RFID按應用頻率的不同分為低頻(LF)、高頻(HF)、超高頻(UHF)、微波(MW),相對應的代表性頻率分別為:低頻135KHz以下、高頻13.56MHz、超高頻860M~960MHz、微波2.4G,5.8G
RFID按照能源的供給方式分為無源RFID,有源RFID,以及半有源RFID。無源RFID讀寫距離近,價格低;有源RFID可以提供更遠的讀寫距離,但是需要電池供電,成本要更高一些,適用于遠距離讀寫的應用場合。[1]
RFID(radio frequency identification)技術的基本工作原理并不復雜:標簽進入磁場后,接收解讀器發出的射頻信號,憑借感應電流所獲得的能量發送出存儲在芯片中的產品信息(Passive Tag,無源標簽或被動標簽),或者主動發送某一頻率的信號(Active Tag,有源標簽或主動標簽);解讀器讀取信息并解碼后,送至中央信息系統進行有關數據處理。
一套完整的RFID系統, 是由閱讀器(Reader)與電子標簽(TAG)也就是所謂的應答器(transponder)及應用軟件系統三個部份所組成, 其工作原理是Reader 發射一特定頻率的無線電波能量給Transponder, 用以驅動 Transponder電路將內部的數據送出,此時 Reader 便依序接收解讀數據, 送給應用程序做相應的處理。
以RFID 卡片閱讀器及電子標簽之間的通訊及能量感應方式來看大致上可以分成, 感應偶合(Inductive Coupling) 及后向散射偶合(Backscatter Coupling)兩種, 一般低頻的RFID大都采用第一種式, 而較高頻大多采用第二種方式。
閱讀器根據使用的結構和技術不同可以是讀或讀/寫裝置,是RFID系統信息控制和處理中心。閱讀器通常由耦合模塊、收發模塊、控制模塊和接口單元組成。閱讀器和應答器之間一般采用半雙工通信方式進行信息交換,同時閱讀器通過耦合給無源應答器提供能量和時序。 在實際應用中,可進一步通過Ethernet或WLAN等實現對物體識別信息的采集、處理及遠程傳送等管理功能。應答器是RFID系統的信息載體,目前應答器大多是由耦合原件(線圈、微帶天線等)和微芯片組成無源單元。[1]
RFID是Radio Frequency Identification的縮寫,即射頻識別。常稱為感應式電子晶片或近接卡、感應卡、非接觸卡、電子標簽、電子條碼等。一套完整 RFID系統由 Reader 與 Transponder 兩部份組成 ,其動作原理為由 Reader 發射一特定頻率之無限電波能量給Transponder,用以驅動Transponder電路將內部之ID Code送出,此時Reader便接收此ID Code。 Transponder的特殊在于免用電池、免接觸、免刷卡故不怕臟污,且晶片密碼為世界唯一無法復制,安全性高、長壽命。RFID的應用非常廣泛,目前典型應用有動物晶片、汽車晶片防盜器、門禁管制、停車場管制、生產線自動化、物料管理。RFID標簽有兩種:有源標簽和無源標簽。
RFID的組成部分
最基本的RFID系統由三部分組成:
標簽(Tag):由耦合元件及芯片組成,每個標簽具有唯一的電子編碼,附著在物體上標識目標對象;
閱讀器(Reader):讀取(有時還可以寫入)標簽信息的設備,可設計為手持式或固定式;
天線(Antenna):在標簽和讀取器間傳遞射頻信號.
電子標簽中一般保存有約定格式的電子數據,在實際應用中,電子標簽附著在待識別物體的表面.閱讀器可無接觸地讀取并識別電子標簽中所保存的電子數據,從而達到自動識別體的目的.通常閱讀器與電腦相連,所讀取的標簽信息被傳送到電腦上進行下一步處理.
RFID的工作原理
閱讀器通過天線發送出一定頻率的射頻信號,當標簽進入磁場時產生感應電流從而獲得能量,發送出自身編碼等信息被讀取器讀取并解碼后送至電腦主機進行有關處理.
