RFID射頻識(shí)別技術(shù)被公認(rèn)為是本世紀(jì)最有發(fā)展前途的信息技術(shù)之一,，已經(jīng)得到業(yè)界的高度重視,。近年來(lái),，RFID技術(shù)發(fā)展迅速，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化,、商業(yè)自動(dòng)化,、交通運(yùn)輸管控及物流、供應(yīng)鏈管理等眾多的領(lǐng)域,。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),，RFID技術(shù)從80年代后期至今，申請(qǐng)專利已達(dá)6000多項(xiàng),，成為各行業(yè)關(guān)注的熱點(diǎn),。
特別是美國(guó)9.11恐怖襲擊事件后,，為防止國(guó)際恐怖組織的襲擊,，美國(guó)政府出臺(tái)了SST(Smart&SecureTradelanesInitiative)計(jì)劃，將RFID與集裝箱綁定,，貨物追蹤功能受到高度的重視,，并加強(qiáng)了港灣,、空港等場(chǎng)所的安全管控。作為防止突發(fā)事件的手段,，RFID被認(rèn)為是最適合的技術(shù)之一,。
神奇的RFID
60年代美國(guó)人發(fā)明了因特網(wǎng)，通信技術(shù)有了空前的飛躍,。無(wú)論任何人,、任何時(shí)間、在世界的任何地方,，只要通過(guò)因特網(wǎng),，就能夠了解所需要的信息；只要通過(guò)因特網(wǎng),，就可以和想念的人超越距離和空間進(jìn)行交談,；只要通過(guò)因特網(wǎng)，打開(kāi)搜索引擎,，就可以搜索到想閱讀的書(shū),、電影、歌曲等信息,。在各行各業(yè),，都實(shí)實(shí)在在地享受到了因特網(wǎng)帶來(lái)的實(shí)際價(jià)值和經(jīng)濟(jì)效益，使人們受益匪淺,。它使距離不再遙遠(yuǎn),，使世界不再陌生。
到了90年代,，RFID技術(shù)又一次讓人們感受到了通信技術(shù)的奧妙,。
一輛滿載著集裝箱的卡車(chē)正在高速行使，司機(jī)看到岔路中間擺著一張桌子,，后面坐著兩位女士,，司機(jī)忙踩剎車(chē)停下來(lái)。一位女士不慌不忙地站起來(lái)對(duì)司機(jī)說(shuō)“先生,，你走錯(cuò)路了,，去新澤西州是右邊的路�,！彼緳C(jī)百思不解地問(wèn)到,，你怎么知道我要去新澤西州呢？那位向?qū)T溫文爾雅的對(duì)司機(jī)說(shuō)“是你車(chē)上安裝的RFID告訴我們的”,。我相信,，很多人都會(huì)象那位卡車(chē)司機(jī)一樣困惑不解。RFID到底是一項(xiàng)什么樣神奇的技術(shù),？它的工作原理,、屬性以及能夠給社會(huì)生活帶來(lái)怎樣的變化,？
無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)(RFID，RadioFrequencyIdentification)是無(wú)線通信的一種,，它是利用無(wú)線通信方式實(shí)現(xiàn)對(duì)物體非接觸式自動(dòng)識(shí)別,。射頻識(shí)別技術(shù)最早的應(yīng)用可追溯到1940年太平洋戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)期，美國(guó)為了戰(zhàn)爭(zhēng)中敵我飛機(jī)的識(shí)別,，由于技術(shù)保密,，一直被軍事領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。近年來(lái),，隨著LSI(Large-scaleintegra-tion大規(guī)模集成電路),、網(wǎng)絡(luò)通信、信息安全等技術(shù)的發(fā)展,，射頻識(shí)別技術(shù)進(jìn)入商業(yè)化應(yīng)用階段,。這一技術(shù)由于具有對(duì)高速移動(dòng)物體識(shí)別、多目標(biāo)一次性識(shí)別和非接觸識(shí)別等特點(diǎn),，在各領(lǐng)域顯示出巨大的發(fā)展?jié)摿εc應(yīng)用空間,，被譽(yù)為21世紀(jì)的科技之星。
