射頻識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展研究

李成淵

（無錫城市職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 無錫 214000）

射頻識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展研究

李成淵

（無錫城市職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 無錫 214000）

作為一種優(yōu)秀的識(shí)別技術(shù)，射頻識(shí)別具有識(shí)別距離遠(yuǎn)、對(duì)環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量大、可以分別同時(shí)識(shí)別多個(gè)物體等多個(gè)優(yōu)勢(shì)，已廣泛應(yīng)用于零售、工業(yè)、物流、交通等許多領(lǐng)域。文章介紹了無線射頻識(shí)別技術(shù)的組成部分、工作原理，研究了射頻識(shí)別技術(shù)以其自身的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，分析了射頻識(shí)別技術(shù)當(dāng)前在國內(nèi)外的發(fā)展應(yīng)用狀況和技術(shù)存在的問題，并研究分析了該技術(shù)在交通領(lǐng)域、零售業(yè)領(lǐng)域、信息管理領(lǐng)域應(yīng)用要點(diǎn)和發(fā)展趨勢(shì)。

射頻識(shí)別技術(shù)；交通；ETC；印刷；圖書館

1　射頻識(shí)別技術(shù)簡(jiǎn)介

無線射頻識(shí)別即射頻識(shí)別技術(shù)（Radio Frequency IDentification，RFID），是自動(dòng)識(shí)別技術(shù)的一種，通過無線射頻方式進(jìn)行非接觸雙向數(shù)據(jù)通信，利用無線射頻方式對(duì)記錄媒體（電子標(biāo)簽或射頻卡）進(jìn)行讀寫，從而達(dá)到識(shí)別目標(biāo)和數(shù)據(jù)交換的目的，其被認(rèn)為是21世紀(jì)最具發(fā)展?jié)摿Φ男畔⒓夹g(shù)之一。

1.1射頻識(shí)別技術(shù)定義

無線射頻識(shí)別技術(shù)通過無線電波不接觸快速信息交換和存儲(chǔ)技術(shù)，通過無線通信結(jié)合數(shù)據(jù)訪問技術(shù)，然后連接數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，加以實(shí)現(xiàn)非接觸式的雙向通信，從而達(dá)到了識(shí)別的目的，用于數(shù)據(jù)交換，串聯(lián)起一個(gè)極其復(fù)雜的系統(tǒng)。在識(shí)別系統(tǒng)中，通過電磁波實(shí)現(xiàn)電子標(biāo)簽的讀寫與通信。根據(jù)通信距離，可分為近場(chǎng)和遠(yuǎn)場(chǎng)，為此讀/寫設(shè)備和電子標(biāo)簽之間的數(shù)據(jù)交換方式也對(duì)應(yīng)地被分為負(fù)載調(diào)制和反向散射調(diào)制。

1.2射頻識(shí)別技術(shù)系統(tǒng)構(gòu)成與工作過程

RFID涉及射頻信號(hào)的傳輸、解碼、調(diào)制、編碼等多個(gè)方面。無線射頻技術(shù)應(yīng)用在自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)中，形成了無線射頻識(shí)別系統(tǒng)。無線射頻識(shí)別系統(tǒng)分別由射頻識(shí)別標(biāo)簽、計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)和標(biāo)簽讀寫設(shè)備終端組成。

讀寫設(shè)備將不斷發(fā)出一定范圍的無線電波，形成電磁場(chǎng)。當(dāng)標(biāo)簽檢測(cè)到周邊信號(hào)，便響應(yīng)信號(hào)，以無線電波形式將存儲(chǔ)在內(nèi)部的信息發(fā)送回讀寫設(shè)備。讀寫設(shè)備接收信號(hào)后，進(jìn)行解碼和校準(zhǔn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)象的信息采集、處理。

1.3射頻識(shí)別技術(shù)特點(diǎn)

RFID的讀取速度較快，可以在同一時(shí)間讀取多個(gè)標(biāo)簽，不需要人工幫助，穿透力很強(qiáng)，移動(dòng)狀態(tài)也可以實(shí)現(xiàn)識(shí)別。RFID抵抗環(huán)境較為良好，標(biāo)簽對(duì)油、和水有機(jī)溶液及其他等臟污垢，具有良好的耐受性，同時(shí)他也有耐高溫、抗磁性的特點(diǎn)。RFID中的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量較大，較傳統(tǒng)標(biāo)簽有著不可比擬的優(yōu)勢(shì)。RFID防偽性能高，附議安全性加密機(jī)制后的系統(tǒng)，具有難以復(fù)制、防偽性高等特點(diǎn)。的防偽性能較高。射頻識(shí)別技術(shù)有其自身的特點(diǎn)，它與其他的識(shí)別技術(shù)相比有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。具體內(nèi)容如表1所示。

