無線射頻識(shí)別技術(shù)（Radio Frequency Identification，RFID），或稱射頻識(shí)別技術(shù)，是從二十世紀(jì)90年代興起的一項(xiàng)非接觸式自動(dòng)識(shí)別技術(shù)。它是利用射頻方式進(jìn)行非接觸雙向通信，以達(dá)到自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，具有精度高、適應(yīng)環(huán)境能力強(qiáng)、抗干擾強(qiáng)、操作快捷等許多優(yōu)點(diǎn)。目前常用的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)中，條碼和磁卡的成本較低，但是都容易磨損，且數(shù)據(jù)量很?。唤佑|式IC卡的價(jià)格稍高些，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量較大，安全性好，但是也容易磨損，壽命短；而射頻卡實(shí)現(xiàn)了免接觸操作，應(yīng)用便利，無機(jī)械磨損，壽命長，無需可見光源，穿透性好，抗污染能力和耐久性強(qiáng)，而且，可以在惡劣環(huán)境下工作，對環(huán)境要求低，讀取距離遠(yuǎn)，無需與目標(biāo)接觸就可以得到數(shù)據(jù)，支持寫入數(shù)據(jù)，無需重新制作新的標(biāo)簽，可重復(fù)使用，并且使用了防沖撞技術(shù)，能夠識(shí)別高速運(yùn)動(dòng)物體并可同時(shí)識(shí)別多個(gè)射頻卡。
近年來，無線射頻識(shí)別技術(shù)在國內(nèi)外發(fā)展很快，RFID產(chǎn)品種類很多，像TI、Motorola、Philips、Microchip等世界著名廠家都生產(chǎn)RFID產(chǎn)品，并且各有特點(diǎn)，自成系列。RFID已被廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化、商業(yè)自動(dòng)化、交通運(yùn)輸控制管理等眾多領(lǐng)域，例如汽車或火車等的交通監(jiān)控系統(tǒng)、高速公路自動(dòng)收費(fèi)系統(tǒng)、物品管理、流水線生產(chǎn)自動(dòng)化、門禁系統(tǒng)、金融交易、倉儲(chǔ)管理、畜牧管理、車輛防盜等。隨著成本的下降和標(biāo)準(zhǔn)化的實(shí)話，RFID技術(shù)的全面推廣和普遍應(yīng)用將是不可逆轉(zhuǎn)的趁勢。
1 無線射頻識(shí)別技術(shù)
1.1 RFID系統(tǒng)的組成及其工作原理
RFID系統(tǒng)因應(yīng)用不同其組成會(huì)有所不同，但基本都由電子標(biāo)簽（Tag）、閱讀器（Reader）和數(shù)據(jù)交換與管理系統(tǒng)（Processor）三大部分組成。電子標(biāo)簽（或稱射頻卡、應(yīng)答器等），由耦合元件及芯片組成，其中飽含帶加密邏輯、串行EEPROM（電可擦除及可編程式只讀存儲(chǔ)器）、微處理器CPU以及射頻收發(fā)及相關(guān)電路。電子標(biāo)簽具有智能讀寫和加密通信的功能，它是通過無線電波與讀寫設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，工作的能量是由閱讀器發(fā)出的射頻脈沖提供。閱讀器，有時(shí)也被稱為查詢器、讀寫器或讀出裝置，主要由無線收發(fā)模塊、天線、控制模塊及接口電路等組成。閱讀器可將主機(jī)的讀寫命令傳送到電子標(biāo)簽，再把從主機(jī)發(fā)往電子標(biāo)簽的數(shù)據(jù)加密，將電子標(biāo)簽返回的數(shù)據(jù)解密后送到主機(jī)。數(shù)據(jù)交換與管理系統(tǒng)主要完成數(shù)據(jù)信息的存儲(chǔ)及管理、對卡進(jìn)行讀寫控制等。
RFID系統(tǒng)的工作原理如下：閱讀器將要發(fā)送的信息，經(jīng)編碼后加載在某一頻率的載波信號(hào)上經(jīng)天線向外發(fā)送，進(jìn)入閱讀器工作區(qū)域的電子標(biāo)簽接收此脈沖信號(hào)，卡內(nèi)芯片中的有關(guān)電路對此信號(hào)進(jìn)行調(diào)制、解碼、解密，然后對命令請求、密碼、權(quán)限等進(jìn)行判斷。若為讀命令，控制邏輯電路則從存儲(chǔ)器中讀取有關(guān)信息，經(jīng)加密、編碼、調(diào)制后通過卡內(nèi)天線再發(fā)送給閱讀器，閱讀器對接收到的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)、解碼、解密后送至中央信息系統(tǒng)進(jìn)行有關(guān)數(shù)據(jù)處理；若為修改信息的寫命令，有關(guān)控制邏輯引起的內(nèi)部電荷泵提升工作電壓，提供擦寫EEPROM中的內(nèi)容進(jìn)行改寫，若經(jīng)判斷其對應(yīng)的密碼和權(quán)限不符，則返回出錯(cuò)信息。RFID基本原理框圖如圖1所示。
