射頻識別（RFID）是一種無線通信技術，可以通過無線電訊號識別特定目標并讀寫相關數據，而無需識別系統與特定目標之間建立機械或者光學接觸。

無線電的信號是通過調成無線電頻率的電磁場，把數據從附著在物品上的標簽上傳送出去，以自動辨識與追蹤該物品。某些標簽在識別時從識別器發出的電磁場中就可以得到能量，并不需要電池；也有標簽本身擁有電源，并可以主動發出無線電波（調成無線電頻率的電磁場）。標簽包含了電子存儲的信息，數米之內都可以識別。與條形碼不同的是，射頻標簽不需要處在識別器視線之內，也可以嵌入被追蹤物體之內。

許多行業都運用了射頻識別技術。將標簽附著在一輛正在生產中的汽車，廠方便可以追蹤此車在生產線上的進度。倉庫可以追蹤藥品的所在。射頻標簽也可以附于牲畜與寵物上，方便對牲畜與寵物的積極識別（積極識別意思是防止數只牲畜使用同一個身份）。射頻識別的身份識別卡可以使員工得以進入鎖住的建筑部分，汽車上的射頻應答器也可以用來征收收費路段與停車場的費用。

某些射頻標簽附在衣物、個人財物上，甚至于植入人體之內。由于這項技術可能會在未經本人許可的情況下讀取個人信息，這項技術也會有侵犯個人隱私憂患。

 

 

概念

 

 

從概念上來講，RFID類似于條碼掃描，對于條碼技術而言，它是將已編碼的條形碼附著于目標物并使用專用的掃描讀寫器利用光信號將信息由條形磁傳送到掃描讀寫器；而RFID則使用專用的RFID讀寫器及專門的可附著于目標物的RFID標簽，利用頻率信號將信息由RFID標簽傳送至RFID讀寫器。

 

 

 

組成部分

應答器：由天線，耦合元件及芯片組成，一般來說都是用標簽作為應答器，每個標簽具有唯一的電子編碼，附著在物體上標識目標對象。

閱讀器：由天線，耦合元件，芯片組成，讀取（有時還可以寫入）標簽信息的設備，可設計為手持式rfid讀寫器或固定式讀寫器。

應用軟件系統 ：是應用層軟件，主要是把收集的數據進一步處理，并為人們所使用。

 

特點

 

 

射頻技術

射頻識別系統最重要的優點是非接觸識別，它能穿透雪、霧、冰、涂料、塵垢和條形碼無法使用的惡劣環境閱讀標簽，并且閱讀速度極快，大多數情況下不到100毫秒。有源式射頻識別系統的速寫能力也是重要的優點。可用于流程跟蹤和維修跟蹤等交互式業務。

制約射頻識別系統發展的主要問題是不兼容的標準。射頻識別系統的主要廠商提供的都是專用系統，導致不同的應用和不同的行業采用不同廠商的頻率和協議標準，這種混亂和割據的狀況已經制約了整個射頻識別行業的增長。許多歐美組織正在著手解決這個問題，并已經取得了一些成績。標準化必將刺激射頻識別技術的大幅度發展和廣泛應用。

 

 

適用性

物流管理的本質是通過對物流全過程的管理，實現降低成本和提高服務水平兩個目的。如何以正確的成本和正確的條件，去保證正確的客戶在正確的時間和正確的地點，得到正確的產品，成為物流企業追求的最高目標。一般來說，企業存貨的價值要占企業資產總額的25%左右，占企業流動資產的50%以上。所以物流管理工作的核心就是對供應鏈中存貨的管理。

在運輸管理方面采用射頻識別技術，只需要在貨物的外包裝上的安裝電子標簽，在運輸檢查站或中轉站設置閱讀器，就可以實現資產的可視化管理。與此同時，貨主可以根據權限，訪問在途可視化網頁，了解貨物的具體位置，這對提高物流企業的服務水平有著重要意義。

 

 

性能特點

1.快速掃描。RFID辨識器可同時辨識讀取數個RFID標簽！

2.體積小型化、形狀多樣化。RFID在讀取上并不受尺寸大小與形狀限制，不需為了讀取精確度而配合紙張的固定尺寸和印刷品質。此外，RFID標簽更可往小型化與多樣形態發展，以應用于不同產品。

