小芯片大應用－無線射頻識別RFID摘要：本文向讀者介紹的是一種綜合自動識別技術（Auto-ID）和無線電射頻通信技術相結合的新技術－射頻識別標簽（RFID）技術，這種新技術因科技、社會的發(fā)展因運而生，并已廣泛應用于很多領域。本文一方面向大家介紹它的幾種典型應用

以及在未來與移動通信網絡相結合的應用，并也想通過此文與大家探討它在我們實際工作中的應用。關鍵詞：RFID、標簽、自動識別技術、應用、移動通信、融合在8月初聆聽集團公司李默芳總工在省公司做的移動通信技術發(fā)展趨勢的講課時，聽到了一個新名詞“RFID”，了解到RFID技術將來與移動通信網絡相結合的發(fā)展趨勢。在此之前，也曾耳聞全球最大的超市沃爾瑪采用一種先進的技術對物流、超市內商品、庫存進行高效、快捷管理，莫非沃爾瑪用的就是這種技術。頓時，我對這種新技術產生了濃厚的興趣，渴望了解這是一種什么技術、它是如何工作的、它有怎樣的應用以及未來它是如何與移動通信網絡相結合的。帶著諸多的疑問，查閱了很多資料后，我對RFID這種技術的原理、應用及將來與移動通信網絡的融合，有了一定的了解，在此想通過本文與大家一同分享。一、射頻識別技術簡介RFID是射頻識別技術的英文(RadioFrequencyIdentification)縮寫，射頻識別技術是20世紀90年代開始興起的一種自動識別技術，RFID技術利用無線射頻方式在閱讀器和射頻卡之間進行非接觸雙向數據傳輸，以達到目標識別和數據交換的目的。與傳統的條型碼、磁卡及IC卡相比，射頻卡具有非接觸、閱讀速度快、無磨損、不受環(huán)境影響、壽命長、便于使用的特點和具有防沖突功能，能同時處理多張卡片。在國外，射頻識別技術已被廣泛應用于工業(yè)自動化、商業(yè)自動化、交通運輸控制管理、資產管理等眾多領域。1、RFID系統工作原理在多數RFID系統中，讀寫器在一個區(qū)域內發(fā)射電磁波(區(qū)域大小取決于工作頻率和天線尺寸)。卡片內有一個LC串聯諧振電路，其頻率與讀寫器發(fā)射的頻率相同。當射頻卡經過這個區(qū)域時，在電磁波的激勵下，LC諧振電路產生共振，從而使電容內有了電荷。在這個電容的另一端，接有一個單向導通的電子泵，將電容內的電荷送到另一個電容內儲存。當所積累的電荷達到2V時，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)射出去或接取讀寫器的數據。讀寫器接收到卡的數據后，解碼并進行錯誤校驗來決定數據的有效性，然后，通過RS232、RS422、RS485或無線方式將數據傳送到計算機網絡。簡單的RFID產品就是一種非接觸的IC卡，而復雜的RFID產品能和外部傳感器接口連接來測量、記錄不同的參數，甚至可與GPS系統連接來跟蹤物體。2、射頻識別技術的分類

射頻識別技術主要按以下四種方式分類。(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，如多數的門禁控制、動物監(jiān)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是射頻卡及讀寫器成本均較高、卡內保存的數據量較大、閱讀距離較遠(可達幾m~十幾m)、適應物體高速運動性能好、外形一般為卡狀、閱讀天線及射頻卡天線均有較強的方向性。高頻系統多應用于需要較長的讀寫距離和高的讀寫速度的場合，像火車監(jiān)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(RW)卡、一次寫入多次讀出(WORM)卡和只讀(RO)卡三種。RW卡一般比WORM卡和RO卡貴得多，如電話卡、信用卡等。一般情況下改寫數據所花費的時間遠大于讀取數據所花費的時間(常規(guī)為改寫所花費的時間為s級，閱讀花費的時間為ms級)。WORM卡是用戶可以一次性寫入的卡，寫入后數據不能改變，且比RW卡要便宜。RO卡存有一個唯一的號碼，不能逐改，保證了安全性。RO卡最便宜。

