RFID技術(shù)介紹及應(yīng)用分析

馮靜

【摘 要】RFID是一種非接觸式的自動識別技術(shù)，它通過射頻信號自動識別目標(biāo)對象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)。本文介紹了RFID技術(shù)組成及原理，提出RFlD技術(shù)有著廣闊的市場應(yīng)用前景。

【關(guān)鍵詞】RFID；射頻識別；門禁保安；自動收費

1.射頻識別技術(shù)簡介

RFID（Radio Frequency IDentification）技術(shù)即射頻識別，又稱無線射頻識別，是一種通信技術(shù)，可通過無線電訊號識別特定目標(biāo)并讀寫相關(guān)數(shù)據(jù)，而無需識別系統(tǒng)與特定目標(biāo)之間建立機(jī)械或光學(xué)接觸。20世紀(jì)80年代，由于大規(guī)模集成電路技術(shù)的成熟，射頻識別系統(tǒng)的體積大大縮小，使得射頻識別技術(shù)進(jìn)入實用化的階段，成為一種成熟的自動識別技術(shù)，將廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)。

2.RFID系統(tǒng)的組成及原理

RFID系統(tǒng)因應(yīng)用不同其組成會有所不同，但基本都由電子標(biāo)簽（Tag）、閱讀器（Reader）和數(shù)據(jù)交換與管理系統(tǒng)（Processor）三大部分組成。電子標(biāo)簽由耦合元件及芯片組成，其中包含帶加密邏輯、串行EEPROM、微處理器CPU以及射頻收發(fā)及相關(guān)電路。電子標(biāo)簽具有智能讀寫和加密通信的功能，它是通過無線電波與讀寫設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，工作的能量是由閱讀器發(fā)出的射頻脈沖提供。閱讀器主要由無線收發(fā)模塊、天線、控制模塊及接口電路等組成。閱讀器可將主機(jī)的讀寫命令傳送到電子標(biāo)簽，再把從主機(jī)發(fā)往電子標(biāo)簽的數(shù)據(jù)加密，將電子標(biāo)簽返回的數(shù)據(jù)解密后送到主機(jī)。數(shù)據(jù)交換與管理系統(tǒng)主要完成數(shù)據(jù)信息的存儲及管理、對卡進(jìn)行讀寫控制等。

RFID系統(tǒng)的工作原理如下：閱讀器將要發(fā)送的信號，經(jīng)編碼后加載在某一頻率的載波信號上經(jīng)天線向外發(fā)送，進(jìn)入閱讀器工作區(qū)域的電子標(biāo)簽接收此脈沖信號，卡內(nèi)芯片中的有關(guān)電路對此信號進(jìn)行調(diào)制、解碼、解密，然后對命令請求、密碼、權(quán)限等進(jìn)行判斷。若為讀命令，控制邏輯電路則從存儲器中讀取有關(guān)信息，經(jīng)加密、編碼、調(diào)制后通過卡內(nèi)天線再發(fā)送給閱讀器，閱讀器對接收到的信號進(jìn)行解調(diào)、解碼、解密后送至中央信息系統(tǒng)進(jìn)行有關(guān)數(shù)據(jù)處理；若為修改信息的寫命令，有關(guān)控制邏輯引起的內(nèi)部電荷泵提升工作電壓，提供擦寫EEPROM中的內(nèi)容進(jìn)行改寫，若經(jīng)判斷其對應(yīng)的密碼和權(quán)限不符，則返回出錯信息。

3.RFID系統(tǒng)的應(yīng)用

RFID技術(shù)的應(yīng)用已趨向成熟，它在世界各地都得到了有效的推廣，被廣泛的應(yīng)用于各行各業(yè)。

3.1安全防護(hù)領(lǐng)域

3.1.1門禁保安

門禁保安系統(tǒng)均可應(yīng)用射頻卡。一卡可以多用。比如，可以作工作證、出入證、停車卡、飯店住宿卡甚至旅游護(hù)照等，目的都是識別人員身份、安全管理、收費等等。好處是簡化出入手續(xù)、提高工作效率、安全保護(hù)。只要人員佩戴了封裝成ID卡大小的射頻卡、進(jìn)出入口有一臺讀寫器，人員出入時自動識別身份，非法闖入會有報警。安全級別要求高的地方、還可以結(jié)合其它的識別方式，將指紋、掌紋或顏面特征存入射頻卡。

3.1.2汽車防盜

目前已經(jīng)開發(fā)出了足夠小的、能夠封裝到汽車鑰匙當(dāng)中含有特定碼字的射頻卡。它需要在汽車上裝有讀寫器，當(dāng)鑰匙插入到點火器中時，讀寫器能夠辨別鑰匙的身份。如果讀寫器接收不到射頻卡發(fā)送來的特定信號，汽車的引擎將不會發(fā)動。用這種電子驗證的方法，汽車的中央計算機(jī)也就能容易防止短路點火。

3.1.3電子物品監(jiān)視系統(tǒng)