RFID標簽分類
RFID標簽分為被動標簽(Passive tags)和主動標簽(Active tags)兩種.主動標簽自身帶有電池供電,讀/寫距離較遠同時體積較大,與被動標簽相比成本更高,也稱為有源標簽.被動標簽由閱讀器產生的磁場中獲得工作所需的能量,成本很低并具有很長的使用壽命,比主動標簽更小也更輕,讀寫距離則較近,也稱為無源標簽.
RFID系統的工作頻率
通常閱讀器發送時所使用的頻率被稱為RFID系統的工作頻率,基本上劃分為3個范圍:低頻(30kHz-300kHz),高頻(3MHz-30MHz)和超高頻(300MHz-3GHz).常見的工作頻率有低頻125kHz,134.2kHz及高頻13.56MHz等等.
閱讀器能夠同時處理多個標簽嗎
通過使用防沖撞技術,RFID系統可以同時處理多個標簽,例如TI的13.56MHz系統每秒鐘能處理大約50張標簽.
RFID系統的讀/寫距離相同嗎
一般來說,能對標簽寫入信息的最大距離小于讀取標簽的最大距離,大約為讀取距離的40%-80%.
影響RFID系統讀寫距離的因素
閱讀器產生的磁場;
感應的靈敏度,尤其在復雜環境下;
標簽本身獲得能量并發送信息的能力.
RFID技術的發展趨勢是什么
標簽成本的降低
讀寫距離的提高
標簽存儲容量增大
處理時間縮短
為什么說EAS也是一種RFID系統
EAS商品防盜系統是一種特殊的(1Bit)RFID系統,標簽只有兩種編碼狀態,當閱讀器(感應器)感應到其中一種狀態時即報警.隨著RFID技術的發展,未來的EAS系統在報警的同時還可以顯示出被盜商品的名稱及數量.
RFID技術與條形碼(Barcode)技術相比有什么優勢
條形碼是一種應用非常廣泛的自動識別技術,但RFID與之相比優勢非常明顯:
不需要光源,甚至可以透過外部材料讀取數據;
使用壽命長,能在惡劣環境下工作;
能夠輕易嵌入或附著在不同形狀,類型的產品上;
讀取距離更遠;
可以寫入及存取數據,寫入時間相比打印條形碼更少;
標簽的內容可以動態改變;
能夠同時處理多個標簽;
標簽的數據存取有密碼保護,安全性更高;
可以對RFID標簽所附著的物體進行追蹤定位.
1)RFID技術發展的歷程表。在20世紀中,無線電技術的理論與應用研究是科學技術發展最重要的成就之一。RFID技術的發展可按10年期劃分如下:
1941~1950年。雷達的改進和應用催生了RFID技術,1948年奠定了RFID技術的理論基礎。
1951—1960年。早期RFID技術的探索階段,主要處于實驗室實驗研究。
1961—1970年。RFID技術的理論得到了發展,開始了一些應用嘗試。
1971—1980年。RFID技術與產品研發處于一個大發展時期,各種RFID技術測試得到加速。出現了一些最早的RFID應用。
1981~1990年。RFID技術及產品進入商業應用階段,各種規模應用開始出現。
1991~2000年。RFID技術標準化問題日趨得到重視,RFID產品得到廣泛采用,RFID產品逐漸成為人們生活中的一部分。
2001—今。標準化問題日趨為人們所重視,RFID產品種類更加豐富,有源電子標簽、
無源電子標簽及半無源電子標簽均得到發展,電子標簽成本不斷降低,規模應用行業擴大。
RFID技術的理論得到豐富和完善。單芯片電子標簽、多電子標簽識讀、無線可讀可寫、無源電子標簽的遠距離識別、適應高速移動物體的RFID正在成為現實。
(1)發展智能安全技術
很多的技術規范目前已經開始出現,在電子標簽推廣應用中,RFID 電子標簽的安全問題集中在對個人用戶的隱私和企業用戶的商業秘密保護、防范對RFID 電子標簽系統的攻擊和應用RFID 電子標簽技術進行安全防范等多個方面。使用各種認證及加密的方法和途徑可確保RFID 電子標簽與讀寫器之間的數據安全,比如在讀寫器發送密碼來解鎖數據之前RFID電子標簽的數據處于鎖定狀態。更嚴格的還可能是同時包括認證和加密方案。但是RFID 電子標簽的成本直接影響到其計算能力及采用算法的強度。在RFID 電子標簽系統中,可采用流密碼加密的方法對信息進行加密。流密碼加密是指將明文信息逐位加密成密文的單鑰體制。采用硬件實現流密碼加密算法,偽噪聲編碼加密是其中的方法之一。偽噪聲編碼具有白噪聲信號的統計特性,故整個系統具有較強的抗干擾能力,且偽噪聲編碼的形成方式和結構多樣化、軟件化,可隨時變換密鑰。
