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RFID射频识别技术RFID是RadioFrequencyIdentification的缩写，即射频识别。它是一种非接触式的自动识别技术，通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，无需人工干预，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，操作方便。1RFID的组成及工作原理射频识别系统由电子标签、阅读器、天线组成。电子标签：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：又为读写装置，可无接触的读取并识别电子标签中所保存的电子数据，从而达到自动识别物体的目的，有手持或固定式两种，通过阅读器和电脑相连，所读取的标签信息被传送到电脑上进行下一步的处理。天线：在标签和阅读器之间传递射频信号。2RFID与其他自动识别技术的比较广泛应用的自动识别技术主要包括摄像、条码、磁卡、IC、射频等，这些识别技术都有各自的优缺点及应用场合。表1显示了RFID与其它几种识别技术的区别。表1不同识别技术区别表信息载体信息量读/写性读取方式保密性智能化抗干扰能力寿命成本条码纸、塑料薄膜、金属表面小只读CCD或激光束扫描差无差较短最低磁卡磁性物质一般读/写电磁转换一般无较差短低IC卡EEPROM大读/写电擦除、写入最好好长较高RFID卡EEPROM大读/写无线通信最好有最好最长较高3RFID系统的分类根据射频识别系统的系统特征，可以将射频识别系统进行多种分类。下面是系统特征及按照该系统特征进行射频识别系统的分类，如下表2所示：表2射频识别系统的特征及其分类系统特征系统分类工作方式全双工系统半双工系统时序系统数据量1比特系统多比特系统可否编程可编程系统不可编程系统数据载体IC表面波运行情况状态机系统微处理器系统能量供应有源系统无源系统工作频率低频系统中高频系统微波系统数据运输电感耦合系统电磁方向散射耦合系统信息注入方式集成电路固化式现场有线改写式现场无线改写式读取信息手段广播发射式倍频式反射调制式作用距离密耦合系统遥耦合系统远距离系统系统特征低挡系统中档系统高档系统射频识别系统按照其采用的频率不同可分为低频系统、高频系统和微波三大类；根据标签是否装有电池为其供电，又可将其分为有缘系统和无源系统两大类；从标签内保存的信息注入的方式可将其分为集成电路固化式、现场有线改写和现场无线改写式三大类；根据读取电子标签数据的技术实现手段，可将其分为广播发射式、倍频式和反射调制式三大类。RFID读写器的相关技术RFID读写器是RFID技术研究的一个重要方面，从系统设计角度来说，由于力求电子标签的设计足够简化，成本尽可能低，因而对于读写器来说，就要实现更多的功能，如多制式标签的兼容、尽可能远的读写距离、多标签的同时处理等等。这就给读写器的系统设计与实现带来了相当的复杂性。同时，由于高频RFID系统与超高频RFID系统的空间耦合原理不同，因而从读写设备及天线的设计来说，高频系统与超高频系统具有不同的特点。4.1读写器技术的发展趋势随着RFID技术的发展，应用案例的增加，RFID系统的结构和性能会不断更新，读写器的价格汇进一步降低，性能会进一步提高。从技术角度来说，读写器设备的发展主要体现在以下一个方面：（1）模块化、标准化：读写器射频处理模块与基带信号处理模块的标准化设计及相关集成设计日益完善、品种也日益丰富，随着集成模块的推出，读写器的设计将更加简单，功能将完善。（2）低成本、智能化的多天线接口：智能天线相位控制技术，天线MIMO(多输入多输出)技术。（3）多种数据接口：RS232、RS422/RS485、USB、红外接口、以太网口、韦根接口、集成无线传输模块，如：GSM、GPRS、CDMA等。（4）多制式兼容、多频段兼容：不同标准电子标签的兼容读写，不同工作频段电子标签的兼容读写。