RFID是Radio Frequency Identification的縮寫,即射頻識別,常稱為感應式電子晶片或近接卡、感應卡、非接觸卡、電子標簽、電子條碼等等。 它是一種非接觸式的自動識別技術,通過射頻信號識別目標對象并獲取相關數(shù)據(jù),識別工作無須人工干預,可工作于各種惡劣環(huán)境。RFID技術具備的防水、防磁、耐高溫、使用壽命長、讀取距離大、標簽上數(shù)據(jù)可以加密、存儲數(shù)據(jù)容量更大、存儲信息更改自如等優(yōu)點。同時RFID技術可識別高速運動物體并可同時識別多個標簽,操作快捷方便。
一個典型的RFID系統(tǒng)一般由 RFID標簽、讀寫器以及計算機系統(tǒng)等部分組成。其中RFID標簽中一般保存有約定格式的編碼數(shù)據(jù),用來唯一標明標簽所附著的物體。RFID標簽是射頻識別系統(tǒng)的數(shù)據(jù)載體,它是由標簽天線和標簽專用芯片組成。RFID讀寫器通過天線與RFID標簽進行無線通信,可以實現(xiàn)對標簽識別碼和內存數(shù)據(jù)的讀出或寫入操作。
RFID系統(tǒng)的工作原理:讀寫器通過天線發(fā)送出一定頻率的射頻信號;當RFID標簽進入讀寫器工作場時,其天線產(chǎn)生感應電流,從而使RFID標簽被激活并向讀寫器發(fā)送出自身編碼等信息;讀寫器接收到來自標簽的載波信號,對接收的信號進行解調和解碼后送至計算機主機進行處理;計算機系統(tǒng)根據(jù)邏輯運算判斷該標簽的合法性,針對不同的設定進行相應的處理和控制,發(fā)出指令信號;RFID標簽的數(shù)據(jù)解調部分從接收到的射頻脈沖中解調出數(shù)據(jù)并送到控制邏輯,控制邏輯接收指令完成存儲、發(fā)送數(shù)據(jù)或其他操作。
與傳統(tǒng)的識別方式相比,RFID技術能夠廣泛應用于生產(chǎn)、物流、交通、運輸、醫(yī)療、防偽、跟蹤、設備和資產(chǎn)管理等要收集和處理數(shù)據(jù)的應用領域,并被認為是條形碼標簽的未來替代品。短距離RFID產(chǎn)品不怕油漬、灰塵污染等惡劣的環(huán)境,可在這樣的環(huán)境中替代條碼,例如用在工廠的流水線上跟蹤物體。長距射頻產(chǎn)品多用于交通上,識別距離可達幾十米,如自動收費或識別車輛身份等。
RFID案例:
想到RFID,有人可能會聯(lián)系到超市所使用的條形碼,如果把目光僅僅投放在連鎖超市,可能會妨礙人們全面理解RFID技術的應用范圍。但是,最早使用RFID技術的并不是沃爾瑪或麥德龍這些大型跨國超市集團,而是美國國防部軍需供應局(DLA,Defense Logistic Agency)。
美國國防部軍需供應局目前負責處理的物品種類大約有4600萬,這些物品從水果、可口可樂到防彈背心、汽油和X射線機,應有盡有。不管是否發(fā)生戰(zhàn)事,美國國防部軍需供應局每年都要承擔總價值達832億美元的8700萬次貨物運輸任務。而在運輸中管理這些任務,RFID起到了舉足輕重的應用。為了使美國國防部軍需供應局的物資供應更加有效率,他們進行了大規(guī)模的機構精簡,1991年"沙漠風暴"時,美國國防部軍需供應局的工作人員將近6.5萬人,而目前精簡之后的美國國防部軍需供應局工作人員已經(jīng)降到了1963年以來的歷史最低——2.15萬人。他們將23個倉庫納入到一套RFID系統(tǒng)下進行管理,并對原來的42套業(yè)務和支持流程進行合并和重組,簡化至目前的六個主要業(yè)務流程,并且全部到采用了RFID技術,包括物流、財務和人力資源等等。到現(xiàn)在為止,美國國防部軍需供應局已經(jīng)投入了10億美元進行業(yè)務流程整合,但是效益是顯著的——他們?yōu)檎麄€軍隊節(jié)省了大約18億美元的費用。
RFID發(fā)展歷程:
RFID直接繼承了雷達的概念,并由此發(fā)展出一種生機勃勃的AIDC(自動標識數(shù)據(jù)采集)新技術——RFID技術。1948年哈里.斯托克曼發(fā)表的“利用反射功率的通訊”奠定了射頻識別RFID的理論基礎。
RFID技術發(fā)展的歷程表。在20世紀中,無線電技術的理論與應用研究是科學技術發(fā)展最重要的成就之一。RFID技術的發(fā)展可按10年期劃分如下:
1941~1950年。雷達的改進和應用催生了RFID技術,1948年奠定了RFID技術的理論基礎。
1951—1960年。早期RFID技術的探索階段,主要處于實驗室實驗研究。