RFID 電子標簽采用許多的復雜而又有細微差別的安全技術是有相當難度的,但是解決公眾對隱私和安全性方面的疑慮是RFID 電子標簽生產商必須解決的問題。特別是在重要領域的RFID 電子標簽應用推廣中,RFID 電子標簽不僅需要有很高的加密等級技術,而且應用密碼方案能否自主掌握,將對國家安全和社會生活有很大的影響。
(2)發展超高頻低成本單品級技術
超高頻RFID 射頻識別技術因為其識別距離遠、識別速度快、有較強的防沖突能力而被主要用在物流和供應鏈管理上,并且得到了沃爾瑪、麥德隆和IBM 等國際大公司的大力推動,發展十分迅速。在通訊協議上,超高頻RFID 射頻識別技術目前發展主要為ISO/IEC18000-6C(EPCGen2),同時有部分ISO/IEC18000-6B 的應用。
超高頻RFID 射頻識別技術在電子標簽應用上還有許多技術難點尚待突破,這表現在:在讀取的準確度上,尤其是對靠近液體和金屬等特殊介質材料的超高頻RFID 電子標簽的讀取差錯率還比較高。另外,一次性讀取防沖突問題及在快速移動物體上的RFID 電子標簽讀取準確性問題,還沒有很好解決。超高頻電子標簽芯片的研究,降低芯片的成本、提高芯片的工作距離、提高芯片的識別效率和芯片的安全問題,是當前主要集中的熱點。超高頻RFID 電子標簽芯片由于其自身特點,更適合于作為簡單的低成本識別標簽使用,超高頻RFID 射頻識別系統目前還難以支持加密、解密等復雜的算法。所以國外目前在超高頻RFID射頻識別技術用于電子標簽實現與應用上比較偏重于可用于物流管理的低成本單品級產品的研制與優化的解決方案的提出。[2]
RFID標簽技術的應用
短距離射頻識別產品不怕油漬、灰塵污染等惡劣的環境,可在這樣的環境中替代條碼,例如用在工廠的流水線上跟蹤物體。
長距射頻識別產品多用于交通上,識別距離可達幾十米,如自動收費或識別車輛身份等。
1.在零售業中,條形碼技術的運用使得數以萬計的商品種類、價格、產地、批次、貨架、庫存、銷售等各環節被管理得井然有序
2.采用車輛自動識別技術,使得路橋、停車場等收費場所避免了車輛排隊通關現象,減少了時間浪費,從而極大地提高了交通運輸效率及交通運輸設施的通行能力
3.在自動化的生產流水線上,整個產品生產流程的各個環節均被置于嚴密的監控和管理之下
4.在粉塵、污染、寒冷、炎熱等惡劣環境中,遠距離射頻識別技術的運用改善了卡車司機必須下車辦理手續的不便
5.在公交車的運行管理中,自動識別系統準確地記錄著車輛在沿線各站點的到發站時刻,為車輛調度及全程運行管理提供實時可靠的信息。
6.在設備管理中,RFID自動識別系統可以將設備的具體位置做與RFID讀取器做綁定,當設備移動出了指定讀取器的位置時,記錄其過程。
RFID電子標簽的技術應用非常廣泛,據物聯網智庫統計,目前典型應用:移動支付、動物晶片、門禁控制、航空包裹識別、文檔追蹤管理、包裹追蹤識別、畜牧業、后勤管理、移動商務、產品防偽、運動計時、票證管理、汽車晶片防盜器、停車場管制、生產線自動化、物料管理等等。
滿足國際ISO15693、ISO18000-6B、EPC G2等多種標準,采用不同的天線設計和封裝材料可制成多種形式的標簽,如車輛標簽、貨盤標簽、物流標簽、金屬標簽、圖書標簽、液體標簽、人員門禁標簽、門票標簽、行李標簽等。客戶可根據需要選擇或定制相應的電子標簽。
inlay
可封裝成多種形式的電子標簽。應用于標簽轉化商和OEM客戶的標簽生產,以及大批量的...
