RFID射频辨认技巧被公认为是本世纪最有成长前程的信息技巧之一，已经获得业界的高度看重。近年来，RFID技巧成长敏捷，被广泛应用于工业主动化、贸易主动化、交通运输管控及物流、供给链治理等浩瀚的范畴。据不完全统计，RFID技巧大年夜80年代后期至今，申请专利已达6000多项，成为各行业存眷的热点。

    特别是美国9.11恐怖袭击事宜后，为防止国际恐怖组织的袭击，美国当局出台了SST(Smart&SecureTradelanesInitiative)筹划，将RFID与集装箱绑定，货色追踪功能受到高度的看重，并加强了港湾、空港等场合的安然管控。作为防止突发事宜的手段，RFID被认为是最合适的技巧之一。

    神奇的RFID

    60年代美国人创造了因特网，通信技巧有了空前的飞跃。无论任何人、任何时光、活着界的任何处所，只要经由过程因特网，就可以或许懂得所须要的信息；只要经由过程因特网，就可以和惦念的人超出距离和空间进行交谈；只要经由过程因特网，打开搜刮引擎，就可以搜刮到想浏览的书、片子、歌曲等信息。在各行各业，都实实袈内涵地享受到了因特网带来的实际价值和经济效益，使人们受益匪浅。它使距离不再遥远，使世界不再陌生。

    到了90年代，RFID技巧又一次让人们感触感染到了通信技巧的奥妙。

    一辆满载着集装箱的卡趁魅正在高速行使，司机看到岔路中心摆着一张桌子，后面坐着两位密斯，司机忙踩刹车停下来。一位密斯不慌不忙地站起来对司机说“师长教师，你走错路了，去新泽西州是右边的路。”司机百思不解地问到，你怎么知道我要去新泽西州呢？那位领导员温文尔雅的对司机说“是你车上安装的RFID告诉我们的”。我信赖，很多人都邑象那位卡车司机一样困惑不解。RFID到底是一项什么样神奇的技巧？它的工作道理、属性以及可以或许给社会生活带来如何的变更？

    无线射频辨认技巧(RFID，RadioFrequencyIdentification)是无线通信的一种，它是应用无线通信方法实现对物体非接触式主动辨认。射频辨认技巧最早的应用可追溯到1940年宁靖洋战斗时代，美国为了战斗中敌我飞机的辨认，因为技巧保密，一向被军事范畴广泛应用。近年来，跟着LSI(Large-scaleintegra-tion大年夜范围集成电路)、收集通信、信息安然等技巧的成长，射频辨认技巧进入贸易化应用阶段。这一技巧因为具有对高速移动物体辨认、多目标一次性辨认和非接触辨认等特点，在各范畴显示出巨大年夜的成长潜力与应用空间，被誉为21世纪的科技之星。

    1991年海湾战斗中，美军的后勤供给产生了严重问题。据美国媒体报道，美军向海湾地区输送了4万个集装箱，因为集装箱琅绫擎的物质明细不清跋扈，有2.5万个必须由人工开封，盘点挂号后，从新参加到物流中，浪费了人力和时光。更为严重的是，有很多的集装箱在输送中损掉或耽搁，最终，约有1600个集装箱抛弃在戈壁中。

    美国国防部汲取了海湾战斗中的沉痛教训，与Savi技巧公司签订关于RFID标签、固定、移动、手持的RFID读写器以及相干的硬件、软件和专业办事的合约，活着界50个国度850个军事基地建立了世界最大年夜的无线射频收集货色追踪体系，实现及时的数据主动采集、聚合、恢复竽暌闺办事。使美国国防部的军需物质实现了全方位的可视化治理与控制。

    这项技巧在2003年第二次海湾战斗中获得了很浩揭捉证。因为美军建立了无线网射频络货色追踪体系，军需物质输送状况有了彻底的改变。美军经由过程嵌在集装箱上的电子标签对发往海湾的军需物质进行跟踪，实现了大年夜贮备式后勤到配送式后勤的改变，加强了美军的后勤供给才能，节俭了数十亿美元。