3.抗污染能力和耐久性。傳統條形碼的載體是紙張，因此容易受到污染，但RFID對水、油和化學藥品等物質具有很強抵抗性。此外，由于條形碼是附于塑料袋或外包裝紙箱上，所以特別容易受到折損；RFID卷標是將數據存在芯片中，因此可以免受污損。

4.可重復使用。現今的條形碼印刷上去之后就無法更改，RFID標簽則可以重復地新增、修改、刪除RFID卷標內儲存的數據，方便信息的更新。

5.穿透性和無屏障閱讀。在被覆蓋的情況下，RFID能夠穿透紙張、木材和塑料等非金屬或非透明的材質，并能夠進行穿透性通信。而條形碼掃描機必須在近距離而且沒有物體阻擋的情況下，才可以辨讀條形碼。

6.數據的記憶容量大。一維條形碼的容量是50Bytes，二維條形碼最大的容量可儲存2至3000字符，RFID最大的容量則有數MegaBytes.隨著記憶載體的發展，數據容量也有不斷擴大的趨勢。未來物品所需攜帶的資料量會越來越大，對卷標所能擴充容量的需求也相應增加。

7.安全性。由于RFID承載的是電子式信息，其數據內容可經由密碼保護，使其內容不易被偽造及變造。

RFID因其所具備的遠距離讀取、高儲存量等特性而備受矚目。它不僅可以幫助一個企業大幅提高貨物、信息管理的效率，還可以讓銷售企業和制造企業互聯，從而更加準確地接收反饋信息，控制需求信息，優化整個供應鏈。

 

工作原理

RFID技術的基本工作原理并不復雜：標簽進入磁場后，接收解讀器發出的射頻信號，憑借感應電流所獲得的能量發送出存儲在芯片中的產品信息（無源標簽或被動標簽），或者由標簽主動發送某一頻率的信號（Active Tag，有源標簽或主動標簽），解讀器讀取信息并解碼后，送至中央信息系統進行有關數據處理。

一套完整的RFID系統， 是由閱讀器與電子標簽也就是所謂的應答器及應用軟件系統三個部份所組成，其工作原理是Reader發射一特定頻率的無線電波能量，用以驅動電路將內部的數據送出，此時Reader便依序接收解讀數據， 送給應用程序做相應的處理。

以RFID 卡片閱讀器及電子標簽之間的通訊及能量感應方式來看大致上可以分成：感應耦合及后向散射耦合兩種。一般低頻的RFID大都采用第一種式，而較高頻大多采用第二種方式。

閱讀器根據使用的結構和技術不同可以是讀或讀/寫裝置，是RFID系統信息控制和處理中心。閱讀器通常由耦合模塊、收發模塊、控制模塊和接口單元組成。閱讀器和應答器之間一般采用半雙工通信方式進行信息交換，同時閱讀器通過耦合給無源應答器提供能量和時序。在實際應用中，可進一步通過Ethernet或WLAN等實現對物體識別信息的采集、處理及遠程傳送等管理功能。應答器是RFID系統的信息載體，應答器大多是由耦合原件（線圈、微帶天線等）和微芯片組成無源單元。

 

產品分類

RFID技術中所衍生的產品大概有三大類：無源RFID產品、有源RFID產品、半有源RFID產品。

無源RFID產品發展最早，也是發展最成熟，市場應用最廣的產品。比如，公交卡、食堂餐卡、銀行卡、賓館門禁卡、二代身份證等，這個在我們的日常生活中隨處可見，屬于近距離接觸式識別類。其產品的主要工作頻率有低頻125KHZ、高頻13.56MHZ、超高頻433MHZ，超高頻915MHZ。

有源RFID產品，是最近幾年慢慢發展起來的，其遠距離自動識別的特性，決定了其巨大的應用空間和市場潛質。在遠距離自動識別領域，如智能監獄，智能醫院，智能停車場，智能交通，智慧城市，智慧地球及物聯網等領域有重大應用。有源RFID在這個領域異軍突起，屬于遠距離自動識別類。產品主要工作頻率有超高頻433MHZ，微波2.45GHZ和5.8GHZ。