Label
剝離底紙直接粘貼于紙質包裝箱上,實現“即貼出貨”的過程。適用于物流、供應鏈管理等...
標準卡
PVC層壓的標準卡,持在手中或掛于胸前。主要應用于人員管理、圖書管理和車輛管理等...
金屬標簽
金屬標簽,可直接粘貼于帶金屬外殼的設備上。主要適用于機箱、板卡等資產管理領域。...
車輛標簽
直接粘貼于汽車擋風玻璃上部內表面或插于標簽卡座內。主要適用于汽車管理等領域。...
吊牌標簽
吊附在待識別物品上。主要應用于高檔服裝管理和資產管理。...
動物標簽
使用專用動物耳標鉗,將標簽裝與牲畜的耳朵上。主要用于種畜繁育、疫情防治、肉類檢疫...
托盤標簽
使用時直接插入塑料托盤隙孔中或用釘子穿過定位孔將標簽固定于木質托盤正中央。主要適...
門票標簽
持在手中或掛于胸前。適用于會議出入證明及門票管理等領域。...
行李標簽
剝離底紙直接粘貼于被識別物體上。主要適用于航空行李管理、郵政包裹管理、物流跟蹤管...
圖書標簽
直接粘貼于書內。主要應用于圖書館、書店等場所。...
珠寶標簽
使用時將各類珠寶掛到標簽的環上,即可正常使用,便于珠寶行業對各類珠寶產品的管理。[1]
只有當有讀寫設備時,RFID才能發揮其作用。RFID讀寫設備有RFID讀卡器,RFID讀寫模塊等,目前市面上性價比比較高的有YW-201和YW-601U和YW-601R等。這些設備可以將RFID的數據讀取或寫入,并且做到很好的加密。遠距離的有WV-CID1500,WV-VID1500距離能夠達到1.5公里。[1]
RFID超高頻(UHF)標簽因電磁反向散射(Backscatter)特點,對金屬(Metal)和液體(Liquid)等環境比較敏感,可導致這種工作頻率的被動標簽(Passivetag)難以在具有金屬表面的物體或液體環境下進行工作,但此類問題隨著技術的發展已得到完全解決,例如,韓碩(SONTEC)標簽公司即研發出能夠在金屬或液體環境下進行完好讀取應用的被動標簽產品,以方便在上述環境或應用情形下部署RFID。[1]
和傳統條形碼識別技術相比,RFID有以下優勢:
1.快速掃描
條形碼一次只能有一個條形碼受到掃描; RFID辨識器可同時辨識讀取數個 RFID標簽。
2.體積小型化、形狀多樣化
RFID在讀取上并不受尺寸大小與形狀限制,不需為了讀取精確度而配合紙張的固定尺寸和印刷品質。此外, RFID標簽更可往小型化與多樣形態發展,以應用于不同產品。
3.抗污染能力和耐久性
傳統條形碼的載體是紙張,因此容易受到污染,但 RFID對水、油和化學藥品等物質具有很強抵抗性。此外,由于條形碼是附于塑料袋或外包裝紙箱上,所以特別容易受到折損; RFID卷標是將數據存在芯片中,因此可以免受污損。
4.可重復使用
現今的條形碼印刷上去之后就無法更改, RFID標簽則可以重復地新增、修改、刪除RFID卷標內儲存的數據,方便信息的更新。
5.穿透性和無屏障閱讀
在被覆蓋的情況下, RFID能夠穿透紙張、木材和塑料等非金屬或非透明的材質,并能夠進行穿透性通信。而條形碼掃描機必須在近距離而且沒有物體阻擋的情況下,才可以辨讀條形碼。
6.數據的記憶容量大
