RFID技术及其所面临的挑战

摘要　

无线射频识别（RFID|0">RFID）是利用射频通信实现的非接触式自动识别技术，可工作于各种恶劣环境，通过附着在物体上的标签，能迅速识别多个高速运动的物体。由于它的快速识别的特点，RFID技术越来越受到各大厂商的青睐，它在仓储物流、产品防伪、产品流通及产品维护追踪等领域有着极大的应用潜力。文章分析了RFID技术的基本原理，介绍了它在供应链管理、安全与身份识别及移动追踪等领域的应用。RFID技术也面临很多挑战，有待进一步研究。

　　0、引言

近年来，无线射频识别（RFID）技术逐渐成为一种主流应用技术，该技术使快速物品识别成为可能。RFID技术与早期的条形码识别技术不同，它不需要近距离使用读码器，通过射频信号，可以实现远距离识别。RFID标签还可以将产品生产商、产品类型以及环境变量等各种信息作为身份的标识，不必像条形码那样使用斑马线标签。另外，RFID系统还能从不同方向自动识别RFID标签，与条形码识别相比，极大提高了识别速率。

尽管RFID在诞生之初就展现出很大优势，但其高昂的费用阻碍了它在商业上的应用。随着电子工业的进步、电子设备的集成化和小型化，使RFID 设备成本逐步下降，因而使它具有了与传统的条形标签相竞争的能力。在某些大型商业场所，RFID对于商品监管的优势是普通识别技术难以比拟的。

　　1、RFID原理

RFID是一种非接触式的自动识别技术，它利用射频信号通过电感耦合或电磁耦合自动识别目标对象，并获取相关数据。标签是RFID技术的关键部分。RFID标签含有一个发送应答机，可以向RFID阅读器发送特定信号，绝大多数的RFID标签都有一个ID序列号（如SKU码）。阅读器在收到ID号后可以从数据库中检索相关数据，并按指示进行操作。RFID标签也可以具有可读写的存储器，用于存储向不同阅读器发送的信息，这些信息用于对贴附标签的物体进行识别。RFID系统原理如图1所示。

图1　RFID系统原理

RFID标签按是否有源分为主动式标签和被动式标签。主动式RFID标签自带电源（如板载电池），被动式标签的能源则利用电磁感应通过读写器获取。同样，读写器也根据所读取标签的类型分为主动式读写器和被动式读写器。

　　1.1　主动式标签

主动式标签内部自带电池进行供电，具有可读写的特性。由于自带电源，主动式标签能传输较强信号，因而具有更远的读写距离。但是板载电源会使标签体积变大而且更加昂贵，所以主动RFID系统一般用于大型航空工具以及普通交通工具等的远距离识别。低功耗的主动标签通常比一副扑克稍大。主动标签可以在物体未进入识别距离时处于休眠状态。也可以处于广播状态持续向外广播信号。

由于自带电源，主动标签能在较高的频率下工作，如455MHz、2.45GHz及5.8GHz等，这取决于实际的识别距离和存储器需求。在这些频率下，读写器可以在20m～100m的范围内工作。

　　1.2　被动式标签

被动式标签内部不带电池，从读写器产生的磁场中获得工作所需的能量。当标签进入读写器的识别范围后，标签通过天线感知电磁场变化，由电磁感应产生感应电流，标签通过集成的电容保存产生的能量。当电容蓄积了足够的电荷后，RFID标签就可以利用电容提供的能量向读写器发送带有标签ID信息的调制信号。由于被动式标签自身不带电源，因而比主动标签价格要低很多，在美国，通常一个标签花费20美分左右。随着微电子技术的不断进步，可以将标签做得更小、更便宜。由于价格上的优势，它比主动式标签具有更广的应用领域。

除了价格低之外，被动标签还非常小。但目前的天线技术会限制标签的大小，标签越大有效识别距离越远。目前的被动标签一般都只有2K左右的内存，由于内存有限，除了存储ID信息和一些历史信息外，不能存储特别复杂的有用信息，因而在一定程度上限制了其应用领域。随着RFID技术的不断进步，标签能存储的信息容量将会不断增加，从而能存储较复杂的信息。

被动标签与读写器之间通信的ID信息一般通过高频和低频方式调制实现。在低频调制方式下（低于100MHz），标签电容配合电感线圈，根据标签 ID信息改变信号强度，并向外辐射，变化的快慢受调制频率的影响。在高频（高于100MHz）方式下，标签使用背向散射方式发送信号，这使得天线在内部电路的影响下是变阻抗的。当阻抗发生改变时，天线会向外辐射射频信号，读写器便可以获取并解调信号。被动标签工作频率一般为128kHz、13.6MHz、 915MHz以及2.45GHz等，识别距离因而在几十cm到几m不等。系统频率的选取一般由环境因素、传输介质及识