RFID技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)
一,、國(guó)外應(yīng)用現(xiàn)狀
1991年海灣戰(zhàn)爭(zhēng)中,，美軍的后勤供給發(fā)生了嚴(yán)重問(wèn)題。據(jù)美國(guó)媒體報(bào)道,，美軍向海灣地區(qū)運(yùn)送了4萬(wàn)個(gè)集裝箱,，由于集裝箱里面的物資明細(xì)不清楚，有2.5萬(wàn)個(gè)必須由人工開(kāi)封,，清點(diǎn)登記后,，重新加入到物流中，浪費(fèi)了人力和時(shí)間,。更為嚴(yán)重的是,，有很多的集裝箱在運(yùn)送中丟失或延誤，最終,，約有1600個(gè)集裝箱遺棄在沙漠中,。
美國(guó)國(guó)防部吸取了海灣戰(zhàn)爭(zhēng)中的沉痛教訓(xùn)，與Savi技術(shù)公司簽訂關(guān)于RFID標(biāo)簽,、固定,、移動(dòng)、手持的RFID讀寫(xiě)器以及相關(guān)的硬件,、軟件和專業(yè)服務(wù)的合約,，在世界50個(gè)國(guó)家850個(gè)軍事基地建立了世界最大的無(wú)線射頻網(wǎng)絡(luò)貨物追蹤系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)自動(dòng)采集,、聚合,、恢復(fù)與服務(wù)。使美國(guó)國(guó)防部的軍需物資實(shí)現(xiàn)了全方位的可視化管理與控制,。
這項(xiàng)技術(shù)在2003年第二次海灣戰(zhàn)爭(zhēng)中得到了很好驗(yàn)證,。由于美軍建立了無(wú)線網(wǎng)射頻絡(luò)貨物追蹤系統(tǒng)，軍需物資運(yùn)送狀況有了徹底的改變,。美軍通過(guò)嵌在集裝箱上的電子標(biāo)簽對(duì)發(fā)往海灣的軍需物資進(jìn)行跟蹤,，實(shí)現(xiàn)了從儲(chǔ)備式后勤到配送式后勤的轉(zhuǎn)變，增強(qiáng)了美軍的后勤供給能力,，節(jié)省了數(shù)十億美元,。
另外，在供應(yīng)鏈管理領(lǐng)域,，RFID技術(shù)也備受青睞,。被美國(guó)《商業(yè)周刊》稱為全球企業(yè)新獨(dú)裁者，連續(xù)多年榮登《財(cái)富》雜志全球500強(qiáng)企業(yè)的零售巨頭Wal-Mart百貨公司,，于2003年11月5日,，在位于美國(guó)阿肯色州羅杰市的總部召開(kāi)會(huì)議，宣布到2005年末,，要求全球100家最大的供應(yīng)商供給Wal-Mart的商品都要應(yīng)用RFID技術(shù),。
RFID技術(shù)的應(yīng)用，給Wal-Mart和上下游供應(yīng)商帶來(lái)了無(wú)限商機(jī),。它使貨物不會(huì)存在倉(cāng)庫(kù)里而無(wú)人知曉,，數(shù)據(jù)庫(kù)中記錄的貨物數(shù)量與實(shí)際庫(kù)存量精確相符，與貿(mào)易伙伴之間的貨物傳送信息能夠自動(dòng),、準(zhǔn)確地完成,。店員能夠及時(shí)準(zhǔn)確的了解什么商品需要補(bǔ)貨，該商品放在倉(cāng)庫(kù)的什么位置,，是什么種類(lèi),，數(shù)量是多少等。無(wú)需人工清點(diǎn),，不會(huì)漏掉一件物品,，也不會(huì)出現(xiàn)計(jì)算錯(cuò)誤，店員有充足的時(shí)間將商品補(bǔ)上貨架,，不會(huì)因貨物的缺失而失掉商機(jī),。SanfordC.Bernstein公司的零售業(yè)分析師統(tǒng)計(jì)，Wal-Mart通過(guò)采用RFID技術(shù),，實(shí)現(xiàn)了貨物的可視化管理,，及時(shí)跟蹤商品狀況，了解商品的即時(shí)狀態(tài),，簡(jiǎn)化票據(jù)的處理流程,，提高庫(kù)存信息的精確性和供應(yīng)商的供貨效率,，每年可節(jié)省約83.5億美元。
世界各地的零售巨頭們繼沃爾瑪之后,，德國(guó)的麥德龍,、英國(guó)最大的連鎖超市集團(tuán)Tesco、美國(guó)的Tar-get,、Albertsons也陸續(xù)宣布了導(dǎo)入RFID計(jì)劃,。