一維條形碼的容量是 50Bytes,二維條形碼最大的容量可儲存 2至 3000字符, RFID最大的容量則有數 MegaBytes。隨著記憶載體的發展,數據容量也有不斷擴大的趨勢。未來物品所需攜帶的資料量會越來越大,對卷標所能擴充容量的需求也相應增加。
7.安全性
由于 RFID承載的是電子式信息,其數據內容可經由密碼保護,使其內容不易被偽造及變造。
近年來, RFID因其所具備的遠距離讀取、高儲存量等特性而備受矚目。它不僅可以幫助一個企業大幅提高貨物、信息管理的效率,還可以讓銷售企業和制造企業互聯,從而更加準確地接收反饋信息,控制需求信息,優化整個供應鏈。
在RFID系統中,會涉及到眾多的行業和部門,如右圖所示。圖中給出了比較典型的行業結構。對于RFID電子標簽,里面的電路和天線設計是核心技術,也是利潤最大的產業。由于我國起步比較晚,因此在電子標簽方面比較薄弱,主要還是被國外所壟斷,例如TI和PHILIPS等公司。但是我國經過這些年的技術積累和攻關,已經成功研發出了HF電子標簽,而且也占據的市場也越來越大。電子標簽的封裝是制作電子標簽的一個必須環節,因為提供電子標簽的廠家,例如PHILIPS等公司,只是提供裸芯片,因此封裝電子標簽,并且根據不用的應用場合,封裝成不同的形狀,就形成了一個規模較大的電子封裝行業。RFID讀寫器在RFID系統中起著舉足輕重的作用。因為讀寫器的好壞與優劣,直接影響到了系統性能的好壞和優劣。RFID讀寫器的設計與制造,是需要相關電子芯片和電路設計加工等行業支持的。例如基于PHILIPS的MFRC500讀寫芯片設計的HF讀寫器。
隨著RFID應用場合的不斷擴大與延伸,以及軟件技術的發展,RFID應用系統也越來越多樣化,功能也越來越強大。通過軟硬件的技術支持,RFID應用系統集成商可以根據用戶的要求以及不同的應用場合,提出最適合的解決方案,從而合理地共享資源,協同合作,共同推動RFID產業的發展。
值得一提的是RFID中間件的發展,越來越引人注目。對于各RFID讀寫器生產廠家的產品,一般都彼此不兼容,各有各的一套技術規范,因此也限制了RFID的大規模應用。
RFID中間件扮演RFID標簽和應用程序之間的中介角色,可以獨立于各廠家的RFID讀寫器,RFID中間件又稱RFID管理軟件,它可以使RFID項目的開發速度加快,系統投入使用的時間縮短。中間件可以消除不同來源RFID標簽的差別,把它們的數據進行整合,對建立靈活的、配置可變的RFID系統十分有利。中間件也包括用于監視和維護RFID系統的工具。RFID中間件的另一個重要功能是及早過濾無效的RFID數據。正確使用中間件架構可以有效保護RFID網絡的投資。RFID應用系統已經深入到了很多的行業,隨著國家對RFID系統的重視,同時也為了保證RFID產業在我國能健康的發展,目前已在考慮建立RFID測試中心以及認證機構。對于目前相關的行業標準,目前仍然以國際通用的標準執行,例如ISO系列標準等。
右圖給出了RFID標準體系的基本結構。隨著應用的深入,以及我國自主技術不斷的發展,我國也會相繼推出適合我們自己國家的標準。