（5）更强的防碰撞能力：多标签读写更有效、更快捷。（6）新的读写器设计思想和技术的出现：随着技术的不断进步和应用的不断深入，一些新的方法会渗透到读写器技术中。4.1防碰撞方法多目标识别技术已经取得了极大地进步，特别在目标跟踪、管理、自动盘存、访问控制等操作中，RFID对粘附在不同目标上的标签快速可靠地进行读取大大提高了定位、追踪、管理等应用的处理速度，广泛应用于工业自动化、商业自动化和交通运输控制管理等众多领域。要实现多目标识别，必然要解决下述问题，即在一个读写器的作用范围内有多个电子标签时，由于所有的电子标签都采用同一个工作频率，故当多个电子标签同时传输数据时就会产生数据冲突，使各电子标签之间的传输相互干扰，今儿导致信息的丢失，这就是通常所说的碰撞问题。同时，衡量RFID系统性能的一个重要指标就是系统的吞吐率（一个时隙内读取标签的数量），然而，在RFID系统中的一个最大不足之处就是由于电子标签碰撞造成的标签识别效率下降而使系统吞吐率很低，尤其是档标签处于运动状态时。解决这一问题的方法主要有两个：1）通过扩大频率带宽增加数据传输速率；2）通过减少碰撞以增大标签鉴别率。由于可用频率带宽的限制，实现第一种方法的可能性很小。因此，这就要求必须通过降低碰撞以增大标签识别率。在电子标签和读写器的通信过程之中，通常会有3中行驶的碰撞：（1）标签碰撞；（2）读卡器干扰；（3）标签干扰。其中读卡器的干扰和标签的干扰都属于读写器的碰撞问题，实质上就是读写器之间的协调问题。而RFID标签彭倩碰撞问题实质上就是无限通信系统的多路存取问题。解决多路存取问题的方法一般有：FDMA、SDMA、CDMA以及TDMA。4.2读写器的管理技术读写器技术发展迅速，同时也出现了多种不同类型的读写器，如传统的固定读写器、集成的读写器/天线系统、手持读写器、嵌入式读写器等。随着RFID的广泛应用，有多个读写器组成的读写器网络越来越普遍地出现在各种实际应用系统中，尤其是对于供应链管理这样的多环节、大范围应用。这些读写器的处理能力、通信协议、网络接口及数据接口不同，这些不同类型的读写器便构成了实际应用系统中常见的异构读写器网络。异构的多应用和多读写器RFID网络的引入，也提出了许多新的问题，其中读写器的有效管理就是其中的核心问题。所谓的读写器管理，主要是指读写器的配置、监视、控制、认证和协调。最初的读写器管理方法主要基于读写器设备厂商提供的系统配置功能，典型的如AlienALR-9780读写器，不仅提供了IP地址、DNS（域名解析服务），网关等基本网络参数的设置功能，还提供了频率、功率等射频参数的基本配置功能随着RFID技术的不断发展，这种基于单一读写器的管理方法越来越体现出其局限性，而读写器管理已经成为读写器系统中的主要研究方向。1）EPCglobal的读写器管理方法作为在超高频RFID领域占主导地位的组织，EPCglobal对于读写器管理提出了相应的方法，其实质是吧读写器管理融入到EPC网络体系架构中，并利用EPC网络的元素来实现读写器的管理。初期的EPC网络体系架构中，对于读写器管理所涉及到的部分主要有：读写器层、读写器协议。读写器协议指的是RFID读写器与后端应用系统，尤其是基于EPCIS信息服务系统之间的接口协议。读写器协议定义了一些共同遵守的特征，并且提供了一个标准化的方法用来处理对读写器的访问和控制，这样急于EPC体系架构的应用系统就可以实现对不同厂家、不同类型功能读写器的统一管理和控制访问了。读写器协议是分层实现的，共分为三层，即读写器层、消息层以及传输层。在读写器协议中，提供了基本的读写器管理功能，表现如下：（1）读写器ID获取：GetReaderIDMessage；（2）读写器名字管理：GetReaderNameMessage、SetReaderNameMessage；（3）读写器制造商信息：GetMfrDescriptionMessage；（4）读写器基本配置：GetReaderConfigurationMessage；（5）读写器信号强度：GetSignalStrengthMessage。