RFID（射頻識別）

2021-05-22

RFID（射頻識別）

什么是RFID（射頻識別）？

RFID（射頻識別）是一種無(wú)線(xiàn)通信形式， 在電磁頻譜的射頻部分中結合了電磁耦合或靜電耦合的使用，以唯一地識別物體，動(dòng)物或人。

RFID如何工作？

每個(gè)RFID系統都由三個(gè)組件組成：掃描 天線(xiàn)， 收發(fā)器 和 應答器。當掃描天線(xiàn)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 )連接設備。它使用無(wú)線(xiàn)電波發(fā)送激活標簽的信號。激活后，標簽會(huì )將波發(fā)送回天線(xiàn)，在天線(xiàn)中將其轉換為數據。

應答器位于RFID標簽本身中。RFID標簽的讀取范圍取決于多種因素，包括標簽類(lèi)型，讀取器類(lèi)型，RFID頻率和周?chē)h(huán)境或其他RFID標簽和讀取器的干擾。具有更強電源的標簽也具有更長(cháng)的讀取范圍。

什么是RFID標簽和智能標簽？

RFID標簽由集成電路（IC），天線(xiàn)和基板組成。RFID標簽中編碼識別信息的部分稱(chēng)為RFID嵌體。

RFID標簽有兩種主要類(lèi)型：

有源RFID。有源RFID標簽具有自己的電源，通常是電池。

無(wú)源RFID。無(wú)源RFID標簽從讀取天線(xiàn)接收功率，讀取天線(xiàn)的電磁波會(huì )在RFID標簽的天線(xiàn)中感應出電流。

還有半無(wú)源RFID標簽，這意味著(zhù)電池由電路驅動(dòng)，而通信由RFID閱讀器供電。

低功耗嵌入式非易失性存儲器在每個(gè)RFID系統中都扮演著(zhù)重要角色。RFID標簽通常包含少于2,000  KB 的數據，包括唯一的標識符/序列號。標簽可以是只讀的也可以是讀寫(xiě)的，其中數據可以由讀取器添加或覆蓋現有數據。

RFID標簽的讀取范圍會(huì )根據各種因素而變化，這些因素包括標簽的類(lèi)型，讀取器的類(lèi)型，RFID頻率以及周?chē)h(huán)境或其他RFID標簽和讀取器的干擾。有源RFID標簽具有比無(wú)源RFID標簽更長(cháng)的讀取范圍，這歸因于其強大的電源。

智能標簽是簡(jiǎn)單的RFID標簽。這些標簽具有嵌入到不干膠標簽中的RFID標簽，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_式打印機按需打印智能標簽，其中RFID標簽需要更先進(jìn)的設備。

RFID系統有哪些類(lèi)型？

RFID系統有三種主要類(lèi)型：低頻（LF），高頻（HF）和超高頻（UHF）。也可以使用微波RFID。頻率因國家和地區而異。

低頻RFID系統。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系統的范圍從3  MHz到30 MHz，典型的HF頻率為13.56 MHz。標準范圍從幾英寸到幾英尺。

UHF RFID系統。這些范圍從300 MHz到960 MHz，典型頻率為433 MHz，通?？梢栽?span>25英尺以上的距離讀取。

微波RFID系統。它們的運行頻率為2.45  GHz，可以在30多英尺的距離內讀取。

所使用的頻率將取決于RFID應用，實(shí)際獲得的距離有時(shí)會(huì )與預期的有所不同。例如，當美國國務(wù)院宣布將發(fā)行帶有RFID芯片的電子護照時(shí)，它說(shuō)只能從大約4英寸遠的地方讀取這些芯片。但是，國務(wù)院很快收到證據表明，RFID讀取器可以從遠遠超過(guò)4英寸（有時(shí)甚至超過(guò)33英尺）的地方掠過(guò)RFID標簽中的信息。

如果需要更長(cháng)的讀取范圍，則使用具有附加功能的標簽可以將讀取范圍提高到300英尺以上。

RFID應用和用例

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(cháng)期以來(lái)，標簽和閱讀器的高昂成本禁止了廣泛的商業(yè)用途。隨著(zhù)硬件成本的降低，RFID的采用也有所增加。

