射频技术

射频技术什么是射频技术？射频技术（RFID）是RadioFrequencyIdentification的缩写，即射频识别。常称为感应式电子晶片或近接卡、感应卡、非接触卡、电子标签、电子条码等。其原理为由扫描器发射一特定频率之无线电波能量给接收器，用以驱动接收器电路将内部的代码送出，此时扫描器便接收此代码。接收器的特殊在于免用电池、免接触、免刷卡故不怕脏污，且晶片密码为世界唯一无法复制，安全性高、长寿命。RFID的应用非常广泛，目前典型应用有动物晶片、汽车晶片防盗器、门禁管制、停车场管制、生产线自动化、物料管理。RFID标签有两种：有源标签和无源标签。RFID射频识别是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境。RFID技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便。射频技术是利用无线电波对记录媒体进行读写。射频识别的距离可达几十厘米至几米，且根据读写的方式，可以输入数千字节的信息，同时，还具有极高的保密性。短距离射频产品不怕油渍、灰尘污染等恶劣的环境，可在这样的环境中替代条码，例如用在工厂的流水线上跟踪物体。长距射频产品多用于交通上，识别距离可达几十米，如自动收费或识别车辆身份等。RFID系统的基本组成部分最基本的RFID系统由三部分组成：标签(Tag)：由耦合元件及芯片组成，每个标签具有唯一的电子编码，附着在物体上标识目标对象；阅读器(Reader)：读取(有时还可以写入)标签信息的设备，可设计为手持式或固定式；天线(Antenna)：在标签和读取器间传递射频信号。标签阅读器天线RFID工作原理射频识别系统的基本模型如图所示。其中，电子标签又称为射频标签、应答器、数据载体；阅读器又称为读出装置，扫描器、通讯器、读写器(取决于电子标签是否可以无线改写数据)。电子标签与阅读器之间通过耦合元件实现射频信号的空间(无接触)耦合、在耦合通道内，根据时序关系，实现能量的传递、数据的交换。发生在阅读器和电子标签之间的射频信号的耦合类型有两种。发生在阅读器和电子标签之间的射频信号的耦合类型有两种(1)电感耦合。变压器模型，通过空间高频交变磁场实现耦合，依据的是电磁感应定律，如图所示:电磁反向散射耦合：雷达原理模型，发射出去的电磁波，碰到目标后反射，同时携带回目标信息，依据的是电磁波的空间传播规律图电感耦合方式一般适合于中、低频工作的近距离射频识别系统。典型的工作频率有：125kHz、225kHz和13．56MHz。识别作用距离小于1m，典型作用距离为10～20cra。电磁反向散射耦合方式一般适合于高频、微波工作的远距离射频识别系统。典型的工作频率有：433MHz，915MHz，2．45GHz，5．8GHz。识别作用距离大于1m，典型作用距离为3—l0mRFID相关术语射频：一般指微波。·微波：波长为0.1—100厘米或频率在1—100GHZ的电磁波。·电子标签：以电子数据形式存储标识物体代码的标签，也叫射频卡。·被动式电子标签：内部无电源、靠接收微波能量工作的电子标签。·主动式电子标签：靠内部电池供电工作的电子标签。·微波天线：用于发射和接受微波信号。·读出装置：用于读取电子标签内电子数据。·阅读器：用于读取电子标签内电子数据。·编程器：用于将电子数据写入电子标签或查阅电子标签内存储数据。·波束范围：指天线发射微波的照射功率范围。·标签容量：电子标签编程时所能写入的字节数或逻辑位数。振幅(Amplitude)：无线电波最高点和零值之间的距离。只读存储（Read-onlymemory，ROM）：一种将信息存储在芯片上的形式，不能被覆盖。只读芯片要比读写芯片便宜得多。自动数据采集（Automaticdatacapture,ADC）：用于收集数据并直接将其导入（不涉及人工参与）计算机系统的方法（见自动识别与数据采集）。