21世纪自动识别技术RFID的原理、应用及其发展

摘　要：RFID（即无线射频识别）技术，是一种非接触的自动识别技术。它利用射频方式进行非接触双向数据传输，以达到目标识别和数据交换的目的。本文介绍RFID的原理、特点、类型、应用及其在21世纪的发展。

关键词：RFID ；射频识别；标签；阅读器；射频卡；非接触

的含义及原理
1.1RFID的含义
   RFID是英文“Radio Frequency Identification”的缩写，中文则称为无线射频身份识别，是近几年发展起来的一项新的自动识别技术。无线射频识别技术是21世纪最具发展潜力的技术之一，因而是今后发展的一个重点。
1.2RFID系统的基本工作原理
　　阅读器通过天线发送一定频率(射频)的电磁波，这个电磁波以一个球形波向前传播。由于标签或卡片内有一个LC谐振电路，其频率与阅读器发射的频率相同。当射频卡或附着在物体上的标签进入阅读器天线的工作区域时，在电磁波的激励下，LC谐振电路产生共振，从而使电容C1内有了电荷，并送C2贮存。当所积累的电荷达到约2V时，此电容可作为电源为其它电路提供工作电压，并将卡内数据从天线发射出去或接取阅读器的数据。当阅读器接收到从射频卡发送来的数据信号后，便对接收的信号进行解调和解码，并进行错误校验来决定数据的有效性。然后，通过RS232、RS422、RS485或无线方式将数据传送到后台主计算去进行相关处理，并针对不同的设定做出相应的处理和控制，发出指令信号控制执行机构动作。
　　RFID系统在实际应用中，电子标签是附着在待识物体的表面的，而电子标签中保存有约定格式的电子数据。阅读器可无接触地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。
　　RFID系统的读写距离是一个很关键的参数。影响读写距离的因素包括天线的工作频率、阅读器的RF输出功率、阅读器的接收灵敏度、射频卡的功耗、天线及谐振电路的Q值、天线方向、阅读器和射频卡的耦合度、射频卡本身获得的能量以及发送信息的能量等。一般，系统的读取距离和写入距离是不同的，写入距离大约是读取距离的40%～80%。
的应用范围
　　RFIDR的应用范围相当广泛，最常见的应用领域有：
2.1用于门禁保安管制
　　射频卡可用于门禁保安系统，且一卡可以多用。如可作工作证、出入证、停车卡、宾馆住宿卡以及旅游护照等。其目的都是为了识别人员的身份、安全管理与收费等。其好处是为了简化出入手续，提高工作效率、安全保护等。一般，只要人员佩戴了封装成ID卡大小的射频卡，进出入口有一台读写器，人员出入时就会自动识别身份，非法闯入者会报警。在安全级别要求高的地方，还可以结合人体生物特征识别，如指纹、掌纹、人脸等特征存入射频卡。
　　企、事业单位或家庭还可将射频卡（电子标签）用来保护和跟踪财产。一般，将电子标签贴在物品上面，如贴在计算机、传真机、复印机、重要文件资料或其它实验室设备与用品等上。这就可以自动跟踪管理这些有价值的财产，可以跟踪一个物品从某一建筑物离开，或者是用报警的方式限制物品离开某地，结合GPS定位系统还可以对货柜车、货舱等进行有效的跟踪。
2.2用于汽车防盗
　　用于汽车防盗系统一般采用二种方法：
　　（1） 将含有特定码字的射频卡封装到汽车钥匙当中，读写器装在汽车上。当这种钥匙插入到点火器中时，读写器能够辨别钥匙的身份。如果读写器接收不到射频卡发送来的特定信号，汽车的引擎将不会发动。显然，这种电子验证的方法，使汽车的中央计算机容易防止短路点火。
　　（2） 司机自己带射频卡，读写器安装在座椅的背部，发射范围至少在司机座椅55厘米内。当读写器读取到有效的ID号时，系统发出三声鸣叫，然后汽车引擎才能启动。如果司机离开汽车，且车门敞开引擎也没有关闭，这时读写器就需要读取另一有效ID号；若司机将射频卡带离汽车，读写器读不到有效ID号，引擎就会自动关闭，罪犯想开就触发报警装置。
2.3用于电子物品监视系统EAS
　　电子物品监视系统即EAS（Electronic Article Surveillance）的目的是防止商品被盗。该系统包括贴在物体上的一个内存容量仅为1比特（即开或关）的射频卡（或称电子标签）以及安置在超市出口处的读写器。如果商品已付钱购买，销售人员会用专用工具拆除电子标签（尤其服装），或用磁场来使标签失效，或直接破坏标签本身的电特性；若商品未付钱想拿出超市，会被 读写器探测到，并同时报警。显然，这种EAS系统会被广泛使用。
技术在国内外的发展
　　RFID技术实际上并不是一项全新的技术，早在二战时它就被美军用于战争中识别自家和盟军的飞机，但自2003年这项技术又开始被众人所追捧。由于RFID技术应用广泛，被列为本世纪十大重要技术项目之一，因此世界各国都在全力发展。由一些统计数字说明，在过去十年中，已有6000多种关于RFID技术方面的专利申请。下面将这一技术在国内外的发展现况作一简介。
3.1RFID技术在国外的发展
　　RFID技术在国外发展很快，目前RFID产品的种类很多，如德州仪器、Motorola、Phllips、Microchip等世界著名厂家都生产有RFID产品，且它们的产品各有特点，自成系列。现在，RFID技术被广泛应用于工业自动化、商业自动化、交通运输控制管理等众多领域。如汽车、火车等交通监控；高速公路不停车自动收费系统；停车场管理系统；流水线生产自动化；物品管理；仓储管理；动物管理；车辆防盗；安全出入检查等。
　　全世界最成功的非接触式多功能智能卡，其应用范围包括停车场、快餐店、便宜商店、自动贩卖机、电影院、游泳池、住宅、保全系统及校园通系统等，真正做到“一卡在手，四通八达。”据有关权威数据显示，RFID产品在1992～1999年间在全世界的销售额的年平均增长率达25.3%，由此可见，它具有广阔的市场前景。
3.2RFID技术在国内的发展
　　我国政府在1993年制定的金卡工程实施计划及全国范围的金融卡网络系统的10年规划，是一个旨在加速推动我国国民经济信息化进程的重大国家级工程。由此，各种自动识别技术的发展及应用十分迅猛。2004年2月，中国电子标签国家标准工作组成立，它将负责起草、制定中国有关电子标签的多项国家标准，并将在年底前尽快出台自主电子标签国家标准。如何让国家标准与未来的国际标准相互兼容，让贴着电子标签的中国产品顺利地在世界范围中流通，是当前重要而急切需要解决的问题。
　　国内已有几家公司 在引进国外的先进技术开发自己的RFID系统。目前，在锦山一条高速公路上已应用了非接触式射频卡自动收费。上海的公共汽车使用了电子月票。北京的机场高速公路上、深圳的皇岗口岸也使用了RFID系统。此外，中山市阳光制锁厂也已开发出了RFID锁等。
　　随着经济交流，旅游的发展，我国高速公路发展势头十分强劲，因而仅对自动收费系统的需求就会日益增长。尤其我国的国土面积大、公路多、车辆多，予计在未来十年内将有数十亿元的需求。虽然，RFID技术在国内属起步阶段，但它发展潜力大，只要我们引起重视，定会迎头赶上。　

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