經(jīng)濟(jì)方面，據(jù)美國(guó)VDC(VentureDevelopmentCorporation)公司發(fā)表的報(bào)告透露,，2000年美國(guó)的RFID市場(chǎng)規(guī)模8.9億美元,，2005年達(dá)到26.5億美元，年增長(zhǎng)率約24%,。
2004年1月,，日本貨物鐵道(JR貨物)，在日本全國(guó)約140個(gè)全貨物車(chē)站同時(shí)導(dǎo)入了RFID技術(shù),；同年12月,，新東京國(guó)際空港(成田空港)、日本航空公司和宅急便公司聯(lián)合進(jìn)行了RFID加附在顧客行李箱的試驗(yàn),。香港,、新加坡、舊金山,、溫哥華等國(guó)際空港也陸續(xù)進(jìn)行了相關(guān)的實(shí)驗(yàn),。
二、國(guó)內(nèi)應(yīng)用現(xiàn)狀
1992年工研院開(kāi)始研發(fā)RFID技術(shù),，2003年成功舉辦了RFID商業(yè)應(yīng)用發(fā)展策略論壇,，2006年6月，中國(guó)發(fā)布了《中國(guó)RFID技術(shù)政策白皮書(shū)》,。
目前,，香港的八通達(dá)卡是當(dāng)今最成功的非接觸式多功能智能卡，其應(yīng)用范圍有停車(chē)場(chǎng),、便利商店,、快餐店、電影院,、自動(dòng)販賣(mài)機(jī),、游泳池、住宅,、保全系統(tǒng)及校園通系統(tǒng)等,。
根據(jù)工信部相關(guān)報(bào)道，2005年我國(guó)RFID市場(chǎng)規(guī)模已經(jīng)達(dá)到36.9億元，2006年增加接近60億元,，2008年RFID相關(guān)產(chǎn)值達(dá)到80億元左右,。據(jù)相關(guān)部門(mén)預(yù)測(cè)，中國(guó)的RFID市場(chǎng)在今后數(shù)年將穩(wěn)步增長(zhǎng),，到2011年將達(dá)到118.1億美元,。
我國(guó)RFID技術(shù)在政府的推動(dòng)下，已經(jīng)在很多領(lǐng)域已經(jīng)得到初步應(yīng)用,。在公共交通管控、高速公路收費(fèi),、動(dòng)植物電子標(biāo)志,、食品、藥品,、郵件實(shí)時(shí)狀態(tài)跟蹤管理以及物流,、供應(yīng)鏈管理等領(lǐng)域均已先后啟動(dòng)了RFID技術(shù)應(yīng)用試點(diǎn)項(xiàng)目；各類(lèi)電子證照與重要商品防偽,、各類(lèi)IC卡應(yīng)用開(kāi)辟了廣闊市場(chǎng)空間,，奠定了我國(guó)RFID產(chǎn)業(yè)與應(yīng)用的基礎(chǔ)。雖然RFID產(chǎn)業(yè)在我國(guó)起步較晚,，但是經(jīng)過(guò)近些年的發(fā)展,，目前我國(guó)在技術(shù)研發(fā)、制造,、工藝設(shè)計(jì),、系統(tǒng)集成與應(yīng)用等各環(huán)節(jié)已初具規(guī)模。從近期我國(guó)RFID領(lǐng)域的動(dòng)態(tài)來(lái)看,，與行業(yè)應(yīng)用相結(jié)合的基于RFID技術(shù)的產(chǎn)品和解決方案開(kāi)始出現(xiàn),，這為RFID在我國(guó)應(yīng)用的推廣，特別是在物流,、安全保障,、防偽識(shí)別等非制造領(lǐng)域奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
基于RFID技術(shù)構(gòu)建港灣物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的探討