表1　常見自動(dòng)識(shí)別技術(shù)比較

2　射頻識(shí)別技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

在1940年，射頻識(shí)別技術(shù)的研究理論已經(jīng)奠定，從實(shí)驗(yàn)研究階段，一些應(yīng)用程序嘗試在1970年以后，產(chǎn)品和技術(shù)進(jìn)如大開發(fā)，應(yīng)用中早期應(yīng)用程序。1980年后步入商業(yè)應(yīng)用階段各種形式層出不窮。到現(xiàn)在，它早已浸透到大家生活中的點(diǎn)點(diǎn)滴滴。

射頻識(shí)別技術(shù)在國外發(fā)展很快，射頻識(shí)別產(chǎn)品種類很多，在一些經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的國家應(yīng)用更為廣泛，它主要應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化、商業(yè)自動(dòng)化、交通運(yùn)輸控制管理等眾多領(lǐng)域，如：火車交通控制、停車場(chǎng)管理系統(tǒng)、高速公路自動(dòng)收費(fèi)系統(tǒng)等等。我國的射頻識(shí)別應(yīng)用尚處于起步階段，還有一些問題尚待完善：不同頻率規(guī)劃、信息安全性正受到攻擊、核心硬件產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù)有待提高、成本較高等問題。

3　射頻識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用

射頻識(shí)別的應(yīng)用領(lǐng)域主要有：①物流。物流過程中對(duì)物資的全程可視、空間定位與跟蹤、信息自動(dòng)采集，港口管理、郵政、快遞等。②零售。商品的銷售數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控、質(zhì)量追蹤、自動(dòng)化生產(chǎn)。③服裝業(yè)。餐廚管理、品牌管理、單品管理、渠道管理。④交通。高速路橋的不停車收費(fèi)、出租車管理、交通運(yùn)輸流量管理。

下面主要具體分析研究射頻識(shí)別在交通、零售和圖書館領(lǐng)域的應(yīng)用。

3.1交通領(lǐng)域

高速公路自動(dòng)收費(fèi)系統(tǒng)，也被稱為停車收費(fèi)系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱ETC。它由數(shù)據(jù)采集、車道管理、車道控制機(jī)和結(jié)算網(wǎng)絡(luò)接口、業(yè)主管理和查詢系統(tǒng)這些單元構(gòu)成。其工作流程大致：車輛駛?cè)胱詣?dòng)收費(fèi)車道的感線圈，射頻識(shí)別標(biāo)簽產(chǎn)生感應(yīng)電流，向ETC系統(tǒng)發(fā)送信號(hào)，將車輛的信息傳輸?shù)绞召M(fèi)中心；收費(fèi)中心把收集來的信息進(jìn)行數(shù)據(jù)信息判斷，并把計(jì)算出的結(jié)果通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)绞召M(fèi)中心；收費(fèi)中心將處理傳輸過來的數(shù)據(jù)，將處理結(jié)果即收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)等傳輸至收費(fèi)站，然后收費(fèi)站對(duì)用戶進(jìn)行自動(dòng)扣除費(fèi)用。

高速公路自動(dòng)收費(fèi)系統(tǒng)，車輛類型較多，需要大約4 m的讀寫距離與快速度的讀寫速度，使系統(tǒng)的頻率應(yīng)在900 MHz和2 500 MHz。射頻識(shí)別標(biāo)簽一般放置在車輛擋風(fēng)玻璃后。因?yàn)樯漕l識(shí)別標(biāo)簽暫時(shí)還沒有實(shí)現(xiàn)在車輛上的全面覆蓋，而現(xiàn)在的方式是將多車道的收費(fèi)口分自動(dòng)收費(fèi)和手動(dòng)收費(fèi)兩部分，天線豎立在道路的頂部。當(dāng)車輛通過天線時(shí)，該車輛車被頭頂上的天線接收到，以確定該車輛是否是有效地。讀寫器的指示燈指示車輛分別進(jìn)入不同車道，手動(dòng)收費(fèi)口仍保持現(xiàn)有的運(yùn)作模式，車輛進(jìn)入自動(dòng)收費(fèi)口，自動(dòng)從用戶賬戶扣除費(fèi)用，且指示燈和蜂鳴器告訴司機(jī)收費(fèi)是否已經(jīng)完成，不用停車就可以通過，自動(dòng)欄桿將攔下惡意闖入的車輛。工作過程如圖1。