    别的，在供给链治理范畴，RFID技巧也备受青睐。被美国《贸易周刊》称为全球企业新独裁者，持续多年荣登《财富》杂志全球500强企业的零售巨擘Wal-Mart百货公司，于2003年11月5日，在位于美国阿肯色州罗杰市的总部召开会议，宣布到2005岁终，请求全球100家最大年夜的供给商供给Wal-Mart的商品都要应用RFID技巧。

    RFID技巧的应用，给Wal-Mart和高低游供给商带来了无穷商机。它使货色不会存在仓库里而无人知晓，数据库中记录的货色数量与实际库存量精确相符，与贸易伙伴之间的货色传送信息可以或许主动、精确地完成。店员可以或许及时精确的懂得什么商品须要补货，该商品放在仓库的什愦地位，是什么种类，数量是若干等。无需人工盘点，不会漏掉落一件物品，也不会出现计算缺点，店员有充分的时光将商品补上货架，不会因货色的缺掉而掉掉落商机。SanfordC.Bernstein公司的零售业分析师统计，Wal-Mart经由过程采取RFID技巧，实现了货色的可视化治理，及时跟踪商品状况，懂得商品的即时状况，简化单子的处理流程，进步库存信息的精确性和供给商的供货效力，每年可节俭约83.5亿美元。

    世界各地的零售巨擘们继沃尔玛之后，德国的麦德龙、英国最大年夜的连锁超市集团Tesco、美国的Tar-get、Albertsons也陆续宣布了导入RFID筹划。

    经济方面，据美国VDC(VentureDevelopmentCorporation)公司揭橥的申报泄漏，2000年美国的RFID市场范围8.9亿美元，2005年达到26.5亿美元，年增长率约24%。

    2004年1月，日本货色铁道(JR货色)，在日本全国约140个全货色趁魅站同时导入了RFID技巧；同年12月，新东京国际空港(成田空港)、日本航空公司和宅急便公司结合进行了RFID加附在顾客行李箱的实验。喷鼻港、新加坡、旧金山、温哥华等国际空港也陆续进行了相干的实验。

    二、国内应用近况

    1992年工研院开端研发RFID技巧，2003年成功举办了RFID贸易应用成长策略论坛，2006年6月，中国宣布了《中国RFID技巧政策白皮逝ⅲ

    今朝，喷鼻港的八通晓卡是当今最成功的非接触式多功能智能卡，其应用范围有泊车场、便利市廛、快餐店、片子院、主动发卖机、泅水池、室庐、保全体系及校园通体系等。

    RFID体系的根本构造和种类

    一、国外应用近况

    根据工信部相干报道，2005年我国RFID市场范围已经达到36.9亿元，2006年增长接近60亿元，2008年RFID相干产值达到80亿元阁下。据相干部分猜测，中国的RFID市场在往后数年将稳步增长，到2011年将达到118.1亿美元。

    我国RFID技巧在当局的推动下，已经在很多范畴已经获得初步应用。在公共交通管控、高速公路收费、动植物电子标记、食物、药品、邮件及时状况跟踪治理以及物流、供给链治理等范畴均已先后启动了RFID技巧应用试点项目；各类电子证照与重要商品防伪、各类IC卡应用开辟了广阔市场空间，奠定了我国RFID家当与应用的基本。固然RFID家当在我国起步较晚，然则经由近些年的成长，今朝我国在技巧研发、制造、工艺设计、体系集成与应用等各环节已初具范围。参军期我国RFID范畴的动态来看，与行业应用相浇忧⒛基于RFID技巧的产品和解决筹划开端出现，这为RFID在我国应用的推广，特别是在物流、安然保障、防伪辨认等非制造范畴奠定了坚实的基本。

    基于RFID技巧构建港湾物联网体系的商量

    港湾是国际物流的集散地，是国际海运的交通枢纽。据2009年6月中国物流与采购结合会统计，国际运输方面，全球国际海运货运量52亿吨，我国货运量占世界海运量的84%阁下。是以，港湾的扶植和安然保障，是表现出一个国度的经济实力和国际竞争力的核心。然则，价格、速度、安然保障、高效力、高程度的办事一向是困扰港湾成长的要因。本文稿以此为底本，商量应用RFID技巧，构建物联网体系(Internetofthings)，来解决以上问题。港湾治理的关键是集装箱、车辆和人员的主动辨认，所有的信息都可以或许在物联网体系上获得及时传递和动态跟踪货色信息。

    f=300MHz时

    物联网大年夜收集构造上看，是经由过程因特网(Internet)将浩瀚RFID应用系统连接起来，并在广域网范围内对物品身份进行识其余分布式体系。因特网则是借助物联网协定将因特网的界线延长到世间万物。