港灣是國(guó)際物流的集散地,，是國(guó)際海運(yùn)的交通樞紐,。據(jù)2009年6月中國(guó)物流與采購(gòu)聯(lián)合會(huì)統(tǒng)計(jì)，國(guó)際運(yùn)輸方面,，全球國(guó)際海運(yùn)貨運(yùn)量52億噸,，我國(guó)貨運(yùn)量占世界海運(yùn)量的84%左右。因此,，港灣的建設(shè)和安全保障,，是體現(xiàn)出一個(gè)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)實(shí)力和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的核心。但是，價(jià)格,、速度,、安全保障、高效率,、高水平的服務(wù)一直是困擾港灣發(fā)展的要因,。本文稿以此為藍(lán)本，探討應(yīng)用RFID技術(shù),，構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)(Internetofthings),，來(lái)解決以上問(wèn)題。港灣管理的關(guān)鍵是集裝箱,、車(chē)輛和人員的自動(dòng)識(shí)別,，所有的信息都能夠在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)上得到實(shí)時(shí)傳遞和動(dòng)態(tài)跟蹤貨物信息。
物聯(lián)網(wǎng)從網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上看,，是通過(guò)因特網(wǎng)(Internet)將眾多RFID應(yīng)用系統(tǒng)連接起來(lái),，并在廣域網(wǎng)范圍內(nèi)對(duì)物品身份進(jìn)行識(shí)別的分布式系統(tǒng)。因特網(wǎng)則是借助物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議將因特網(wǎng)的邊界延伸到世間萬(wàn)物,。
在本稿中的物聯(lián)網(wǎng)是以RFID技術(shù)為核心,，將物品和物聯(lián)網(wǎng)綁定的技術(shù)手段之一，是一個(gè)以計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò),、GPS(GlobalPositioningSystem)等先進(jìn)的通訊技術(shù)組成的龐大的系統(tǒng),。
表1RFID和條形碼的比較
在物聯(lián)網(wǎng)中，每個(gè)物品均被賦予唯一的ID,，這個(gè)ID是存儲(chǔ)在和物品綁定的電子標(biāo)簽中,。與條形碼(BarCode)相比，RFID技術(shù)特性具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)(詳見(jiàn)表1),。
本文稿是以出口海運(yùn)為假定,。港灣在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的支持下，把貨物的信息(企業(yè)名,、地址,、電話、商品ID,、日期,、商品批號(hào))寫(xiě)入電子標(biāo)簽中，然后與貨物綁定,。
一,、港灣作業(yè)的特點(diǎn)
為了有效地利用RFID技術(shù)，對(duì)港灣作業(yè)特點(diǎn)進(jìn)行了分析,，歸納如下(如圖1所示),。
(一)跨國(guó)間的物流：港灣是國(guó)際貿(mào)易貨物的集散地,，貨物都是來(lái)自不同的國(guó)家及地區(qū)。
(二)貨物容積大：受理的貨物是20尺或40尺(Feet)的集裝箱,，需要廣闊的空間和堆場(chǎng)來(lái)保管,。
(三)安全保障：防止集裝箱的丟失、被盜和損壞及內(nèi)場(chǎng)危險(xiǎn)物(炸藥或高險(xiǎn)化學(xué)品等),。
(四)自然環(huán)境惡劣：風(fēng)雨,、海水、溫濕度,、鹽霧,、日曬等自然因素。
二,、RFID的應(yīng)用方法
根據(jù)港灣作業(yè)特點(diǎn),，提議港灣應(yīng)用UHF頻段的RFID技術(shù)，UHF頻段具有識(shí)別距離長(zhǎng),、快速識(shí)別移動(dòng)物體,、成本低等特點(diǎn),，是港灣管理最理想的選擇,。
□標(biāo)簽貼附在托盤(pán)、包裝箱,、集裝箱上,，進(jìn)行規(guī)格、序列號(hào)等信息的自動(dòng)存儲(chǔ)和傳遞,。
□對(duì)電子標(biāo)簽的要求
□Code(編碼)體系國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化(如EPC標(biāo)準(zhǔn))
□利用UHF頻段的電子標(biāo)簽,，識(shí)別距離長(zhǎng)、高速識(shí)別移動(dòng)物體,、成本低且耐用性好
