RFID技术的基础研究

摘 要：本文首先介绍了射频识别技术的标准、工作原理以及在各个领域的应用，对射频识别技术有一个宏观的了解，增加了对射频识别技术的感性认识。

关键词：射频识别技术，射频读卡器，标签

中图分类号：TP31 文献标识码：A 文章编号：1006-026X（2011）08-0000-01

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目前，射频识别技术（RFID）在公共安全、生产制造、物流管理等领域都有着广阔的应用前景。随着可靠性和实用性的不断提高，RFID技术已经逐渐成为降低生产成本、提高公共安全管理信息化水平、提高物流管理水平以及增强国际竞争力的一项必不可少的技术支撑和工具。许多国家通过增加对RFID技术的投入来增强经济全球化下的国际竞争力。

一、RFID技术的标准

由于在全世界RFID技术还未形成统一的标准，因此各个利益集团在争夺RFID标签数据内容标准的过程中，出现了欧洲EAN产品标准组织和北美UCC产品统一编码组织联合成立的EPC Global，代表亚非澳洲利益的IP-X和代表欧美其他国家一级日本的AIM、ISO、UID。

EPC Global的成员包括Tesco，沃尔玛等欧美物流企业，同时美国IBM、Microsoft等公司提供技术支持，该组织的规范1.1版应用了64～96位的电子产品编码，而2.0版则增加到了96～256位。而基于T-engine Forum的UID拥有的成员大部分是在亚太地区的国际企业，包括日本日立、东芝、NEC，韩国的LG、三星和美国的Microsoft。该组织通过在物品上植入芯片给予物品唯一的识别番号，这一番号有128位，并可依据需要扩展至256、384或者512位。

二、RFID技术在各个领域的应用

（一）RFID在校园管理中的应用

在数字化校园中，将RFID与网络和信息管理系统相结合，建立起统一的、完整的、资源共享的高校综合管理系统，可以极大地提高高校管理的效率。

其中校园一卡通系统是数字校园的基础工程，以校园一卡通系统为平台，从高校环境、资源到活动的全部数字化管理，实现以人为本，将更好地满足高校数字化建设的目的和需求。基于RFID的一卡通系统以RFID射频卡为信息载体，适用于校园消费和管理的分布式系统。在学校门禁管理中，可以有效解决校门人流量过大导致鉴别难度大的问题；在图书馆的管理系统中，因为RFID具有体积小、能多标签同时读取以及防屏蔽效果好等优点，更是大大提高图书馆的工作效率。

（二）RFID技术在防伪技术上的应用

RFID的原理确定了其在防伪方面的优越性。标签具有全球唯一的编码，可以完全不加密，与这个唯一编码相对应的代表特殊意义的数据存储在安全数据库中。当标签数据被读取后，读写器将标签唯一编码发送至安全服务器，安全服务器对该请求进行安全验证，搜索数据库并调出所需数据，数据经由服务器加密后发送给读写器。这样，只要攻击者无法进入数据库，恶意获取的代码资料是完全不具备任何意义的，不经过安全验证将得不到任何有用的信息。

（三）射频技术在急救医疗方面的应用

传统医疗信息的管理模式和急救方式具有一定的制约性，医护人员想在紧急的情况下对病患急救，但却很难第一时间了解病患的以往病例等对救治有用的信息，影响了急救的过程，甚至耽误了患者的病情。

为了有效地解决这个问题，我们可以使用RFID技术制成的标签，以此来储存病人的个人信息和医疗档案。当需要进行急救时，医生可以使用读卡器从数据库中及时了解病人的履历，更快速有效了解病患的疾病历史，提高对患者的救治速度和救治质量，实现第一时间内对患者必要而准确的施救。

三、RFID技术的基础

（一） RFID系统的组成

RFID系统，一般是由标签、阅读器以及天线三个部分组成，如图1。

标签是由耦合元件和芯片构成，主要由编码/解码电路（模拟电路）、通信控制电路（数字电路）、记忆体和电源构成。标签具有唯一的电子编码，是物品的唯一认证标志。

模拟电路一方面对信号进行调制、解调，一方面进行波形转换，将正弦波转换成方波，然后经过整流滤波，将模拟信号转化为数字信号；数字电路部分通过相关的协议命令，对卡的内容进行更改，并反馈给模拟电路需要发射的信息，由模拟电路的调制电路经过调制后发射出去；记忆体就是用来存储信息的区域，这个区域一般使用EEPROM，EEPROM的数据在标签失去电源仍然将得到保留。

依据电源的来源可以把标签分为无源标签和有源标签。无源标签不含电池或者其他电源，因此，标签必须通过阅读器的信号能量来激活。标签拥有一个可以接收阅读器天线发射的电磁波能量的共振电路。为了保证系统的正常工作，标签必须和阅读器天线保持足够近的距离。相比于无源标签，有源标签没有对于距离的基本限制，但是由于本身带有电源，不具备便捷性，也更增加成本。

2 阅读器

阅读器，是RFID系统用来对标签进行读出或者写入的仪器，实际上相当于一个无线电收发报机，天线可以与阅读器分离，也可以内置于阅读器。按使用场合又可将阅读器分为固定式或者手持式，固定式阅读器适用于流水线式的生产，而手持式便于随身携带。

RFID系统的阅读器主要包括如下几个部分：驱动天线的接口、控制发射信号的控制系统、与服务器或者数据库相连接的通信接口以及人机交互终端。与天线的接口主要通过外围电路来驱动天线发射电磁波；控制系统通过从数据库发来的信息转化成串行数据发射出去或者处理由天线接收到的串行信号，并控制人机交互接口；与服务器连接的接口一般采用RS232、USB或者打印机并行口等通用接口；而人机交互界面包括键盘以及液晶屏等。

3 天线

天线，用来发射和接受标签、閱读器之间用于联系的无线信号，它的质量决定了无线系统的稳定性。天线根据所使用的频段不同而具有不同的组成方式，包括用于微波频段的微带天线、偶极子天线，以及由简单的电感、电容、电阻等分立元件构成的用于低频、中频段的天线。使用时有多种设计和选择，但最重要的是必须注意稳定性。

（二） RFID技术在各频段的发展

RFID技术根据国际标准主要分为低频（LF）125～134kHz、高频（HF）13.56MHz、超高频（UHF）860～960MHz与2.4GHz以及微波频段（MW）的5.8GHz。

对于RFID射频中LF频段的125kHz、HF频段的13.56MHz以及UHF频段的2.4GHz，由于频段属于国际上通用的工业、医疗以及科研频段，所以这些设备在世界大部分国家和地区具有基本一致的应用频段。而对于在零售、供应链管理等行业广泛应用的UHF频段，在世界各国的频率规划不尽相同，因此目前应用于这一频段的RFID设备的应用频率存在着一定的差异。下表中包括各主要国家地区在UHF频段的RFID频段：

在中国，信息产业部于2007年4月23日公布了《关于发布800/900MHz频段射频识别(RFID)技术应用试行规定的通知》，具体规定我国在800/900MHz频段RFID技术的具体使用频率为840～845MHz和920～925MHz。

参考文献：

［1］ 龙雨，李芳．RFID 安全方案研究［J］．计算机工程应用技术，2008，4(7)：l887-1888．

［2］ 贾颢,邓亚平.RFID在数字校园中的应用［J］.科技创新导报,2008,9: 116-118.

［3］ 任鹏.RFID应用发展研究［J］.厦门科技，2006年6月.