RFID技術應用及所面臨的挑戰介紹與分析

無線射頻識別（RFID）是利用射頻通信實現的非接觸式自動識別技術，可工作于各種惡劣環境，通過附著在物體上的標簽，能迅速識別多個高速運動的物體。由于它的快速識別的特點，RFID技術越來越受到各大廠商的青睞，它在倉儲物流、產品防偽、產品流通及產品維護追蹤等領域有著極大的應用潛力。文章分析了RFID技術的基本原理，介紹了它在供應鏈管理、安全與身份識別及移動追蹤等領域的應用。RFID技術也面臨很多挑戰，有待進一步研究。

0、引言

近年來，無線射頻識別（RFID）技術逐漸成為一種主流應用技術，該技術使快速物品識別成為可能。RFID技術與早期的條形碼識別技術不同，它不需要近距離使用讀碼器，通過射頻信號，可以實現遠距離識別。RFID標簽還可以將產品生產商、產品類型以及環境變量等各種信息作為身份的標識，不必像條形碼那樣使用斑馬線標簽。另外，RFID系統還能從不同方向自動識別RFID標簽，與條形碼識別相比，極大提高了識別速率。

盡管RFID在誕生之初就展現出很大優勢，但其高昂的費用阻礙了它在商業上的應用。隨著電子工業的進步、電子設備的集成化和小型化，使RFID 設備成本逐步下降，因而使它具有了與傳統的條形標簽相競爭的能力。在某些大型商業場所，RFID對于商品監管的優勢是普通識別技術難以比擬的。

1、RFID原理

RFID是一種非接觸式的自動識別技術，它利用射頻信號通過電感耦合或電磁耦合自動識別目標對象，并獲取相關數據。標簽是RFID技術的關鍵部分。RFID標簽含有一個發送應答機，可以向RFID閱讀器發送特定信號，絕大多數的RFID標簽都有一個ID序列號（如SKU碼）。閱讀器在收到ID號后可以從數據庫中檢索相關數據，并按指示進行操作。RFID標簽也可以具有可讀寫的存儲器，用于存儲向不同閱讀器發送的信息，這些信息用于對貼附標簽的物體進行識別。RFID系統原理如圖1所示。

RFID技術應用及所面臨的挑戰介紹與分析

RFID標簽按是否有源分為主動式標簽和被動式標簽。主動式RFID標簽自帶電源（如板載電池），被動式標簽的能源則利用電磁感應通過讀寫器獲取。同樣，讀寫器也根據所讀取標簽的類型分為主動式讀寫器和被動式讀寫器。

1.1　主動式標簽

主動式標簽內部自帶電池進行供電，具有可讀寫的特性。由于自帶電源，主動式標簽能傳輸較強信號，因而具有更遠的讀寫距離。但是板載電源會使標簽體積變大而且更加昂貴，所以主動RFID系統一般用于大型航空工具以及普通交通工具等的遠距離識別。低功耗的主動標簽通常比一副撲克稍大。主動標簽可以在物體未進入識別距離時處于休眠狀態。也可以處于廣播狀態持續向外廣播信號。

由于自帶電源，主動標簽能在較高的頻率下工作，如455MHz、2.45GHz及5.8GHz等，這取決于實際的識別距離和存儲器需求。在這些頻率下，讀寫器可以在20m～100m的范圍內工作。

1.2　被動式標簽

被動式標簽內部不帶電池，從讀寫器產生的磁場中獲得工作所需的能量。當標簽進入讀寫器的識別范圍后，標簽通過天線感知電磁場變化，由電磁感應產生感應電流，標簽通過集成的電容保存產生的能量。當電容蓄積了足夠的電荷后，RFID標簽就可以利用電容提供的能量向讀寫器發送帶有標簽ID信息的調制信號。由于被動式標簽自身不帶電源，因而比主動標簽價格要低很多，在美國，通常一個標簽花費20美分左右。隨著微電子技術的不斷進步，可以將標簽做得更小、更便宜。由于價格上的優勢，它比主動式標簽具有更廣的應用領域。

除了價格低之外，被動標簽還非常小。但目前的天線技術會限制標簽的大小，標簽越大有效識別距離越遠。目前的被動標簽一般都只有2K左右的內存，由于內存有限，除了存儲ID信息和一些歷史信息外，不能存儲特別復雜的有用信息，因而在一定程度上限制了其應用領域。隨著RFID技術的不斷進步，標簽能存儲的信息容量將會不斷增加，從而能存儲較復雜的信息。

被動標簽與讀寫器之間通信的ID信息一般通過高頻和低頻方式調制實現。在低頻調制方式下（低于100MHz），標簽電容配合電感線圈，根據標簽 ID信息改變信號強度，并向外輻射，變化的快慢受調制頻率的影響。在高頻（高于100MHz）方式下，標簽使用背向散射方式發送信號，這使得天線在內部電路的影響下是變阻抗的。當阻抗發生改變時，天線會向外輻射射頻信號，讀寫器便可以獲取并解調信號。被動標簽工作頻率一般為128kHz、13.6MHz、 915MHz以及2.45GHz等，識別距離因而在幾十cm到幾m不等。系統頻率的選取一般由環境因素、傳輸介質及識別范圍需求所決定。