射频识别（精选12篇）
射频识别 篇1
射频识别技术简称RFID技术,是一种利用无线射频方式在阅读器和标签之间进行非接触双向数据传输,以达到目标识别和数据交换目的的技术。也正由于这种技术的方便和快捷使得射频识别技术得到看飞速的发展和广泛的应用。
1 RFID系统的应用
RFID技术的应用已趋向成熟,它在世界各地都得到了有效的推广,被广泛的应用于各行各业。典型的应用领域包括:
1)铁路车号自动识别管理。在过去,车号的抄录和汇总全靠口念、笔记、手抄的人工方式进行,错漏多、效率低,劳动强度大,由于漏抄车号造成了铁道部货车占用费的大量流失。此外,路用货车数量庞大,车辆分散很广,铁道部每年都需要抽调大量人力、物力进行清查、盘点,耗时费力。在采用车号识别技术以后,铁路车辆管理系统实现了统计的实时化、自动化,降低了管理成本。当前利用此项技术的有:北美铁路、中国铁路、瑞士铁路等。
2)高速公路收费及智能交通系统。目前中国的高速公路发展非常快,但高速公路收费却存在一些问题,一是交通堵塞;二是少数不法收费员贪污收取的过路费。RFID技术应用在高速公路自动收费可以很好的缓解这类事情发生。车辆高速通过收费站的同时自动完成缴费提高了车行速度,同时可以解决收费员贪污收取的问题。
3)旅客航空行包的自动识别、分拣、转运管理。RFID在航空方面的应用最早应用于北美部分机场并取得了较好成效,有效提高了分拣及转运管理。目前在中国部分机场也应用了RFID技术。如:上海机场。
4)交通:高速不停车,出租车管理,公交车枢纽管理,铁路机车识别等,已有不少较为成功的案例,应用潜力大。
RFID系统的应用越来越广泛,尤其是在2006年足球世界杯上,RFID在赛场外创造了一个奇迹:整个比赛期间没有出现一张假票。这引起了大型会展主办方的关注,尤其吸引了世博局的关注。组委会最终决定在上海世博会的门票中采用RFID技术。门票内含一颗自主知识产权“世博芯”,小小的“世博芯”将为占地3.28平方公里的世博园区“把关”。据悉,此次上海世博会,门票销售总量将超过6200万张。这将是全球范围内芯片量使用量最大、质量要求最高、时间跨度最长的RFID项目。
RFID将得到一个空前的快速的发展,市场前景非常广。所以研究和开发RFID技术有着巨大的经济效益,它将成为当前通信业研究的热点技术之一[1]。
2 RFID技术在国内外发展现状
RFID最早应用于第二次世界大战期间,在二次大战期间RFID被用于跟踪技术,它对于大战侦查起着举足轻重的作用[2]。可以说RFID技术是在国外发展并茁壮成长的,它在国外的各个方面都起着重要的作用,它的应用范围也不断扩大。正是由于RFID的广泛推广,所以就需要一个统一的标准来规范RFID技术。国外发展最著名的是年营业额占全球零售业两成,美国零售业六成,被美国期刊称为“全球企业新独裁者”的沃尔玛百货公司[3]。还有澳大利亚在澳机场旅客行李安全管理中用到了RFID技术,也起到了非常大的作用。1995年12月韩国在首都的大部分公共汽车上都安装了RFID电子车票,只有凭着车上的电子标签,就可直接通过收费道、自动扣款而不需停车,同时他们还准备把RFID技术应用到其铁路交通行业。除了在交通方面RFID基础显出了很大的作用,在机场方面也起到了很重要的作用。比英国航空公司就允许不重新贴换新的电子标签,却可以改变标签中的内容。
作为全新的一种无线通信技术,射频识别技术也正在中国得到了很快的普及。目前国内的RFID应用,低频和高频占据多大多数市场。目前由于第二代身份证的正式启用,高频开始了新的一个快速增长时期。由于我国是个人口大国,人人都需要用身份证,所以这种可观的数量将使得RFID市场保持五年的稳定出货量。在国内RFID应用,最为突出的就是拥有自主产权的中国铁路车号自动识别系统。目前,中国也尝试着在其它领域应用RFID技术。比如为了确保工地工人的安全,尝试着在工人的安全帽上使用电子标签等。虽然RFID技术在国内已经有了广泛的作用,但与国外相比还存在一些差距。但是尽管如此,国内的研究发展速度也相对比较快。国内的RFID处理芯片主要是几款高频处理芯片和极少数的超高频芯片,所以国内生产的电子标签主要是使用国外进口的芯片进行设计。就目前国内电子标签来看我国企业对RFID技术的掌握能力在世界还不是占有很大的优势。为两保证国内RFID企业及国家的利益,未来就RFID研发方面,芯片制造方面一定会有所改善。读写设备方面,13MHz读写设备也比较成熟了,国内很多企业都可以做,900MHz(深圳远望谷公司可以制作)和2.45GHz。总而言之,我国积极研究RFID技术对社会发展有着重要的意义。
摘要：射频识别技术,是一种利用无线射频方式在阅读器和标签之间进行非接触双向数据传输,以达到目标识别和数据交换目的的技术。它是利用射频方式进行非接触双向通信,交换数据从而达到识别目的。RFID技术具有精度高、适应环境能力强、操作快捷、使用寿命长、读取距离大、标签数据可加密、存储数据容量大等许多优点。
关键词：射频识别技术,RFID
参考文献
[1]马庆荣,张纲,俞军.发展中国自己的RFID产业[J].信息技术与标准化,2004.
[2]赛迪网.三大问题阻碍RFID发展幻想变现实仍需时日[J/OL].RFID射频快报.[2008-02-01].httP://www.rfidinfo.com.cn/info/n79942.html.
[3]陈大才.射频识别(RFID)技术[M].2版.北京:清华大学出版社,2000.
射频识别 篇2
关键词：射频识别技术射频卡分类
引言
??射频识别技术(RFID，RadioFrequencyIdentification)实际上是自动识别技术(AEI，AutomaticEquipmentIdentification)在无线电技术方面的具体应用与发展。该项技术的基本思想是，通过采用一些先进的技术手段，实现人们对各类物体或设备(人员、物品)在不同状态(移动、静止或恶劣环境)下的自动识别和管理。
无线射频识别领域的龙头企业 篇3
雄厚实力打造龙头企业
达华智能属广东省高新技术企业,是同内RFID产品领域覆盖面最广的龙头企业主要从事非接触IC卡、电子标签等各类RFID产品的研发、生产和销售。公司产品品种规格齐全,产品型号超过250多种,覆盖低频、高频和超高频等各个频率段,提供50多种不同芯片类型产品。产品主要应用于一卡通、数字化门禁、身份识别、物流跟踪、交通管理、电子证照等领域,未来向轨道交通、军队信息化等领域拓展。截至同前,公司与世界各大半导体公司如NXP founded by Philips、EM、TI、ST、Imp-ini、ATMEI、法国INSIDE、英国JEWEL、以及国内的复旦微电子、华虹集成电路等厂商,建立了重要的合作伙伴关系。在国家诸多重点建设项目和国际知名项目如:解放军车牌防伪标签、地铁(轻轨)、大型城市一卡通、HP(美国惠普)资产管理、图书馆等领域有着成功的应用案例,为RFID产业在金卡工程事业的发展中发挥了积极作用。
作为行业的龙头企业。达华智能的竞争优势非常显著。在研发技术方面,公司早在2004年就被认定为“高新技术企业”,目前拥有强大的研发团队,已获国家知识产权局授权的专利74项,同时还拥有智能卡标签的制作工艺技术等8项核心技术。在生产工艺方面,达华智能通过研究开发,可以从晶圆(Wafer)原材料开始,进行前端的芯片封装生产,自行设计了COB模块生产线。此外,公司还自主开发了适合大规模生产的倒封装技术,同现有的COB封装技术结合,更有利于满足客户需求。在管理方面,公司结合自身技术优势,采用柔性化生产模式,重点服务于单个项目需求量少、应用产品丰富、需要个性化设计的非政府主导创新性市场。在成本方面,公司采购定制芯片厂商的产品,并且是贴牌公司的商标。降低芯片采购成本;在封装领域,公司改造封装工艺和封装设备,降低封装加工成本;在COB绑定工艺中,用合金线替代金线。大幅降低成本。在销售方面,公司不断完善销售体系。目前,公司在国内已拥有600多家稳定的终端客户,分布在27个省市和地区,同时公司海外终端客户达到220多个,分布在全世界36个国家和地区。
凭借“诚信、创新、卓越”的企业精神及灵活敏锐的市场反应机制,公司在默默耕耘中创造着一个又一个奇迹。凭借强大的技术研发优势、生产工艺优势、柔性化生产模式优势、成本优势以及销售网络优势等核心竞争力。公司主要产品在国内的市场占有率保持领先且持续增长。
融资再造国际一流品牌
