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发布时间:2014-02-09 16:11:48 更新时间:2014-02-09 16:58:47
现代社会生活中,对于信息的需求日益增长。例如在货运中对货物相关信息的查询、门禁系统对于进出人员的查询、收费路口对于车辆的查询等等。如果采用传统的手工方式,既耗费人力又耗费时间,所以现在越来越多借助电子技术来完成信息查询。常见的方法主要是条形码和RFID。
【摘要】射频识别(RFID)技术凭借其传输数据率高、通信距离长和可靠性等优点,使之超越条形码和IC卡等诸多识别技术,成为下一代识别技术。随着RFID技术的快速发展,其应用领域已经广泛延伸到人们生活和工作的各个领域,基于上述背景,本文介绍了RFID技术的内涵、分类、应用、面临的问题及其发展前景。
【关键词】RFID技术,射频信号,自动识别,电子标签
1.RFID技术
RFID是射频识别技术的英文(RadioFreq-uencyIdentification)缩写。它从20世纪90年代开始兴起,是自动识别技术的一种高级形式,它可以通过无线信号识别特定目标,并读写有关数据。作为快速、高效、实时、准确、高效采集与处理信息的高新技术,被公认为21世纪十大重要技术项目之一。
1.1系统组成
RFID的基本原理是利用射频信号和空间耦合传输特性,通过射频方式进行非接触双向通信,实现对被识别物体的自动识别并交换数据,再通过计算机网络实现对物体识别信息的采集处理以及远程传送等功能。RFID系统由天线、电子标签和阅读器三个基本部件组成。
标签:由耦合原件和芯片组成,每个标签具有唯一的电子编码,并且无法修改无法仿造。可以附在识别物体的表面,也可以植入体内,其保存有约定格式的电子数据,可以多次被阅读器写入和读出。
阅读器:阅读器的任务是控制射频发射信号,通过射频收发器接收目标签的已编码射频信号,从而读取并识别电子标签中所保存的电子数据。阅读器可分为手持式和固定式。
天线:在标签和阅读器间传递射频信号。
1.2分类
可以根据标签供电方式、标签工作频率以及标签工作模式等对标签进行分类,这里根据供电方式的不同将RFID分为两类:有源RFID和无源RFID。
有源RFID的标签自身具备电池,可提供全部器件工作的电源,同时标签电池的能量供应也部分地转换为电子标签与阅读器通讯所需的射频能量。因此其读写距离较远,但体积大,成本高,寿命比较短,需要定期更换电池。
无源RFID的电子标签上不带电池,在阅读器的读出范围之外,电子标签处于无源状态。无源RFID在接收到阅读器发出的微波信号后,将部分微波能量转化为直流电供自己工作,因而其阅读器发射功率一般比较大。无源RFID一般可做到免维护,成本低,使用寿命长,外型小巧。相比有源系统,无源系统阅读距离较近,而无源标签仅含有一个芯片和一个印制天线,成本远远低于有源标签,因此无源RFID标签已经成为RFID标签技术的主流。
2.RFID技术在国内的应用
自从1987年第一个实用的RFID电子收费系统在挪威进行尝试后,RFID技术的应用领域不断扩展和深化。上世纪90年代初的金卡工程推动了国内IC卡的应用和发展,也为RFID产业打下了应用和技术基础。进入21世纪,RFID产业受到了政府部门和研究机构的重视,各项支持政策逐步出台,支持力度逐步加大;同时,政府也大力推动了RID在行业的应用。目前RFID技术已经在国内得到广泛的应用,主要集中在身份识别、公共交通管理、物流管理、图书管理门禁系统、票证等领域。
2.1政府机构:身份识别
电子标签可以嵌入到***、护照、工作证的各种证件中,用作人员身份识别,这是目前RFID技术应用最为广泛和成熟的领域之一。我们日常生活中最常见的就是用来控制人员进出建筑物的门禁卡。中国第二代居民***,基于ISO/IEC14443-B标准的13.56MHz电子标签,该项目可以说是国内乃至全球最大的RFID应用项目之一,此外教育部学生购票优惠卡和共青团中央青年卡也都是基于RFID技术。当然,除了用于身份识别之外,美国、日本和新加坡等政府已经开始应用RFID技术用于提升政府管理机构的信息化程度,提高政府采购和供用的效率。
