RFID射频识别技术

RFID是Radio Frequency Identification的缩写，即射频识别。

　　RFID是射频识别技术的英文(Radio Frequency Identification)的缩写，射频识别技术是20世纪90年代开始兴起的一种自动识别技术，射频识别技术是一项利用射频信号通过空间耦合(交变磁场或电磁场)实现无接触信息传递并通过所传递的信息达到识别目的的技术。

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；电子标签能够贮存有关物体的数据信息(约1k bits)。在自动识别管理系统中，每一个电子标签中保存着一个物体的属性、状态、编号等信息。电子标签通常安装在物体表面，具有一定的无金属遮挡的视角。

读写器(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；其主要功能是：
* 查阅电子标签中当前贮存的数据信息；
* 向空白电子标签中写入欲贮存的数据信息；
* 修改（重新写入）电子标签中的数据信息。

天线(Antenna)：
在标签和读取器间传递射频信号。

工作原理：

　　当装有电子标签的物体在距离0~10米范围内接近读写器时，读写器受控发出微波查询信号，安装在物体表面的电子标签收到读写器的查询信号后，将此信号与标签中的数据信息合成一体反射回电子标签读出装置。反射回的微波合成信号，已携带有电子标签数据信息。读写器接收到电子标签反射回的微波合成信号后，经读写器内部微处理器处理后即可将电子标签贮存的识别代码等信息分离读取出来。

　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　工作原理图

RFID标签分类

RFID标签分为被动标签(Passive tags)和主动标签(Active tags)两种。
主动标签自身带有电池供电，读/写距离较远同时体积较大，与被动标签相比成本更高，也称为有源标签。
被动标签由阅读器产生的磁场中获得工作所需的能量，成本很低并具有很长的使用寿命，比主动标签更小也更轻，读写距离则较近，也称为无源标签。

有源RFID卡与无源RFID卡的性能比较：

有源 RFID卡	无源 RFID卡
内装电池	无源，利用无线波能量工作
在高温或低温下电池不能正常工作	在高温或低温下能正常工作
电池为一次性，无法更换。因此标签卡使用寿命受到卡使用情况的不同而差异很大，厂商理想指标为7~10年，但因每卡每天使用的次数及环境不同，实际工程中，有些卡只能用几个月，有些卡可以使用5年以上，系统的一致性比较差，无法控制。	系统一致性很好，无源卡的使用寿命保证10年以上，免维护。
卡的外型尺寸大，较厚，较重	外型小巧，轻，薄，安装方便，适用各种使用
无法做到标签防拆功能	容易做到标签防拆功能
无法做到“一车一卡一号”，容易进行卡之间的互换	容易做到做到“一车一卡一号”，为车量实现终身ID号标记及车量信息
成本较高	成本低
读写距离远10M	读写距离远10M
读写数据快	读写数据快

频率的划分：

目前有四种频率的标签在使用中比较常见。他们是按照他们的无线电频率划分：低频标签（125或134.2千赫），高频标签（13.56兆赫），超高频标签（868到956兆赫）以及微波标签（2.45GHz）。

主要国家UHF RFID频段：

国家和地区	频率	功率
中国	840～845MHz	2W ERP
	920～925MHz	2W ERP
北美	902～928MHz	4W EIRP
欧洲	865～868MHz	2W ERP
日本	952～954MHz	4W EIRP
韩国	910～914MHz	4W EIRP
澳大利亚	918～926MHz	4W EIRP
新西兰	864～868MHz	4W EIRP
印度	865～867MHz	4W ERP
新加坡	866～869MHz	0.5W ERP
	923～925MHz	2W ERP
香港	865～868MHz	2W ERP
	920～925MHz	4W EIRP
台湾	922～928MHz	1W ERP

EPC概念：

　　1999 年美国麻省理工学院MIT 成立AUTOID CENTER，提出EPC 概念。后在国际物品编码协会的主导下， EAN和UCC成立EPCglobal，管理全球EPC标准、开发并实施市场和通信、管理EPC系统。自此，EPC系统的研发力量在全球范围内得以整合，并进入了有计划的推广阶段。

　　产品电子代码（EPC）被认为是惟一识别所有物理对象的有效方式。这些对象包含贸易产品、产品包装和物流单元等体系。EPC 编码本身包含非常有限的信息，但它有对应的后台数据库作为支持，将EPC 编码对应的产品信息存储在数据库里，这些数据库又互相连接，与对象名称解析服务体系（ONS）等信息技术一起构成了一个“实物互联网”，因此EPC 是连通现实世界的桥梁。

　　EPC 的目标是为每一物理实体提供惟一标识，它是由一个版本号和另外三段数据（依次为域名管理者、对象分类、序列号）组成的一组数字。其中EPC 的版本号标识EPC 的长度或类型；域名管理者是描述与此EPC相关的生产厂商的信息，例如“可口可乐公司”；对象分类记录产品精确类型的信息，例如：“美国生产的330ml 罐装减肥可乐（可口可乐的一种新产品）”；序列号惟一标识货品，它会精确的指明所说的究竟是哪一罐330ml 罐装减肥可乐。EPC标识的实体对象不仅包括零售商品，也包括货运包装、物流单元、集装箱和组装件等。

　　EPC 系统是EAN?UCC系统的一个重要组成部分，EPC 编码与现行的EAN?UCC编码相兼容。EAN?UCC推出的这两种编码体系在编码结构设计、编码实现方式、应用目的和应用效应等诸多方面既存在联系又存在区别。当前，了解全球EPC的编码体系，并制定与国际接轨的国家标准是当务之急。