□在惡劣的自然環(huán)境下確保正常射頻質(zhì)量的電子標(biāo)簽
□與GPS系統(tǒng)相連接,，預(yù)防異常行為發(fā)生。
在港灣操作管理過(guò)程中,，最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)就是集裝箱的跟蹤管理,，以及如何防止集裝箱的丟失、被盜和損壞,。進(jìn)入港區(qū)的集裝箱就相當(dāng)于一張動(dòng)態(tài)物流全景圖,，通過(guò)這張圖，各環(huán)節(jié)操作人員可以獲得更快,、更精確的實(shí)時(shí)信息,，操作人員只要輸入綁定貨物的ID號(hào)碼，就可以在顯示器上把貨物信息盡現(xiàn)眼底,，不用到處去找貨物在什么位置,。
物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的操作如圖2所示,。港灣閘口上方設(shè)置射頻讀寫(xiě)器，運(yùn)送貨車(chē)通過(guò)閘口時(shí),，讀寫(xiě)器會(huì)自動(dòng)識(shí)別和讀取綁定在集裝箱上的電子標(biāo)簽(商品信息,、貨物數(shù)量、出庫(kù)者信息,、入庫(kù)者信息,、發(fā)貨單號(hào))信息，通過(guò)無(wú)線LAN傳輸給中央服務(wù)器,，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和保存,。系統(tǒng)確定無(wú)誤后，把貨物的信息自動(dòng)上傳到監(jiān)管部門(mén),，監(jiān)管部門(mén)根據(jù)信息指令把貨物分撥到指定的倉(cāng)位,。貨物的通關(guān)手續(xù)完結(jié)后，中央服務(wù)器根據(jù)通關(guān)指令下達(dá)作業(yè)信息,，集裝箱搬運(yùn)到幾號(hào)碼頭,、裝在幾號(hào)貨船上、上船定位操作,、接貨確認(rèn)等工作,。
碼頭的龍門(mén)吊上同時(shí)裝有射頻讀寫(xiě)器和GPS裝置，操作人員根據(jù)信息指令,，在每一個(gè)操作環(huán)節(jié)開(kāi)始和結(jié)束,，都要對(duì)集裝箱上的電子標(biāo)簽掃描，然后,，通過(guò)無(wú)線LAN把信息上傳至中央服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和保存,。在船上，同時(shí)安裝高性能的RFID系統(tǒng),，即RFID芯片中裝有傳感器,，可以記錄物品所處的溫度、濕度,、日照等環(huán)境信息,。無(wú)論是管理部門(mén)或用戶，只要輸入貨物給定的ID,，就能夠通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)隨時(shí)隨地的了解貨物的狀態(tài),、位置和動(dòng)態(tài)跟蹤。通過(guò)對(duì)上述系統(tǒng)的探究,，物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)在港灣物流中應(yīng)用的價(jià)值從以下三方面得到認(rèn)證：
1,、物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)能夠?qū)b箱進(jìn)行跟蹤，減少丟失,、被盜和損壞,，從而提高了安全保障,。
2、物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)能夠?qū)ω浳锛b箱全程追蹤,，并及時(shí)傳遞貨物的動(dòng)態(tài)信息給上下游客戶,，提高了港灣的服務(wù)質(zhì)量。
3,、物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)能夠及時(shí),、準(zhǔn)確地把貨物信息提供給作業(yè)者，減少了遺漏和錯(cuò)誤的發(fā)生,，大幅提高工作效率,，降低港灣的運(yùn)營(yíng)成本以及縮短貨船的滯港時(shí)間。
通過(guò)以上的探討,，說(shuō)明了物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)能夠提高港灣的核心競(jìng)爭(zhēng)力,，同時(shí)為貨主企業(yè)、制造企業(yè)和消費(fèi)者提供更及時(shí),、可靠的物流增值服務(wù),。
