無線射頻識別（RFID)技術(shù)的發(fā)展

　　引言

　　無線射頻識別技術(shù)(RFID，RadioFrequencyIdentification)是近年來業(yè)界關(guān)注的熱點，它是20世紀90年代興起的一種自動識別技術(shù)，是一項利用射頻信號通過空間耦合（電磁場或交變磁場）實現(xiàn)無接觸信息傳遞并且通過所傳遞的信息來達到識別目的的技術(shù)。主要優(yōu)點：它是一種非接觸式自動識別技術(shù)，通過射頻信號能夠自動識別目標(biāo)對象來獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，識別工作不需人工干預(yù)，是條形碼的無線版本。RFID技術(shù)具有防磁、防水、耐高溫、存儲數(shù)據(jù)容量更大、標(biāo)簽上數(shù)據(jù)可以加密、讀取距離大、使用壽命長、存儲信息更改自如等特點，它的應(yīng)用將給零售業(yè)、物流產(chǎn)業(yè)等帶來革命性變化。

　　1 RFID技術(shù)發(fā)展歷史

　　就信息傳遞的基本原理來說，RFID技術(shù)在低頻段是基于變壓器耦合模型（初級與次級間的能量及信號傳遞）；在高頻段是基于雷達探測目標(biāo)上的空間耦合模型（雷達發(fā)射的電磁波信號碰到目標(biāo)之后攜帶目標(biāo)信息返回雷達接收機）。

　　RFID技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了如下幾個階段：20世紀40年代時，雷達的改進及應(yīng)用催生了RFID技術(shù)，1948年HarryStockman發(fā)表的“利用反射功率進行通信”奠定了RFID技術(shù)的理論基礎(chǔ)；20世紀50年代，早期RFID技術(shù)的探索階段，主要處于實驗室的實驗研究；20世紀60年代，RFID技術(shù)的理論得到了發(fā)展，開始一些應(yīng)用嘗試；20世紀70年代，RFID技術(shù)與產(chǎn)品研發(fā)得到了加速發(fā)展；20世紀80年代，RFID技術(shù)及產(chǎn)品已進入商業(yè)應(yīng)用階段；20世紀90年代，RFID技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化問題已逐漸得到重視，RFID產(chǎn)品得到了廣泛采用；RFID世界網(wǎng)發(fā)布。2000年后，RFID產(chǎn)品種類更加豐富，有源電子標(biāo)簽和無源電子標(biāo)簽、半無源電子標(biāo)簽都得到了發(fā)展，成本降低，應(yīng)用不斷擴大。至今，RFID技術(shù)的理論得到了豐富和完善。

　　2 RFID基本原理

　　RFID系統(tǒng)由電子標(biāo)簽、讀寫器、數(shù)據(jù)傳輸及處理

　　系統(tǒng)組成。當(dāng)附有RFID電子標(biāo)簽物體接近讀寫器時，讀寫器將受控發(fā)射微波查詢信號，而電子標(biāo)簽收到讀寫器的查詢信號后，會將此信號與標(biāo)簽中的數(shù)據(jù)信息合為一體反射回讀寫器，反射回的微波合成信號，已帶有電子標(biāo)簽上的數(shù)據(jù)信息，讀寫器接收到標(biāo)簽反回的微波信號后，經(jīng)讀寫器內(nèi)部微處理器處理后可將標(biāo)簽內(nèi)儲存的信息讀取出來。RFID系統(tǒng)能識別高速運動物體還可同時識別多個電子標(biāo)簽，操作上快捷方便。

　　3 RFID技術(shù)研究現(xiàn)狀

　　目前RFID技術(shù)研究主要在工作頻率選擇、天線設(shè)計、安全與隱私、防沖突技術(shù)等方面。電子標(biāo)簽的工作頻率是重要指標(biāo)，它決定電子標(biāo)簽與讀寫器實現(xiàn)的難易程度及設(shè)備的成本。短距離HF(13.56MHz)頻段RFID技術(shù)被飛利浦、美國德州儀器等跨國公司壟斷，長距離HF頻段RFID技術(shù)被國外極少數(shù)企業(yè)壟斷，產(chǎn)品來源于德國Feig公司。UHF(915MHz)RFID系統(tǒng)最早由美國Amtech公司推出，技術(shù)比較成熟。微波(2.45GHz)頻段主要開發(fā)商仍是Amtech公司。標(biāo)簽與讀寫器天線分別承擔(dān)著接收和發(fā)射能量的作用，目前對RFID天線研究主要集中在天線結(jié)構(gòu)及環(huán)境因素對天線的性能影響上。天線結(jié)構(gòu)決定了極化方向、天線方向圖、阻抗特性、駐波比、工作頻段和天線增益等特性。