在RFID系統(tǒng)中，閱讀器必須在可閱讀的距離范圍內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)合適的能量場以激勵(lì)電子標(biāo)簽。當(dāng)當(dāng)前有關(guān)的射頻約束下，歐洲的大部分地區(qū)各向同性有效輻射功率限制在500mW，這樣的輻射功率在870MHz，可近似達(dá)到0.7米。美國、加拿大以及其他一些國家，無需授權(quán)的輻射約束為各向同性輻射功率為4W，這樣的功率將達(dá)到2米的閱讀距離，在獲得授權(quán)的情況下，在美國發(fā)射30W的功率將使閱讀區(qū)增大到5.5米左右。
1．2 RFID技術(shù)的分類
RFID技術(shù)的分類方式常見的有下面四種：
根據(jù)電子標(biāo)簽工作頻率的不同通?？煞譃榈皖l（30kHz～300kHz）、中頻（3MHz～30MHz）和高頻系統(tǒng)（300MHz～3GHz）。RFID系統(tǒng)的常見工作頻率有低頻125kHz、134.2kHz，中頻13.56MHz，高頻860MHz～930MHz、2.45GHz、5.8GHz等。低頻系統(tǒng)特點(diǎn)是電子標(biāo)簽內(nèi)保存的數(shù)據(jù)量較少，閱讀距離較短，電子標(biāo)簽外形多樣，閱讀天線方向性不強(qiáng)等。主要用于短距離、低成本的應(yīng)用中，如多數(shù)的門禁控制、校園卡、煤氣表、水表等；中頻系統(tǒng)則用于需傳送大量數(shù)據(jù)的應(yīng)用系統(tǒng)；高頻系統(tǒng)的特點(diǎn)是電子標(biāo)簽及閱讀器成本均較高，標(biāo)簽內(nèi)保存的數(shù)據(jù)量較大，閱讀距離較遠(yuǎn)（可達(dá)十幾米），適應(yīng)物體高速運(yùn)動(dòng)，性能好。閱讀天線及電子標(biāo)簽天線均有較強(qiáng)的方向性，但其天線寬波束方向較窄且價(jià)格較高，主要用于需要較長的讀寫距離和高讀寫速度的場合，多在火車監(jiān)控、高速公路收費(fèi)等系統(tǒng)中應(yīng)用。
根據(jù)電子標(biāo)簽的不同可分為可讀寫卡（RW）、一次寫入多次讀出卡（WORM）和只讀卡（RO）。RW卡一般比WORM卡和RO卡貴得多，如電話卡、信用卡等；WORM卡是用戶可以一次性寫入的卡，寫入后數(shù)據(jù)不能改變，比RW卡要便宜；RO卡存有一個(gè)唯一的號(hào)碼，不能逐改，保證了安全性。
根據(jù)電子標(biāo)簽的有源和無源又可分為有源的和無源的。有源電子標(biāo)簽使用卡內(nèi)電流的能量、識(shí)別距離較長，可達(dá)十幾米，但是它的壽命有限（3～10年），且價(jià)格較高；無源電子標(biāo)簽不含電池，它接收到閱讀器（讀出裝置）發(fā)出的微波信號(hào)后，利用閱讀器發(fā)射的電磁波提供能量，一般可做到免維護(hù)、重量輕、體積小、壽命長、較便宜，但它的發(fā)射距離受限制，一般是幾十厘米，且需要閱讀器的發(fā)射功率大。
根據(jù)電子標(biāo)簽調(diào)制方式的不同還可分為主動(dòng)式（Active tag）和被動(dòng)式（Passive tag）。主動(dòng)式的電子標(biāo)簽用自身的射頻能量主動(dòng)地發(fā)送數(shù)據(jù)給讀寫器，主要用于有障礙物的應(yīng)用中，距離較遠(yuǎn)（可達(dá)30米）；被動(dòng)式的電子標(biāo)簽，使用調(diào)制散射方式發(fā)射數(shù)據(jù)，它必須利用閱讀器讀寫器的載波調(diào)制自己的信號(hào)，適宜在門禁或交通的應(yīng)用中使用。
1．3 RFID技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)
目前常用的RFID國際標(biāo)準(zhǔn)主要有用于對動(dòng)物識(shí)別的ISO11784和ISO11785，用于非接觸智能卡的ISO10536（Close coupled cards）、ISO 15693（Vicinity cards）、ISO14443(Proximity cards)，用于集裝箱識(shí)別的ISO 10374等。目前國際上制定RIFD標(biāo)準(zhǔn)的組織比較著名的有三個(gè)：ISO，以美國為首的EPC global以及日本的Ubiquitous ID Center，而這三個(gè)組織對RFID技術(shù)應(yīng)用規(guī)范都有各自的目標(biāo)與發(fā)展規(guī)劃。下面對常見的幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)加以簡介。