RFID應用程序的一些常見(jiàn)用途包括：

寵物和家畜追蹤

庫存管理

資產(chǎn)跟蹤和設備跟蹤

庫存控制

貨物和供應鏈物流

車(chē)輛追蹤

客戶(hù)服務(wù)和損失控制

改善供應鏈中的知名度和分布 

安全情況下的訪(fǎng)問(wèn)控制

運輸

衛生保健

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存，但是它們之間有一些重要的區別。

RFID標簽	條碼
可以識別單個(gè)物體而沒(méi)有直接的視線(xiàn)。	掃描需要直接的視線(xiàn)。
可以?huà)呙鑾子⒋绲綆子⒊哌h的物品，具體取決于標簽和閱讀器的類(lèi)型。	需要更近的距離才能進(jìn)行掃描。
數據可以實(shí)時(shí)更新。	數據是只讀的，不能更改。
需要電源。	無(wú)需電源。
每個(gè)標簽的讀取時(shí)間少于100毫秒。	每個(gè)標簽的讀取時(shí)間為半秒或更長(cháng)時(shí)間。
包含一個(gè)與天線(xiàn)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）使數據可以通過(guò)使用短距離，高頻無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)在設備之間交換。NFC將智能卡和讀卡器的接口組合到單個(gè)設備中。

射頻ID	近場(chǎng)通訊
單向	雙向的
射程可達100 m	范圍小于0.2 m
LF / HF / UHF /微波	13.56兆赫
連續采樣	沒(méi)有連續采樣
比特率隨頻率變化	高達424 Kbps
功率率隨頻率變化	<15毫安

RFID挑戰

RFID容易出現兩個(gè)主要問(wèn)題：

讀者沖突。當來(lái)自一個(gè)RFID閱讀器的信號干擾第二個(gè)閱讀器時(shí)，可以通過(guò)使用防沖突協(xié)議防止RFID標簽輪流發(fā)送到其相應的閱讀器來(lái)防止閱讀器沖突。

標簽碰撞。當太多標簽通過(guò)同時(shí)傳輸數據而使RFID讀取器混亂時(shí)，就會(huì )發(fā)生標簽沖突。選擇一次收集一個(gè)標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標簽數據。物品離開(kāi)商店或供應鏈后通?？梢宰x取標簽。還可以使用未經(jīng)授權的讀取器在用戶(hù)不知情的情況下讀取它們，并且如果標簽具有唯一的序列號，則可以將其與消費者相關(guān)聯(lián)。在個(gè)人或個(gè)人的隱私問(wèn)題上，在軍事或醫療環(huán)境中，這可能是國家安全問(wèn)題或生死攸關(guān)的問(wèn)題。

因為RFID標簽沒(méi)有很多計算能力，所以它們無(wú)法進(jìn)行加密，例如可能在質(zhì)詢(xún)響應身份驗證系統中使用的加密。但是，其中一個(gè)例外是護照專(zhuān)用的RFID標簽-基本訪(fǎng)問(wèn)控制（BAC）。在此，芯片具有足夠的計算能力，可以對來(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，對護照上印刷的信息進(jìn)行機器掃描，并用于導出護照的鑰匙。使用了三項信息-護照號碼，護照持有人的出生日期和護照的到期日期-以及這三個(gè)信息的校驗和數字。

研究人員說(shuō)，這意味著(zhù)護照受密碼保護，且密碼熵比電子商務(wù)中通常使用的密碼要少得多。它們的密鑰在護照的整個(gè)生命期內也是靜態(tài)的，因此，一旦實(shí)體一次訪(fǎng)問(wèn)了打印的密鑰信息，無(wú)論護照持有人是否同意，該護照都是可讀的，直到護照到期為止。

美國國務(wù)院于2007年采用了BAC系統，已在電子護照中添加了一種防盜版材料，以減輕未發(fā)現的竊取用戶(hù)個(gè)人信息企圖的威脅。

RFID標準

RFID技術(shù)有一些準則和規范，但是主要的標準組織是：  

國際標準化組織（ISO）

電子產(chǎn)品代碼全球公司（EPCglobal）

國際電工委員會(huì )（IEC）

每個(gè)射頻都有相關(guān)的 標準，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)相結合 ，可以無(wú)線(xiàn) 傳輸包括溫度，運動(dòng)和位置在內的傳感器數據 。