　　在RFID系統(tǒng)中，沖突可分為標(biāo)簽沖突和讀寫器沖突兩類。標(biāo)簽沖突指多個標(biāo)簽同時響應(yīng)讀寫器命令而發(fā)送信息，引起信號的沖突，使讀寫器無法識別標(biāo)簽。讀寫器沖突指多個讀寫器同時與一個標(biāo)簽進行通信，致使標(biāo)簽無法區(qū)分讀寫器信號，也包括相鄰讀寫器同時使用相同的頻率與閱讀區(qū)域內(nèi)的標(biāo)簽通信而導(dǎo)致的頻率沖突。標(biāo)簽防沖突算法分為基于aloha機制的算法和基于樹機制的算法[8]。

　　4 RFID技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化

　　RFID技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化是急需解決的問題。在國際上，RFID技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展?jié)u呈三足鼎立形勢：ISO/IEC18000、日本的UbiquitousID、美國的EPCGlobal。

　　這三個標(biāo)準(zhǔn)相互間并不兼容，主要差別在數(shù)據(jù)格式、防沖突協(xié)議和通訊方式等三個方面，在技術(shù)上差距不明顯，因此不同標(biāo)準(zhǔn)的RFID標(biāo)簽與讀寫器很難互通。這三個標(biāo)準(zhǔn)都是按照RFID的工作頻率分了幾個頻段，其中，處于860~960MHz之內(nèi)的UHF頻段產(chǎn)品因為工作距離遠且最可能作為全球通用的頻段而最受到重視，發(fā)展最快。我國政府于2004年初正式成立電子標(biāo)簽國家標(biāo)準(zhǔn)工作組，目前正制定中國自己的RFID標(biāo)準(zhǔn)。

　　5 RFID技術(shù)應(yīng)用

　　RFID技術(shù)以獨特優(yōu)勢，逐漸地被廣泛用于工業(yè)自動化、交通運輸控制管理、商業(yè)自動化等領(lǐng)域。RFID產(chǎn)品種類繁多包括出入門禁管理控制、航空包裹識別、鐵路機車車輛識別與跟蹤、ETC（電子收費）、移動商務(wù)、商業(yè)零售、產(chǎn)品防偽、票證管理、集裝箱識別、物料管理、生產(chǎn)線自動化等等。

　　例如：2003年6月，在“零售業(yè)系統(tǒng)展覽會”上，沃爾瑪宣布采用RFID技術(shù)來取代目前的條形碼，是第一個公布正式采用此技術(shù)時間表的企業(yè)；2004年，皇家飛利浦電子公司推出了業(yè)界第一個符合全球規(guī)則的RFID芯片，用于貨盤和包裝箱識別；2003年，僅中國發(fā)行的各種射頻卡就有幾千萬張，包括門禁考勤卡、上海公交一卡通、小區(qū)一卡通等；我國鐵路的車輛調(diào)度系統(tǒng)在采用RFID技術(shù)后，RFID世界網(wǎng)發(fā)布。每年的直接經(jīng)濟效益可達到3億多元人名幣。

　　6 RFID技術(shù)發(fā)展方向

　　根據(jù)國內(nèi)外的研究發(fā)展現(xiàn)狀，可以預(yù)測RFID技術(shù)會圍繞以下幾個方面進行重點研究。

　　1）RFID產(chǎn)業(yè)發(fā)展的共性技術(shù)與具有較大發(fā)展?jié)摿η罢靶约夹g(shù)的研究，包括：超高頻(UHF)讀寫器核心模塊研發(fā)；基于不同應(yīng)用對象的微波頻段和超高頻RFID標(biāo)簽天線的研究；RFID系統(tǒng)測試技術(shù)和開放式平臺建設(shè)；RFID系統(tǒng)檢測、認證技術(shù)研究；基于IPv6網(wǎng)絡(luò)技術(shù)RFID信息服務(wù)體系的研究等。

　　2）RFID產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵技術(shù)研究，包括天線設(shè)計與制造、芯片設(shè)計與制造、讀寫器設(shè)計與制造技術(shù)、RFID標(biāo)簽集成等。

　　3）RFID應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)研究，包括對RFID系統(tǒng)集成與中間件、RFID測試技術(shù)與規(guī)范、RFID應(yīng)用體系架構(gòu)等進行攻關(guān)和研究，形成RFID技術(shù)發(fā)展支撐的服務(wù)體系。

　　4）在我國，應(yīng)該深入開展RFID標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)研究工作，制定出適應(yīng)我國RFID應(yīng)用的物品編碼規(guī)則以及自主知識產(chǎn)權(quán)的空中接口標(biāo)準(zhǔn)與國家基礎(chǔ)性標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。

　　7 結(jié)束語

　　總而言之，RFID是一項蓬勃發(fā)展的技術(shù)，有巨大的市場潛力。我們可以預(yù)見的是，RFID已逐漸深入到人們的日常生活之中，就象每一臺計算機都有自己IP地址一樣，未來在EPC（ElectronicProductCode）網(wǎng)絡(luò)管理下，每一件商品都有自己唯一的“IP”地址，這樣RFID“物聯(lián)網(wǎng)”的構(gòu)想成為現(xiàn)實的時候，世界上萬事萬物（包括人在內(nèi)）無論何時、何地都能彼此相聯(lián)、相互“交流”，整個世界的面貌會為之煥然一新。