本次公司募集资金投资项目,主要包括非接触IC卡、RFID电子标签产能扩建技术改造项目和非接触RFID电子标签卡封装工程技术研发中心技术改造项目。随着募投项目的建成和研发中心技术的改造。将进一步增强公司的竞争力和盈利能力,为公司抢占更多市场份额创造条件,从而进一步巩固行业龙头的地位。相信在国内该行业前景向好的发展趋势下,公司将迎来巨大的盈利空间。
射频识别 篇4
所谓动物跟踪与识别,就是利用特定的标签,以某种技术手段与拟识别的动物相对应(注射、狗牌和耳标等),可以随时对动物的相关属性进行跟踪与管理的一种技术。
进行动物跟踪与识别的主要原因包括:对外来动物疾病进行控制、监督与预防;本土物种的安全保护;政府对动物的识别管理是一种国家政府行为或者国际行为;准确的动物血型与组织标准识别;提高动物疾病的试验室诊断与报告能力;国家和地区畜牧安全性认证;国际贸易的安全性和风险管理。
与传统的识别方式相比,RFID[1~3]技术无需直接接触、无需光学可视、无需人工干预即可完成信息输入和处理,且操作方便快捷,因而能够广泛应用于动物识别领域,并被认为是条形码标签的未来替代品。
1 动物识别标签的种类及安装
RFID系统在动物的饲养业中应用将近20年,在欧洲的应用尤其典型。除了企业内部在饲料的自动配给和产量统计方面的应用之外,还包括跨企业的动物标识、瘟疫和质量控制以及动物行动的追踪。其中的数据传输与编码方法已由1996年制订的ISO 11784和ISO 11785标准所确立。这些标准规定的频率为134.2k Hz,规定使用FDX或者是时序标签。
在安装标签的方式上,有四种不同的基本方法:项圈式标签、耳牌式标签、注射式标签和药丸式标签,各类标签在动物身体上的安装位置如图1所示。
项圈式标签能够非常容易地从一头动物身上换到另外一头动物身上。它只允许在企业内部使用这个系统,主要应用于厩栏中的自动饲料配给以及测定牛奶产量。
耳牌式标签相对于条形码耳牌具有明显的优势。条形码耳牌并不适用于完全自动化过程,因为需要将这些最多几个厘米大小的条形码耳牌放到商用条形码读写器旁边,才能识别这些动物,而射频识别耳牌能够在长达1m的距离内把数据读出。
注射式标签只是在近十年才开始应用。其原理是利用一个特殊工具将标签放置到动物的皮下,从而在动物的躯体与标签之间就建立起了一个固定的联系,这种联系只有通过手术才能撤消。同样,在企业间的某些应用也可以使用这种注射式标签,如用于品种或传染病的控制。
注射式标签是10、20或30mm长的玻璃标签,这些标签在供货时均置于消毒包装中或者带有防传染剂。玻璃标签的尺寸非常小,它包含了一个缠绕在铁氧体棒上的线圈和芯片。典型的大小为23.1mm×3.85mm。各种动物识别用标签构造剖面图如图2所示。
2 RFID用于动物的饲养和跟踪
RFID标签已经被用于识别全世界成千上万的畜牧业动物。该系统可以追踪肉类、奶牛奶羊、贵重饲料和用于特殊试验用的动物。标签的种类包括耳牌式标签或注射式标签,如图3所示。农场管理者可以自动地控制包括喂食、称重、疾病管理和饲养试验等在内的工作流程。
通过使用电子标签,对动物的跟踪能力大大提高。研究结果表明,这项技术适用于各种环境和场合的动物,无论是集中饲养还是分散饲养的牲畜,无论是运往欧洲成员国还是运往欧洲以外国家的动物,无论使用何种屠宰方法宰杀的动物,也无论是生活在欧洲南部还是北部的极端自然环境中的动物。
3 RFID用于动物食品安全
食品卫生与安全问题是关系到人类生死存亡的大事,自从英国出现首例疯牛病例以后,全世界比以往任何时候都更加重视和关注食品的安全与卫生。各个国家都采取了相应的措施来确保食品卫生与安全。目前,世界上已有20多个国家和地区采用国际物品编码协会(EAN)推出的EAN/UCC系统,对食品的生产过程进行跟踪与追溯,并获得了良好的效果。
采用EAN/UCC系统对食品原料的生长、加工、储藏及零售等供应链各个环节上的管理对象进行标识,通过RFID标签和人工可识读方式使其相互连接。一旦食品出现卫生或安全问题,可以通过这些标识进行追溯,查找哪个环节出现了问题,可一直追溯到食品的源头。例如,如果牛肉制品出现了问题,可以追溯到这头牛的出生地和饲养地;如果蔬菜出现了问题,可以追溯到它生长的田地,进而阻断这些地方的货源流入市场,来实现有效的治理。目前,EAN已经开发了将EAN/UCC系统用于跟踪和追溯食品、饮料、肉制品、鱼制品、水果和蔬菜的解决方案。联合国欧洲经济委员会已经正式推荐将EAN/UCC系统用于牛肉制品的跟踪与追溯。牛肉制品的标签信息如图4所示。
4 结论
随着大规模集成电路技术的迅猛发展以及生产规模的不断扩大,RFID产品的成本也在不断降低。同时,由于RFID自身所具有的技术优势和显著特点,使得其应用范围越来越宽。目前,RFID技术在动物识别、门禁管理、商品防伪、工业制造和休闲娱乐等领域也得到了广泛应用。
参考文献
[1]郎为民.射频识别(RFID)技术原理与应用[M].北京:机械工业出版社,2006.
[2]游战清,李苏剑.无线射频识别技术(RFID)理论与应用[M].北京:电子工业出版社,2004.
在射频识别系统中的天线问题 篇5
关键词: 天线 类型 阻抗 距离 辐射模式
文档: 技术文档| 技术原理 | 软件 | 产品资料 | 方案案例 | 智能卡
天线的目标是传输最大的能量进出标签芯片。这需要仔细的设计天线和自由空间以及其相连的标签芯片的匹配。本文考虑的频带是435 MHz, 2.45 GHz 和 5.8 GHz，在零售商品中使用。天线必须：
足够的小以至于能够贴到需要的物品上； 有全向或半球覆盖的方向性； 提供最大可能的信号给标签的芯片；
无论物品什么方向，天线的极化都能与读卡机的询问信号相匹配； 具有鲁棒性； 非常便宜。
在选择天线的时候的主要考虑是： 天线的类型； 天线的阻抗：
在应用到物品上的RF的性能；
在有其他的物品围绕贴标签物品时的RF性能。
可能的选择
这里有两种使用方式：一）贴标签的物品被放在仓库中，有一个便携装置，可能是手持式，询问所有的物品，并且需要它们给予信息反馈信息；二）在仓库的门口安装读卡设配，询问并记录进出物品。还有一个主要的选择是有源标签还是无源标签[1],[2]。
可选的天线
在435 MHz, 2.45 GHz 和 5.8 GHz 频率是用的RFID系统中，可选的天线有几种，见下表，它们重点考虑了天线的尺寸。这样的小天线的增益是有限的，增益的大小取决于辐射模式的类型，全向的天线具有峰值增益0到2 dBi；方向性的天线的增益可以达到6 dBi。增益大小影响天线的作用距离。下表中的前三个种类的天线是线极化的，但是微带面天线可以使圆极化的，对数螺旋天线仅仅是圆极化的。由于RFID标签的方向性是不可控的，所以读卡机必须是圆极化的。一个圆极化的标签天线可以产生3 dB 以强的信号。
阻抗问题
为了最大功率传输，天线后的芯片的输入阻抗必须和天线的输出阻抗匹配。几十年来，设计天线与50 或 70 欧姆的阻抗匹配，但是可能设计天线具有其他的特性阻抗。例如，一个缝隙天线可以设计具有几百欧姆的阻抗。一个折叠偶极子的阻抗可以是一做个标准半波偶极子阻抗的20倍。印刷贴片天线的引出点能够提供一个很宽范围的阻抗(通常是 40 到 100欧姆)。选择天线的类型，以至于它的阻抗能够和标签芯片的输入阻抗匹配是十分关键的。另一个问题是其他的与天线接近的物体可以降低天线的返回损耗。对于全向天线，例如双偶极子天线，这个影响是显著的。改变双偶极子天线和一听番茄酱的间距做了一些实际测量，显示了一些变化，见图4和图5。其他的物体也有相似的影响。此外是物体的介电常数，而不是金属，改变了谐振频率。一塑料瓶子水降低了最小返回损耗频率16%。当物体与天线的距离小于62.5 mm的时候，返回损耗将导致一个3.0 dB的插入损耗，而天线的自由空间插入损耗才0.2 dB。可以设计天线使它与接近物体的情况相匹配，但是天线的行为对于不同的物体和不同的物体距离而不同。对于全向天线是不可行的，所以设计方向性强的天线，它们不受这个问题的影响。
辐射模式
在一个无反射的环境中测试了天线的模式，包括了各种需要贴标签的物体，在使用全向天线的时候性能严重下降。圆柱金属听引起的性能下降是最严重的，在它与天线距离50mm的时候，反回的信号下降大于20 dB(见图6)。天线与物体的中心距离分开到100—150mm的时候，反回信号下降约10 到12 dB。在与天线距离100mm的时候，测量了几瓶水（塑料和玻璃），见图7，反回信号降低大于10 dB。在蜡纸盒的液体，甚至苹果上做试验得到了类似的结果。
