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技術(shù)專(zhuān)題
RFID（射頻識(shí)別）
RFID（射頻識(shí)別）
什么是RFID（射頻識(shí)別）？
RFID（射頻識(shí)別）是一種無(wú)線通信形式， 在電磁頻譜的射頻部分中結(jié)合了電磁耦合或靜電耦合的使用，以唯一地識(shí)別物體，動(dòng)物或人。
RFID如何工作？
每個(gè)RFID系統(tǒng)都由三個(gè)組件組成：掃描 天線， 收發(fā)器 和 應(yīng)答器。當(dāng)掃描天線和收發(fā)器組合在一起時(shí)，它們被稱(chēng)為RFID閱讀器或詢(xún)問(wèn)器。RFID讀取器有兩種類(lèi)型-固定讀取器和移動(dòng)讀取器。RFID閱讀器是可以便攜式或永久連接的網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備。它使用無(wú)線電波發(fā)送激活標(biāo)簽的信號(hào)。激活后，標(biāo)簽會(huì)將波發(fā)送回天線，在天線中將其轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)。
應(yīng)答器位于RFID標(biāo)簽本身中。RFID標(biāo)簽的讀取范圍取決于多種因素，包括標(biāo)簽類(lèi)型，讀取器類(lèi)型，RFID頻率和周?chē)h(huán)境或其他RFID標(biāo)簽和讀取器的干擾。具有更強(qiáng)電源的標(biāo)簽也具有更長(zhǎng)的讀取范圍。
什么是RFID標(biāo)簽和智能標(biāo)簽？
RFID標(biāo)簽由集成電路（IC），天線和基板組成。RFID標(biāo)簽中編碼識(shí)別信息的部分稱(chēng)為RFID嵌體。
RFID標(biāo)簽有兩種主要類(lèi)型：
有源RFID。有源RFID標(biāo)簽具有自己的電源，通常是電池。
無(wú)源RFID。無(wú)源RFID標(biāo)簽從讀取天線接收功率，讀取天線的電磁波會(huì)在RFID標(biāo)簽的天線中感應(yīng)出電流。
還有半無(wú)源RFID標(biāo)簽，這意味著電池由電路驅(qū)動(dòng)，而通信由RFID閱讀器供電。
低功耗嵌入式非易失性存儲(chǔ)器在每個(gè)RFID系統(tǒng)中都扮演著重要角色。RFID標(biāo)簽通常包含少于2,000 KB 的數(shù)據(jù)，包括唯一的標(biāo)識(shí)符/序列號(hào)。標(biāo)簽可以是只讀的也可以是讀寫(xiě)的，其中數(shù)據(jù)可以由讀取器添加或覆蓋現(xiàn)有數(shù)據(jù)。
RFID標(biāo)簽的讀取范圍會(huì)根據(jù)各種因素而變化，這些因素包括標(biāo)簽的類(lèi)型，讀取器的類(lèi)型，RFID頻率以及周?chē)h(huán)境或其他RFID標(biāo)簽和讀取器的干擾。有源RFID標(biāo)簽具有比無(wú)源RFID標(biāo)簽更長(zhǎng)的讀取范圍，這歸因于其強(qiáng)大的電源。
智能標(biāo)簽是簡(jiǎn)單的RFID標(biāo)簽。這些標(biāo)簽具有嵌入到不干膠標(biāo)簽中的RFID標(biāo)簽，并帶有條形碼。RFID和條形碼讀取器也可以使用它們?？梢允褂门_(tái)式打印機(jī)按需打印智能標(biāo)簽，其中RFID標(biāo)簽需要更先進(jìn)的設(shè)備。
RFID系統(tǒng)有哪些類(lèi)型？
RFID系統(tǒng)有三種主要類(lèi)型：低頻（LF），高頻（HF）和超高頻（UHF）。也可以使用微波RFID。頻率因國(guó)家和地區(qū)而異。
低頻RFID系統(tǒng)。盡管典型頻率為125 KHz，但范圍從30 KHz到500 KHz。LF RFID的傳輸距離短，通常在幾英寸到不到六英尺的任何地方。
高頻RFID系統(tǒng)的范圍從3 MHz到30 MHz，典型的HF頻率為13.56 MHz。標(biāo)準(zhǔn)范圍從幾英寸到幾英尺。
UHF RFID系統(tǒng)。這些范圍從300 MHz到960 MHz，典型頻率為433 MHz，通常可以在25英尺以上的距離讀取。
微波RFID系統(tǒng)。它們的運(yùn)行頻率為2.45 GHz，可以在30多英尺的距離內(nèi)讀取。