有源RFID產品和無源RFID產品，其不同的特性，決定了不同的應用領域和不同的應用模式，也有各自的優勢所在。但在本系統中，我們著重介紹介于有源RFID和無源RFID之間的半有源RFID產品，該產品集有源RFID和無源RFID的優勢于一體，在門禁進出管理，人員精確定位，區域定位管理，周界管理，電子圍欄及安防報警等領域有著很大的優勢。

半有源RFID產品，結合有源RFID產品及無源RFID產品的優勢，在低頻125KHZ頻率的觸發下，讓微波2.45G發揮優勢。半有源RFID技術，也可以叫做低頻激活觸發技術，利用低頻近距離精確定位，微波遠距離識別和上傳數據，來解決單純的有源RFID和無源RFID沒有辦法實現的功能。簡單的說，就是近距離激活定位，遠距離識別及上傳數據。

 

優勢

RFID是一項易于操控，簡單實用且特別適合用于自動化控制的靈活性應用技術。可自由工作在各種惡劣環境下：短距離射頻產品不怕油漬、灰塵污染等惡劣的環境，可以替代條碼，例如用在工廠的流水線上跟蹤物體；長距射頻產品多用于交通上，識別距離可達幾十米，如自動收費或識別車輛身份等。射頻識別系統主要有以下幾個方面系統優勢：

讀取方便快捷：數據的讀取無需光源，甚至可以透過外包裝來進行。有效識別距離更大，采用自帶電池的主動標簽時，有效識別距離可達到30米以上；

識別速度快：標簽一進入磁場，解讀器就可以即時讀取其中的信息，而且能夠同時處理多個標簽，實現批量識別；

數據容量大：數據容量最大的二維條形碼（PDF417），最多也只能存儲2725個數字；若包含字母，存儲量則會更少；RFID標簽則可以根據用戶的需要擴充到數10K；

使用壽命長，應用范圍廣：其無線電通信方式，使其可以應用于粉塵、油污等高污染環境和放射性環境，而且其封閉式包裝使得其壽命大大超過印刷的條形碼；

標簽數據可動態更改：利用編程器可以向標簽寫入數據，從而賦予RFID標簽交互式便攜數據文件的功能，而且寫入時間相比打印條形碼更少；

更好的安全性：不僅可以嵌入或附著在不同形狀、類型的產品上，而且可以為標簽數據的讀寫設置密碼保護，從而具有更高的安全性；

動態實時通信：標簽以與每秒50～100次的頻率與解讀器進行通信，所以只要RFID標簽所附著的物體出現在解讀器的有效識別范圍內，就可以對其位置進行動態的追蹤和監控。

 

接口協議

 

空中接口

空中接口通信協議規范 讀寫器與電子標簽之間信息交互，目的是為 不同廠家生產設備之間的互聯互通性。ISO/IEC制定五種頻段的空中接口協議，這種思想充分體現 標準統一的相對性，一個標準是對相當廣泛的應用系統的共同需求，但不是所有應用系統的需求，一組標準可以滿足更大范圍的應用需求。

ISO/IEC 18000-1 信息技術－基于單品管理的射頻識別－參考結構和標準化的參數定義。它規范空中接口通信協議中共同遵守的讀寫器與標簽的通信參數表、知識產權基本規則等內容。這樣每一個頻段對應的標準不需要對相同內容進行重復規定。

ISO/IEC 18000-2 信息技術－基于單品管理的射頻識別－適用于中頻125～134KHz，規定在標簽和讀寫器之間通信的物理接口，讀寫器應具有與Type A(FDX)和Type B(HDX)標簽通信的能力；規定協議和指令再加上多標簽通信的防碰撞方法。