    在本稿中的物联网是以RFID技巧为核心，将物品和物联网绑定的技巧手段之一，是一个以计算机收集、GPS(GlobalPositioningSystem)等先辈的通信技巧构成的宏大年夜的体系。

    表1 RFID和条形码的比较

    本文稿是以出口海运为假定。港湾在物联网体系的支撑下，把货色的信息(企业名、地址、德律风、商品ID、日期、商品批号)写入电子标签中，然后与货色绑定。

    一、港湾功课的特点

    为了有效地应用RFID技巧，对港湾功课特点进行了分析，归纳如下(如图1所示)。

    (一)跨国间的物流：港湾是国际贸易货色的集散地，货色都是来自不合的国度及地区。

    (二)货色容积大年夜：受理的货色是20尺或40尺(Feet)的集装箱，须要广阔的空间和堆场来保管。

    (三)安然保障：防止集装箱的损掉、被盗和破坏及内场危险物(火药或高险化学品等)。

    (四)天然情况恶劣：风雨、海水、温湿度、盐雾、日晒等天然身分。

    二、RFID的应用办法

    根据港湾功课特点，提议港湾应用UHF频段的RFID技巧，UHF频段具有辨认距离长、快速辨认移动物体、成本低等特点，是港湾治理最幻想的选择。

    □标签贴附在托盘、包装箱、集装箱上，进行规格、序列号等信息的主动存储和传递。

    □对电子标签的请求

    □Code(编码)体系国际标准化(如EPC标准)

    □应用UHF频段的电子标签，辨认距离长、高速辨认移动物体、成本低且耐用性好

    □在恶劣的天然情况下确保正常射频质量的电子标签

    □与GPS体系相连接，预防异常行动产生。

    在港湾操作治理过程中，最关键的环节就是集装箱的跟踪治理，以及若何防止集装箱的损掉、被盗和破坏。进入港区的集装箱就相当于一张动态物流全景图，经由过程这张图，各环节操作人员可以获得更快、更精确的及时信息，操作人员只要输入绑定货色的ID号码，就可以在显示器上把货色信息尽现眼底，不消到处去找货色在什愦地位。

    1、物联网体系可以或许对集装箱进行跟踪，削减损掉、被盗和破坏，大年夜而进步了安然保障。

    物联网体系的操作如图2所示。港湾闸口上方设置射频读写器，输送货车经由过程闸口时，读写器会主动辨认和攫取绑定在集装箱上的电子标签(商品信息、货色数量、出库者信息、入库者信息、发货单号)信息，经由过程无线LAN传输给中心办事器，进行数据处理和保存。体系肯定无误后，把货色的信息主动上传到监管部分，监管部分根据信息指令把货色分拨到指定的仓位。货色的通关手续完结后，中心办事器根据通关指令下达功课信息，集装箱搬运到几号船埠、装在几号货船上、上船定位操作、接货确认等工作。

    船埠的龙门明日上同时装有射频读写器和GPS装配，操作人员根据信息指令，在每一个操作环节开端和停止，都要对集装箱上的电子标签扫描，然后，经由过程无线LAN把信息上传至中心办事器进行数据处理和保存。在船上，同时安装高机能的RFID体系，即RFID芯片中装有传感器，可以记录物品所处的温度、湿度、日照等情况信息。无论是治理部分或用户，只要输入货色给定的ID，就可以或许经由过程物联网随时随地的懂得货色的状况、地位和动态跟踪。经由过程对上述体系的商量，物联网体系在港湾物流中应用的价值大年夜以下三方面获得认证：