電子物品監(jiān)視系統(tǒng)（Electronic Article Surveillance，EAS）的目的是防止商品被盜。整個系統(tǒng)包括貼在物體上的一個內(nèi)存容量僅為1比特（即開或關(guān)）的射頻卡，和商店出口處的讀寫器。射頻卡在安裝時被激活。在激活狀態(tài)下，射頻卡接近掃描器時會被探測到，同時會報警。如果貨物被購買，由銷售人員用專用工具拆除射頻卡（典型的是在服裝店里），或者用磁場來使射頻卡失效，或者直接破壞射頻卡本身的電特性。

3.2倉儲管理領(lǐng)域

將RFID系統(tǒng)用于智能倉庫貨物管理，能有效地解決與貨物流動有關(guān)的信息管理，不但增加了處理貨物的速度，還可監(jiān)視貨物的一切信息。射頻卡貼在貨物所通過的倉庫大門邊上，讀寫器和天線都放在叉車上，每個貨物都貼有條碼，所有條碼信息都被存儲在倉庫的中央計算機(jī)里，與該貨物有關(guān)的信息都能在計算機(jī)里查到。當(dāng)貨物出庫時，由另一讀寫器識別并告知中央計算它被放在哪個拖車上。這樣，管理中心可以實時地了解到已經(jīng)生產(chǎn)了多少產(chǎn)品和發(fā)送了多少產(chǎn)品。

3.3管理與數(shù)據(jù)統(tǒng)計領(lǐng)域

3.3.1畜牧管理

該領(lǐng)域的發(fā)展起步于賽馬的識別，是用小玻璃封裝的射頻卡植于動物皮下。射頻卡大約10mm長，內(nèi)有一個線圈，約1000圈的細(xì)線繞在鐵氧體上，讀寫距離是十幾cm。從賽馬識別發(fā)展到了標(biāo)識牲畜。牲畜的識別提供了 現(xiàn)代 化管理牧場的方法。

3.3.2運動計時

在馬拉松比賽中，由于人員太多，有時第一個出發(fā)的人同最后一個出發(fā)的人能相隔40分鐘。如果沒有一個精確的計時裝置，就會出現(xiàn)差錯。射頻卡應(yīng)用于馬拉松比賽中，運動員在自己的鞋帶上很方便地系上射頻卡，在比賽的起跑線和終點線處放置帶有微型天線的小墊片。當(dāng)運動員越過此墊片時，計時系統(tǒng)便會接收運動員所帶的射頻卡發(fā)出的ID號，并記錄當(dāng)時的時間。這樣，每個運動員都會有自己的起始時間和結(jié)束時間，不會出現(xiàn)不公平競爭的可能性了。在比賽路線中，如果每隔5km就設(shè)置這樣一個墊片，還可以很方便地記錄運動員在每個階段所用的時間。

3.4交通運輸領(lǐng)域

3.4.1高速公路自動收費及交通管理

目前，高速公路發(fā)展非?？欤咚俟肥召M卻存在一些問題：一是在收費站口，許多車輛要停車排隊，成為交通瓶頸問題；二是少數(shù)不法的收費員貪污路費。RFID技術(shù)應(yīng)用在高速公路自動收費上，能夠充分體現(xiàn)它非接觸識別的優(yōu)勢——讓車輛高速通過收費站的同時自動完成收費，同時可以解決收費員貪污路費及交通擁堵的問題。

3.4.2火車和貨運集裝箱的識別

在火車運營中，使用RFID系統(tǒng)很大的優(yōu)勢在于：火車是按既定路線運行的，因此肯定要通過設(shè)定的讀寫器的地點。通過讀到的數(shù)據(jù)，能夠得到火車的身份、監(jiān)控火車的完整性，以防止遺漏在鐵軌上的車廂發(fā)生撞車事故，同時能在車站將車廂重新編組。起初的努力是用超音波和雷達(dá)測距系統(tǒng)讀出車廂側(cè)的條碼，現(xiàn)在被RFID系統(tǒng)取代。射頻卡一般安在車廂頂邊，讀寫器安在鐵路沿線，就可得到火車的實時信息及車廂內(nèi)裝的物品信息。

4.結(jié)束語

總而言之，RFID技術(shù)在未來的發(fā)展中，結(jié)合其它高新技術(shù)，比如現(xiàn)代通信，電子及計算機(jī)技術(shù)，實現(xiàn)跨地區(qū)、跨行業(yè)應(yīng)（下轉(zhuǎn)第283頁）（上接第229頁）用。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，應(yīng)用射頻識別技術(shù)的產(chǎn)品成本將不斷降低，其應(yīng)用將越來越廣。 [科]

【參考文獻(xiàn)】

[1]郎為民.射頻識別（RFID）技術(shù)原理與應(yīng)用.北京機(jī)械工業(yè)出版社，2006.

[2]賀凱.RFID的相關(guān)簡介.中國高新技術(shù)企業(yè)，2008.