所使用的頻率將取決于RFID應(yīng)用，實(shí)際獲得的距離有時(shí)會(huì)與預(yù)期的有所不同。例如，當(dāng)美國(guó)國(guó)務(wù)院宣布將發(fā)行帶有RFID芯片的電子護(hù)照時(shí)，它說(shuō)只能從大約4英寸遠(yuǎn)的地方讀取這些芯片。但是，國(guó)務(wù)院很快收到證據(jù)表明，RFID讀取器可以從遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)4英寸（有時(shí)甚至超過(guò)33英尺）的地方掠過(guò)RFID標(biāo)簽中的信息。
如果需要更長(zhǎng)的讀取范圍，則使用具有附加功能的標(biāo)簽可以將讀取范圍提高到300英尺以上。
RFID應(yīng)用和用例
RFID的歷史可以追溯到1940年代。但是，在1970年代更頻繁地使用它。長(zhǎng)期以來(lái)，標(biāo)簽和閱讀器的高昂成本禁止了廣泛的商業(yè)用途。隨著硬件成本的降低，RFID的采用也有所增加。
RFID應(yīng)用程序的一些常見(jiàn)用途包括：
寵物和家畜追蹤
庫(kù)存管理
資產(chǎn)跟蹤和設(shè)備跟蹤
庫(kù)存控制
貨物和供應(yīng)鏈物流
車(chē)輛追蹤
客戶(hù)服務(wù)和損失控制
改善供應(yīng)鏈中的知名度和分布
安全情況下的訪問(wèn)控制
運(yùn)輸
衛(wèi)生保健
制造業(yè)
零售銷(xiāo)售
隨到隨付信用卡付款
RFID與條形碼
越來(lái)越多地使用RFID作為條形碼的替代品。RFID和 條形碼 技術(shù)以類(lèi)似的方式用于跟蹤庫(kù)存，但是它們之間有一些重要的區(qū)別。
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RFID標(biāo)簽 |
條碼 |
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可以識(shí)別單個(gè)物體而沒(méi)有直接的視線。 |
掃描需要直接的視線。 |
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可以掃描幾英寸到幾英尺遠(yuǎn)的物品，具體取決于標(biāo)簽和閱讀器的類(lèi)型。 |
需要更近的距離才能進(jìn)行掃描。 |
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數(shù)據(jù)可以實(shí)時(shí)更新。 |
數(shù)據(jù)是只讀的，不能更改。 |
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需要電源。 |
無(wú)需電源。 |
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每個(gè)標(biāo)簽的讀取時(shí)間少于100毫秒。 |
每個(gè)標(biāo)簽的讀取時(shí)間為半秒或更長(zhǎng)時(shí)間。 |
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包含一個(gè)與天線相連的傳感器，通常裝在一個(gè)塑料蓋中，比條形碼的價(jià)格更高。 |
印在物體的外面，容易磨損。 |
RFID與NFC
近場(chǎng)通信（NFC）使數(shù)據(jù)可以通過(guò)使用短距離，高頻無(wú)線通信技術(shù)在設(shè)備之間交換。NFC將智能卡和讀卡器的接口組合到單個(gè)設(shè)備中。
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射頻ID |
近場(chǎng)通訊 |
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單向 |
雙向的 |
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射程可達(dá)100 m |
范圍小于0.2 m |
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LF / HF / UHF /微波 |
13.56兆赫 |
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連續(xù)采樣 |