局部结构的影响
在使用手持的仪器的时候，大量的其他临近物体的使读卡机天线和标签天线的辐射模式严重失真。这可以对于2.45 GHz的工作频率计算，假设一个代表性的几何形状，见图8,9,10，和自由空间相比，显示返回信号降低了10dB，在双天线同时使用的时候，比预料的模式下降的更多。图11和图12是在一个天线前的一个横截平面的接收信号等高线图，显示了严重的失真。在仓库的使用环境下，一个物品盒子具有一个标签会有问题，几个标签贴在一个盒子上以确保所有时候都有一个标签是可以看见的。便携系统的使用有几个天线的问题。每个盒子两个天线足够适合门禁装置探测，这样局部结构的影响变得不再重要，因为门禁装置的读卡机天线被固定在仓库的出入，并且直接指向贴标签的物体。
距离
RFID 天线的增益和是否使用有源的标签芯片将影响系统的使用距离。乐观的考虑，在电磁场的辐射强度符合UK的相关标准时，2.45 GHz 的无源情况下，全波整流，驱动电压不大于3伏，优化的RFID天线阻抗环境(阻抗 200 或 300 欧姆)，使用距离大约是1米[3]。如果使用WHO限制[4]则更适合于全球范围的使用，但是作用距离下降了一半。这些限制了读卡机到标签的电磁场功率。作用距离随着频率升高而下降。如果使用有源芯片作用距离可以达到5到10米。
总结
射频识别技术在农业物流中的应用 篇6
【摘 要】射频识别技术是一种新兴的自动识别技术，其优越的性能特点使其将取代条形码，并将在物流领域发挥重要作用。目前中国和有些先进工业国家一样，都在努力尝试射频识别技术在物流业中，特别是在农业物流领域的应用。通过现代化的物流信息管理，形成一套完整的物流信息管理系统，有效的提高物流的效率。本文介绍了射频识别技术及其在物流管理中的优势，分析了射频识别技术技术在农业物流中的应用，并提出射频识别技术未来的研究方向。
【关键词】射频识别；RFID卡；读写设备；物流
1.射频识别卡
RFID即射频识别（即Radio Frequency Identification，以下简称RFID），又称电子标签。是从90年代走向成熟的非接触式的自动识别技术。它将射频识别技术和IC卡技术成功结合起来，将无源以及免接触的难题解决了，是电子自动化技术领域的一项很大的突破。RFID是将来标签市场中的一种终极产品，在市场上所占的比例越来越大。
2.射频识别技术在物流管理中的优势
2.1使读码劳动力成本降低
使用产品级射频识别技术能帮助零售商的劳动力成本减少，货物管理和货架存品的服务费也减少，对于射频识别技术的产品来说，通过提高自我的服务项目，减少检查的时间和检查的错误，将能改进目前这种“自动扫描”的检查方式。
2.2使库存和销售人员方面的成本减少
一般情况下，对商家来说库存及销售成本比较高。利用读写器来读取容器、货盘、纸箱和物品，从而取代消耗人力的条形码识别过程。射频识别技术能够使销售人员的数量减少30%以上，从而降低了成本。
2.3使偷盗情况的减少
对于商家来说，就货品被偷盗一项，每年造成的损失就高达几百多亿美元，保守估计造成的损失将占到全部销售额的1%-2%。采用了射频识别技术后，可以在供应过程中实时追踪货品，指明某个时刻某件货品所处的具体位置，并且也能减少存货中的出货遗露。射频识别技术已在部分货品中得到了成功的应用，尤其适用于那些具有比较高的利润或价格很贵的货品。
2.4使存货有所节余
射频识别技术能有效地降低存货中的错误，很大程度的提高存货报告的有效性。通过使用射频识别技术来准确地追踪货品，公司能够清楚地掌握货品销售的历史记录，并且对实际所需存货预测的准确性有所提高。
3.射频识别技术在农业物流中的应用
物流是射频识别技术的应用领域之一，物流所特有的高度准确率和快捷性很大程度的降低了农业中的物流成本，提高了货品分拣中的自动化程度，从而降低了差错率，使农业的市场竞争力和服务效率提高了，也使整个供应链管理显得透明而高效。射频识别技术在农业物流领域主要用于对货品的跟踪，运载工具和货架等的识别方面。以下是射频识别技术的一些典型运用。
3.1可以实现智能化的托盘系统管理
把每个托盘上都安装了射频标签，在托盘进出仓库的必经通道口的上方位置上安装射频识别器。当装载着托盘货物的叉车通过时，射频识别器就会获取射频标签内的信息，并将信息传递给计算机，将托盘的通过情况记录下来；当托盘装满了货物时，自动称重系统便会自动比较单个托盘的重量和装载货物的总重量，从而获取它们之间的差异，了解货物的实际信息。通过使用射频技术，可以准确地获得仓库中的托盘、货物状况，进而使仓库的管理水平得到提高。
3.2可以实现通道控制系统管理
把射频标签安装在仓库中的各个包装箱上作为唯一标识，把射频识读器安装在包装箱进出仓库的通道进出口处，识别器天线固定在上方。当包装箱通过天线所在处时，计算机会把从标签里获得的信息与主数据库里的信息进行比较，信息正确时绿色的信号灯亮，说明包装 箱可以通过，信息不正确时，会将红色信号激活，同时也将日期和时间记录在主数据库中。该系统建立了高速、有效的信息输入途径。也就可以在高速移动的过程中获取信息，很大程度的节省时间。同时还可快速获得信息的回馈，从而降低货主的风险。
3.3可以实现集装箱自动识别系统管理
集装箱上安装标签。当运送集装箱的汽车、货船、火车到达或离开货场时，通过射频识别设备，对集装箱进行自动识别，并将识别信息传递给信息系统，实现集装箱的跟踪管理，提高集装箱的运输效率。
3.4可以实现配送过程中贵重货品的保护
在有的仓库中可能会存储着价值比较贵重的货品，为了防止货品丢失，或者防止装着这些货品的托盘放错位置而导致交货延迟，可以采用射频识别技术，以保证叉车移动托盘时按照正确设置的线路走，降低了在没有监控道路上货物被盗的可能。
4.射频识别技术的未来研究方向
射频识别技术与其他新兴起的技术一样，也会存在一些问题，但射频识别技术的发展趋势在未来物流管理中是不容忽视的。为保证射频识别技术在物流领域的广泛的应用，其未来研究方向应重点注意以下几个方面：
4.1制定统一的射频识别技术标准
射频识别技术标准的不统一是制约射频识别技术发展的第一因素。因為每个射频识别标签中都有一个惟一的识别码，如果射频识别的数据格式都不同而且又互不兼容，那么这些的射频识别产品就不能通用，这对全球化经济商品流通是非常不利的。因此，制定统一的射频识别技术标准，让一个射频识别产品能顺利地在全球范围中流通下去，是当前迫切需要解决的大问题。
4.2实现射频识别技术软硬件技术的突破
尽管射频识别技术具有远距离读取数据、非常高的储存量及有强大的抗污性等特性，但是射频识别技术读取的准确性的问题仍然需要进一步增加，主要是开发研究射频识别标签与读取机的工作。射频识别技术的应用管理过程中，与读取设备和相关的管理应用软件是离不开的。所以，射频识别技术的软件开发和研究工作也有待进一步发展。如何用射频识别技术带来的数据来降低成本，提高生产效率是非常重要的问题。
4.3解决射频识别技术安全问题
应用射频识别技术的最大的一个好处就是可以对企业的供应链进行透明管理，但同时也会使个人隐私不安全。因此，就迫切需要尽快研究出增强安全性能的射频识别技术产品。
4.4降低射频识别技术的成本
目前最困扰企业大量应用射频识别技术的关键问题是射频识别技术成本的降低问题，其成本的消耗最主要的是标签的使用、读写设备及管理软件的成本。其中，由于标签是贴于每个单件产品上，使用数量非常大，因此标签成本的降低，将是射频识别技术成本降低的最重要的部分。
由此，射频识别技术已经成为本世纪最具发展潜力的技术之一。因其耐用性、方便性且可高速通信等特点，在电子信息领域中越来越广泛应用。尤其在农业物流的应用上，促进了我国农业信息技术及其应用的发展。现代农业物流将射频识别技术与现代的物流管理相结合，将会极大地提升物流管理各个环节的智能化水平和服务水平，其势必成为本世纪现代物流发展的不可逆转的趋势。 [科]
【参考文献】
[1]游战清，李苏剑.无线射频识别技术（RFID）原理与应用[M].北京：电子工业出版社，2004：146-173.
[2]陈大才，王卓人译.Klaus Finkenzeller.射频识别（RFID）技术[M].北京：电子工业出版社，2001.6：115-143.
[3]潘利华.我国IC卡行业的现状及发展趋势[J].信息技术与标准化，2004（7）：35-39.
