒng)的跳變頻率較低，在每秒50跳以內(nèi)，成本較低。 　　影響數(shù)據(jù)傳輸距離遠近的首要因素是載波信號與標簽中數(shù)據(jù)信號的強度，載波信號的強度受閱讀器功率大小控制，標簽中數(shù)據(jù)信號的強度由標簽自帶電池功率（主動式標簽）或標簽可以產(chǎn)生的電能（被動式標簽）大小決定。一般來說，閱讀器和標簽的功率越大，載波信號和數(shù)據(jù)信號越強，數(shù)據(jù)能夠傳輸?shù)木嚯x越遠。無線電波在空氣介質(zhì)中傳播，隨著傳播的距離越來越遠，信號的強度會越來越弱。從理論上說，無線電波的衰減程度與傳輸距離的平方成正比。在系統(tǒng)實際應用中應該注意的是，不能為了達到數(shù)據(jù)傳輸?shù)木嚯x而無限制的提高閱讀器和標簽的功率，因為與載波頻率的選擇一樣，無線電波的功率是受到政府的管制的。除了系統(tǒng)功率影響數(shù)據(jù)傳輸?shù)木嚯x外，空氣介質(zhì)的性質(zhì)和數(shù)據(jù)傳輸路徑也顯著影響數(shù)據(jù)傳輸?shù)木嚯x?？諝饨橘|(zhì)的性質(zhì)包括空氣的密度、濕度等性質(zhì)。一般來說，采用的載波頻率越高，空氣性質(zhì)不同對數(shù)據(jù)傳輸距離的影響越明顯?？諝獾臐穸仍酱蠡蛘呤强諝獾拿芏仍礁?，介質(zhì)對無線電波的吸收越嚴重，數(shù)據(jù)傳輸?shù)木嚯x就越小。另外，如果數(shù)據(jù)傳輸路徑中有許多障礙物，也會顯著影響數(shù)據(jù)傳輸?shù)木嚯x，因為無線電波碰到障礙物時，物體一般都會對無線電波產(chǎn)生吸收和反射?？紤]到空氣的性質(zhì)和數(shù)據(jù)傳輸中經(jīng)過障礙物，無線電波衰減的程度有時可以達到與傳輸距離的四次方成正比。影響數(shù)據(jù)傳輸距離的因素還包括，發(fā)射、接收天線的設計和布置，躁聲干擾等等。 　　5、 RFID系統(tǒng)的分類 　　根據(jù)RFID系統(tǒng)完成的功能不同，可以粗略地把RFID系統(tǒng)分成四種類型：EAS系統(tǒng)、便攜式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、網(wǎng)絡系統(tǒng)、定位系統(tǒng)。 　　1）、EAS技術(shù) 　　ELECTRONIC ARTICLE SURVEILLANCE（EAS）是一種設置在需要控制物品出入的門口的RFID技術(shù)。這種技術(shù)的典型應用場合是商店、圖書館、數(shù)據(jù)中心等地方，當未被授權(quán)的人從這些地方非法取走物品時，EAS系統(tǒng)會發(fā)出警告。在應用EAS技術(shù)時，首先在物品上粘付EAS標簽，當物品被正常購買或者合法移出時，在結(jié)算處通過一定的裝置使EAS標簽失活，物品就可以取走。物品經(jīng)過裝有EAS系統(tǒng)的門口時，EAS裝置能自動檢測標簽的活動性，發(fā)現(xiàn)活動性標簽EAS系統(tǒng)會發(fā)出警告。EAS技術(shù)的應用可以有效防止物品的被盜，不管是大件的商品，還是很小的物品。應用EAS技術(shù)，物品不用再鎖在玻璃櫥柜里，可以讓顧客自由地觀看、檢查商品，這在自選日益流行的今天有著非常重要的現(xiàn)實意義。典型的EAS系統(tǒng)一般由三部分組成，1）、附著在商品上的電子標簽，電子傳感器；2）、電子標簽滅活裝置，以便授權(quán)商品能正常出入；3）、監(jiān)視器，在出口造成一定區(qū)域的監(jiān)視空間。 　　EAS系統(tǒng)的工作原理是：在監(jiān)視區(qū)，發(fā)射器以一定的頻率向接收器發(fā)射信號。發(fā)射器與接受器一般安裝在零售店、圖書館的出入口，形成一定的監(jiān)視空間。當具有特殊特征的標簽進入該區(qū)域時，會對發(fā)射器發(fā)出的信號產(chǎn)生干擾，這種干擾信號也會被接收器接收，再經(jīng)過微處理器的分析判斷，就會控制警報器的鳴響。根據(jù)發(fā)射器所發(fā)出的信號不同以及標簽對信號干擾原理不同，EAS可以分成許多種類型。關于EAS技術(shù)最新的研究方向是標簽的制作，人們正在討論EAS標簽能不能象條碼一樣，在產(chǎn)品的制作或包裝過程中加進產(chǎn)品，成為產(chǎn)品的一部分。 　　2）、便攜式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 　　便攜式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是使用帶有RFID閱讀器的手持式數(shù)據(jù)采集器采集RFID標簽上的數(shù)據(jù)。這種系統(tǒng)具有比較大的靈活性，適用于不宜安裝固定式RFID系統(tǒng)的應用環(huán)境。手持式閱讀器（數(shù)據(jù)輸入終端）可以在讀取數(shù)據(jù)的同時，通過無線電波數(shù)據(jù)傳輸方式（RFDC）實時地向主計算機系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)，也可以暫時將數(shù)據(jù)存儲在閱讀器中，在一批一批地向主計算機系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)。 　　3）物流控制系統(tǒng) 　　在物流控制系統(tǒng)中，固定布置的RFID閱讀器分散布置在給定的區(qū)域，并且閱讀器直接與數(shù)據(jù)管理信息系統(tǒng)相連，信號發(fā)射機是移動的，一般安裝在移動的物體、人上面。當物體、人流經(jīng)閱讀器時，閱讀器會自動掃描標簽上的信息并把數(shù)據(jù)信息輸入數(shù)據(jù)管理信息系統(tǒng)存儲、分析、處理，達到控制物流的目的。 　　4）定位系統(tǒng) 　　定位系統(tǒng)用于自動化加工系統(tǒng)中的定位以及對車輛、輪船等進行運行定位支持。閱讀器放置在移動的車輛、輪船上或者自動化流水線中移動的物料、半成品、成品上，信號發(fā)射機嵌入到操作環(huán)境的地表下面。信號發(fā)射機上存儲有位置識別信息，閱讀器一般通過無線的方式或者有線的方式連接到主信息管理系統(tǒng)。