ISO/IEC 18000-3信息技術－基于單品管理的射頻識別－適用于高頻段13.56MHz，規定 讀寫器與標簽之間的物理接口、協議和命令再加上防碰撞方法。關于防碰撞協議可以分為兩種模式，而模式1又分為基本型與兩種擴展型協議（無時隙無終止多應答器協議和時隙終止自適應輪詢多應答器讀取協議）。模式2采用時頻復用FTDMA協議，共有8個信道，適用于標簽數量較多的情形。

ISO/IEC 18000-4信息技術－基于單品管理的射頻識別－適用于微波段2.45GHz，規定讀寫器與標簽之間的物理接口、協議和命令再加上防碰撞方法。該標準包括兩種模式，模式1是無源標簽工作方式是讀寫器先講；模式2是有源標簽，工作方式是標簽先講。

ISO/IEC 18000-6信息技術－基于單品管理的射頻識別－適用于超高頻段860～960MHz，規定讀寫器與標簽之間的物理接口、協議和命令再加上防碰撞方法。它包含TypeA、TypeB和TypeC三種無源標簽的接口協議，通信距離最遠可以達到10m。其中TypeC是由EPCglobal起草的，并于2006年7月獲得批準，它在識別速度、讀寫速度、數據容量、防碰撞、信息安全、頻段適應能力、抗干擾等方面有較大提高。2006年遞交 V4.0草案，它針對帶輔助電源和傳感器電子標簽的特點進行 擴展，包括標簽數據存儲方式和交互命令。帶電池的主動式標簽可以提供較大范圍的讀取能力和更強的通信可靠性，不過其尺寸較大，價格也更貴一些。

ISO/IEC 18000-7適用于超高頻段433.92 MHz，屬于有源電子標簽。規定讀寫器與標簽之間的物理接口、協議和命令再加上防碰撞方法。有源標簽識讀范圍大，適用于大型固定資產的跟蹤。

 

數據標準

數據內容標準主要規定數據在標簽、讀寫器到主機（也即中間件或應用程序）各個環節的表示形式。因為標簽能力（存儲能力、通信能力）的限制，在各個環節的數據表示形式必須充分考慮各自的特點，采取不同的表現形式。另外主機對標簽的訪問可以獨立于讀寫器和空中接口協議，也就是說讀寫器和空中接口協議對應用程序來說是透明的。RFID數據協議的應用接口基于ASN.1，它提供 一套獨立于應用程序、操作系統和編程語言，也獨立于標簽讀寫器與標簽驅動之間的命令結構。

ISO/IEC 15961規定 讀寫器與應用程序之間的接口[3]，側重于應用命令與數據協議加工器交換數據的標準方式，這樣應用程序可以完成對電子標簽數據的讀取、寫入、修改、刪除等操作功能。該協議也定義 錯誤響應消息。

ISO/IEC 15962規定 數據的編碼、壓縮、邏輯內存映射格式[3]，再加上如何將電子標簽中的數據轉化為應用程序有意義的方式。該協議提供 一套數據壓縮的機制，能夠充分利用電子標簽中有限數據存儲空間再加上空中通信能力。

ISO/IEC 24753擴展 ISO/IEC 15962數據處理能力[3]，適用于具有輔助電源和傳感器功能的電子標簽。增加傳感器以后，電子標簽中存儲的數據量再加上對傳感器的管理任務大大增加 ，ISO/IEC 24753規定 電池狀態監視、傳感器設置與復位、傳感器處理等功能。圖1表明ISO/IEC 24753與ISO/IEC 15962一起，規范 帶輔助電源和傳感器功能電子標簽的數據處理與命令交互。它們的作用使得ISO/IEC 15961獨立于電子標簽和空中接口協議。

ISO/IEC 15963規定 電子標簽唯一標識的編碼標準[5]，該標準兼容ISO/IEC 7816-6、ISO/TS 14816、EAN.UCC標準編碼體系、INCITS 256再加上保留對未來擴展。注意與物品編碼的區別，物品編碼是對標簽所貼附物品的編碼，而該標準標識的是標簽自身。

 

實時定位

實時定位系統可以改善供應鏈的透明性[8]，船隊管理、物流和船隊安全等。RFID標簽可以解決短距離尤其是室內物體的定位，可以彌補GPS等定位系統只能適用于室外大范圍的不足。GPS定位、手機定位再加上RFID短距離定位手段與無線通信手段一起可以實現物品位置的全程跟蹤與監視。正在制訂的標準有：