　　新型的产品电子标签在国外正由研究转向生产和应用，为了在我国推广该项技术，提高我国物流运作效率，现急需展开产品电子标签技术规范的研究与制定。包括如下方面：研究产品电子标签系统实施过程，制定“产品电子标签系统规范”，指导产品电子标签系统在物流配送过程中的应用。根据产品电子标签系统的实施过程，研究产品电子标签系统标准体系，给出标准体系框架，并制定产品电子标签系统相关标准，包括：产品电子标签编码体系；产品电子标签技术规范；产品电子标签系统读写器技术规范；产品电子标签系统网络管理软件；产品电子标签系统对象名称解析服务系统；产品电子标签系统实体标记语言。同时，EPC系统的管理与维护标准也急需制定，包括：建立EPC系统准入制度；建立EPC注册登记制度；建立EPC系统认可制度；建立EPC数据管理与维护制度；建立EPC系统安全体系，确立EPC系统一致性测试方法。

　　由于EPC为每一单品建立全球的、开放的标识标准，因此以EPC技术为主导的自动识别系统将能够使产品的生产、仓储、运输、销售、购买及消费的全过程发生根本性的变化，从而大大提高了全球供应链的性能。

　　EPC系统的推广和应用将带来供应链管理过程的根本性的革命。

UHF RFID应用注意事项

a) 协议选择

不同的协议标准有不同的特点，要根据应用需要和市场上的供应情况确定，目前6A、EPC C0、EPC C1的都已经淘汰了，可供选择的是6B、6C和EM。6B协议简单，目前应用以车辆和相对大型的货物管理为主，应用时间比较长，比较成熟，但可供选择的芯片厂家不多，目前国内只有NXP；6C协议比较复杂，灵活性大，应用范围广，较适宜多标签识别，是仓储、物流管理发展的方向；EM协议很有特色，它是TTF（Tag Talk First）方式，而6B、6C都是RTF（Reader Talk First）方式，EM协议很适合高速运动的目标识别。

b) 读写器选择

读写器主要作用就是读取标签的数据然后输出到后台处理器中。根据应用需求和成本要求，读写器有不同的类型和性能。从形式上看，有分体式（读写器和天线分开来，中间用馈线连接），一体式（读写器和天线做成一体化）和手持式；从性能上看，有带功能强大的操作系统的，有带简单嵌入式操作系统的，也有不带操作系统的，有高速的，有低速的，有接口丰富的，有接口简单的，有单天线接口的，有多天线接口的。根据具体应用要求选择不同的读写器。

注意事项：
1、由于馈线会产生损耗，影响读写距离，所以馈线尽可能短，而且馈线质量很重要；
2、多天线接口的读写器，各个天线之间一般都是分时工作的，所以天线数量会影响读取的速度；
3、手持读写器一般天线较小，方向性不强，所以不宜要求读取距离太远，否则很难确定被读目标的位置；
4、不同数据接口有不同的传输特性，要根据特性和环境选择不同的接口。

c) 天线选择

天线有不同的极化方式和增益大小，要根据应用环境要求选择。如果标签方向能够确定且比较一致，那就选择线极化的天线，如果标签方向不能确定，那就选择圆极化天线。天线的增益影响读写的距离，增益越大读写距离越远，但读写的范围越小。

注意事项：
i. 不是越远越好，要根据使用环境选择适当的增益，因为太远会读到不希望读到的标签，增加数据处理的难度；
ii. 安装时，天线的发射面应该和人保持一定的安全距离，视具体读写器输出功率和天线增益而定，一般50－100厘米以上。

d) 标签选择

标签是RFID应用系统的关键，它的选择和使用直接影响整个系统的性能。需要考虑几个方面的问题，首先是标签的安放位置，要考虑和读写器天线配合便于读取；第二是读写距离的要求，要设计不同的天线来满足距离要求；第三是封装形式，要考虑使用环境以及是否重复使用，还有成本要求，因为标签的数量通常比较大，对成本比较敏感。

注意事项：
i. 由于UHF频段的电磁波能够被水等液体吸收，也会被金属完全反射，所以标签的位置要尽量远离液体和金属，一般2厘米以上；
ii. 标签天线的形状和大小影响读写的距离，一般尺寸越小距离越短；
iii. 不同介质的介电常数不一样，所以要根据标签所附着的材料的介电常数设计天线，没有一种天线适合所有材料。
iv. 标签的天线有一定的方向性，所以在具体应用时一定要和读写器天线配合才能获得理想的读取效果；
v. 向标签写入数据比从标签读取数据的能量要求高得多，所以写入距离一般为读取距离的40－60％。

e) 实施的步骤

i. 详细了解应用需求，包括标签贴附的介质、位置，多标签之间的相对位置和中间的介质，同时读取的标签数量要求，读取区域的大小及周围的环境，读写标签数据量的大小，等等；
ii. 进行总体方案的初步设计，重点是读写点的位置和相应业务流程的配合；
iii. 选择读写器、天线、标签，有时需要设计标签，制作样品，编写测试软件；
iv. 由于射频信号是看不见摸不着的，很多情况并不能预先知道，所以有时需要搭建模拟测试环境，尽量和实际环境一模一样，对应用需求进行模拟试验，发现问题，找出解决方案；
v. 现场试验，经过模拟试验后，还需要到实际现场进行读写试验，有时还需要根据现场实际情况进行方案修改，直到满足要求为止；
vi. 进行实施方案的设计；
具体实施、试运行，必要时再改进。