(3)射頻卡的有源與無源

射頻卡可分為有源及無源兩種。有源射頻卡使用卡內電池的能量、識別距離較長，可達十幾m，但是它的壽命有限(3~10年)，且價格較高；無源射頻卡不含電池，利用讀寫器發(fā)射的電磁波提供能量，重量輕、體積小、壽命長、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式和被動式。①主動式的射頻卡用自身的射頻能量主動地發(fā)送數據給讀[NextPage]寫器。②被動式的射頻卡，使用調制散射方式發(fā)射數據。它必須利用讀寫器的載波調制自己的信號，適宜在門禁或交通的應用中使用。因為讀寫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，一次只能讀寫一個射頻卡。射頻卡之間要保持一定距離，確保一次只能有一個卡在讀寫區(qū)域內。讀寫距離長，射頻卡之間的距離就要大，應用起來很不方便。

現在的射頻卡具有防碰撞的功能，這對于RFID來說十分重要。所謂碰撞是指多個射頻卡進入識別區(qū)域時信號互相干擾的情況。具有防碰撞性能的系統可以同時識別進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.國際射頻識別技術發(fā)展狀況

射頻識別技術在國外發(fā)展得很快。RFID產品種類很多，像德州儀器、Motoro1a、Philips、Microchip等世界著名廠家都生產RFID產品。他們的產品各有特點，自成系列。射頻識別技術被廣泛應用于工業(yè)自動化、商業(yè)自動化、交通運輸控制管理等眾多領域。如澳大利亞將它的RFID產品用于澳機場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上安裝RFID自動識別系統，調度員可以實時掌握火車運行情況，不僅利于管理，還大大減小了發(fā)生事故的可能性；德國BMW公司將射頻識別系統應用在汽車生產流水線的生產過程控制中等。4.射頻識別技術在我國的發(fā)展

我國政府在1993年制定的金卡工程實施計劃，是一個旨在加速推動我國國民經濟信息化進程的重大國家級工程，由此各種自動識別技術的發(fā)展及應用十分迅猛?，F在，射頻識別技術作為一種新興的自動識別技術，也將在中國很快地普及。

目前，我國的射頻識別技術在安全防護領域、商品銷售領域應用中發(fā)展前景較好。第二部分將介紹幾種RFID技術在我國的典型應用。二、RFID技術在我國的典型應用在介紹RFID技術在我國的典型應用的同時，我談了些在我們公司嘗試應用RFID技術的想法，以供大家探討。1、安全防護領域

(1)門禁保安將來的門禁保安系統均可應用射頻卡。一卡可以多用。比如，可以作工作證、出入證、停車卡、飯店住宿卡甚至旅游護照等，目的都是識別人員身份、安全管理、收費等等。好處是簡化出入手續(xù)、提高工作效率、安全保護。只要人員佩戴了封裝成ID卡大小的射頻卡、進出入口有一臺讀寫器，人員出入時自動識別身份，非法闖入會有報警。安全級別要求高的地方、還可以結合其它的識別方式，將指紋、掌紋或顏面特征存入射頻卡。

可以設想一下，如果我們公司應用此種門禁卡，上班時刻大家就不用擁擠在刷卡機前，排隊刷卡了，而且該門禁卡還可以結合指紋、掌紋或顏面特征。公司還可以用射頻卡保護和跟蹤財產。將射頻卡貼在物品上面，如計算機、傳真機、文件、復印機或其它保密物品上，該射頻卡使得公司可以自動跟蹤管理這些有價值的財產，可以跟蹤一個物品從某一建筑離開，或是用報警的方式限制物品離開某地，這樣做可能會更加符合SOX的管理要求。(2)汽車防盜這是RFID較新的應用。目前已經有足夠小的、能夠封裝到汽車鑰匙當中含有特定碼字的射頻卡。它需要在汽車上裝有讀寫器，當鑰匙插入到點火器中時，讀寫器能夠辨別鑰匙的身份。如果讀寫器接收不到射頻卡發(fā)送來的特定信號，汽車的引擎將不會發(fā)動。用這種電子驗證的方法，汽車的中央計算機也就能容易防止短路點火。