2.2城市公共事业
城市交通管理是国内应用RFID技术最早的也是最成功的领域之一,目前国内主要涉及的应用有电子车票、不停车收费(ETC)等。城市交通一卡通是RFID应用的一个亮点。目前,在中国大部分城市实现了乘坐公共交通刷卡消费,全国累计发放城市一卡通量超过3.1亿张,广泛应用于城市综合交通(公交、地铁、轮渡、轻轨)、公用事业缴费。并且城市一卡通已经由单一城市应用向多城市互用,对城市一卡通的发展具有里程碑的关键意义。在不停车收费系统特别是高速公路自动收费应用上,RFID技术可以解决原来收费成本高、管理混乱以及停车排队引起的交通拥堵等问题,因而许多城市都在建设和应用RFID技术进行着高速公路的不停车收费管理系统。
3.RFID技术面临的难题
RFID技术在推广应用中遇到了不少挑战,主要体现在成本,标准,技术等方面,一旦这些问题得到有效解决,RFID在各个地区、各个行业的全面启动则指日可待。综合而言,目前RFID技术发展面临的问题主要如下:
3.1标准问题
标准化是推动产品广泛获得市场接受的必要措施,但RFID的技术标准仍未统一,同时存在三大标准阵营,这三大标准互不兼容,无法一体化使用,给RFID技术的大范围应用带来很大困难。不同的制造商所开发的标签通讯协定,使用频率不同,RFID标签的芯片性能、存储器存储协议与无线设计约定等也没有统一标准,而且在我国RFID的工作频率因为种种原因至今没有确定下来,这些都对RFID产品的互通和发展造成了极大的阻碍。3.2成本问题
对RFID系统来说,成本仍是首要的问题。RFID的电子标签、读写器和天线的制造成本都偏高。目前一个RFID标签的价格约合人民币2元左右,与激光条形码的低成本(纸张和油墨成本,约两分钱)相比,两者相差几乎一百倍。在新的制造工艺没有普及推广之前,高成本的RFID标签只能用于一些本身价值较高的产品。因此,只有降低成本才能真正实现其价值,而RFID的应用推广也会反过来促进RFID技术的成本降低。
3.3技术问题
RFID在技术上尚未完全成熟,特别是遇到某些特殊情况如液体或金属遮挡物时,无法使用大量的RFID标签。而且RFID标签的可靠性也是一个问题。RFID标签与RFID读卡器识别时具有方向性,信号容易被阻断。目前使用的频率限制了读写器和RFID标签间的传输距离,使若干标签不能有效地被读取,标签失效率较高。
3.4可能引起的其他问题。
无源RFID标签一旦接近射频扫描器,就会无条件地自动发出信号,无法辨别其扫描器是否合法,不利于个人隐私保护等。若是RFID技术发展成熟,企业大规模采用RFID系统之后,将会造成大量劳工面临失业的危机,从而影响劳动力市场,造成社会问题。正因为RFID存在着各种各样的问题,所以这项技术还有待进一步提高和完善。
4.结语
1948年哈里斯托克曼发表的“利用反射功率的通信”奠定了RFID射频识别技术的理论基础,此后,随着RFID技术理论的丰富和完善,目前RFID射频识别技术已经逐步发展成为独立跨学科的专业领域。RFID射频识别技术将大量的综合来自半导体技术、电信技术、电磁兼容技术、密码学技术等完全不同的领域的技术。总体而言,RFID技术当前发展趋于标准化,低成本、低差错率、高安全性、低功耗。
在强大的市场导向下,在国家的大力推动下,随着技术的成熟和成本的降低,相信在不太久的将来,RFID技术在国内外必将引起一场重大变革,它将同条形码技术一样深入到我国现代化建设中,并慢慢延伸到的各行业方方面面,为提高作业效率和经济效益起到关键性作用,成为中国未来新的经济增长点。
参考文献
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