圖2港灣物流物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的構(gòu)成圖
RFID系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)和種類(lèi)
一、RFID系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)
RFID系統(tǒng)一般由電子標(biāo)簽(Tag),、讀寫(xiě)器(Reader)和信息處理系統(tǒng)三部分組成,。電子標(biāo)簽主要是由IC芯片和天線(Antenna)構(gòu)成。讀寫(xiě)器由環(huán)形天線,、控制模塊和收發(fā)裝置組成,。分為手持和固定兩種,，收發(fā)裝置和計(jì)算機(jī)或編程邏輯控制器(PLC)連接從而實(shí)現(xiàn)相互信息交換(RFID系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參照?qǐng)D3),。
當(dāng)電子標(biāo)簽進(jìn)入可識(shí)別區(qū)域后，讀寫(xiě)器通過(guò)接收標(biāo)簽發(fā)出的無(wú)線電波接收讀取數(shù)據(jù),。最常見(jiàn)的是被動(dòng)射頻(PassiveTag,，無(wú)源型標(biāo)簽)系統(tǒng)，當(dāng)讀寫(xiě)器在同一磁場(chǎng)區(qū)感應(yīng)到RFID標(biāo)簽的電波時(shí),，讀寫(xiě)器主動(dòng)發(fā)出電波,，標(biāo)簽從電波中獲得電流能量激活標(biāo)簽中的IC芯片電路，
圖3RFID系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
根據(jù)讀寫(xiě)器的要求,，標(biāo)簽傳出相應(yīng)數(shù)碼信號(hào)給讀寫(xiě)器,，讀寫(xiě)器把接收到的數(shù)碼信號(hào)解密，轉(zhuǎn)換成相關(guān)信息,。由終端設(shè)備通過(guò)無(wú)線或有線(LANLocalAreaNetwork)傳輸給中央計(jì)算機(jī)處理這些數(shù)據(jù),，從而進(jìn)行管控。(Tag的基本結(jié)構(gòu)參照?qǐng)D4),。
圖4電子標(biāo)簽(Tag)基本結(jié)構(gòu)
二,、電子標(biāo)簽的種類(lèi)
按照RFID標(biāo)簽的能量供給方式,，RFID標(biāo)簽可分為有源標(biāo)簽和無(wú)源標(biāo)簽；按照RFID工作時(shí)使用的無(wú)線電頻率,，RFID系統(tǒng)可分為低頻,、高頻、超高頻和微頻,。有源的標(biāo)簽是通過(guò)標(biāo)簽內(nèi)置電池的能量主動(dòng)發(fā)送信息,。電波識(shí)別距離較長(zhǎng)，可達(dá)幾十米或百米,，內(nèi)附高性能的傳感器(sensor),，使用壽命有限且價(jià)格較高，每個(gè)標(biāo)簽在10美元～15美元左右,，由于內(nèi)置電池,，體積較大，不適用制作類(lèi)似于身份證,、交通卡等卡片標(biāo)簽,。無(wú)源的標(biāo)簽是標(biāo)簽內(nèi)沒(méi)有電池，利用讀取器發(fā)射電波通過(guò)磁場(chǎng)能量的耦合作用被動(dòng)的發(fā)送信息,。電波識(shí)別距離較短,，可識(shí)別范圍在幾厘米到幾米，由于標(biāo)簽內(nèi)不含電池,，對(duì)讀取裝置要求較高,，需要較大功率的讀取裝置，使用壽命長(zhǎng)且價(jià)格上比有源型便宜,，每個(gè)標(biāo)簽在0.5美分～5美元,，體積小，重量輕,，可適用制作各種各樣的卡片標(biāo)簽和各種商品以及防偽,、食品安全等方面上使用。
RFID的基本原理
一,、RFID使用的電波
在了解RFID的基本原理之前,，有必要對(duì)RFID使用的電波進(jìn)行說(shuō)明。在電波法中,，頻率3000GHz以下的電波被定義為電波,。電波分為長(zhǎng)波、中波,、短波,、超短波(VHF)、極超短波(UHF),，根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域分配頻段,。