一種汽車防盜系統是，司機自己帶有一射頻卡，其發(fā)射范圍是在司機座椅45~55cm以內，讀寫器安裝在座椅的背部。當讀寫器讀取到有效的ID號時，系統發(fā)出三聲鳴叫，然后汽車引擎才能啟動。該防盜系統還有另一強大功能：倘若司機離開汽車并且車門敞開引擎也沒有關閉，這時讀寫器就需要讀取另一有效ID號；假如司機將該射頻卡帶離汽車，這樣讀寫器不能讀到有效ID號，引擎就會自動關閉，同時觸發(fā)報警裝置。如果在公司成本開支允許的范圍內，嘗試使用RFID的汽車防盜系統，將會為公司減少許多經濟損失。(3)電子物品監(jiān)視系統

電子物品監(jiān)視系統(ElectronicArticleSurveillance,EAS)的目的是防止商品被盜。整個系統包括貼在物體上的一個內存容量僅為1比特(即開或關)的射頻卡，和商店出口處的讀寫器。射頻卡在安裝時被激活。在激活狀態(tài)下，射頻卡接近掃描器時會被探測到，同時會報警。如果貨物被購買，由銷售人員用專用工具拆除射頻卡(典型的是在服裝店里)，或者用磁場來使射頻卡失效，或者直接破壞射頻卡本身的電特性。EAS系統已被廣泛使用。據估計每年消耗60億套。2、商品生產銷售領域

(1)生產線自動化

用RFID技術在生產流水線上實現自動控制、監(jiān)視，提高生產率，改進生產方式，節(jié)約了成本。舉個例子以說明在生產線上應用RFID技術的情況。

用于汽車裝配流水線。德國寶馬汽車公司在裝配流水線上應用射頻卡，以盡可能大量地生產用戶定制的汽車。寶馬汽車的生產是基于用戶提出的要求式樣而生產的。用戶可以從上萬種內部和外部選項中，選定自己所需車的顏色、引擎型號和輪胎式樣等。這樣一來，汽車裝配流水線上就得裝配上百種式樣的寶馬汽車，如果沒有一個高度組織的、復雜的控制系統是很難完成這樣復雜的任務的。寶馬公司在其裝配流水線上配有RFID系統，使用可重復使用的射頻卡。該射頻卡上帶有汽車所需的所有詳細的要求，在每個工作點處都有讀寫器，這樣可以保證汽車在各個流水線位置，能毫不出錯地完成裝配任務。(2)倉儲管理將RFID系統用于智能倉庫貨物管理，能有效地解決與貨物流動有關的信息管理，不但增加了處理貨物的速度，還可監(jiān)視貨物的一切信息。射頻卡貼在貨物所通過的倉庫大門邊上，讀寫器和天線都放在叉車上，每個貨物都貼有條碼，所有條碼信息都被存儲在倉庫的中央計算機里，與該貨物有關的信息都能在計算機里查到。當貨物出庫時，由另一讀寫器識別并告知中央計算機它被放在哪個拖車上。這樣，管理中心可以實時地了解到已經生產了多少產品和發(fā)送了多少產品。

看到RFID的倉儲管理應用時，我首先想到的就是我們公司的固定資產管理。傳統的資產管理方式是前臺以人工方式進行，現場清點、手抄、錄入、匯總，多種人工參與后才能將采集的設備資產信息導入后臺的計算機數據庫。設備資產管理中的大量人工參與造成了流程復雜、時間長、實時性差、管理難度大、差錯率高等問題，最終降低了設備利用率，增加了運營成本。近幾年，公司采用條形碼資產管理，但幾乎在每年的固定資產清查中仍存在很多問題，如標簽中的設備存放地與實際存放地不符、有標簽而無實物、有實物而無標簽等等問題。如果要應用RFID進行資產管理，就應該在每次采購或工程驗收時，把每一件資產納入RFID資產管理系統，那樣我們的資產管理就會即準確又有條理，而且輕松。再設想，如果我們在器材倉庫、備品備件、載頻調撥等管理中應用RFID技術，我們就會很清楚管理各種通信器材的存貨，避免浪費，也能夠清楚掌握各種型號備品備件存量、存放地點、現網載頻數量，進行有效備品備件及載頻調撥管理。我們還可以有很多的設想，將這種技術應用在更多的領域，使我們的工作更加有條理、更加輕松。我看到一篇廣東移動嘗試應用RFID進行固定資產管理的文章，目前還處于測試和試驗階段，但在這里不防介紹給大家。系統結構圖如下：