浅析RFID射频识别技术 篇7
1、RFID系统原理
无线射频识别RFID技术是一种非接触的自动识别技术, 其基本原理是利用射频信号和空间耦合 (电感或电磁耦合) 的传输特性[1], 使读写器和电子标签建立无接触通信信道, 实现数据双向传输, 达到自动识别的目的。RFID自动识别有两种识别方式, 一种是电感耦合方式, 另一种是电磁耦合 (电磁反向散射) 方式。
1.1 1RFID电感耦合
在RFID系统中, 读写器线圈与电子标签线圈之间的能量传输类似于变压器初级线圈和次级线圈, 都是通过电感耦合, 除此之外读写器和电子标签还要进行数据的双向传输, 如图1所示。
读写器天线与标签之间的功率传输效率与工作频率f, 应答器线圈的匝数n、被标签线圈包围的面积、两个线圈的相对角度以及它们之问的距离成比例[2]。
1.2 RFID电磁耦合
RFID系统中的电磁耦合是利用雷达电磁反向散射模型。雷达发射的电磁波一部分被目标物吸收, 一部分被目标物反向散射, 在散射波中有一部分被雷达接收, 雷达就是利用电磁反向散射对目标物实施定位, 同时接收携带目标物信息的电磁波进行目标识别。RFID系统就是利用上述基本原理对电子标签进行识别的, 一是读写器向无源电子标签提供能量, 保证其正常通信;二是电子标签把其信息调制加载到反向散射的电磁波上, 读写器把携带标签信息的散射波进行解调、译码、解密等, 从而识别电子标签ID及相关信息。
2、RFID系统使用频段及标准
2.1 RFID系统使用频段
无线电频谱资源是有限, 为了有效的利用频谱, 并不影响其他领域无线电系统的应用, R F I D系统使用的无线电频段主要是135KHz以下频段和ISM频段。135KHz以下频段典型频率为125k Hz;ISM (Industrial Scientific Band) 频段是指工业、科技和医用三大领域实用的频段, 该频段虽然可以自由实用, 但是为了防止相互间的干扰, 其功率不能太大, 只允许在短距离内进行数据的传输, 其典型频率为6.78MHz、13.56MHz、27.125MHz、40.680MHz、433.920MHz、915MHz、2.45GHz、5.8GHz等。
2.2 RFID系统国际标准
RFID系统国际标准体系主要包括技术标准、数据内容标准、性能标准和应用标准等。
技术标准主要包括基本术语、物理参数、通信协议和相关设备等, 如非接触接口参数标准ISO18000等。数据内容标准主要包括数据对象、数据结构、数据编码格式、数据安全、数据符号及语法等, 如数据标示符标准ISO15418等。性能标准主要包括测试规范、试验流程、印刷质量和设计工艺等, 如R F I D设备性能测试方法标准ISO18046等。应用标准主要包括物流配送、动物识别、身份验证、物流管理等, 如集装箱标准ISO 17363等。
除了上述国际标准外还有RFID系统生产厂、国家或地区及其他国际性组织制定的标准。
3、RFID系统组成
RFID系统组成主要包括天线子系统、读写器子系统、电子标签子系统、中间件子系统和应用软件子系统等。
RFID系统工作过程如图2所示, 系统应用软件通过中间件向读写器发出读写指令, 阅读器通过天线系统与电子标签建立通信信道并对其发出动作指令, 同时阅读器对该动作向系统应用软件响应, 电子标签对读写器指令也做出相应的响应。
3.1 天线子系统 (Antenna)
天线是用来发射或接收无线电波的装置。它是RFID自动识别系统中重要的组成部分, 读写器通过天线系统向无源电子标签传送能量或激活, 向电子标签传输信息, 电子标签也通过天线系统向读写器传输信息, 使电子标签和读写器之间通过无线电波进行双向通信, 最终实现对电子标签的识别。
RFID系统天线分为电子标签天线和读写器天线。电子标签天线主要有线圈天线、偶极子天线和微带天线三种基本形式, 根据系统耦合方式、标签的识别距离、阻抗特性、频带宽度、与读写器匹配、标签的物理尺寸等条件进行标签天线的设计或选择天线类型[3]。
读写器在选择天线时应考虑天线的类型、天线的阻抗、应用到物品上的射频性能等[4]。在电感耦合RFID系统中主要采用线圈天线, 在电磁散射耦合系统中采用平面型天线, 其包括平板天线、水平板天线和垂直天线等, 在此主要采用平板天线。
3.2 读写器子系统 (Reader)
读写器又称阅读器, 它是向电子标签发出读写信息的设备, 是RFID系统中最重要的硬件系统之一, 其主要由无线收发模块、控制模块、电源模块及接口电路等组成。其主要功能一是在其识别域内产生合适的能量场能够激活电子标签;二是负责将主机的读写命令加密后发送给电子标签, 将电子标签返回的数据解密后传送到主机。
3.3 电子标签子系统 (Tag)
电子标签可以认为是一个简单的收发信装置。电子标签主要由收发模块、控制模块、储存模块等组成。其功能一是接收射频信号转化稳定的直流电源, 为电子标签提供正常工作的能量。二是收发数据, 执行读写器的读写指令并对其做出响应。
电子标签分类, 电子标签主要是根据供电类型、工作频率和询问方式分类。根据供电方式分为有源标签和无源标签, 根据工作频率分为低频、高频、超高频等电子标签, 根据询问方式分为主动、被动、半主动标签。
3.4 中间件子系统 (Middleware)
中间件在RFID系统中处于应用系统和读写器之间的一种软件系统, 它能够与多个RFID读写器和多个后端软件应用系统连接[5]。中间件主要有读写器协调功能、数据过滤功能、数据路由与集成功能和进程管理功能等四种功能。
3.5 系统应用软件子系统 (Software)
RFID应用系统软件是针对不同行业的特定需求开发的应用软件, 它可以有效的控制读写器对电子标签的信息进行读写, 并且对收集到的目标信息进行集中的统计与处理, RFID应用系统软件可以集成到现有的电子商务和电子政务平台中, 企业现有资源计划, 客户关系管理、仓库管理等系统结合以提高各行业的生产效率[6]。
4、结语
RFID射频识别系统是个复杂的系统, 为了扩大其系统应用, 在系统设计时应该遵循相应的技术标准与行业规范, 使系统各子系统相互兼容, 同时系统不同产品之间也能够实现相互兼容, 为打破贸易壁垒与技术屏障, 使该系统能够在世界范围内得到广泛的应用。
摘要：RFID射频识别技术是利用射频信号使读写器与电子标签能够相互通信, 实现读写器对电子标签的识别。RFID系统采用电感耦合和电磁耦合两种工作方式对电子标签进行识别。该系统包括天线、读写器、电子标签、中间件、系统应用软件等子系统, 在系统设计时要注意各子系统间的兼容性。
关键词：RFID射频识别技术,电感耦合,电磁耦合,读写器,电子标签
参考文献
[1][5]武奇生等.物联网技术及应用[M].北京:机械工业出版社, 2012.01.
[2]王龙.RFID系统的研究及芯片关键电路设计[D].天津:南开大学, 2006.05.
[3][6]康东等.射频识别核心技术与典型应用开发案例[M].北京:人民邮电出版社, 2008.07.
《射频识别技术》课程的教学探讨 篇8
本文针对在不同专业、不同年级的《射频识别技术》课程的实际教学情况,提出了在教学内容和学生评价考核方式的探讨,从而激发学生的学习兴趣和提升学生的学习效果。
1 丰富的教学内容
射频识别这门技术本身涉及的专业学科知识就很丰富,例如:模拟电子技术、数字电子技术、信号与系统、通信原理、数据传输、密码学等[2],实际教学时需要结合其他学科知识进行串讲,这样不仅能够增加多个学科间的关联性让学生学习兴趣提高,对于学生进行专业系统学习也有一定的帮助。
《射频识别技术》课程使用的教材[1]内容丰富,具体内容包括:RFID概述、系统组件阅读器和射频标签的原理、无线通信原理、标签识别和超高频识别协议标准、系统设计的影响因素、研究进展与应用情况等。课程采取的是“2+2”的形式,即两节理论课加两节实验课的形式。由于专业课程涉及内容丰富,无论是理论课还是实验课都需要对教学内容进行合理的安排,对于学科间联系紧密的内容应该适当串联引深,让学生了解各个学科专业间的关系。
1.1 理论教学内容
理论课程往往比较枯燥无趣,教学时如果引入一些学生学习过的其他专业课程的内容,不仅能够提高学生的学习兴趣,也能提升学生专业学习的总体效果。例如:在教材RFID概述和研究进展部分有提到物联网和传感网的内容,而物联网和传感器都是学生有学习过的专业课程,在教学这部分内容时就可以把物联网、传感器、射频识别等相关技术进行结合串讲,分析它们各自的原理、差异,列举一些实际的应用案例,让学生更好地理解学习的专业课程并不是孤立的,而是具有很强的关联性的,从而加强教学效果。
1.2 实验教学内容
实验教学是为了能够让学生更好地掌握理论知识、具备一定的实践能力,实验教学内容是依托于理论教学内容的。因此,《射频识别技术》课程实验教学内容是根据理论教学内容来合理安排的。理论教学内容丰富,实验教学内容也应该相对多样。本课程实验内容主要分三大部分:
1)RFID基础实验
RFID基础实验主要是RFID技术所使用的125KHz、13.56MHz、900MHz等三大典型频段的标签数据读取和写入实验。实验内容相对简单,主要是让学生认识到RFID技术在实际生活中应用是非常广泛的,并没有想象中那么高大上,从而引起学生的学习兴趣。
2)无线通信相关实验
无线通信的实验内容包括三维电磁仿真软件(HFSS)对天线的设计与仿真、Smart RF软件对射频芯片参数的设置、MAT-LAB软件对信号调制的仿真等。这部分实验内容是根据理论教学内容添加的。标签组件原理和无线通信原理两部分都有提到天线,特别是天线的性能与无线数据的传输有一定的联系。引入天线设计与仿真和射频芯片参数的设置实验是为了让学生更好地了解天线的极化、增益、谐振频率、发射功率等因素对于无线数据收发的影响。信号的调制仿真则算是学科间的交叉引申,让学生回顾其他专业课程内容。无线通信的实验涉及的软件较多,但并不是都学习过,教学时需要对各种软件的使用进行详细说明。多软件的学习使用也拓展了学生对于专业辅助工具的使用能力。
3)RFID系统综合实验
综合实验需要学生完成RFID小系统的组建,实现射频识别的功能。实验内容、步骤相对复杂,能够呈现出学生学习本课程后的学习效果。
2 多样的考核方式
《射频识别技术》课程开设的专业和年级不一,根据不同的专业和年级课程的考核方式也不尽相同。物联网工程专业主要采取闭卷考试的方法,其他专业则使用课程论文的方式。
1)闭卷考试
《射频识别技术》是物联网工程专业在大三上期开设的核心课程,为了能够让本专业学生对该专业课程有更加深入的学习效果,采取理论期末闭卷考试方式。试卷题型应多样并分值合理。可适当加入开放性试题,比如:“列举生活中的射频识别技术的应用案例”。综合、全面地考核学生课程学习情况。
2)课程论文
对于电子科学与技术专业来说,《射频识别技术》并不是专业核心课程,且在大四上期开设,主要通过期末课程论文的方式进行考查。课程论文内容不限,只要是射频识别技术相关即可,考核学生对于射频识别技术的了解情况、材料分析归纳总结和论文写作能力等[3]。
3 总结
本文根据实际教学情况,提出了对《射频识别技术》课程在教学内容和学生评价考核方式上的探讨。针对不同的专业和不同的年级合理选取教学内容和考核方式,提高学生学习兴趣,增强课程教学效果,使学生具有较强的专业理论和实践能力。
摘要：近年来国家大力提倡发展物联网行业,物联网相关技术从而受到广泛关注,射频识别作为其核心支撑技术,它的研究和发展更是突飞猛进。《射频识别技术》是本科电子类的一门专业课程,本文根据实际教学经验,针对不同专业、不同年级的课程教学内容、考核方式等教学情况进行研究探讨。
关键词：射频识别,教学内容,考核方式
参考文献
[1]陆桑璐,谢磊.射频识别技术——原理、协议及系统设计[M].科学出版社,2014.