沒(méi)有連續(xù)采樣 |
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比特率隨頻率變化 |
高達(dá)424 Kbps |
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功率率隨頻率變化 |
<15毫安 |
RFID挑戰(zhàn)
RFID容易出現(xiàn)兩個(gè)主要問(wèn)題：
讀者沖突。當(dāng)來(lái)自一個(gè)RFID閱讀器的信號(hào)干擾第二個(gè)閱讀器時(shí)，可以通過(guò)使用防沖突協(xié)議防止RFID標(biāo)簽輪流發(fā)送到其相應(yīng)的閱讀器來(lái)防止閱讀器沖突。
標(biāo)簽碰撞。當(dāng)太多標(biāo)簽通過(guò)同時(shí)傳輸數(shù)據(jù)而使RFID讀取器混亂時(shí)，就會(huì)發(fā)生標(biāo)簽沖突。選擇一次收集一個(gè)標(biāo)簽信息的閱讀器可以避免此問(wèn)題。
RFID安全與隱私
常見(jiàn)的RFID安全性或隱私問(wèn)題是，具有兼容讀取器的任何人都可以讀取RFID標(biāo)簽數(shù)據(jù)。物品離開(kāi)商店或供應(yīng)鏈后通?？梢宰x取標(biāo)簽。還可以使用未經(jīng)授權(quán)的讀取器在用戶(hù)不知情的情況下讀取它們，并且如果標(biāo)簽具有唯一的序列號(hào)，則可以將其與消費(fèi)者相關(guān)聯(lián)。在個(gè)人或個(gè)人的隱私問(wèn)題上，在軍事或醫(yī)療環(huán)境中，這可能是國(guó)家安全問(wèn)題或生死攸關(guān)的問(wèn)題。
因?yàn)?span>RFID標(biāo)簽沒(méi)有很多計(jì)算能力，所以它們無(wú)法進(jìn)行加密，例如可能在質(zhì)詢(xún)響應(yīng)身份驗(yàn)證系統(tǒng)中使用的加密。但是，其中一個(gè)例外是護(hù)照專(zhuān)用的RFID標(biāo)簽-基本訪問(wèn)控制（BAC）。在此，芯片具有足夠的計(jì)算能力，可以對(duì)來(lái)自讀取器的加密令牌進(jìn)行解碼，從而證明讀取器的有效性。
在閱讀器上，對(duì)護(hù)照上印刷的信息進(jìn)行機(jī)器掃描，并用于導(dǎo)出護(hù)照的鑰匙。使用了三項(xiàng)信息-護(hù)照號(hào)碼，護(hù)照持有人的出生日期和護(hù)照的到期日期-以及這三個(gè)信息的校驗(yàn)和數(shù)字。
研究人員說(shuō)，這意味著護(hù)照受密碼保護(hù)，且密碼熵比電子商務(wù)中通常使用的密碼要少得多。它們的密鑰在護(hù)照的整個(gè)生命期內(nèi)也是靜態(tài)的，因此，一旦實(shí)體一次訪問(wèn)了打印的密鑰信息，無(wú)論護(hù)照持有人是否同意，該護(hù)照都是可讀的，直到護(hù)照到期為止。
美國(guó)國(guó)務(wù)院于2007年采用了BAC系統(tǒng)，已在電子護(hù)照中添加了一種防盜版材料，以減輕未發(fā)現(xiàn)的竊取用戶(hù)個(gè)人信息企圖的威脅。
RFID標(biāo)準(zhǔn)
RFID技術(shù)有一些準(zhǔn)則和規(guī)范，但是主要的標(biāo)準(zhǔn)組織是：
國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）
電子產(chǎn)品代碼全球公司（EPCglobal）
國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）
每個(gè)射頻都有相關(guān)的 標(biāo)準(zhǔn)，包括用于LF RFID的ISO 14223和ISO / IEC 18000-2，用于HF RFID的ISO 15693和ISO / IEC 14443，以及用于UHF RFID的ISO 18000-6C。
下一代RFID的使用
RFID系統(tǒng)越來(lái)越多地用于支持 物聯(lián)網(wǎng) 部署。將該技術(shù)與智能傳感器和/或GPS 技術(shù)相結(jié)合 ，可以無(wú)線 傳輸包括溫度，運(yùn)動(dòng)和位置在內(nèi)的傳感器數(shù)據(jù) 。