射頻識別中的電子標(biāo)簽技術(shù)理論綜述

馬惠鋮++楊娜++薛靈芝++褚淵博

摘 要：射頻識別技術(shù)（RFID）是通過無線射頻方式獲取物體的相關(guān)數(shù)據(jù)，并對物體加以識別，是一種非接觸式的自動識別技術(shù)。本文基于物聯(lián)網(wǎng)的框架下介紹了射頻識別技術(shù)中的常用的三種電子標(biāo)簽，并簡要對每種標(biāo)簽的工作原理和特點進行了論述并對物聯(lián)網(wǎng)未來的發(fā)展進行了大膽展望。通過對三種電子標(biāo)簽的論述能夠明確電子標(biāo)簽技術(shù)以及射頻識別在日常生活中的重要性。

關(guān)鍵詞：RFID；自動識別；電子標(biāo)簽；接口協(xié)議

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.09.177

1 引言

FID（射頻識別）技術(shù)來源于電磁感應(yīng)現(xiàn)象，在20世紀(jì)80年代飛速發(fā)展，由于這項技術(shù)具有自動識別的能力，今年來發(fā)展也很迅猛。其技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)趨于多功能化。目前，多種已經(jīng)投入實用的自動識別技術(shù)都與射頻識別技術(shù)相關(guān)，但是這些技術(shù)還是有一些區(qū)別的，例如：核心工作原理、電磁波的工作頻率和整個系統(tǒng)的技術(shù)特點以及系統(tǒng)所應(yīng)用的相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)還是不同的[1]。一個典型的射頻識別系統(tǒng)由以下三部分組成，即電子標(biāo)簽、讀寫設(shè)備和后臺數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。以上三部分的核心器件是電子標(biāo)簽。

2 射頻識別中的電子標(biāo)簽技術(shù)

射頻識別中的標(biāo)簽按工作原理可以分為主動式、被動式和半主動式三種。

2.1 被動式

射頻識別中的被動式電子標(biāo)簽為常見標(biāo)簽，其特點是內(nèi)部沒有供電電源。這種電子標(biāo)簽依靠接收到的電磁波驅(qū)動內(nèi)部的集成電路工作，而接受到的電磁波是由射頻識別讀取設(shè)備發(fā)射出來的。如果電子標(biāo)簽接收到的電信號強度足夠，就可以驅(qū)動內(nèi)部電路向讀寫設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)通常有全球唯一的ID號以及電可擦寫只讀存儲器中的預(yù)置數(shù)據(jù)[2]。由于被動式電子標(biāo)簽價格低廉、體積小以及無需專用電源供電的特點，因此此種標(biāo)簽占了主要市場份額。

2.2 半主動式

半主動式標(biāo)簽的出現(xiàn)與主動式標(biāo)簽的一些缺點有關(guān)。被動式標(biāo)簽的天線除了接收讀寫設(shè)備發(fā)射的電磁波來驅(qū)動內(nèi)部基礎(chǔ)電路外，還要通過將天線的阻抗切換來將電信號回傳來產(chǎn)生數(shù)字信號。要提高回傳效率，天線的設(shè)計很重要，必須處于短路開路間，但是這樣處理又使得回傳信號發(fā)生反射無法傳送到讀寫設(shè)備。半主動式標(biāo)簽的結(jié)構(gòu)與被動式標(biāo)簽類似，但是在內(nèi)部多了一個微型電池給內(nèi)部集成電路供電使得集成電路處于正確得工作狀態(tài)[3]。與被動式標(biāo)簽相比，半主動式標(biāo)簽的響應(yīng)速度更快，傳輸效率更高。

2.3 主動式

主動式標(biāo)簽內(nèi)部具有微小內(nèi)部電源給內(nèi)部集成電路供電并且產(chǎn)生對外電磁波以被讀寫設(shè)備接收。由于內(nèi)部獨立電源產(chǎn)生的電磁波信號強度足夠，主動式標(biāo)簽具有較長的發(fā)送距離和較大的存儲容量來存儲讀寫設(shè)備發(fā)送來的一些信息。

射頻識別技術(shù)由一套完整的設(shè)備組成，這些設(shè)備的核心是電子標(biāo)簽，電子標(biāo)簽由存有代碼識別能力的大規(guī)模集成電路處理器芯片和發(fā)射接收天線組成，目前主要是無源式。使用的時候由接收天線接收讀寫設(shè)備發(fā)送的電磁波信號。除此之外還有讀寫器和后臺服務(wù)器系統(tǒng)。

在超市比較流行的條碼技術(shù)與RFID相比缺點很多，RFID技術(shù)的優(yōu)點很多，如存儲容量大，發(fā)射距離長，信息安全度高，適應(yīng)環(huán)境能力強，最重要的是可以一次性讀取多個標(biāo)簽。缺點也明顯，如目前的生產(chǎn)成本高，但是隨時技術(shù)的發(fā)展和使用量的增加可以大大降低使用成本[4]。

相對也有缺點，就是建置成本較高。不過透過該技術(shù)的大量使用，生產(chǎn)成本就可大幅降低

3 結(jié)束語

射頻識別技術(shù)今年來成為了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的核心和熱點，伴隨著相關(guān)技術(shù)的長足進步如微型集成電路的發(fā)展，微型智能電子標(biāo)簽得到了發(fā)展，其在超低功耗集成電路上的進步為超低功耗電子標(biāo)簽的發(fā)展創(chuàng)造條件。被動式電子標(biāo)簽沒有電池，由接收讀寫器發(fā)射的電磁波信號從而獲得電路所需的能量，這類線圈工作距離較近，且只能單向通信，使用的局限性較大，而主動式電子標(biāo)簽不但具備被動式電子標(biāo)簽的所有特性，而且還具有較長的讀取距離，全雙工通訊，使用壽命較長，性能更好等優(yōu)點[5]。 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中，RFID可以對物體實現(xiàn)透明化追蹤、通信與管理，是實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的基本技術(shù)。RFID與智能網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)相結(jié)合，可以實現(xiàn)遠(yuǎn)距離物體的跟蹤與信息的共享，從而賦予物體的智能，實現(xiàn)人與物、物與物的溝通對話，最終構(gòu)成聯(lián)通萬事萬物的物聯(lián)網(wǎng)。

參考文獻：

[1]黃玉蘭.物聯(lián)網(wǎng)射頻識別技術(shù)（RFID）與應(yīng)用[M].北京.人民郵電出版社，2013：101-103.

[2]黃玉蘭.物聯(lián)網(wǎng)-射頻識別（RFID）核心技術(shù)詳解[M].北京.人民郵電出版社，2010：140-142.

[3]董麗華.RFID技術(shù)與應(yīng)用[M].北京.電子工業(yè)出版社，2008：79-81.

[4]陸永寧.非接觸IC卡原理與應(yīng)用[M].北京.電子工業(yè)出版社，2006：93-95.

[5]中國射頻識別RFID技術(shù)政策白皮書[S].北京，2006：27-29.

作者簡介：馬惠鋮（1981-），男，陜西寶雞人，研究生碩士，講師，研究方向：傳感技術(shù)與智能儀器。