[2]张法全,姜利英,崔光照.提高“射频识别技术”课程教学效果的方法研究[J].电气电子教学学报,2009(4):114-115.
射频识别系统安全防范策略 篇9
关键词：射频识别,安全需求,隐私,安全
射频识别( Radio Frequency Identifition,RFID) 技术是无线电技术与雷达技术的结合,是一种能够通过射频信号识别目标并进行数据交换的非接触式的自动识别技术。由于其具有抗干扰能力强、信息量大、非视觉范围读写和寿命长等特点［1］,已被广泛应用于物流管理、高速公路收费系统、门禁管理、人员管理、图书馆管理、智能家居等领域。
作为物联网的核心,RFID技术有可能无处不在地感知着一切,无论是一个汽车轮胎、一盒谷类食品、一个门柄或者是宠物都会携带射频识别标签,而其所携带的数据也都将引发安全问题。但由于RFID早期 “开放系统”的设计思想以及降低成本、提高效率的应用思路,RFID标签设备简单,安全措施较少地应用在RFID中［2］。单纯依靠RFID本身的技术特性无法满足RFID系统的安全需求。
1 RFID系统组成
典型的RFID系统由电子标签和读写器和后台服务器组成,如图1所示。
RFID标签是由芯片、天线和底层组成。每个标签具有独一无二的电子编码,一般附着在被标识的物体表面,是RFID的数据信息载体,通常用于保存固定格式的数据［3］。
读写器主要由射频模块、控制模块及读写天线构成,一般分为固定式和手持式。读写器将控制系统的读写命令发送给电子标签,将电子标签返回的信号进行解调、解码、解密后送到后台控制系统进行数据处理。其中标签与读写器之间通过无接触耦合进行通信,根据时序关系实现能量的传递和数据交换。
2 RFID系统安全与隐私
2. 1机密性
一个RFID电子标签不应当向未授权读写器泄漏任何敏感信息,RFID标签应对任何未经授权的阅读器屏蔽,且在不严苛的通信设备管制情况下,阅读器和标签之间的消息通信比直接通信被窃听的可能性更大［4］。
2. 2完整性
在RFID系统中,通常使用消息认证码来进行数据完整性的检验,一般采用一种包含共享密钥的散列算法,把待测信息和共享密钥连接在一起进行散列运算。但多数中低端的RFID系统传输信息的完整性无法得到保障,若不采用数据完整性控制机制,可写的标签存储器可能受到攻击。
2. 3重放问题
在重放攻击中,有效的RFID信号被中途截取,并将其中的数据保存,这些数据随后被发送给读写器,在那里不断地被“重放”。由于数据是真实有效的,所以系统就会以正常接收的方式来处理这些数据。常用的解决方法是使用挑战响应机制来抵御重放攻击。随机数和时间戳也经常作为抵御重放攻击的有效策略。
2. 4略读方式
在不知情或未授权情况下超越权限非法获取RFID上的数据的攻击方式。电子护照是略读攻击最典型的攻击对象,由于电子护照中包含大量的用户信息,其被要求使用数字签名进行强制被动认证机制,但数字签名未与电子护照的特定数据关联,这样阅读器不被认证,标签会不加选择地进行回应［5］。
3 RFID数据安全与隐私解决方案
3. 1物理安全机制
( 1) 电子屏蔽。法拉第网罩方式利用电磁屏蔽原理,将电子标签置于由金属网或者金属薄片制成的容器中,利用电磁屏蔽原理阻隔电波的通过,使之不能接受来自任何读写器的信号。用户可将私有物品放在有这种屏蔽功能的手提袋中,防止非法读写器的侵犯。
( 2) 使用Kill命令。Kill命令是物理销毁RFID标签的一种方法,让一个标签失效或关闭。接到Kill命令后,电子标签停止工作,失去原本对阅读器询问和相关命令进行应答和执行操作的功能,可消除消费者在隐私方面的顾虑,但其限制了标签的进一步利用,成本较大。
( 3) 选择性阻塞和主动干扰。选择性阻塞,该方案是用户通过携带阻塞器标签保护自身物品上的标签不被非法读取,同时这种方法又不影响周围其他合法射频信号的通信,当读写器询问某一标签时,即使所询问物品并不存在,阻塞标签也将返回物品存在的信息, 防止读写器读取顾客的隐私信息。
类似原则性阻塞的还有主动干扰。使一个设备不间断地发出无线电干扰信号,用于干扰附近的射频识别系统的读写器,使其无法工作,从而保护隐私。
3. 2标签认证机制
迄今为止,最重要的网络与通信安全的自动化工具就是加密。基于密码技术的安全机制结合现有较成熟的密码编码方法来设计实现符合RFID安全需求的密码协议［6］。
( 1) Hash - Lock协议。Sarma等人提出的Hash - Lock协议不使用真实的标签ID,而是用mate ID来替代,其是基于单向散列函数,可防止未授权的读者阅读标签内容。但其没有ID动态刷新机制,且ID的变换形式meta ID是保持不变的,ID是以明文的方式通过不安全信道传送。所以该协议易受到重传攻击和假冒攻击。
( 2) Weis等提出的随机化Hash - lock协议。采用随机数的询问应答方式,其执行过程和Hash - Lock协议基本一致。该协议增加了随机数R,可有效地防止重传攻击,但此认证通过后的电子标签的标识ID仍以明文的形式通过不安全信道传送,所以该协议仍不能有效地防止假冒攻击。不仅如此,在每次电子标签认证时,后端数据库均需要将所有电子标签ID发送给读写器,两者之间的通信量极大。所以该协议也不实用。
( 3) Hash链协议也是基于共享密钥的询问应答协议。但该协议在系统运行之前,电子标签和后端数据库首先要预共享一个秘钥值,且电子标签能实现ID的自主更新,但Hash链协议是个单向认证的协议,只能对电子标签身份进行认证,该协议也容易受到重传和假冒攻击。且该协议需要两个不同的Hash函数,这样会增加电子标签的成本。
( 4) 基于Hash的ID变化协议。该协议与Hash链协议类似,但由于每次会话中的交换信息都不同,所以该协议可以抗重传攻击,因系统使用了一个随机数R对电子标签标志不断进行动态刷新,认证后,电子标签还会根据后端数据库返回的信息更新自己的ID,但若攻击者的攻击是发生在后端数据库更改了ID但电子标签还未更改ID时,就将导致数据严重不同步,合法的标签在以后的回话中将无法通过认证。所以该协议不适合使用分布式数据库的计算环境［7］。
( 5) LCP协议。该协议也是询问应答协议,但与前面同类的协议不同的是它每次执行之后均要动态刷新电子标签的ID。该协议电子标签也是在消息接收验证通过之后才更新其ID的。所以该协议同样不适用于使用分布式数据库的普适环境,并存在数据库同步的潜在安全隐患。
( 6) Rheed等人分布式RFID询问应答认证协议。 该协议适用于分布式数据库环境,是典型的询问应答双认证协议。读写器和标签都产生一个随机数,只有当数据库和标签都通过认证次才可进行访问。目前还未发现该协议有明显的漏洞或缺陷。但由于执行一次该协议需要电子标签进行两次Hash运算,所以制作成本较高。
3. 3消息加密机制
出于成本和提高数据传输速率等因素考虑［8］,上述协议中的消息都采用的是明文的方式。但由于没有采用任何的加密措施,RFID系统中的数据安全主要依靠加密算法本身的保密性,一旦这种算法被攻破,依据于这种算法的RFID系统的安全性将遭遇相当大的威胁,所以将公开的高级的算法引入RFID应用中提高RFID系统的安全性是很有必要的。
公开的加密算法主要有对称加密算法和非对称加密算法两种。对称密码体制是一种传统密码体制,在加密系统中加密和解密采用相同的密钥。对称密码体制具有很高的保密强度,同时计算开销小、加密速度快。但其存在着通信双方之间确保密钥安全传递的问题。另外,对称加密体制仅能用于提供数据的机密性, 不能用于数字签名［9］。
非对称密码体制也叫公钥加密技术,在该加密系统中,加密和解密是相对独立的,使用不同的密钥,加密密钥公开,解密密钥私有,并不能互相推导。非对称密码体制算法复杂、加密数据的速率较低,然而它能方便安全地实现数字签名和认证。所以可将这两者相结合,利用对称密码算法处理RFID系统中的用户信息, 利用非对称密码算法加密对称加密算法的密钥,解决密钥管理的问题。
要加强RFID系统的安全,就要加强安全操作维护, 包括系统规划、风险评估、安全培训,应急处理等多个方面［10］,同时,教育、立法等也可以有效地降低安全隐患。
4结束语
无线射频识别技术与应用研究 篇10
无线射频识别(Radio Frequency Identification,RFID)是一种新兴的信息通信技术,它利用无线电射频信号识别特定目标并读写相关数据,而无需在识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触,其最早起源于雷达技术的发展和应用[1,2]。1948年,哈里斯托克曼发表了《利用反射功率通信》一文,奠定了RFID的理论基础,并最早应用于二次世界大战英军的I F F敌我识别(Identify:Friend or Foe)系统中。
