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淺談射頻識別技術(shù)在中國的發(fā)展
摘要：射頻識別作為一種新興的自動(dòng)識別技術(shù)，在中國擁有巨大的發(fā)展潛力。本文簡(jiǎn)單介紹射頻識別技術(shù)及其分類(lèi)，以及目前射頻識別技術(shù)在我國幾個(gè)代表性領(lǐng)域的發(fā)展情況。引 言
??射頻識別技術(shù)(RFID，Radio Frequency Identification)實(shí)際上是自動(dòng)識別技術(shù)(AEI，Automatic Equipment Identification)在無(wú)線(xiàn)電技術(shù)方面的具體應用與發(fā)展。該項技術(shù)的基本思想是，通過(guò)采用一些先進(jìn)的技術(shù)手段，實(shí)現人們對各類(lèi)物體或設備 (人員、物品) 在不同狀態(tài)(移動(dòng)、靜止或惡劣環(huán)境)下的自動(dòng)識別和管理。
目前，應用最廣泛的自動(dòng)識別技術(shù)大致可以分為光學(xué)技術(shù)和無(wú)線(xiàn)電技術(shù)兩個(gè)方面。本文主要介紹自動(dòng)識別技術(shù)在無(wú)線(xiàn)電技術(shù)方面的應用。
1 射頻識別技術(shù)簡(jiǎn)介
20世紀80年代，由于大規模集成電路技術(shù)的成熟，射頻識別系統的體積大大縮小，使得射頻識別技術(shù)進(jìn)入實(shí)用化的階段，成為一種成熟的自動(dòng)識別技術(shù)。
射頻識別技術(shù)是利用射頻方式進(jìn)行非接觸雙向通信，以達到識別目的并交換數據。它與同期或早期的接觸式識別技術(shù)不同。RFID系統的射頻卡和讀寫(xiě)器之間不用接觸就可完成識別，因此它可在更廣泛的場(chǎng)合中應用。
典型的射頻識別系統包括射頻卡和讀寫(xiě)器兩部分。
射頻卡是將幾個(gè)主要模塊集成到一塊芯片中，完成與讀寫(xiě)器的通信。芯片上有EEPROM用來(lái)儲存識別碼或其它數據。EEPROM容量從幾比特到幾萬(wàn)比特。 芯片外圍僅需連接天線(xiàn)(和電池)，可以作為人員的身份識別卡或貨物的標識卡�？ǚ庋b可以有不同形式，比如常見(jiàn)的信用卡及小圓片的形式等。與條碼、磁卡、IC卡等同期或早期的識別技術(shù)相比，射頻卡具有非接觸、工作距離長(cháng)、適于惡劣環(huán)境、可識別運動(dòng)目標等優(yōu)點(diǎn)。
在多數RFID系統中，讀寫(xiě)器在一個(gè)區域內發(fā)射電磁波(區域大小取決于工作頻率和天線(xiàn)尺寸)�？ㄆ瑑扔幸粋�(gè)LC串聯(lián)諧振電路，其頻率與讀寫(xiě)器發(fā)射的頻率相同。當射頻卡經(jīng)過(guò)這個(gè)區域時(shí)，在電磁波的激勵下，LC諧振電路產(chǎn)生共振，從而使電容內有了電荷。在這個(gè)電容的另一端，接有一個(gè)單向導通的電子泵，將電容內的電荷送到另一個(gè)電容內儲存。當所積累的電荷達到2V時(shí)，此電容可作為電源為其它電路提供工作電壓，將卡內數據發(fā)射出去或接取讀寫(xiě)器的數據。讀寫(xiě)器接收到卡的數據后，解碼并進(jìn)行錯誤校驗來(lái)決定數據的有效性，然后，通過(guò)RS232、RS422、RS485或無(wú)線(xiàn)方式將數據傳送到計算機網(wǎng)絡(luò )。簡(jiǎn)單的RFID產(chǎn)品就是一種非接觸的IC卡，而復雜的RFID產(chǎn)品能和外部傳感器接口連接來(lái)測量、記錄不同的參數，甚至可與GPS系統連接來(lái)跟蹤物體。
工作原理如圖1所示。
2 射頻識別技術(shù)的分類(lèi)
射頻識別技術(shù)主要按以下四種方式分類(lèi)。
(1)工作頻率