智能卡（SmartCard）：内嵌有微芯片的塑料卡（通常是一张信用卡的大小）的通称。一些智能卡包含一个RFID芯片，所以它们不需要与读写器的任何物理接触就能够识别持卡人。RFID智能卡常常被称为“遥控”智能卡。射频技术的特点与当前广泛应用的条形码相比，RFID有着以下特点：1.无方向性：读取时不需对准，只需在阅读器的范围内，利用无线电进行读取。2.唯一性：识别码独一无二，无法仿造。3.丰富性：电子标签能储存较多数据，存储能力可达几百字节，并可重复读写。4.同时性：一次能读取数个至数千个标签识别码及数据。5.坚固性：能全天候作业，不易污损或遭受破坏。RFID应用领域1、物流：物流过程中的货物追踪，信息自动采集，仓储应用，港口应用，邮政，快递2、零售：商品的销售数据实时统计，补货，防盗3、制造业：生产数据的实时监控，质量追踪，自动化生产4、服装业：自动化生产，仓储管理，品牌管理，单品管理，渠道管理5、医疗：医疗器械管理，病人身份识别，婴儿防盗6、身份识别：电子护照，身份证，学生证等各种电子证件。br7、防伪：贵重物品（烟，酒，药品）的防伪，票证的防伪等br8、资产管理：各类资产（贵重的或数量大相似性高的或危险品等)9、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10、食品：水果，蔬菜，生鲜，食品等保鲜度管理11、动物识别：训养动物，畜牧牲口，宠物等识别管理12、图书馆：书店，图书馆，出版社等应用13、汽车：制造，防盗，定位，车钥匙14、航空：制造，旅客机票，行李包裹追踪15、军事：弹药，枪支，物资，人员，卡车等识别与追踪16、其它：有待开发……射频技术与条形码的区别主要的区别如下：有无写入信息或更新内存的能力。条形码的内存不能更改。射频标签不像条形码，它特有的辨识器不能被复制。标签的作用不仅仅局限于视野之内，因为信息是由无线电波传输，而条形码必须在视野之内。由于条形码成本较低，有完善的标准体系，已在全球散播，所以已经被普遍接受，从总体来看，射频技术只被局限在有限的市场份额之内。射频技术与条形码是两种不同的技术，有不同的适用范围，有时会有重叠。两者之间最大的区别是条形码是可视技术，扫描仪在人的指导下工作，只能接收它视野范围内的条形码。射频技术在我国的发展自上个世纪九十年代以来，射频识别技术在全世界范围内得到了很快的发展。全球的总销量以年均25%以上的速度快速增长，经过十几年的发展，射频率识别技术在各行各业，尤其是在电子信息行业得到了广泛的应用。射频识别技术在我国的应用，应该还处于一个起步的阶段。差距首先表现在技术上，虽然在低频和中频产品应用上面，已经有了一定的基础，但在高频领域基本上没有大规模成熟的应用案例；其次表现在应用环境上，电子标签是一种提高识别效率和准确性的工具。市场化程度越高，越具有竞争性，组织对于效率的要求就会越强烈。在这种情况下，电子标签才会具有广泛应用的可能性。以电子标签在供应链上的应用为例，必须是以供应链成熟广泛运用为基础的，而我国供应链的发展只是刚有一个好的开端，对绝大多数企业而言，这种先进的管理方法和技术还刚刚起步。射频技术的国产化是刻不容缓的，无论从哪一方面讲，如果长期只依赖国外进口产品，将阻碍射频技术的推广和大规模的使用。在射频国产化的道路上，应用系统的国产化最先起步，目前也是比较有成效的。随着系统应用技术逐渐成熟和市场的壮大，也涌现出了许多优秀的系统集成商，特别是中、低频的非接触产品的应用中。射频技术在应用中存在的问题1．硬件的操作与可靠性问题RFID硬件的操作是其应用和普及中的一个较大的问题和挑战。特别是阅读器如何识别与读取标签信息、并将其发送到的计算机系统理的问题。据报道，目前电子标签的识别失误率还高达20%，离大量应用于供应链管理还有一定的距离，有待进一步的改善。