自RFID技术诞生以来,其发展经历可概括为以下几个阶段:2 0世纪4 0年代,雷达的改进和应用催生了RFID技术;50年代,处于实验室的研究和探索阶段;60年代,RFID技术的理论得到发展,开始一些应用尝试;70年代,RFID技术与产品研发处于大发展时期,出现了一些最早的RFID应用;80年代,RFID技术及产品进入商业应用时期;90年代,RFID技术标准化问题日趋得到重视,RFID产品被广泛应用,逐渐成为人们生活中的一部分。21世纪至今,RFID产品种类不断丰富,各式电子标签得到发展,应用规模和行业不断扩大[3]。
近半个世纪,自动识别技术形成了一个集条形码(Barcode)技术、光学字符识别(OCR)技术、智能卡(Smart Card)技术、射频(RF)技术及生物识别(Biometry)技术等在内的多格局高新技术。其中射频识别技术以其远距离、非视距、读写速度快、环境适应性强、数据存储量大等特有的技术优势,正逐渐受到关注,并已经在各领域得到广泛使用。
2 RFID系统介绍
2.1 系统构成
RFID是一种非接触式的自动识别技术,它利用射频信号通过无线传输的方式来进行数据交换和目标识别。识别工作无须人工干预,且可适应各种恶劣环境。一个典型的射频识别系统一般由电子标签、读写器以及计算机系统等3个部分组成,如图1所示。
(1)电子标签(Tag)。主要是由具有模拟、数字记忆功能的芯片,以及依不同频率、应用环境而设计的天线所组成。标签分为无源标签(Passive Tag,或称为被动标签)和有源标签(Active Tag,或称为主动标签)两种,负责存储被识别对象的数据信息。
(2)读写器(Reader)。主要是由无线电发送和接收模块、模数控制模块、中央处理单元、以及读写天线组成。通常可设计为手持式或固定式,负责对标签进行识别、读取和写入等操作。
(3)计算机系统。作为上位机主控系统,通过有线或无线方式与读写器相连,获取电子标签内部信息,依据应用需求进行初步数据筛选与处理,实现后台控制功能。
其中,通常将电子标签,读写器和天线三者称为前端数据采集系统。
2.2 系统实现过程
RFID系统在实际应用中,通常将电子标签附着在待识别物体的表面上,电子标签中存储有标识对象的相关数据信息。读写器利用无线通信方式读取电子标签中储存的相关信息,并辨识数据的有效性,从而达到对物体自动识别的目的。对于被动射频系统,读写器通过天线发送出具有一定能量的射频信号,当标签进入到射频能量场的有效区域时,通过产生耦合电流来获取能量激活内部电路,而后由标签天线发送出自身存储的相关目标信息,经读写器读取并解码后传送至P C机进行后台数据筛选和处理。对于主动射频系统,则是由电子标签主动发送某一频率的电磁波,由读写器感应获得能量并进行数据读取[4]。
3 RFID基本原理
在RFID系统中,电子标签和读写器通过各自天线建立起无线通信,实现能量传输和数据传输。其中不同频段的能量传输均为电磁耦合方式,而其数据传输根据目标距离及其实现过程的不同,分为负载调制和反向散射调制两种。
在低频射频识别系统中,读写器和标签之间的数据交换通过电感耦合方式来实现,该方式类似于变压器结构。当标签处于发送天线近场区域时,在读写器和标签之间即可产生交变的磁场,标签在磁场中获得能量,激活电路实现通信。其中标签的天线线圈和其内部电路构成谐振电路,通过改变谐振电路电阻的通断状态,来改变读写器天线上的电压变化,实现标签对天线电压的振幅调制。当标签接收读写器发来信息时,即可发射数据流改变电子标签谐振回路的参数,使磁场耦合的初级回路的阻抗大小和相位发生改变,这个过程就是一个负载调制。读写器通过检测变换阻抗的电压来获取负载调制信号,再通过解调和相关信号处理来提取标签返回的数据[5]。
在电磁波辐射远场,读写器和电子标签之间的距离相距几米到几十米,此时RFID系统通过电磁波的耦合和反射来实现,称为反向散射调制技术[5]。电磁波通过读写器的天线向空中传播,到达目标的微波能量一部分被标签吸收,另一部分能量被标签向各个方向散射,其中一部分能量反射回读写器的天线。从雷达原理可知电磁波被大小超过波长一半的物体反射,物体的反射横截面表征了物体反射电磁波的效率。电子标签通过改变天线的匹配程度来改变其等效的反射横截面的大小来实现和读写器之间的数据通信。即当标签的天线阻抗匹配时,标签接收到的大部分能量被吸收;当标签的天线不匹配时,大部分接收的能量被反射回读写器。电子标签根据需要发送的数据改变天线的匹配电路,从而完成信号的调制。常用的调制方法有ASK、PR-ASK和PSK。超高频和微波系统通常使用反向散射调制技术,其特点是识别距离远、数据传输速度快、能用于多目标识别和移动物体的识别。
4 RFID系统的分类
根据不同的标准,RFID系统有不同的分类方式,下面介绍几种常用的分类方式。
4.1 根据标签的供电方式
电子标签依据其供电方式不同可分为有源(主动)标签和无源(被动)标签。有源标签内部含有电池,由有源标签构成的系统称为主动射频系统,即在通信过程中,由电子标签主动发送射频信号为场内读写器提供所需能量。有源标签的识别距离较远,多用于较长的读写距离和高读写速度的场合。其缺点是体积较大,价格较高且使用寿命较短。与之相反,无源标签则无内部电源,其利用读写器发送的射频信号来获取能量。无源标签的识别距离较短,一般用于近距离的识别和信息验证场合。与有源标签相比,其体积小、重量轻、价格便宜且寿命较长。
4.2 根据标签的存储器类型
根据电子标签存储单元的数据读写方式不同系统分为:只读型、可重复读写型和一次写入多次读取型。只读型存储器内部信息出厂时已经固定,用户只能读取而无修改权限。该类系统成本较低,一般用于门禁管理、车辆管理和物流管理等。一次写入多次读取型存储器仅允许用户写入一次数据,写入数据后可多次读取,但不得再修改。此系统成本较高,多应用于资产管理、药品管理和军品管理等。可重复读写型存储器允许用户进行多次数据修改和更新。此类系统成本最高,应用于航空货运管理、信用卡服务等。
4.3 根据RFID系统的工作频率
RFID系统的工作频率一般是指读写器与标签间进行无线通信时所使用的射频信号频率,按其频率波段范围不同,系统通常分为以下四种:低频系统(30~300KHz)、高频段系统(3~30MHz)、超高频系统(300MHz~2.45GHz)和微波系统(2.45GHz以上)。其中低频RFID系统常用频率为125KHz和134KHz,适用于较近距离场合,如门禁、一卡通等。高频系统常用频率为13.56MHz,适用稍远距离场合,如会议系统、机票验证等。超高频系统常用频率为860MHz和915MHz,适用远距离场合,如物流管理、车辆跟踪等。微波系统常用频率为2.45GHz和5.8GHz,适用于需要较长的读写距离和高读写速度的场合,如火车监控、高速公路收费等。
5 RFID的应用与展望
5.1 应用领域
无线射频识别技术与条形码等传统识别技术相比具有其独特的优势,如短距离射频识别产品不受光线、视距的影响,不怕油污和水渍,可同时识别多个物体,且无需人力介入等。在这样的环境中可替代条码,例如在零售业中的货品统计与管理。长距射频识别产品识别距离可达几十米甚至上百米,且可快速读取数据和目标识别,其多用于交通运输管理中,如汽车自动收费或火车货运管理等。随着大规模集成电路技术的进步以及生产规模的不断扩大,无线射频识别产品的成本将不断地降低,其应用将越来越广泛。在北美、欧洲、大洋洲、亚太地区及非洲南部,无线射频识别技术被广泛应用于工业自动化、商业自动化、交通运输控制管理等众多领域;汽车、火车等交费系统;停车场管理系统;物品管理;流水线生产自动化;安全出入检查;仓储管理;动物管理;车辆防盗等。以下给出了几种常用射频频段的特性参数,并列举了其典型的应用。
5.2 亟待解决的问题
RFID技术具有广阔的应用前景,但是在技术、管理等方面还存在着诸多问题,如果这些问题不能很好地加以解决,将会严重影响RFID技术的使用和推广。
1.行业国际化标准的制定和推行。目前与射频识别技术有关的标准组织有:国际标准化组织(ISO)、美国的EPC Global、日本的Ubiquitous ID,形成三足鼎立的局面。另外在一些国家,射频识别技术的生产和应用还存在着一些区域性的行业标准,且相互难以兼容,这些都制约了R F I D产品在世界范围内的顺利流通。因此,制定行业国际化标准是当前重要而急切需要解决的问题。