考慮到基站通信設備有較強的電磁屏蔽、較高的功率控制要求以及識別距離的需要，選擇主動式RFID標簽作為基站資產管理的應用技術作為探索方向。計劃采用2.4GHz頻率的主動式標簽，射頻卡采用高級嵌入式微處理器并在嵌入式軟件的控制下，實現睡眠、喚醒、解碼、編碼、通信及信息碰撞處理等功能。主動式RFID基站監(jiān)控設備由RFID讀寫器（包括微波天線及讀寫控制器）和安裝在通信設備（如載波板卡）上的電子標簽以及在金屬屏蔽設備（如機柜）上的機柜中繼器組成。

RFID讀寫器是資產電子標簽和機柜中繼器的讀寫控制器，由加密電路、編解碼器電路和微波通信控制器等組成，以RFID通信協議的數據交換方式和微波無線傳遞手段。接收到標簽信息后，可以通過GPRS、有線傳輸等手段將數據傳送到后臺系統，實現遠程、實時、動態(tài)的設備資產情況采集和分析。電子標簽是一種具有微波通信功能和信息存儲功能的移動設備識別裝置。資產電子標簽本身具備惟一的ID號，可通過ID號與具體資產的后臺數據綁定作為資產信息識別監(jiān)控的載體。機柜中繼器同樣是一種具有微波通信功能和信息存儲功能的移動設備識別裝置，除了具備電子標簽的功能外，還可以作為屏蔽信號中繼功能。（3)產品防偽偽造問題在世界各地都是令人頭疼的問題，將射頻識別技術應用在防偽領域有它自身的技術優(yōu)勢。防偽技術本身要求成本低，且難于偽造。射頻卡的成本就相對便宜，而芯片的制造需要有昂貴的芯片工廠，使偽造者望而卻步。射頻卡本身有內存，可以儲存、修改與產品有關的數據，利于銷售商使用；體積十分小、便于產品封裝。像電腦、激光打印機、電視等產品上都可使用。（4)RFID卡收費

國外的各種交易大多利用各種卡來完成，而我國普遍采用現金交易?，F金交易不方便也不安全，還容易出現稅收的漏洞。目前的收費卡多用磁卡、IC卡，而射頻卡也開始占據市場。原因是在一些惡劣的環(huán)境中，磁卡、IC卡容易損壞，而射頻卡則不易磨損，也不怕靜電及其它情況；同時，射頻卡用起來方便、快捷，甚至不用打開包，在讀寫器前搖晃一下，就完成收費。另外，還可同時識別幾張卡，并行收費，如公共汽車上的電子月票。我國大城市的公共汽車異常擁擠、環(huán)境條件差，射頻卡的使用有助于改善這種情況。三、RFID技術在移動通信領域的應用隨著智能卡應用的不斷擴展，各種非接觸式應用在身份識別、交通、電子支付等領域快速普及。RFID的應用成為人們最熱衷談論的話題，這一小小的芯片已經不再甘心拘泥在卡片中。移動通信領域開始將RFID整合為通信、身份識別、電子支付三合一的發(fā)展嘗試。運營商可以通過RFID標簽和讀寫裝置，將標簽上的各種信息轉換成EPC數據。這些數據通過ONS(ObjectNamingService)，將實物與ONS中的數據建立起一種對應的關系。目前基于這種數據的網上交易量可以達到170億筆/天，2010年以后，這一數字將更加龐大。移動運營商把持著信息的控制權，可以開展資產托管等多種增值業(yè)務。目前，歐美和日韓的一些運營商已經開展了基于RFID技術的商用嘗試。而中國移動也已經開始著手摸索適合自身定位的RFID業(yè)務模式。中國移動通信集團公司副總裁李躍表示，中國移動將把“打造手機媒體，創(chuàng)造手機多用化”，作為未來發(fā)展的方向。與制造商、內容供應商開展深入廣泛的合作，定制特殊要求的終端產品成為重點。未來手機將成為移動便攜第一媒體，它將承載報紙、直播電視、互聯網、移動博客等媒體資訊。手機還會成為人們生活中的“瑞士軍刀”，針對手機特點開發(fā)的支付功能、娛樂功能、識別功能、證件功能等，使手