ISO/IEC 24730－1 應用編程接口API，它規范 RTLS服務功能再加上訪問方法，目的是應用程序可以方便地訪問RTLS系統，它獨立于RTLS的低層空中接口協議。

ISO/IEC 24730－2 適用于2450MHz的RTLS空中接口協議。它規范 一個網絡定位系統，該系統利用RTLS發射機發射無線電信標，接收機根據收到的幾個信標信號解算位置。發射機的許多參數可以遠程實時配置。

ISO/IEC 24730－3適用于433MH的RTLS空中接口協議。內容與第2部分類似。

 

基本架構

2006年ISO/IEC開始重視RFID應用系統的標準化工作，將ISO/IEC 24752調整為6個部分并重新命名為ISO/IEC 24791。制定該標準的目的是對RFID應用系統提供一種框架，并規范 數據安全和多種接口，便于RFID系統之間的信息共享；使得應用程序不再關心多種設備和不同類型設備之間的差異，便于應用程序的設計和開發；能夠支持設備的分布式協調控制和集中管理等功能，優化密集讀寫器組網的性能。該標準主要目的是解決讀寫器之間再加上應用程序之間共享數據信息，隨著RFID技術的廣泛應用RFID數據信息的共享越來越重要。

 

技術標準

早在二十世紀九十年代，ISO/IEC已經開始制定集裝箱標準ISO 10374標準，后來又制定集裝箱電子官方標準ISO 18185，動物管理標準ISO 11784/5、ISO 14223等。隨著RFID技術的應用越來越廣泛，ISO/IEC認識到需要針對不同應用領域中所涉及的共同要求和屬性制定通用技術標準，而不是每一個應用技術標準完全獨立制定，這就是上一節的通用技術標準。

在制定物流與供應鏈ISO 17363～17367系列標準時，直接引用ISO/IEC 18000系列標準。通用技術標準提供的是一個基本框架，而應用標準是對它的補充和具體規定，這樣既保證 不同應用領域RFID技術具有互聯互通與互操作性，又兼顧 應用領域的特點，能夠很好地滿足應用領域的具體要求。應用技術標準與用戶應用系統的區別，應用技術標準針對一大類應用系統的共同屬性，而用戶應用系統針對具體的一個應用。如果用面向對象分析思想來比喻的話，把通用技術標準看成是一個基礎類，則應用技術標準就是一個派生類。

 

集裝箱

ISO TC 104技術委員會專門負責集裝箱標準制定，是集裝箱制造和操作的最高權威機構。與RFID相關的標準，由第四子委員會（SC4）負責制定。包括如下標準：

1）ISO 6346 集裝箱—編碼、ID和標識符號，1995制訂

該標準提供集裝箱標識系統。集裝箱標識系統用途很廣泛，比如在文件、控制和通信（包括自動數據處理），象集裝箱本身顯示一樣。在集裝箱標識中的強制標識再加上在自動設備標識AEI（Automatic Equipment Identification）和電子數據交換EDI（Electronic Data Interchange）應用的可選特征。該標準規定集裝箱尺寸、類型等數據的編碼系統再加上相應標記方法，操作標記和集裝箱標記的物理展示。

2）ISO 10374 集裝箱自動識別標準，1991制訂，1995年修訂

該標準基于微波應答器的集裝箱自動識別系統，是把集裝箱當作一個固定資產來看。應答器為有源設備，工作頻率為850MHz～950Mhz及2.4GHz～2.5GHz。只要應答器處于此場內就會被活化并采用變形的FSK副載波通過反向散射調制做出應答。信號在兩個副載波頻率40kHz和20kHz之間被調制。因為它在1991年制定，還沒有用RFID這個詞，實際上有源應答器就是今天的有源RFID電子標簽。此標準和ISO 6346共同應用于集裝箱的識別，ISO 6346規定 光學識別，ISO 10374則用微波的方式來表征光學識別的信息。