2.RFID管理与应用软件需要进一步发展与完善。目前许多厂商仅将注意力放在RFID芯片技术上,而未重视后端应用软件以及电子标签在流通中的管理。对于使用RFID技术的企业而言,如何有效处理该技术带来的巨大资料,降低成本,提升生产效率是至关重要的问题。因此企业也急需一个包括后端资料库和应用软件在内的资料管理平台,来处理由RFID系统生成的大量资料。
3.安全机制急需改进。当前使用的RFID系统还没有非常可靠的安全机制,无论是个人信息还是企业的商业机密,都有可能被人窃取。另外,RFID系统感应器中的唯一标示符也较容易被复制,其基本验证机制也存在严重的安全缺陷。
4.成本仍需降低。尽管RFID以其独有的技术优势而凸显其发展潜力,但与条形码等识别技术相比,仍存在制造和使用成本较高等问题,这在某种程度上也制约了其在更广领域的应用和发展。
5.3 发展趋势[6]
随着应用的普及,射频识别系统在性能等各方面会有很大的提高,可以预见未来的射频识别系统将具有以下的技术趋势。
系统的高频化:由于超高频射频识别系统具有低频系统无可比拟的优点,如识别距离远、无法伪造、可重复读写、体积小巧等。因此,随着制造成本的降低,超高频系统的应用将会越来越广泛。
系统的网络化:大的应用场合需要将不同系统所采集的数据进行统一处理,然后提供给用户使用。这就需要将射频识别系统与以太网、Zigbee、Wi-Fi等网络技术相结合,来扩展其作用范围,实现系统的远程控制与管理。
系统的兼容性更强:由于目前标准不统一,造成多家厂商的产品之间互不兼容。这就要求系统能够具有很强的兼容性,能够兼容处理多家厂商的产品。
系统的数据量更大:未来射频识别系统将会处理大量数据,这就需要系统具有更强的数据存储能力及数据处理能力,数据库应具备强有力支持。
6 结束语
无线射频识别技术以其非接触式读取、资料可更新、存储容量大、可重复使用、同时可读取多个电子标签、资料安全性好等诸多优点,已经被世界公认为本世纪十大重要技术之一。另外,由于其应用频段的灵活性和不同应用环境下的适应能力,使得RFID技术与计算机技术和现代网络及通信技术相结合,已经应用于各行各业,且均取得了明显的效果。在不久的将来,射频识别技术也必将会渗透到各个领域,形成一个人与人、人与物、物与物的无缝衔接网络覆盖格局。
参考文献
[1]H.STOCHMAN.Communication by means of re-flected power[J].Proceedings of the IRE,1948,36(10):1196-1204.
[2]J.J.BUSSGANG,P.NESBEDA,H.SAFRAN.Aunifiedanalysis of range performance of CW,pulse,andpulse[J].Doppler Radar.Proceedings of the IRE,1959,47(10):1753-1762.
[3]游战清,李苏剑.无线射频识别技术(RFID)理论与应用[M].北京:电子工业出版社,2004.
[4]蒋峻,唐日英.RFID射频标签取代条形码的一种方案[J].科技资讯,2007,(4):17-18.
[5]Klaus Finkenzeller编著,吴晓峰,陈大才译.射频识别(RFID)技术(第三版)[M].北京:电子工业出版社,2006.
射频识别 篇11
DRID
无线射频识别（RFID，RBdio Frequency Identification）技术是一项非接触式自动识别技术，它通过空间耦合（交变磁场或电磁场）自动识别目标对象并获取相关数据，以达到目标识别和数据交换的目的，识别工作无需人工干预。
AFID系统的基本工作原理可以通过图1进行阐述：阅读器将要发送的信号，经编码后加载在某一频率的载波信号上由天线向外发送，进入阅读器工作区域的电子标签接收此脉冲信号，标签内芯片中的有关电路对此信号进行解调，解码、解密，然后对命令请求，密码，权限等进行判断。若为读命令，控制逻辑电路则从存储器中读取有关信息，经加密、编码，调制后通过电子标签内天线再发送到阅读器，阅读器对接收到的信号进行解调，解码，解密后送至中央处理系统进行有关数据处理；若为修改信息的写命令，有关控制逻辑引起的内部电荷泵提升工作电压，提供擦写EEPRQM中的内容进行改写，若经判断其对应的密码和权限不符，则返回出错信息。
RFID系统的应用范围
国际物联网时代即将到来，据悉，RFID技术已在欧美市场广泛应用，随着中国市场RFID技术的日趋成熟和RFID标签价格的降低，RFID电子标签将替代传统的一维条形码和二维码。如果说二维码是一维码标签的延伸，那RFID的诞生就是标签行业的一场革命。其应用领域主要在以下方面：
1.物流管理
物流是RFID最大的市场应用空间，可以极大地提高物流环节的效率，并为实现零库存提供技术保障。全球零售业巨头沃尔玛以及德国麦德龙极力推广RFID标签的应用，均已实现在超市中利用RFID技术来实现产品识别、反偷窃，实时库存和产品有效期控制。
2.食品安全
食品安全问题是一个国家的民生大事，RFID技术可以通过对食品原来的种植或养殖过程进行全程的管理记录以及对食品流通的环节进行正向跟踪和逆向追溯，全方位保证食品安全。
3.商品防伪一
商品防伪能保障正常的市场秩序与消费信誉，具有巨大的市场空间。采用RFID防伪技术与无线通讯网络可以在任何时间、任何地点实现商品的质量检验，目前已在烟、酒。医药等商品上进行试点。
4.其他领域的应用
RFID具有着非常广泛的应用空间，比如在交通管理，军品管理、安防，动物养殖与宠物管理，图书馆管理等领域，都具有巨大应用前景。
RFID标签天线制备技术
影响RFID推广的核心问题在于芯片技术以及成本。如图2所示，RFID电子标签主要由底材、天线及芯片组成，天线层是主要的功能层，其目的是传输最大的能量进出标签芯片。与传统蚀刻法，绕线法相比，标签天线的直接印制法大大节约了成本。
1.标签天线的传统制造工艺
①采用蚀刻方式加工制备标签天线
天线在蚀刻前应先印刷上抗蚀膜，首先将PET薄膜片材两面覆上金属（如铜、铝等）箔；然后采用印刷法（丝网印刷，凹印等）或光刻法，在基板双面天线图案区域印刷抗蚀油墨，用以保护线路图形在蚀刻中不被溶蚀掉：然后进行蚀刻，即将印刷油墨图案已固化的片材浸入蚀刻液中，溶蚀掉未印刷抗蚀油墨层区域的金属；然后再去除薄膜片材天线图案金属层上的抗蚀刻油墨，这样就得到了标签天线。或者采用光刻法，在覆铜基板表面预先涂布光敏抗蚀膜，并用相应的掩膜覆合曝光，经过显影腐蚀，除去版上残留抗蚀膜，就得到一个完整的天线图形。
②绕线法制备标签天线工艺
目前。铜导线绕制RFID标签天线的制造工艺通常是使用自动绕线机进行，即直接在底基载体薄膜上绕上涂覆了绝缘漆，并使用低熔点烤漆的铜线作为RFID标签天线的基材，最后用黏合剂对导线与基材进行机械固定。其工艺流程如图4所示。该方法可靠性较高，但对于RF19电子标签来说成本太高。
2.标签天线印制工艺
基于传统标签天线制备方法中存在的污染环境、成本较高的弊端，且工艺复杂，成品制作时间长，必将被新的工艺所替代。采用印刷方式直接印制RFID标签天线是一种环保节能、低成本的制造工艺。现有可行的印制RFID标签天线的印刷方式有丝网印刷和喷墨印刷。
①丝网印刷法制备天线
丝网印刷是使用模版直接印刷的过程，即用导电油墨直接印刷在纸基或塑料薄膜卷材上，其一般工艺流程为：
标签天线的丝网印刷就是把导电油墨由网版的另一侧以刮板将油墨扫压过网版，而油墨则穿透过网版上天线图样的网孔间隙，粘印在被印刷的底材上。在进行RFID的标签天线印刷时，由于不同工作频率的RFID标签的天线线圈将对应不同的圈数，线圈厚度和每一圈之间的距离（如HF波段使用13.56MHz的芯片，通常它要求线圈圈数为6，厚度约为20um：UHF波段使用868MHz和950MHz的芯片，线圈截面厚度约为4um），故所印刷的墨层厚度、每一道线的宽度和干燥后的图形轮廓都有严格的允差范围（如两次重叠套印的误差必须在0.1mm之内）。
网版印刷的墨层厚度最多可以达到100um，是柔印、胶印和凹印的几倍，这对于用导电油墨印刷标签天线是十分有利的。在实际印刷电路生产中，墨层厚度的要求一般在8～12um，其干燥则可以采用UV，IR及热风等方式来完成。
②喷墨印刷法制备天线