在最新的EPC网络体系架构中，明确将读写器管理确立为EPC网络体系中的一个组成部分，即读写去管理角色，并定义了读写器与读写器管理角色之间的接口——读写器管理接口。目前，关于读写器协议和读写器管理接口，EPCglobal发布的近视工作草案，EPCglobal下属的SAG正在制定正式的标准，随着正式标准的公布和EPCClass1Gen2标签的大量应用，会有更多的读写器支持EPCglobal的读写器管理方法。2）IETF的SLRRP协议对于由多种RFID读写器组成的RFID读写器网络来说，其管理与一般的网络管理本质上是相同的，但是，如何将RFID读写器网络与企业原有的IP网络相连，也是一个迫切需要解决的问题。IETF（InternetEngineeringTaskForce）针对大规模的读写器部署，提出了基于IP网络的RFID读写器管理方法。其下的SLRRP协议工作组已制定出了SLRRP（SimpleLightweightRFIDReaderProtocol），旨在提供一种以网络为中心，便于传输配置、参数控制，在系统转台和标签信息读写器之间的低成本的通信机制。4.3读写器网络的部署与规划读写器网络规划和部署的目标是：以最低的成本建造符合近期和远期读取需求、具有一定服务质量的读写器网络，即达到目标区域最大程度的覆盖。满足要求的通信概率；尽可能地减少干扰，达到所要求的服务质量；尽量减少读写器数量，以降低成本。RFID读写器网络系统的部署与规划也在原理上与无线蜂窝网络规划类似。无线蜂窝网络大致分成两类：第一步主要解决天线定位问题（APP），即基站天线选择位置，设定参数；第二步解决频率分配问题(FAP)，分配一组可用频率给每个基站天线。APP和FAP都涉及到了大量的约束，并且各约束之间密切相关。显然，良好的网络部署会使频率分配难度降低。但是，在实际应用中，二者之间还有一些不同。首先，RFID网络系统结构呈现严重的非对称性，电子标签的功能非常低，标签之间无法相互通信，在大多数情况下，标签是无源的，无法主动的发送通信信号，只能通过反向散射方式与读写器进行通信。这样，无线蜂窝网络的上行信号的假设就不再适用里了。其次，RFID系统中的无限传输环境相当复杂，大多数情况下，RFID系工作在室内环境中，此时必须考虑多径衰减效应。同时，读写器-标签通信的典型距离小于10米，属于短距离通信，而目前此方面研究较少。另外，蜂窝网络中为保证通信连续性的“交接区”在RFID系统中已不再需要。但是由于射频信号的本质特性，读写器识别区域之间的交叉却不可避免。总之，实用的读写器网络部署方法必须考虑这些问题。对于无限蜂窝网络的天线定位问题，目前主要的解决方法是通过对无线蜂窝网络特性的研究，将其转化为组合优化问题，由于问题的复杂性，目前主要采用的是基于启发式求解的优化算法，如模拟退火算法、禁忌搜索与遗传算法等。根据已有的无线蜂窝网络优化模型，并考虑RFID系统的特性，给出了一种读写器网络部署的离散模型，基于此模型，可以利用禁忌搜索或遗传算法等组合优化算法求解读写器网络的部署问题。5RFID电子标签的功能与特点5.1电子标签的功能电子标签通常具有以下功能：①具有一定的存储容量，可以存储被识别物品的相关信息；②在一定工作环境及技术条件下，电子标签存储的数据能够被读出或写入；③维持对识别物品的识别及相关信息的完整；④数据信息编码后，及时传输给读写器；⑤可编程，并且在编程以后，永久性数据不能再修改；⑥具有确定的使用期限，使用期限内不需维修；⑦对于有源标签，通过读写器能够显示电池的工作状况。5.2电子标签的基本组成从功能上来说，电子标签一般由天线、调制器、编码发生器、时钟以及存储器组成，如图1所示。天线调制器编码发生器时钟电源控制器（CPU）存储器图1电子标签的功能结构框图时钟把所有电路功能时序化，以使存储器中的数据在精确的时间内被传送到读写器；存储器中的数据是应用系统规定的惟一性编码，在电子标签被安装在识别对象上以前已被写入。数据读出时，编码发生器把存储器中存储的数据编码，调制器接收由编码器编码后的信息，并