現(xiàn)代社會生活中,對于信息的需求日益增長。例如在貨運(yùn)中對貨物相關(guān)信息的查詢、門禁系統(tǒng)對于進(jìn)出人員的查詢、收費路口對于車輛的查詢等等。如果采用傳統(tǒng)的手工方式,既耗費人力又耗費時間,所以現(xiàn)在越來越多借助電子技術(shù)來完成信息查詢。常見的方法主要是條形碼和RFID。
【摘要】射頻識別(RFID)技術(shù)憑借其傳輸數(shù)據(jù)率高、通信距離長和可靠性等優(yōu)點,使之超越條形碼和IC卡等諸多識別技術(shù),成為下一代識別技術(shù)。隨著RFID技術(shù)的快速發(fā)展,其應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)廣泛延伸到人們生活和工作的各個領(lǐng)域,基于上述背景,本文介紹了RFID技術(shù)的內(nèi)涵、分類、應(yīng)用、面臨的問題及其發(fā)展前景。
【關(guān)鍵詞】RFID技術(shù),射頻信號,自動識別,電子標(biāo)簽
1.RFID技術(shù)
RFID是射頻識別技術(shù)的英文(RadioFreq-uencyIdentification)縮寫。它從20世紀(jì)90年代開始興起,是自動識別技術(shù)的一種高級形式,它可以通過無線信號識別特定目標(biāo),并讀寫有關(guān)數(shù)據(jù)。作為快速、高效、實時、準(zhǔn)確、高效采集與處理信息的高新技術(shù),被公認(rèn)為21世紀(jì)十大重要技術(shù)項目之一。
1.1系統(tǒng)組成
RFID的基本原理是利用射頻信號和空間耦合傳輸特性,通過射頻方式進(jìn)行非接觸雙向通信,實現(xiàn)對被識別物體的自動識別并交換數(shù)據(jù),再通過計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)對物體識別信息的采集處理以及遠(yuǎn)程傳送等功能。RFID系統(tǒng)由天線、電子標(biāo)簽和閱讀器三個基本部件組成。
標(biāo)簽:由耦合原件和芯片組成,每個標(biāo)簽具有唯一的電子編碼,并且無法修改無法仿造?梢愿皆谧R別物體的表面,也可以植入體內(nèi),其保存有約定格式的電子數(shù)據(jù),可以多次被閱讀器寫入和讀出。
閱讀器:閱讀器的任務(wù)是控制射頻發(fā)射信號,通過射頻收發(fā)器接收目標(biāo)簽的已編碼射頻信號,從而讀取并識別電子標(biāo)簽中所保存的電子數(shù)據(jù)。閱讀器可分為手持式和固定式。
天線:在標(biāo)簽和閱讀器間傳遞射頻信號。
1.2分類
可以根據(jù)標(biāo)簽供電方式、標(biāo)簽工作頻率以及標(biāo)簽工作模式等對標(biāo)簽進(jìn)行分類,這里根據(jù)供電方式的不同將RFID分為兩類:有源RFID和無源RFID。
有源RFID的標(biāo)簽自身具備電池,可提供全部器件工作的電源,同時標(biāo)簽電池的能量供應(yīng)也部分地轉(zhuǎn)換為電子標(biāo)簽與閱讀器通訊所需的射頻能量。因此其讀寫距離較遠(yuǎn),但體積大,成本高,壽命比較短,需要定期更換電池。
無源RFID的電子標(biāo)簽上不帶電池,在閱讀器的讀出范圍之外,電子標(biāo)簽處于無源狀態(tài)。無源RFID在接收到閱讀器發(fā)出的微波信號后,將部分微波能量轉(zhuǎn)化為直流電供自己工作,因而其閱讀器發(fā)射功率一般比較大。無源RFID一般可做到免維護(hù),成本低,使用壽命長,外型小巧。相比有源系統(tǒng),無源系統(tǒng)閱讀距離較近,而無源標(biāo)簽僅含有一個芯片和一個印制天線,成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于有源標(biāo)簽,因此無源RFID標(biāo)簽已經(jīng)成為RFID標(biāo)簽技術(shù)的主流。