丝网印刷在一定程度上节约了成本，但其油墨采用70%左右的高银含量的导电银浆，得到15～20um之间的天线，属于厚膜印刷方式，成本高，且印刷过程中有溶剂排放，墨层柔顺性较差。采用喷墨打印机制备导电线路，只需要根据计算机系统设计的图案，由喷墨打印机的喷头将导电墨水喷涂到基板上而形成导电线路。喷墨印刷方式作为非传统印刷，在天线制作方面由于其制作周期短、无污染、成本低等特性被广泛关注。国内外很多知名院校、研究所长期致力于喷墨导电墨水的研究，取得了显著的成就。北京印刷学院以李露海教授为带头人的科研团队成功研制出导电膜厚度在1um左右，电阻达到1Ω左右的喷墨导电墨水：美国Kovio公司在2008年推出了用喷墨打印纳米硅墨水制备的FFD，成为喷墨打印墨水第一个商业成功的案例；韩国顺天大学2009年研制出基于碳纳米管墨水的全印刷1-bit射频标签。
采用喷墨印刷来进行RFID标签的制作可分为3种方式：①使用喷墨印刷方式把抗蚀油墨、阻焊油墨和字符油墨等喷射到覆铜板上，经过固化后得到成品；②采用含有纳米金属颗粒的导电墨水直接将电路图形喷在聚酯片基上，经过低温烧焙固化，形成电路：③通过采用相应特性的墨水，采用喷墨印刷的方法制造RFID标签中的电容器及电阻器等电子器件。与传统的印刷方式相比。采用喷墨印刷的方式可以达到更快的生产速度，印刷成本也有所降低，更重要的是能够增加其布线密度，从而提高成品质量。
展望
RFID标签以其独特的优势，逐渐应用在各个领域。人们致力于研究解决传统制备方式存在的弊端，喷墨印刷作为标签天线新技术，依托成本低、导电性好，无污染以及天线图案易控制等优点，将使RFID技术得到更广泛的应用。
射频识别测试系统集成方案设计 篇12
随着射频识别 (RFID) 技术的蓬勃发展, 对RFID设备的需求也日趋旺盛, 根据有关机构预测, 到2014年, 中国市场对RFID电子标签的需求将达到60亿枚。越来越多的厂商和企业投入到RFID设备生产这一领域内, 各种不同类型的RFID设备不断涌现。然而, 不同的设计方案与制作工艺导致了不同品牌和型号的RFID设备性能差异明显, 并且RFID设备生产商所标称的产品及系统性能参数都是基于不同的测试方法和标准而定, 产品之间的对比缺乏一个统一的基准平台, 这给对同类产品的性能差异进行有效公正地横向比较以及系统集成应用带来了困难[1]。因此, 对RFID设备及系统进行科学地测试成为有效应用RFID系统的一项关键任务。
尽管目前已有不少针对RFID设备的测试方法, 但在测试原理、测试方法、测试系统和数据处理等方面, 未能针对RFID设备的差异性综合考虑多个性能指标实现设备选型的最优化。
2 RFID测试系统集成方式
针对上述提到的问题, 结合RFID系统的发展趋势, 本文设计了一种基于无源RFID传感器标签的网络测控平台方案, 其总体结构如图1所示。该平台分为现场测控层、企业级监控层及远程监控层三层结构。现场测控层负责对现场数据进行采集和处理;企业级监控层在线控制现场设备;远程监控层利用商业以太网实现远程检测与控制。在工业生产过程中, 现场需要对分布式的多个物品信息以及环境参量进行测量、运算、控制和显示, 而且现场测控数据是整个平台的数据来源, 对数据的实时性和可靠性有苛刻的要求。因此, 现场测控层采用无线传感器网络领域中基于IEEE 802.15.4的Zigbee网络协议[2], 构建一个多条自组织网络, 无线传感器网络节点集成了无源RFID标签和多个传感器, 分别负责采集物品信息和环境参量。现场测控网络与企业监控层网络通过网关进行联接, 企业监控层采用以太网, 系统服务器存放各种数据库等资源, 并通过Web服务器与外界Internet相联。
(1) 现场测控层
现场测控层在测控数据的传递中起着桥梁的作用, 主要包括RFID传感器信息检测装置、汇聚节点/网关、现场监控微机, 各组成单元在系统中承担不同的测控任务。
RFID传感器信息检测装置是系统中数据采集和接收现场测控策略的前端设备, 是现场测控层最关键的部分。其主要由两大部分组成:用于发射激活标签功率信号和进行前端信息显示任务的阅读器模块, 用于采集物品识别信息和周围环境参量, 并且可以通过Zigbee网络进行节点通信的无源RFID传感器标签节点模块;两部分之间以RFID无线通信方式进行数据交换和能量传输。图2的RFID传感器信息检测装置中显示了两个模块之间的相互关系、数据流向和总体控制。
阅读器模块由微处理器、阅读器、RFID天线、LCD显示模块、按键控制模块、电源模块组成, 阅读器与微处理器采用RS-232连接方式, 利用按键控制模块控制阅读器的工作方式, 同时LCD显示模块对经微处理器处理后的阅读器天线接收回来的信号进行显示。阅读器模块可以对其功率允许范围内的多个无源标签节点进行激活和读取。
无源RFID传感器标签节点模块包括不同功能的传感器、多端口RAM、多功能微处理器、RFID标签、充电电路、电源管理电路、可编程计时器、RF无线收发单元、RF天线等单元。支撑该节点模块工作的电能不是由电池供应, 而是由阅读器模块发出的无线脉冲提供。来自阅读器模块的无线脉冲激活RFID标签的同时提供足够的能量给充电电路储能, 并通过电源管理电路分配给标签节点中的其他电路, 实现传感器网络节点的无源持续供能。
汇聚节点 (网关) 在系统中负责接收来自Zigbee网络中的汇聚信息, 转换成网络协议后, 通过RS-232发送信息给现场监控微机, 或者通过以太网把信息发送给企业级监控层的中间设备, 实现现场设备和企业级监控层的直接通信。在现场监控微机上运行测控软件, 为操作人员提供一个直观的图形化界面, 通过RS-232连接汇聚节点实现与现场测控设备间的数据交换, 对测控设备实现实时监测和现场直接控制, 并提供测控参数的趋势曲线记录, 为操作人员提供数据支持。同时, 通过监控系统向现场测控设备发送测控指令, 使各测控节点协同工作, 保证系统的正常运行。
(2) 企业级监控层
企业级监控层位于现场测控层的上层, 具体包括测控策略服务器、系统服务器、工作站及Web服务器等, 主要负责综合监控各测控现场的所有信息并集中显示, 进行系统测控策略设计, 实现测控回路组态、过程优化计算和参数修改等控制处理。基于虚拟仪器技术, 提供测控模块的组态, 通过图形化操作, 可以方便地生成或修改测控策略以适应现场测控模块的改变, 达到优化系统测控的目的。本层软件系统主要由策略编辑模块、实时内核模块、终端监控模块和后台数据库系统组成。
(3) 远程监控层
随着Internet应用范围和空间的不断拓展以及网络测控本身发展的需要, 人们对系统远程监控及测控数据的大范围共享提出了越来越高的要求, 希望搭建一个基于Internet的远程测控平台实现测控网络与信息网络的融合。远程测控层构建在Internet的框架上, 在线提供现场测控参数的实时数据和历史数据, 使用户不管身在何处都可以方便地浏览测控现场的各种实时数据, 了解现场的工作情况。
3 网络测控平台并发控制模型
RFID测试系统中的远程数据服务器需要根据处在不同地点的两个或多个远程现场测控终端发出的不同数据包作出整体性能的检测判断, 极易发生访问冲突。如果没有良好的并发控制机制, 将直接导致服务器端数据包接收混乱甚至测量结果错误。高效的并发控制策略可以提高服务器系统的并行处理能力, 改善交互响应时间。目前网络化测控系统并发控制主要有消息机制并发控制、令牌环机制、编辑锁机制等。
消息机制并发控制在大型项目消息队列协同机制的实现中具较大局限性和复杂度, 如跨平台和分布式的实现;令牌环并发控制中令牌环通常只有一个, 用户操作会受到量的限制;编辑锁并发控制通过对操作对象加锁禁止其他对象的访问, 但容易引发意图不一致。与上述机制相比, ICE (Interne Communications Engine) 异步方法分派并发控制具有面向对象、支持线程、实现语言与传输机制无关性等优点, 能显著提升网络测控平台并发控制性能。
结合前面已建立的无源RFID传感器标签网络测控平台, 建立并发控制模型 (见图3) 。该模型采用服务器—中间件—客户端结构, 平台各部分之间交互使用TCP/IP、HTTP通信协议。在该平台中, 服务器负责整个系统的管理、控制和调度, 实现存取管理和数据的一致性, 协同多方之间的同步性。服务器端通过调用应用接口进行数据管理和各项操作管理, 如显示、检索和更新数据等;服务器端包含了中间件的服务器核心组件, 通过网络协议与客户端通信, 接受客户端请求, 存储客户端的测量数据。
4 结语
基于无源RFID传感器标签的网络测控平台方案, 及以此为基础搭建系统框架和建立测试指标体系, 可以为RFID用户提供公正、可靠的测试数据, 给用户选择RFID设备和构建RFID系统提供有效的帮助与指引。
参考文献
[1]肖凤仙.RFID中间件的国内外发展现状及未来发展趋势[J].中国电子商务, 2012 (17) :73.