根據工作頻率的不同可分為低頻和高頻系統。①低頻系統一般指其工作頻率小于30MHz的系統。其基本特點(diǎn)是：射頻卡的成本較低、標簽內保存的數據量較少、閱讀距離較短(無(wú)源情況，典型閱讀距離為10cm)、射頻卡外形多樣(卡狀、環(huán)狀、鈕扣狀、筆狀)、閱讀天線(xiàn)方向性不強等。低頻系統多用于短距離、低成本的應用中，如多數的門(mén)禁控制、動(dòng)物監管、貨物跟蹤。②高頻系統一般指其工作頻率大于400MHz的系統。高頻系統的基本特點(diǎn)是射頻卡及讀寫(xiě)器成本均較高、卡內保存的數據量較大、閱讀距離較遠(可達幾m~十幾m)、適應物體高速運動(dòng)性能好、外形一般為卡狀、閱讀天線(xiàn)及射頻卡天線(xiàn)均有較強的方向性。高頻系統多應用于需要較長(cháng)的讀寫(xiě)距離和高的讀寫(xiě)速度的場(chǎng)合，像火車(chē)監控、高速公路收費等系統。
(2)射頻卡
根據射頻卡的不同可分成可讀寫(xiě)(RW)卡、一次寫(xiě)入多次讀出(WORM)卡和只讀(RO)卡三種。RW卡一般比WORM卡和RO卡貴得多，如電話(huà)卡、信用卡等。一般情況下改寫(xiě)數據所花費的時(shí)間遠大于讀取數據所花費的時(shí)間(常規為改寫(xiě)所花費的時(shí)間為s級，閱讀花費的時(shí)間為ms級)。WORM卡是用戶(hù)可以一次性寫(xiě)入的卡，寫(xiě)入后數據不能改變，且比RW卡要便宜。RO卡存有一個(gè)唯一的號碼，不能逐改，保證了安全性。RO卡最便宜。
(3)射頻卡的有源與無(wú)源
射頻卡可分為有源及無(wú)源兩種。有源射頻卡使用卡內電池的能量、識別距離較長(cháng)，可達十幾m，但是它的壽命有限(3~10年)，且價(jià)格較高；無(wú)源射頻卡不含電池，利用讀寫(xiě)器發(fā)射的電磁波提供能量，重量輕、體積小、壽命長(cháng)、很便宜，但它的發(fā)射距離受限制，一般是幾十cm，且需要讀寫(xiě)器的發(fā)射功率大。
(4)調制方式
根據調制方式的不同還可分為主動(dòng)式和被動(dòng)式。①主動(dòng)式的射頻卡用自身的射頻能量主動(dòng)地發(fā)送數據給讀寫(xiě)器。②被動(dòng)式的射頻卡，使用調制散射方式發(fā)射數據。它必須利用讀寫(xiě)器的載波調制自己的信號，適宜在門(mén)禁或交通的應用中使用。因為讀寫(xiě)器可以確保只激活一定范圍之內的射頻卡。
目前使用的多數系統中，一次只能讀寫(xiě)一個(gè)射頻卡。射頻卡之間要保持一定距離，確保一次只能有一個(gè)卡在讀寫(xiě)區域內。讀寫(xiě)距離長(cháng)，射頻卡之間的距離就要大，應用起來(lái)很不方便�，F在的射頻卡具有防碰撞的功能，這對于RFID來(lái)說(shuō)十分重要。所謂碰撞是指多個(gè)射頻卡進(jìn)入識別區域時(shí)信號互相干擾的情況。具有防碰撞性能的系統可以同時(shí)識別進(jìn)入識別距離的所有射頻卡，它的并行工作方式大大提高了系統的效率。
3 國際射頻識別技術(shù)發(fā)展狀況
射頻識別技術(shù)在國外發(fā)展得很快。RFID產(chǎn)品種類(lèi)很多，像德州儀器、 Motoro1a、Philips、Microchip等世界著(zhù)名廠(chǎng)家都生產(chǎn)RFID產(chǎn)品。他們的產(chǎn)品各有特點(diǎn)，自成系列。射頻識別技術(shù)被廣泛應用于工業(yè)自動(dòng)化、商業(yè)自動(dòng)化、交通運輸控制管理等眾多領(lǐng)域。如澳大利亞將它的RFID產(chǎn)品用于澳機場(chǎng)旅客行李管理中并發(fā)揮了出色的作用；瑞士國家鐵路局在瑞士的全部旅客列車(chē)上安裝RFID自動(dòng)識別系統，調度員可以實(shí)時(shí)掌握火車(chē)運行情況，不僅利于管理，還大大減小了發(fā)生事故的可能性；德國B(niǎo)MW公司將射頻識別系統應用在汽車(chē)生產(chǎn)流水線(xiàn)的生產(chǎn)過(guò)程控制中等。
據有關(guān)權威數據顯示，射頻識別
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