探讨RFID技术的研究现状

1.2.2 RFID 天线研究

天线是一种以电磁波形式把无线电收发机的射频信号功率接收或辐射出去的装置。天线按工作频段可分为短波天线、超短波天线、微波天线等；按方向性可分为全向天线、定向天线等；按外形可分为线状天线、面状天线等。

受应用场合的限制，RFID 标签通常需要贴不同类型、不同形状的物体表面，甚至需要嵌入到物体内部。RFID 标签在要求低成本的同时，还要求有高的可靠性。此外，标签天线和读写器天线还分别承担接收能量和发射能量的作用，这些因素对天线的设计提出了严格要求。当前对RFID 天线的研究主要集中在研究天线结构和环境因素对天线性能的影响上。

天线结构决定了天线方向图、极化方向、阻抗特性、驻波比、天线增益和工作频段等特性。方向性天线由于具有较少回波损耗，比较适合电子标签应用；由于RFID 标签放置方向不可控，读写器天线必须采取圆极化方式（其天线增益较大）；天线增益和阻抗特性会对RFID 系统的作用距离产生较大影响；天线的工作频段对天线尺寸以及辐射损耗有较大影响。

天线特性受所标识物体的形状及物理特性影响。如金属物体对电磁信号有衰减作用，金属表面对信号有反射作用，弹性基层会造成标签及天线变形，物体尺寸对天线大小有一定限制等。人们根据天线的以上特性提出了多种解决方案，如采用曲折型天线解决尺寸限制，采用倒F 型天线解决金属表面的反射问题等。

天线特性还受天线周围物体和环境的影响。障碍物会妨碍电磁波传输；金属物体产生电磁屏蔽，会导致无法正确地读取电子标签内容；其他宽频带信号源，比加发动机、水泵、发电机和交直流转换器等，也会产生电磁干扰，影响电子标签的正确读取。如何减少电磁屏蔽和电磁干扰，是RFID 技术研究的一个重要方向。

1.2.3 防冲突技术研究

鉴于多个电子标签工作在同一频率，当它们处于同一个读写器作用范围内时，在没有采取多址访问控制机制情况下，信息传输过程将产生冲突，导致信息读取失败。同时多个阅读器之间工作范围重叠也将造成冲突。文献提出了Colorwave 算法以解决阅读器冲突问题。根据电子标签工作频段之不同，人们提出了不同的防冲突算法。对于标签冲突，在高频（HF）频段，标签的防冲突算法一般采用经典ALOHA 协议。使用ALOHA 协议的标签，通过选择经过一个随机时间向读写器传送信息的方法，来避免冲突。绝大多数高频读写器能同时扫描几十个电子标签。在超高频（UHF）频段，主要采用树分叉算法来避免冲突。同采用ALOHA 协议的高频频段电子标签相比，树分叉算法泄漏的信息较多，安全性较差。

上面两种标签防冲突方法均属于时分多址访问（TDMA）方式，应用比较广泛。除此之外，目前还有人提出了频分多址访问（FDMA）和码分多址访问（CDMA）方式的防冲突算法，主要应用于超高频和微波等宽带应用场景。

1.2.4 安全与隐私问题

RFID 安全问题集中在对个人用户的隐私保护、对企业用户的商业秘密保护、防范对RFID 系统的攻击以及利用RFID 技术进行安全防范等多个方面。面临的挑战是：

（1）保证用户对标签的拥有信息不被未经授权访问，以保护用户在消费习惯、个人行踪等方面的隐私；
（2）避免由于RFID 系统读取速度快，可以迅速对超市中所有商品进行扫描并跟踪变化，而被利用来窃取用户商业机密；
（3）防护对RFID 系统的各类攻击，如：重写标签以窜改物品信息；使用特制设备伪造
标签应答欺骗读写器以制造物品存在的假相；根据RFID 前后向信道的不对称性远距离窃听标签信息；通过干扰RFID 工作频率实施拒绝服务攻击；通过发射特定电磁波破坏标签等；
（4）如何把RFID 的唯一标识特性用于门禁安防、支票防伪、产品防伪等。

1.3 RFID 应用研究

基于RFID 标签对物体的唯一标识特性，引发了人们对基于RFID 技术的应用进行研究的热潮。物流与实物互联网是当前RFID 应用研究的热点，其他应用研究还包括空间定位与跟踪、普适计算、系统安防等多个方面。

1.3.1 物流与实物互联网

实物互联网是通过给所有物品贴上RFID 标签，在现有互连网基础之上构建所有参与流通的物品信息网络。实物互联网的建立将对生产制造、销售、运输、使用、回收等物品流通的各个环节，并将对政府、企业和个人行为带来深刻影响。通过实物互联网，世界上任何物品都可以随时随地按需的被标识、追踪和监控。实物互联网被视为