    2、物联网体系可以或许对货色集装箱全程追踪，并及时传递货色的动态信息给高低旅客户，进步了港湾的办事质量。

    3、物联网体系可以或许及时、精确地把货色信息供给给作颐魅者，削减了漏掉和缺点的产生，大年夜幅进步工作效力，降低港湾的运营成本以及缩短货船的滞港时光。

    经由过程以上的商量，说清楚明了物联网体系可以或许进步港湾的核心竞争力，同时为货主企业、制造企业和花费者供给更及时、靠得住的物流增值办事。

    图2 港湾物流物联网体系的构成图

    例如：电波在1秒间反复振动频率用f表示：

    一、RFID体系的根本构造

    RFID系同一般由电子标签(Tag)、读写器(Reader)和信息处理体系三部分构成。电子标签主如果由IC芯片和天线(Antenna)构成。读写器由环形天线、控制模块和收发装配构成。分为手持和固定两种，收发装配和计算机或编程逻辑控制器(PLC)连接大年夜而实现互信赖息交换(RFID体系构造参照图3)。

    当电子标签进入可辨认区域后，读写器经由过程接收标签发出的无线电波接收攫取数据。最常见的是被动射频(PassiveTag，无源型标签)体系，当读写器在同一磁场区感应到RFID标签的电波时，读写器主动发出电波，标签大年夜电波中获得电流能量激活标签中的IC芯片电路，

    在物联网中，每个物品均被付与独一的ID，这个ID是存储在和物品绑定的电子标签中。与条形码(BarCode)比拟，RFID技巧特点具有独特的优势(详见表1)。

    图3RFID体系构造

    根据读写器的请求，标签传出响应数码旌旗灯号给读写器，读写器把接收到的数码旌旗灯号解密，转换成相干信息。由终端设备经由过程无线或有线(LANLocalAreaNetwork)传输给中心计算机处理这些数据，大年夜而进行管控。(Tag的根本构造参照图4)。

    二、电子标签的种类

    按照RFID标签的能量供给方法，RFID标签可分为有源标签和无源标签；按照RFID工作时应用的无线电频率，RFID体系可分为低频、高频、超高频和微频。有源的标签是经由过程标签内置电池的能量主动发送信息。电波辨认距离较长，可达几十米或百米，内附高机能的传感器(sensor)，应用寿命有限且价格较高，每个标签在10美元～15美元阁下，因为内置电池，体积较大年夜，不实用制造类似于身份证、交通卡等卡片标签。无源的标签是标签内没有电池，应用攫取器发射电波经由过程磁场能量的耦合感化被动的发送信息。电波辨认距离较短，可辨认范围在几厘米到几米，因为标签内不含电池，对攫取装配请求较高，须要较大年夜功率的攫取装配，应用寿命长且价格上比有源型便宜，每个标签在0.5美分～5美元，体积小，重量轻，可实用制造各类各样的卡片标签和各类商品以及防伪、食物安然等方面上应用。

    RFID的基来源基本理

    在懂得RFID的基来源基本理之前，有须要对RFID应用的电波进行解释。在电波法中，频率3000GHz以下的电波被定义为电波。电波分为长波、中波、短波、超短波(VHF)、极超短波(UHF)，根据应用范畴分派频段。

    电波和光有一个合营的特点，运行速度雷同(30万Km/S)。如不雅把电波用频率来表示，波的运行周期被称为波长。

    图4 电子标签(Tag)根本构造

    λ=30万Km/30Hz=1Km

    f=30万Hz

    1周期的波长用λ表示

    波长(λ)1Km的电波，相当于1周期运行1Km。

    λ=30万Km/s÷300MHz

    =(3×108m/s)÷(3×108Hz)

    =1m

    也就是说，波长λ相当于1米的电波。

    同样，频率f=3000万GHz时，波长λ相当于0.1mm(100μm)。

    二、无线射频技巧通信道理

    懂得了RFID应用的电波后，对无线射频技巧通信道理的解释就会很轻易。无线射频技巧是来源竽暌冠无线电波通信道理，把数码旌旗灯号转换成电波，传达信息是0和1的两个数值作为数码旌旗灯号发送或接收。是以，无线射频的工作道理可分为以下三种类型：电感耦合型、电感有向耦合型、微波型。本文稿重要对前两种类型进行解释。

    电感耦合型。根据的是电磁感应定律，经由过程空间高频交变磁场实现耦合。电感耦合方法一般合适于中、低频工作的近距离射频辨认体系。工作频段包含：125kHz～135kHz、225kHz和13.56MHz。辨认感化距离小于1m，感化距离为10cm～20cm。

