射頻識別系統

射頻識別技術（RFID），是20世紀80年代發展起來的一種新興自動識別技術，射頻識別技術是一項利用射頻信號通過空間耦合（交變磁場或電磁場）實現無接觸信息傳遞並通過所傳遞的信息達到識別目的的技術。

RFID是一種簡單的無線系統，只有兩個基本器件，該系統用於控制、檢測和跟蹤物體。系統由一個詢問器（或閱讀器）和很多應答器（或標籤）組成。

基本介紹

• 中文名：射頻識別系統
• 外文名：RFID
• 類型：自動識別技術
• 發展時間：20世紀80年代

概念

射頻識別系統 RFID system

由射頻標籤、識讀器和計算機網路組成的自動識別系統。通常，識讀器在一個區域發射能量形成電磁場，射頻標籤經過這個區域時檢測到識讀器的信號後傳送存儲的數據，識讀器接收射頻標籤傳送的信號，解碼並校驗數據的準確性以達到識別的目的。

技術

最初在技術領域，應答器是指能夠傳輸信息回覆信息的電子模組，近些年，由於射頻技術發展迅猛，應答器有了新的說法和含義，又被叫做智慧型標籤或標籤。RFID電子電梯合格證的閱讀器（讀寫器）通過天線與RFID電子標籤進行無線通信，可以實現對標籤識別碼和記憶體數據的讀出或寫入操作。典型的閱讀器包含有高頻模組（傳送器和接收器）、控制單元以及閱讀器天線。

RFID射頻識別是一種非接觸式的自動識別技術，它通過射頻信號自動識別目標對象並獲取相關數據，識別工作無需人工干預，可工作於各種惡劣環境。RFID技術可識別高速運動物體並可同時識別多個標籤，操作快捷方便。

標籤（Tag）：由耦合元件及晶片組成，每個標籤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）標籤信息的設備，可設計為手持式rfid讀寫器（如：C5000W）或固定式讀寫器；

天線（Antenna）：在標籤和讀取器間傳遞射頻信號。

工作原理

標籤進入磁場後，接收解讀器發出的射頻信號，憑藉感應電流所獲得的能量傳送出存儲在晶片中的產品信息（Passive Tag，無源標籤或被動標籤），或者由標籤主動傳送某一頻率的信號（Active Tag，有源標籤或主動標籤），解讀器讀取信息並解碼後，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）與電子標籤（TAG）也就是所謂的應答器（Transponder）及套用軟體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， 送給應用程式做相應的處理。

以RFID 卡片閱讀器及電子標籤之間的通訊及能量感應方式來看大致上可以分成：感應耦合（Inductive Coupling) 及後向散射耦合（BackscatterCoupling）兩種。一般低頻的RFID大都採用第一種式，而較高頻大多採用第二種方式。

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組、收發模組、控制模組和接口單元組成。閱讀器和應答器之間一般採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。在實際套用中，可進一步通過Ethernet或WLAN等實現對物體識別信息的採集、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）和微晶片組成無源單元。

工作方式

射頻識別系統的基本工作方式分為全雙工（Full Duplex）和半雙工（Half Duplex）系統以及時序（SEQ）系統。全雙工表示射頻標籤與讀寫器之間可在同一時刻互相傳送信息。半雙工表示射頻標籤與讀寫器之間可以雙向傳送信息，但在同一時刻只能向一個方向傳送信息。

在全雙工和半雙工系統中，射頻標籤的回響是在讀寫器發出的電磁場或電磁波的情況下傳送出去的。因為與閱讀器本身的信號相比，射頻標籤的信號在接收天線上是很弱的，所以必須使用合適的傳輸方法，以便把射頻標籤的信號與閱讀器的信號區別開來。在實踐中，人們對從射頻標籤到閱讀器的數據傳輸一般採用負載反射調製技術將射頻標籤數據載入到反射回波上（尤其是針對無源射頻標籤系統）。
時序方法則與之相反，閱讀器的輻射出的電磁場短時間周期性地斷開。這些間隔被射頻標籤識別出來，並被用於從射頻標籤到閱讀器的數據傳輸。其實，這是一種典型的雷達工作方式。時序方法的缺點是：在閱讀器傳送間歇時，射頻標籤的能量供應中斷，這就必須通過裝入足夠大的輔助電容器或輔助電池進行補償。

工作頻率

通常閱讀器傳送時所使用的頻率被稱為RFID系統的工作頻率。常見的工作頻率有低頻125kHz、134.2kHz及13.56MHz等等。低頻系統一般指其工作頻率小於30MHz，典型的工作頻率有：125KHz、225KHz、13.56M等，這些頻點套用的射頻識別系統一般都有相應的國際標準予以支持。其基本特點是電子標籤的成本較低、標籤內保存的數據量較少、閱讀距離較短、電子標籤外形多樣（卡狀、環狀、鈕扣狀、筆狀）、閱讀天線方向性不強等。

高頻系統一般指其工作頻率大於400MHz， 典型的工作頻段有：915MHz、2.45GHz、5.8GHz等。高頻系統在這些頻段上也有眾多的國際標準予以支持。高頻系統的基本特點是電子標籤及閱讀器成本均較高、標籤內保存的數據量較大、閱讀距離較遠（可達幾米至十幾米）， 適應物體高速運動性能好，外形一般為卡狀，閱讀天線及電子標籤天線均有較強的方向性。

系統優勢

RFID是一項易於操控，簡單實用且特別適合用於自動化控制的靈活性套用技術，識別工作無須人工干預，它既可支持唯讀工作模式也可支持讀寫工作模式，且無需接觸或瞄準；可自由工作在各種惡劣環境下：短距離射頻產品不怕油漬、灰塵污染等惡劣的環境，可以替代條碼，例如用在工廠的流水線上跟蹤物體；長距射頻產品多用於交通上，識別距離可達幾十米，如自動收費或識別車輛身份等。射頻識別系統主要有以下幾個方面系統優勢：

讀取方便快捷：數據的讀取無需光源，甚至可以透過外包裝來進行。有效識別距離更大，採用自帶電池的主動標籤時，有效識別距離可達到30米以上；

識別速度快：標籤一進入磁場，解讀器就可以即時讀取其中的信息，而且能夠同時處理多個標籤，實現批量識別；

數據容量大：數據容量最大的二維條形碼(PDF417)，最多也只能存儲2725個數字；若包含字母，存儲量則會更少；RFID標籤則可以根據用戶的需要擴充到數十K；

使用壽命長，套用範圍廣：其無線電通信方式，使其可以套用於粉塵、油污等高污染環境和放射性環境，而且其封閉式包裝使得其壽命大大超過印刷的條形碼；

標籤數據可動態更改：利用編程器可以向寫入數據，從而賦予RFID標籤互動式便攜數據檔案的功能，而且寫入時間相比列印條形碼更少；

更好的安全性：不僅可以嵌入或附著在不同形狀、類型的產品上，而且可以為標籤數據的讀寫設定密碼保護，從而具有更高的安全性；

動態實時通信：標籤以與每秒50～100次的頻率與解讀器進行通信，所以只要RFID標籤所附著的物體出現在解讀器的有效識別範圍內，就可以對其位置進行動態的追蹤和監控。