1961—1970年。RFID技術的理論得到了發(fā)展,開始了一些應用嘗試。
1971—1980年。RFID技術與產(chǎn)品研發(fā)處于一個大發(fā)展時期,各種RFID技術測試得到加速。出現(xiàn)了一些最早的RFID應用。
1981~1990年。RFID技術及產(chǎn)品進入商業(yè)應用階段,各種規(guī)模應用開始出現(xiàn)。
1991~2000年。RFID技術標準化問題日趨得到重視,RFID產(chǎn)品得到廣泛采用,RFID產(chǎn)品逐漸成為人們生活中的一部分。
2001—今。標準化問題日趨為人們所重視,RFID產(chǎn)品種類更加豐富,有源電子標簽、 無源電子標簽及半無源電子標簽均得到發(fā)展,電子標簽成本不斷降低,規(guī)模應用行業(yè)擴大。
RFID技術的理論得到豐富和完善。單芯片電子標簽、多電子標簽識讀、無線可讀可寫、無源電子標簽的遠距離識別、適應高速移動物體的RFID正在成為現(xiàn)實。
RFID技術國內外發(fā)展狀況:
RFID技術在國外的發(fā)展較早也較快。尤其是在美國、英國、德國、瑞典、瑞士、日本、南非目前均有較為成熟且先進的RFID系統(tǒng)。
其中,低頻近距離RFID系統(tǒng)主要集中在125kHz、13.56MHz系統(tǒng);高頻遠距離RFID系統(tǒng)主要集中在UHF頻段(902MHz—928MHz)915MHz、2.45GHz、5.8GHz。UHF頻段的遠距離RFID系統(tǒng)在北美得到了很好的發(fā)展;歐洲的應用則以有源2.45GHz系統(tǒng)得到了較多的應用。5.8GHz系統(tǒng)在日本和歐洲均有較為成熟的有源RFID系統(tǒng)。
在RFID技術發(fā)展的前10年中,有關RFID技術的國際標準的研討空前熱烈,國際標準化組織ISO/IEC聯(lián)合技術委員會JTCl下的SC31下級委員會成立了RFID標準化研究工作組WG4。尤其是在1999年10月1日正式成立的,由美國麻省理工學院MIT發(fā)起的 Auto—ID Center非盈利性組織在規(guī)范RFID應用方面所發(fā)揮的作用將越來越明顯。Auto —ID Center在對RFID理論、技術及應用研究的基礎上,所作出的主要貢獻如下:
a.提出產(chǎn)品電子代碼EPC(Electronic Product Code)概念及其格式規(guī)劃。為減化電子標簽芯片功能設計,降低電子標簽成本,擴大RFID應用領域奠定了基礎。
b.提出了實物互聯(lián)網(wǎng)的概念及構架,為EPC進入互聯(lián)網(wǎng)搭建了橋梁。
c.建立了開放性的國際自動識別技術應用公用技術研究平臺,為推動低成本的RFID標簽和讀寫器的標準化研究開創(chuàng)了條件。
我國在RFID技術的研究方面也發(fā)展很快,市場培育已初步開花結果。比較典型的是在中國鐵路車號自動識別系統(tǒng)建設中,推出了完全擁有自主知識產(chǎn)權的遠距離自動識別系統(tǒng)。
中國鐵路車號自動識別系統(tǒng)研究正式起步階段可追溯到國家/k2/~計劃。鐵道部曾將貨車自動抄車號項目列為八五重點攻關技術研究課題。在20世紀90年代中期,國內有多家研究機構參與了該項技術的研究,探索了多種實現(xiàn)方案,最終確定了RFID技術為解決貨車自動抄車號的最佳方案。進而,在RFID實現(xiàn)技術方面又探索了有源標簽方案、無源標簽倍頻方案等。最后選定了無源標簽RFID方案。經(jīng)過多年的現(xiàn)場運行考驗,鐵路車號自動識別系統(tǒng)工程于1999年全面投入建設。經(jīng)過兩年左右的建設與試運行,目前鐵路車號自動識別系統(tǒng)工程已發(fā)揮出了系統(tǒng)設計功能,圓了鐵路人的夢想,并且其輻射與滲透到其他應用方面的作用日漸明顯。
在近距離RFID應用方面,許多城市已經(jīng)實現(xiàn)了公交射頻卡作為預付費電子車票應用,預付費電子飯卡等。
在RFID技術研究及產(chǎn)品開發(fā)方面,國內已具有了自主開發(fā)低頻、高頻與微波RFID電子標簽與讀寫器的技術能力及系統(tǒng)集成能力。與國外RFID先進技術之間的差距主要體現(xiàn)在RFID芯片技術方面。盡管如此,在標簽芯片設計及開發(fā)方面,國內已有多個成功的低頻RFID系統(tǒng)標簽芯片面市。
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