2.RFID技術(shù)在國內(nèi)的應(yīng)用
自從1987年第一個實用的RFID電子收費系統(tǒng)在挪威進(jìn)行嘗試后,RFID技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)展和深化。上世紀(jì)90年代初的金卡工程推動了國內(nèi)IC卡的應(yīng)用和發(fā)展,也為RFID產(chǎn)業(yè)打下了應(yīng)用和技術(shù)基礎(chǔ)。進(jìn)入21世紀(jì),RFID產(chǎn)業(yè)受到了政府部門和研究機(jī)構(gòu)的重視,各項支持政策逐步出臺,支持力度逐步加大;同時,政府也大力推動了RID在行業(yè)的應(yīng)用。目前RFID技術(shù)已經(jīng)在國內(nèi)得到廣泛的應(yīng)用,主要集中在身份識別、公共交通管理、物流管理、圖書管理門禁系統(tǒng)、票證等領(lǐng)域。
2.1政府機(jī)構(gòu):身份識別
電子標(biāo)簽可以嵌入到***、護(hù)照、工作證的各種證件中,用作人員身份識別,這是目前RFID技術(shù)應(yīng)用最為廣泛和成熟的領(lǐng)域之一。我們?nèi)粘I钪凶畛R姷木褪怯脕砜刂迫藛T進(jìn)出建筑物的門禁卡。中國第二代居民***,基于ISO/IEC14443-B標(biāo)準(zhǔn)的13.56MHz電子標(biāo)簽,該項目可以說是國內(nèi)乃至全球最大的RFID應(yīng)用項目之一,此外教育部學(xué)生購票優(yōu)惠卡和共青團(tuán)中央青年卡也都是基于RFID技術(shù)。當(dāng)然,除了用于身份識別之外,美國、日本和新加坡等政府已經(jīng)開始應(yīng)用RFID技術(shù)用于提升政府管理機(jī)構(gòu)的信息化程度,提高政府采購和供用的效率。
2.2城市公共事業(yè)
城市交通管理是國內(nèi)應(yīng)用RFID技術(shù)最早的也是最成功的領(lǐng)域之一,目前國內(nèi)主要涉及的應(yīng)用有電子車票、不停車收費(ETC)等。城市交通一卡通是RFID應(yīng)用的一個亮點。目前,在中國大部分城市實現(xiàn)了乘坐公共交通刷卡消費,全國累計發(fā)放城市一卡通量超過3.1億張,廣泛應(yīng)用于城市綜合交通(公交、地鐵、輪渡、輕軌)、公用事業(yè)繳費。并且城市一卡通已經(jīng)由單一城市應(yīng)用向多城市互用,對城市一卡通的發(fā)展具有里程碑的關(guān)鍵意義。在不停車收費系統(tǒng)特別是高速公路自動收費應(yīng)用上,RFID技術(shù)可以解決原來收費成本高、管理混亂以及停車排隊引起的交通擁堵等問題,因而許多城市都在建設(shè)和應(yīng)用RFID技術(shù)進(jìn)行著高速公路的不停車收費管理系統(tǒng)。
3.RFID技術(shù)面臨的難題
RFID技術(shù)在推廣應(yīng)用中遇到了不少挑戰(zhàn),主要體現(xiàn)在成本,標(biāo)準(zhǔn),技術(shù)等方面,一旦這些問題得到有效解決,RFID在各個地區(qū)、各個行業(yè)的全面啟動則指日可待。綜合而言,目前RFID技術(shù)發(fā)展面臨的問題主要如下:
3.1標(biāo)準(zhǔn)問題
標(biāo)準(zhǔn)化是推動產(chǎn)品廣泛獲得市場接受的必要措施,但RFID的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)仍未統(tǒng)一,同時存在三大標(biāo)準(zhǔn)陣營,這三大標(biāo)準(zhǔn)互不兼容,無法一體化使用,給RFID技術(shù)的大范圍應(yīng)用帶來很大困難。不同的制造商所開發(fā)的標(biāo)簽通訊協(xié)定,使用頻率不同,RFID標(biāo)簽的芯片性能、存儲器存儲協(xié)議與無線設(shè)計約定等也沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),而且在我國RFID的工作頻率因為種種原因至今沒有確定下來,這些都對RFID產(chǎn)品的互通和發(fā)展造成了極大的阻礙。3.2成本問題