在该问题中，还存在着在现场操作经常遇到的一些物理问题环境，例如金属、液体，高温、粉尘等恶劣环境以及可能对无线电波产生的干扰等问题，这都可能影响到对RFID标签信息的识别与读取，如前面提及的汽车焊接生产线、喷漆生产线等在此的高温、高灰尘、高金属等场合，就会遇到各种各样的干扰，这些干扰信号对RFID信息的读取与传输的精确性与性可靠性都会有较大的影响，这也将影响到对供应链上各个项业务的管理。沃尔玛在RF技术应用的试验中，在俄克拉荷马州Tulsa仓储中心的试验中就实际发生上述问题，甚至在环境并不象上述那些恶劣的情况下的连锁超市中，也存在着识别失误的现象。人们还发现，当RFID系统启动时，由于无线条码扫瞄系统的讯号干扰而使整套系统出现故障、产生宕机。2．储存超载的问题在供应链运行中，特别是在零售环节需要处理零售营运所产生的庞大数据，这也是一个棘手的问题。如果所有商品均采用了RFID标签，而每个标签中又储存有众多的信息，会使原有系统出现储存超载的问题，如果在初建射频系统时没有考虑到对系统升级，会导致整个系统出现麻烦。美国佛罗里达州的一家公司在采用射频技术系统时，其数据库系统就出现被RFID数据所灌爆的现象。3．安全问题安全也是一个让人头疼的问题，因为RFID系统很可能成为骇客攻击的新目标，而丢失一些机密的数据。目前，RFID要在对信息有保密要求的领域展开应用，还面临着信息安全方面的障碍，在最初的应用过程中，由于安全问题并不是非常重要，因此在原有的技术标准对安全问题考虑欠缺，并且较难再将安全规范添加进去。如果安全问题无法保证，在使用射频系统时就有被人窃取信息的可能性。目前，RFID阅读器中的惟一标识符容易被人复制，RFID的基本验证机制也存在严重的安全缺陷，同时某些RFID标签一旦接近RF阅读器，就会无条件地开始发射信号，极易被窃取信息。这样一来，设想若有人坐在某家大公司总部的大厅里，只要利用藏在公文包里的阅读设备就能轻易地收集情报。由于无源RFID系统没有读写能力，所以无法使用公钥/私钥，用来验证口令发问/应答机制以及其他的各种主动验证方法。有源标签由于可以收到不断变化的验证密钥，能够大大提高其安全性，但是它们的成本较昂贵。目前，人们已经开始研制采用一次性口令的发问/应答系统，这会在很大程度上解决RFID的安全问题。4．标准问题标准问题决定了一项技术的发展与应用前途，如果一个企业内部、或供应链上的上下游企业之间所采用的频率、编码、存储规则和数据的标准等参数不统一，相互的阅读器与标签不能通用，则供应链上的成员之间就无法实时交流信息，实现协同地运作。目前，业界标准已经让各种不同的系统可以相通，但设备的成本，特别是RFID芯片仍是另一项决定该技术成败的重要因素。到目前为止，射频技术已经具有多项国际标准，如国际标准组织ISO的标准、美国国家标准化组织ANSI的标准、美国国家信息技术标准协会NCITS的标准、IEC/ISO联合技术委员会JTC的标准、汽车工业协会AIAGB－11的标准、万国邮政联盟UPU的标准以及欧洲标准委员会CEN等机构的标准。由于在不同的地区，使用的频率也有所不同，频率资源的分配在各个国家也各不相同，因此，射频技术的标准化将会影响到全球化供应链的运作。5．隐私问题另一个制约射频技术应用的问题是隐私问题。随着RFID的发展与应用，一些隐私权保护团体对其侵犯人们隐私权的问题产生了极大的疑虑，一些商品在售出后，由于其电子标签未被清除，仍然会向由某些阅读器发来的、相频率匹配的无线电波发送信息，这样，那些使用这些商品的消费者的行踪与活动无疑将受到跟踪，侵犯了他们的隐私权。因此，消费者担心在消费商品中使用RFID芯片最终将造成警察社会。据国外的报道，人们对于在出售服装上嵌入RFID标签的做法表示不满，认为这会对消费者造成人身跟踪，侵犯了消费者的隐私权，并且号召广大消费者予以抵制。同样，在沃尔玛和英国最大的零售商Tesco的初期试验中，在个别的产品上加入RFID标签时就受到抵制与抗议。6．价格问题从前面的介绍可知，RF设备的价格问题也会制约射频技术的应用与推广。因为昂贵的设备将增加供应链运行的成本，会将众多的企业挡在RF应用的门外。为了降低R