3.2門禁安保領(lǐng)域

將來的門禁保安系統(tǒng)也可應(yīng)用射頻卡作為身份識(shí)別載體，并能適用到多個(gè)場(chǎng)合，比如作工作證、出入證、停車卡、飯店住宿卡甚至旅游護(hù)照等等，以明確對(duì)象身份后，簡(jiǎn)化出人手續(xù)、提高工作效率。只要人員佩戴了封裝成ID卡大小的射頻卡、進(jìn)出入口有一臺(tái)讀寫器，人員出入時(shí)自動(dòng)識(shí)別身份，非法闖入會(huì)有報(bào)警。安全級(jí)別要求高的地方、也可以結(jié)合其他的識(shí)別方式，比如將指紋、掌紋或顏面特征同時(shí)存入射頻卡。

圖1　高速公路不停車收費(fèi)系統(tǒng)工作示意圖

3.3零售業(yè)領(lǐng)域

以沃爾瑪為例，射頻識(shí)別技術(shù)在其貨物配送中起到至關(guān)重要的要求。沃爾瑪其供應(yīng)商需按照訂單分揀好所有物品，交給物流方面運(yùn)輸；在到達(dá)終端接貨處時(shí)，貼有rf標(biāo)簽的商品通過門口時(shí)會(huì)被閱讀器識(shí)別，完成自動(dòng)盤點(diǎn)，并將商品的種類、數(shù)量、時(shí)間等信息傳送到數(shù)據(jù)庫；配送中心會(huì)根據(jù)各門店需要配貨；在貨物的運(yùn)送途中，可以通過rfid對(duì)物品進(jìn)行全程監(jiān)視，準(zhǔn)確了解貨物的狀況；商品到達(dá)門店后會(huì)與配送中心一樣，自動(dòng)完成對(duì)貨物的清點(diǎn)并更新數(shù)據(jù)庫；商品被擺上售貨架后，可以通過覆蓋整個(gè)商店的射頻識(shí)別閱讀器準(zhǔn)確的定位貨物的種類、數(shù)量、位置信息等，及時(shí)掌握貨物信息，以便進(jìn)行補(bǔ)貨、促銷等活動(dòng)；顧客購物完成后，推著購物車從閱讀器前走過即可完成商品的統(tǒng)計(jì)結(jié)算，這時(shí)便可進(jìn)行付款；付款的方式不僅可以使用現(xiàn)金、銀行卡，也可以使用商場(chǎng)專用卡，同我們學(xué)校使用的飯卡一樣，刷卡后自動(dòng)完成扣費(fèi)。

3.4圖書管理領(lǐng)域

近年來，射頻識(shí)別技術(shù)在圖書館管理中的應(yīng)用也在逐步推廣，我國已有多家圖書館使用了射頻識(shí)別技術(shù)，上海市更是已經(jīng)制訂了上海FRID圖書館應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。目前，在圖書館管理使用最廣泛的識(shí)別技術(shù)還是條形碼技術(shù)，它具有輸入速度快、可靠性高、信息采集量較大、靈活實(shí)用得優(yōu)點(diǎn)；但條碼技術(shù)使用效率低，印制后就無法再更改，容易損壞；條碼閱讀時(shí)需要有掃描光源照射才可識(shí)別，每次都需要管理員打開圖書翻到扉頁才能掃描，操作流程機(jī)械繁瑣，降低了書籍借還的效率。

而圖書館應(yīng)用射頻識(shí)別可以取代所有條形碼和防盜磁條的全部功能，簡(jiǎn)化文獻(xiàn)加工流程，實(shí)現(xiàn)典藏的實(shí)時(shí)化、精確化和高效率。文獻(xiàn)信息的采集時(shí)，將要采集的書本放在一起，尤其是有新的文獻(xiàn)要入庫時(shí)，用射頻識(shí)別移動(dòng)終端設(shè)備即射頻卡閱讀器，就可以同時(shí)采集到所有書本的詳息信息，并且將數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)庫，用計(jì)算機(jī)對(duì)其進(jìn)行歸類處理，建立智能信息處理實(shí)體，對(duì)圖書入庫實(shí)現(xiàn)物流式管理。應(yīng)用射頻識(shí)別技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)書籍的自助借還服務(wù)。讀者選定好要借還的書籍后，將圖書放在閱讀設(shè)備的識(shí)別區(qū)域，圖書只需短暫的“經(jīng)過”即可以完成多本書籍的借還，并詳息記錄圖書及其借還信息，完全實(shí)現(xiàn)圖書自助借還，縮短借還時(shí)間，大大減少管理人員的工作量。應(yīng)用射頻識(shí)別技術(shù)，實(shí)現(xiàn)圖書盤點(diǎn)、典藏一體化管理。通過工作人員掃描架位的標(biāo)簽，查詢存放在架位上所有的館藏清單，然后通過手持掃描設(shè)備對(duì)架位上館藏進(jìn)行掃描、清點(diǎn)后，直接將數(shù)據(jù)發(fā)送給主機(jī)，盤點(diǎn)書籍的數(shù)量、擺放是否正確等信息，實(shí)時(shí)保證清點(diǎn)正確，便于圖書的統(tǒng)計(jì)、補(bǔ)缺等工作。

