基本介紹
- 中文名：無線射頻
- 外文名：Radio Frequency Identification
- 簡稱：RFID
- 屬性：一種非接觸式的自動識別技術
基本介紹,工作流程,工作原理,發展歷程,射頻卡分類,技術套用,優勢分析,產業鏈分析,
基本介紹
目前生產射頻技術RFID產品的很多公司都採用自己的標準，國際上還沒有統一的標準。目前，可供射頻卡使用的幾種射頻技術標準有ISO10536、ISO14443、ISO15693和ISO18OOO。套用最多的是ISO14443和ISO15693，這兩個標準都由物理特性、射頻功率和信號接口、初始化和反碰撞以及傳輸協定四部分組成。
工作流程
閱讀器通過發射天線傳送一定頻率的射頻信號，當射頻卡進入發射天線工作區域時產生感應電流，射頻卡獲得能量被激活；射頻卡將自身編碼等信息通過卡內置傳送天線傳送出去；系統接收天線接收到從射頻卡傳送來的載波信號，經天線調節器傳送到閱讀器，閱讀器對接收的信號進行解調和解碼然後送到後台主系統進行相關處理；主系統根據邏輯運算判斷該卡的合法性，針對不同的設定做出相應的處理和控制，發出指令信號控制執行機構動作。
工作原理
RFID技術的基本工作原理並不複雜：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, 感應偶合(Inductive Coupling) 及後向散射偶合(Backscatter Coupling)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。
發展歷程
1)RFID技術發展的歷程表。在20世紀中，無線電技術的理論與套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。雷達的改進和套用催生了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，主要處於實驗室實驗研究。
1961—1970年。RFID技術的理論得到了發展，開始了一些套用嘗試。
1971—1980年。RFID技術與產品研發處於一個大發展時期，各種RFID技術測試得到加速。出現了一些最早的RFID套用。
1981～1990年。RFID技術及產品進入商業套用階段，各種規模套用開始出現。
1991～2000年。RFID技術標準化問題日趨得到重視，RFID產品得到廣泛採用，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，有源電子標籤、無源電子標籤及半無源電子標籤均得到發展，電子標籤成本不斷降低，規模套用行業擴大。
RFID技術的理論得到豐富和完善。單晶片電子標籤、多電子標籤識讀、無線可讀可寫、無源電子標籤的遠距離識別、適應高速移動物體的RFID正在成為現實。
射頻卡分類
1. 按供電方式分為有源卡和無源卡。有源是指卡內有電池提供電源，其作用距離較遠，但壽命有限、體積較大、成本高，且不適合在惡劣環境下工作；無源卡內無電池，它利用波束供電技術將接收到的射頻能量轉化為直流電源為卡內電路供電，其作用距離相對有源卡短，但壽命長且對工作環境要求不高。
2. 按載波頻率分為低頻射頻卡、中頻射頻卡和高頻射頻卡。低頻射頻卡主要有125kHz和134.2kHz兩種，中頻射頻卡頻率主要為13.56MHz，高頻射頻卡主要為433MHz、915MHz、2.45GHz、5.8GHz等。低頻系統主要用於短距離、低成本的套用中，如多數的門禁控制、校園卡、動物監管、貨物跟蹤等。中頻系統用於門禁控制和需傳送大量數據的套用系統；高頻系統套用於需要較長的讀寫距離和高讀寫速度的場合，其天線波束方向較窄且價格較高，在火車監控、高速公路收費等系統中套用。
3. 按調製方式的不同可分為主動式和被動式。主動式射頻卡用自身的射頻能量主動地傳送數據給讀寫器；被動式射頻卡使用調製散射方式發射數據，它必須利用讀寫器的載波來調製自己的信號，該類技術適合用在門禁或交通套用中，因為讀寫器可以確保只激活一定範圍之內的射頻卡。在有障礙物的情況下，用調製散射方式，讀寫器的能量必須來去穿過障礙物兩次。而主動方式的射頻卡發射的信號僅穿過障礙物一次，因此主動方式工作的射頻卡主要用於有障礙物的套用中，距離更遠(可達30米)。
4. 按作用距離可分為密耦合卡(作用距離小於1厘米)、近耦合卡(作用距離小於15厘米)、疏耦合卡(作用距離約1米)和遠距離卡(作用距離從1米到10米，甚至更遠)。
5. 按晶片分為唯讀卡、讀寫卡和CPU卡。
技術套用
1、產品性能：因大部分產品頻率覆蓋868MHz到915MHz，對系統中對應的讀寫設備要求可以降低，對頻率偏差的敏感度降低。
2、產品符合：EPC CLASS 1 GEN 2 及 ISO18000-6C。
3、專業服務：針對性地利用世界先進的產品經驗，具體化的對常用產品做專門的考慮。
4、適應領域：物流和供應管理、生產製造和裝配、航空行李處理、郵件、快運包裹處理、文檔追蹤、圖書館管理動物身份標識、運動計時、門禁控制、電子門票、道路自動收費.從大型遠距離UHF標籤到細小的UHF標籤。可以為客戶做定製化生產，滿足各種要求。
優勢分析
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標籤。
2.體積小型化、形狀多樣化
RFID在讀取上並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標籤更可往小型化與多樣形態發展，以套用於不同產品。
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，由於條形碼是附於塑膠袋或外包裝紙箱上，所以特別容易受到折損； RFID卷標是將數據存在晶片中，因此可以免受污損。
4.可重複使用
現今的條形碼印刷上去之後就無法更改， RFID標籤則可以重複地新增、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、木材和塑膠等非金屬或非透明的材質，並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字元， 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
由於 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製造企業互聯，從而更加準確地接收反饋信息，控制需求信息，最佳化整個供應鏈。
產業鏈分析
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。對於RFID電子標籤，裡面的電路和天線設計是核心技術，也是利潤最大的產業。由於我國起步比較晚，因此在電子標籤方面比較薄弱，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電子標籤，而且也占據的市場也越來越大。
電子標籤的封裝是製作電子標籤的一個必須環節，因為提供電子標籤的廠家，例如PHILIPS等公司，只是提供裸晶片，因此封裝電子標籤，並且根據不用的套用場合，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讀寫器的設計與製造，是需要相關電子晶片和電路設計加工等行業支持的。例如基於PHILIPS的MFRC500讀寫晶片設計的HF讀寫器。
隨著RFID套用場合的不斷擴大與延伸，以及軟體技術的發展，RFID套用系統也越來越多樣化，功能也越來越強大。通過軟硬體的技術支持，RFID套用系統集成商可以根據用戶的要求以及不同的套用場合，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。對於各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範，因此也限制了RFID的大規模套用。
RFID中間件扮演RFID標籤和應用程式之間的中介角色，可以獨立於各廠家的RFID讀寫器，RFID中間件又稱RFID管理軟體，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標籤的差別，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。中間件也包括用於監視和維護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網路的投資。
RFID套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。對於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。隨著套用的深入，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。