    电感有向耦合型。根据的是电波的空间传播规律发射出去的电波，碰着目标后反射，同时带回目标信息。电感有向耦合方法一般合适于高频、微波工作的远距离射频辨认体系。工作频段有：433MHz，915MHz，2.45GHz，5.8GHz。辨认感化距离大年夜于1m，感化距离为3m-l0m。

    为避免各国无线电频率应用标准不一，国际上大年夜多遵守国际电信结合会(ITU)的规范。今朝，RFID应用的频段有135KHz、13.56MHz、433.92MHz、860M～960MHz(UHF)、2.45GHz以及5.8GHz等6种。(RFID平日应用的频率参照表2)

    读写器经由过程自身天线发射出电波来竽暌拐导磁界内的电子标签，电子标签内的环形天线接收读写器的电感旌旗灯号后耦合，完成信息交换。无源电子标签凭借环形天线上的感应电流获得能量，启动标签控制电路和射频电路，发送出电子标签存储器(IC芯片)内的数据。有源标签主动发送频率旌旗灯号。读写器的CPU(CentralProcessingUnit)经由过程环形天线接收标签发射出旌旗灯号进行解码后，经由过程读写器的终端将信息发送到计算机等应用体系，进行数据处理，最后应用体系获得所须要的信息，大年夜而达到辨认目标。

    RFID的特点和瞻望

    一、非接触辨认

    非接触辨认是无线射频技巧的最大年夜亮点。条形码是在不受污染和破损的前提下，一一攫取数据信息；可是电子标签是应用无线电波技巧，无论是装在箱子照样其他容器里，外面受到污染也没有关系，根据射频的种类，可辨认攫守信息。

    二、高信赖性和耐情况性

    标签与读写器之间无机械接触，避免了因为接触不良所造成的读写缺点等操作，即使在标签上染上尘土、油污(水)等外部恶劣情况下也不影响读写数据。

    三、可改写信息

    条形码录入的数据弗成更改，电子标签不合于条形码，根据营业请求，可进行数据加写或改写。然则，也有不克不及加写或改写数据的，要根据应用的用处来决定。

    四、信息容量大年夜

    标签信息容量可根据须要来决定，一般有96bit或128bit的信息量。现行的JAN/EAN/UPC条形码，其容量不过几十个字符，容量最大年夜的二维条形码最多也只能存储千个数字，容量有限。将来物品所需储存的信息量大年夜，RFID的容量完全可以知足。用一个形象的比方，RFID能为全球每一粒大年夜米付一个码，它能容纳2的96次方个码，即268亿个码。

    五、可一次性辨认处理多个标签

    现行的条形码只能一一攫守信息，电子标签能防止标签之间出现数据干扰，是以，读写器可一次性辨认处理多个标签。

    六、反复应用性

    因为标签为电子数据，可以反复被覆写，进行通信。是以，可以将收受接收的标签反复应用。如不雅是被动式标签，不须要电池就可以应用，不须要保护和移揭捉。

    一、RFID应用的电波

    大年夜今朝的情况来看，RFID市场尽管已有了很大年夜的成长，在商品防伪、汽车防盗、电子票证、食物药品安然监管、工农业临盆治理、智能交通及现代物流和供给链治理等诸多范畴获得了应用处被市场承认，但照样处于初级成长阶段。其将来市场成长潜力巨大年夜，应用范围将涵盖大年夜家庭、办公室、当局机关、各贸易和办事等广泛范畴，并会逐渐改变现今传统的贸易模式，对将来社会的各个方面带来竽暌拱响。同时，对物联网的成长也会起到积极的促进感化。

    然而，关于RFID技巧还存在一些问题，如隐私权，若何由条形码向电子标签过渡，安然性、标签成本过高、国际标准的制订等问题。这些问题都在必定程度上阻碍了RFID的成长，只有解决了这些问题，RFID技巧才能更好的推广和成长。今朝，无线通信、数据处理和收集技巧已经根本成熟，在各国当局的推动下，RFID支撑技巧会日益完美，它将极大年夜地促进相干应用产品机能的进步。任何一项技巧的成长都有一个慢慢成熟的过程，RFID也不会例外，它将成为继移动通信、因特网之后的又一项幼ê岖球经济与人们生活的新技巧。

    RFID技巧成长趋势