對RFID系統(tǒng)來說,成本仍是首要的問題。RFID的電子標(biāo)簽、讀寫器和天線的制造成本都偏高。目前一個RFID標(biāo)簽的價格約合人民幣2元左右,與激光條形碼的低成本(紙張和油墨成本,約兩分錢)相比,兩者相差幾乎一百倍。在新的制造工藝沒有普及推廣之前,高成本的RFID標(biāo)簽只能用于一些本身價值較高的產(chǎn)品。因此,只有降低成本才能真正實現(xiàn)其價值,而RFID的應(yīng)用推廣也會反過來促進(jìn)RFID技術(shù)的成本降低。
3.3技術(shù)問題
RFID在技術(shù)上尚未完全成熟,特別是遇到某些特殊情況如液體或金屬遮擋物時,無法使用大量的RFID標(biāo)簽。而且RFID標(biāo)簽的可靠性也是一個問題。RFID標(biāo)簽與RFID讀卡器識別時具有方向性,信號容易被阻斷。目前使用的頻率限制了讀寫器和RFID標(biāo)簽間的傳輸距離,使若干標(biāo)簽不能有效地被讀取,標(biāo)簽失效率較高。
3.4可能引起的其他問題。
無源RFID標(biāo)簽一旦接近射頻掃描器,就會無條件地自動發(fā)出信號,無法辨別其掃描器是否合法,不利于個人隱私保護(hù)等。若是RFID技術(shù)發(fā)展成熟,企業(yè)大規(guī)模采用RFID系統(tǒng)之后,將會造成大量勞工面臨失業(yè)的危機(jī),從而影響勞動力市場,造成社會問題。正因為RFID存在著各種各樣的問題,所以這項技術(shù)還有待進(jìn)一步提高和完善。
4.結(jié)語
1948年哈里斯托克曼發(fā)表的“利用反射功率的通信”奠定了RFID射頻識別技術(shù)的理論基礎(chǔ),此后,隨著RFID技術(shù)理論的豐富和完善,目前RFID射頻識別技術(shù)已經(jīng)逐步發(fā)展成為獨立跨學(xué)科的專業(yè)領(lǐng)域。RFID射頻識別技術(shù)將大量的綜合來自半導(dǎo)體技術(shù)、電信技術(shù)、電磁兼容技術(shù)、密碼學(xué)技術(shù)等完全不同的領(lǐng)域的技術(shù)?傮w而言,RFID技術(shù)當(dāng)前發(fā)展趨于標(biāo)準(zhǔn)化,低成本、低差錯率、高安全性、低功耗。
在強(qiáng)大的市場導(dǎo)向下,在國家的大力推動下,隨著技術(shù)的成熟和成本的降低,相信在不太久的將來,RFID技術(shù)在國內(nèi)外必將引起一場重大變革,它將同條形碼技術(shù)一樣深入到我國現(xiàn)代化建設(shè)中,并慢慢延伸到的各行業(yè)方方面面,為提高作業(yè)效率和經(jīng)濟(jì)效益起到關(guān)鍵性作用,成為中國未來新的經(jīng)濟(jì)增長點。
參考文獻(xiàn)
[1]游戰(zhàn)清,李蘇劍等.無線射頻識別技術(shù)(RFID)原理與應(yīng)用[M].北京:電子工業(yè)出版社,2004.
[2]馬志剛.RFID測試解決方案[J].電信網(wǎng)技術(shù),2012.
[3]趙軍輝.射頻識別技術(shù)與應(yīng)用[M].機(jī)械工業(yè)出版社,2008.
[4]周曉光,曉華.射頻識別(RFID)技術(shù)原理與應(yīng)用實例[M].北京:郵電出版社,2006.
[5]陶玉芬.RFID技術(shù)應(yīng)用展望[J].電腦應(yīng)用技術(shù),2006.
[6]丁治國.RFID關(guān)鍵技術(shù)研究與實現(xiàn)[D].安徽:中國科學(xué)技術(shù)大學(xué),2009.
轉(zhuǎn)載請注明來自:http://www.jinnzone.com/zhinengkexuejishulw/30571.html