電波和光有一個(gè)共同的特性,，運(yùn)行速度相同(30萬(wàn)Km/S)。如果把電波用頻率來(lái)表示,，波的運(yùn)行周期被稱為波長(zhǎng),。
例如：電波在1秒間反復(fù)振動(dòng)頻率用f表示：
f=30萬(wàn)Hz
1周期的波長(zhǎng)用λ表示
λ=30萬(wàn)Km/30Hz=1Km
波長(zhǎng)(λ)1Km的電波，相當(dāng)于1周期運(yùn)行1Km,。
f=300MHz時(shí)
λ=30萬(wàn)Km/s÷300MHz
=(3×108m/s)÷(3×108Hz)
=1m
也就是說(shuō),，波長(zhǎng)λ相當(dāng)于1米的電波。
同樣,，頻率f=3000萬(wàn)GHz時(shí),，波長(zhǎng)λ相當(dāng)于0.1mm(100μm)。
二,、無(wú)線射頻技術(shù)通訊原理
了解了RFID使用的電波后,，對(duì)無(wú)線射頻技術(shù)通訊原理的說(shuō)明就會(huì)很容易。無(wú)線射頻技術(shù)是起源于無(wú)線電波通訊原理,，把數(shù)碼信號(hào)轉(zhuǎn)換成電波,，傳達(dá)信息是0和1的兩個(gè)數(shù)值作為數(shù)碼信號(hào)發(fā)送或接受。因此,，無(wú)線射頻的工作原理可分為以下三種類(lèi)型：電感耦合型,、電感有向耦合型、微波型,。本文稿主要對(duì)前兩種類(lèi)型進(jìn)行說(shuō)明,。
電感耦合型。依據(jù)的是電磁感應(yīng)定律,，通過(guò)空間高頻交變磁場(chǎng)實(shí)現(xiàn)耦合,。電感耦合方式一般適合于中、低頻工作的近距離射頻識(shí)別系統(tǒng),。工作頻段包括：125kHz～135kHz,、225kHz和13.56MHz,。識(shí)別作用距離小于1m,，作用距離為10cm～20cm。
電感有向耦合型,。依據(jù)的是電波的空間傳播規(guī)律發(fā)射出去的電波,，碰到目標(biāo)后反射，同時(shí)帶回目標(biāo)信息,。電感有向耦合方式一般適合于高頻,、微波工作的遠(yuǎn)距離射頻識(shí)別系統(tǒng)。工作頻段有：433MHz,，915MHz,，2.45GHz,，5.8GHz。識(shí)別作用距離大于1m,，作用距離為3m-l0m,。
為避免各國(guó)無(wú)線電頻率使用標(biāo)準(zhǔn)不一，國(guó)際上大多遵守國(guó)際電信聯(lián)合會(huì)(ITU)的規(guī)范,。目前,，RFID使用的頻段有135KHz、13.56MHz,、433.92MHz,、860M～960MHz(UHF)、2.45GHz以及5.8GHz等6種,。(RFID通常利用的頻率參照表2)
讀寫(xiě)器通過(guò)自身天線發(fā)射出電波來(lái)誘導(dǎo)磁界內(nèi)的電子標(biāo)簽,，電子標(biāo)簽內(nèi)的環(huán)形天線接受讀寫(xiě)器的電感信號(hào)后耦合，完成信息交換,。無(wú)源電子標(biāo)簽憑借環(huán)形天線上的感應(yīng)電流獲得能量,，啟動(dòng)標(biāo)簽控制電路和射頻電路，發(fā)送出電子標(biāo)簽存儲(chǔ)器(IC芯片)內(nèi)的數(shù)據(jù),。有源標(biāo)簽主動(dòng)發(fā)送頻率信號(hào),。讀寫(xiě)器的CPU(CentralProcessingUnit)通過(guò)環(huán)形天線接受標(biāo)簽發(fā)射出信號(hào)進(jìn)行解碼后，通過(guò)讀寫(xiě)器的終端將信息發(fā)送到計(jì)算機(jī)等應(yīng)用系統(tǒng),，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,，最后應(yīng)用系統(tǒng)得到所需要的信息，從而達(dá)到識(shí)別目的,。
RFID的特點(diǎn)和展望
一,、非接觸識(shí)別
非接觸識(shí)別是無(wú)線射頻技術(shù)的最大亮點(diǎn)。條形碼是在不受污染和破損的前提下,，逐一讀取數(shù)據(jù)信息,；可是電子標(biāo)簽是利用無(wú)線電波技術(shù)，無(wú)論是裝在箱子還是其他容器里,，表面受到污染也沒(méi)有關(guān)系,，根據(jù)射頻的種類(lèi)，可識(shí)別讀取信息,。