3）ISO 18185，集裝箱電子官方標準草案（陸、海、空）

該標準是海關用于監控集裝箱裝卸狀況[9]，包含7個部分，它們是：空中接口通信協議、應用要求、環境特性、數據保護、傳感器、信息交換的消息集、物理層特性要求。

以上兩個標準涉及到的空中接口協議并沒有引用ISO/IEC 18000系列空中接口協議，主要原因它們的制定時間早于ISO/IEC 18000系列空中接口協議。

 

物流管理

為使RFID能在整個物流供應鏈領域發揮重要作用，ISO TC 122包裝技術委員會和ISO TC 104貨運集裝箱技術委員會成立聯合工作組JWG，負責制定物流供應鏈系列標準。工作組按照應用要求、貨運集裝箱、裝載單元、運輸單元、產品包裝、單品五級物流單元，制定六個應用標準。

1）ISO 17358 應用要求

這是供應鏈RFID的應用要求標準，由TC 122技術委員會主持，正在制訂過程中。該標準定義 供應鏈物流單元各個層次的參數，定義 環境標識和數據流程。

2）ISO 17363～17367系列標準

供應鏈RFID物流單元系列標準分別對貨運集裝箱、可回收運輸單元、運輸單元、產品包裝、產品標簽的RFID應用進行規范。該系列標準內容基本類同，如空中接口協議采用ISO/IEC 18000系列標準。在具體規定上存在差異，分別針對不同的使用對象做 補充規定，如使用環境條件、標簽的尺寸、標簽張貼的位置等特性，根據對象的差異要求采用電子標簽的載波頻率也不同。貨運集裝箱、可回收運輸單元和運輸單元使用的電子標簽一定是重復使用的，產品包裝則要根據實際情況而定，而產品標簽來說通常是一次性的。另外還要考慮數據的完整性、可視識讀標識等。可回收單元在數據容量、安全性、通信距離要求較高。這個系列標準正在制訂過程中。

這里需要注意的是ISO 10374、ISO 18185和ISO 17363三個標準之間的關系，它們都針對集裝箱，但是ISO 10374是針對集裝箱本身的管理，ISO 18185是海關為監視集裝箱，而ISO 17363是針對供應鏈管理目的而在貨運集裝箱上使用可讀寫的RFID標識標簽和貨運標簽。

 

動物管理

ISO TC 23/SC 19負責制訂動物管理RFID方面標準，包括ISO 11784/11785和ISO 14223三個標準。

ISO 11784 編碼結構

它規定動物射頻識別碼的64位編碼結構，動物射頻識別碼要求讀寫器與電子標簽之間能夠互相識別。通常由包含數據的比特流再加上為 保證數據正確所需要的編碼數據。代碼結構為64位，其中的27至64位可由各個國家自行定義。

 

零售商

據Sanford C.Bernstein公司的零售業分析師估計，通過采用RFID，沃爾瑪每年可以節省83.5億美元，其中大部分是因為不需要人工查看進貨的條碼而節省的勞動力成本。盡管另外一些分析師認為80億美元這個數字過于樂觀，但毫無疑問，RFID有助于解決零售業兩個最大的難題：商品斷貨和損耗（因盜竊和供應鏈被攪亂而損失的產品），而單是盜竊一項，沃爾瑪一年的損失就差不多有20億美元，如果一家合法企業的營業額能達到這個數字，就可以在美國1000家最大企業的排行榜中名列第694位。研究機構估計，這種RFID技術能夠幫助把失竊和存貨水平降低25%。

 

典型應用

物流和供應管理、生產制造和裝配 、航空行李處理、郵件/快運包裹處理 、文檔追蹤/圖書館管理、動物身份標識 、運動計時、門禁控制/電子門票 、道路自動收費、一卡通、倉儲中塑料托盤、周轉筐中等

 

讀寫設備

只有當有讀寫設備時，RFID才能發揮其作用。RFID讀寫設備有RFID讀卡器，RFID讀寫模塊等。這些設備可以將RFID的數據讀取或寫入，讀卡器連接的識別系統有密鑰芯片，能做到很好的加密。

 

射頻識別

 射頻識別技術