應(yīng)用射頻識(shí)別技術(shù)，實(shí)現(xiàn)門禁防盜、信息管理智能化。在同一個(gè)系統(tǒng)中，讀者可以登入系統(tǒng)查詢書籍信息、預(yù)約借書、向圖書館推薦書籍，系統(tǒng)也可以提醒讀者還書日期等。同時(shí)，對(duì)于書籍的偷盜，可以詳息記錄丟失書籍的信息和數(shù)量，甚至在啟動(dòng)警報(bào)的同時(shí)啟動(dòng)攝像頭對(duì)偷盜者進(jìn)行拍照記錄。

4　射頻識(shí)別技術(shù)及應(yīng)用發(fā)展趨勢(shì)

4.1射頻識(shí)別標(biāo)簽趨勢(shì)

隨著標(biāo)準(zhǔn)的制定、應(yīng)用領(lǐng)域的廣泛、應(yīng)用數(shù)量的增加、工藝的不斷提高、技術(shù)的飛速進(jìn)步（如在圖書方面，在封面或版權(quán)頁上用導(dǎo)電油墨直接在印制射頻識(shí)別天線），其成本會(huì)更低；其次識(shí)別距離更遠(yuǎn)，即使是無源射頻識(shí)別標(biāo)簽也能達(dá)到幾十米；體積也將更小，目前最小的射頻識(shí)別芯片體積為 0.05 mm×0.05 mm×0.005 mm，能嵌入到紙張中，隱蔽性更好。

4.2高頻化

超高頻射頻識(shí)別系統(tǒng)與低頻系統(tǒng)相比，具有別距離遠(yuǎn)、數(shù)據(jù)交換速度更快、偽造難度更高、對(duì)外界的抗干擾能力更強(qiáng)、體積小巧,且隨著制造成本的降低和高頻技術(shù)的進(jìn)一步完善，超高頻系統(tǒng)的應(yīng)用將會(huì)更加廣泛。

4.3網(wǎng)絡(luò)化

部分應(yīng)用場(chǎng)合需要將不同系統(tǒng)（或多個(gè)讀寫器）所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一處理，然后提供給用戶使用，如我們使用二代身份證在自動(dòng)取票機(jī)取火車票，這就需要將射頻識(shí)別系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化管理，來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制與管理。

4.4多能化

隨著移動(dòng)計(jì)算技術(shù)的不斷提高和普及，射頻識(shí)別讀寫器設(shè)計(jì)與制造的發(fā)展趨勢(shì)是將向多功能、多接口、多制式，并向模塊化、小型化、便攜式、嵌入式方向發(fā)展；同時(shí)，多讀寫器協(xié)調(diào)與組網(wǎng)技術(shù)將成為未來發(fā)展方向之一。

5　結(jié)語

射頻識(shí)別是一種新興的技術(shù)，在未來的發(fā)展中，無線射頻技術(shù)將更多地結(jié)合其他高技術(shù)，如全球定位系統(tǒng)、生物識(shí)別技術(shù)，由一個(gè)單一的識(shí)別向多功能識(shí)別的方向發(fā)展。同時(shí)，也將結(jié)合現(xiàn)代通信和計(jì)算機(jī)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)跨地區(qū)、跨行業(yè)應(yīng)用，應(yīng)用的范圍將更加廣泛，相信射頻識(shí)別技術(shù)將成為很多行業(yè)的必備技術(shù)，提高我們的生產(chǎn)和生活方式。無線射頻識(shí)別技術(shù)作為提升相關(guān)產(chǎn)業(yè)的核心，將極大地提高各企業(yè)系統(tǒng)的工作效率和管理水平，促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

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Application and development research on radio frequency identification technology

Li Chengyuan
（Wuxi City College of Vocational Technology, Wuxi 214000, China）

Being an excellent representative of automatic identification-technology, RFID has a recognition distance, strong environment adaptability, large data storage capacity, can identify multiple objects at the same time, and many other advantages, is widely used in industrial, retail, logistics, transportation and other fields. This paper introduces the component and working principle of RFID technology, RFID technology is studied, with its own characteristics and advantages, analyses the development and application of RFID technology at present, both at home and abroad and the problems of technology. The research and analysis of the application of the technology in the field of transportation, retail industry, information management and development trends.

RFID technology; Library; The ETC; The traffic; Printing

李成淵（1980— ），男，江蘇無錫。