二,、高信賴性和耐環(huán)境性
標(biāo)簽與讀寫(xiě)器之間無(wú)機(jī)械接觸，避免了由于接觸不良所造成的讀寫(xiě)錯(cuò)誤等操作,，即使在標(biāo)簽上染上灰塵,、油污(水)等外部惡劣環(huán)境下也不影響讀寫(xiě)數(shù)據(jù)。
三、可改寫(xiě)信息
條形碼錄入的數(shù)據(jù)不可更改,，電子標(biāo)簽不同于條形碼,，根據(jù)業(yè)務(wù)要求，可進(jìn)行數(shù)據(jù)加寫(xiě)或改寫(xiě),。但是,，也有不能加寫(xiě)或改寫(xiě)數(shù)據(jù)的，要根據(jù)使用的用途來(lái)決定,。
四,、信息容量大
標(biāo)簽信息容量可根據(jù)需要來(lái)決定，一般有96bit或128bit的信息量�,，F(xiàn)行的JAN/EAN/UPC條形碼,，其容量不過(guò)幾十個(gè)字符，容量最大的二維條形碼最多也只能存儲(chǔ)千個(gè)數(shù)字,，容量有限,。未來(lái)物品所需儲(chǔ)存的信息量大，RFID的容量完全可以滿足,。用一個(gè)形象的比喻,，RFID能為全球每一粒大米付一個(gè)碼，它能容納2的96次方個(gè)碼,，即268億個(gè)碼,。
五、可一次性識(shí)別處理多個(gè)標(biāo)簽
現(xiàn)行的條形碼只能逐一讀取信息,，電子標(biāo)簽?zāi)芊乐箻?biāo)簽之間出現(xiàn)數(shù)據(jù)干擾,，因此，讀寫(xiě)器可一次性識(shí)別處理多個(gè)標(biāo)簽,。
六,、重復(fù)使用性
由于標(biāo)簽為電子數(shù)據(jù)，可以反復(fù)被覆寫(xiě),，進(jìn)行通信,。因此，可以將回收的標(biāo)簽重復(fù)使用,。如果是被動(dòng)式標(biāo)簽,，不需要電池就可以使用，不需要維護(hù)和保養(yǎng),。
從目前的情況來(lái)看,，RFID市場(chǎng)盡管已有了很大的發(fā)展，在商品防偽,、汽車(chē)防盜、電子票證,、食品藥品安全監(jiān)管,、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理,、智能交通及現(xiàn)代物流和供應(yīng)鏈管理等諸多領(lǐng)域得到了應(yīng)用并被市場(chǎng)認(rèn)可，但還是處于初級(jí)發(fā)展階段,。其未來(lái)市場(chǎng)發(fā)展?jié)摿薮�,，�?yīng)用范圍將涵蓋從家庭、辦公室,、政府機(jī)關(guān),、各商業(yè)和服務(wù)等廣泛領(lǐng)域，并會(huì)逐漸改變現(xiàn)今傳統(tǒng)的商業(yè)模式,，對(duì)未來(lái)社會(huì)的各個(gè)方面帶來(lái)影響,。同時(shí)，對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展也會(huì)起到積極的促進(jìn)作用,。
然而,，關(guān)于RFID技術(shù)還存在一些問(wèn)題，如隱私權(quán),，如何由條形碼向電子標(biāo)簽過(guò)渡,，安全性、標(biāo)簽成本過(guò)高,、國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的制定等問(wèn)題,。這些問(wèn)題都在一定程度上阻礙了RFID的發(fā)展，只有解決了這些問(wèn)題,，RFID技術(shù)才能更好的推廣和發(fā)展,。目前，無(wú)線通訊,、數(shù)據(jù)處理和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)基本成熟,，在各國(guó)政府的推動(dòng)下，RFID支持技術(shù)會(huì)日益完善,，它將極大地促進(jìn)相關(guān)應(yīng)用產(chǎn)品性能的提高,。任何一項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展都有一個(gè)逐步成熟的過(guò)程，RFID也不會(huì)例外,，它將成為繼移動(dòng)通訊,、因特網(wǎng)之后的又一項(xiàng)影響全球經(jīng)濟(jì)與人們生活的新技術(shù)。