射频识别（Radio Frequency Identification，RFID），又称无线射频识别，是一种通信技术，可通过无线电信号识别特定目标并读写相关数据，而无须识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。常用的有低频（125～134.2kHz）、高频（13.56MHz）、超高频、微波等技术。RFID读写器也分移动式和固定式，目前RFID技术应用很广，如图书馆、门禁系统、食品安全溯源等。
1．电子标签
电子标签（图8-11）又称射频标签、应答器、数据载体；阅读器又称为读出装置、扫描器、读头、通信器、读写器（取决于电子标签是否可以无线改写数据）。电子标签与阅读器之间通过耦合元件实现射频信号的空间（无接触）耦合；在耦合通道内，根据时序关系，实现能量的传递和数据交换。
图8-11 电子标签
最基本的电子标签系统由两部分组成：
（1）标签（tag）：由耦合元件及芯片组成，每个标签具有唯一的电子编码，高容量电子标签有用户可写入的存储空间，附着在物体上标识目标对象，如图8-12所示。
（2）阅读器（reader）：读取（有时还可以写入）标签信息的设备，可设计为手持式或固定式，如图8-13所示。
图8-12 标签（tag）
图8-13 阅读器（reader）
2．电子标签的特性
（1）数据存储：与传统标签相比，容量更大（1～1024bit），数据可随时更新，可读写。
（2）读写速度：与条形码相比，无须直线对准扫描，读写速度更快，可多目标识别、运动识别。
（3）使用方便：体积小，容易封装，可以嵌入产品内。
（4）安全：专用芯片、序列号唯一、很难复制。
（5）耐用：无机械故障、寿命长、抗恶劣环境。
3．电子标签的分类
在实际应用中，必须给电子标签供电它才能工作，虽然它的电能消耗是非常低的（一般是1/100mW级别）。按照标签获取电能的方式不同，常把标签分成有源式电子标签、无源式电子标签及半有源式电子标签。
1）有源式电子标签（图8-14）
有源式电子标签通过标签自带的内部电池进行供电，它的电能充足，工作可靠性高，信号传送的距离远。有源式电子标签的识别距离最远是80m，识别距离可调节，可识别能力在200个/s以上。
另外，有源式电子标签可以通过设计电池的不同寿命对标签的使用时间或使用次数进行限制，它可以用在需要限制数据传输量或者对使用数据有限制的地方。
图8-14 有源电子标签
（1）腕式有源标签（图8-15）。
腕式有源标签是特别为RFID人员管理系统设计的新型标签。腕带采用特殊材质，设计简洁，任何携带者都将感到十分舒适。此外，该标签具有防水、防拆卸功能，除普通人员管理外，还可用于特殊人群监管，如精神病人或监狱犯人等。其传送距离为0～10m；工作频率为2.4～2.5GHz，ISM微波段；工作电流＜10uA，3V；可同时识别100个标签；使用寿命在1年以上。其典型运用为人员定位。
（2）RFID有源电子锁（图8-16）。
该电子锁的工作频率为433MHz，内装锂电池（可无线充电）。该电子锁采用RFID有源技术，可通过RFID手持机远程控制锁的关及开（识别距离为2～30m，可调），用于油罐车运输、集装箱运输、大型物流等方面。
图8-15 腕式有源标签
图8-16 RFID可重复使用有源电子锁
（3）有源蓝牙标签（图8-17）。
其发射频率为433MHz，射频功率＜1mW，待机电流≤15uA，读写速度≥100kbit/s，接收角度为45°，卡位数为4个字节，读卡功耗≤3mW，工作模式为唤醒式（光激活），电池在正常使用的情况下寿命达两年，具有抗阳光干扰能力和解决汽车隔热膜穿透问题的能力。
（4）无线有源RFID阅读器（图8-18）。
RFID阅读器可以识别100m范围内所有方向的物品，用于人员定位、物流和仓库管理、闭环资产和高价值资产管理。其有5～100m的可调识别距离。读写器通过符合802.11b无线通信标准的WiFi与主机系统进行数据交流。
图8-17 蓝牙电子标签
图8-18 无线有源RFID阅读器
2）无源式电子标签
无源式电子标签的内部不带电池，需靠外界提供能量才能正常工作。无源式电子标签典型的产生电能的装置是天线与线圈，当标签进入系统的工作区域时，天线接收到特定的电磁波，线圈就会产生感应电流，再经过整流并给电容充电，电容电压经过稳压后可作为工作电压。无源式电子标签具有永久的使用期，支持长时间的数据传输和永久性的数据存储。
（1）低频段电子标签。
低频段电子标签的工作频率为30～300kHz。其典型工作频率有：125kHz、133kHz。低频电子标签的阅读距离一般小于1m。其典型应用有：动物识别、容器识别、工具识别、电子闭锁防盗等。用于动物识别的低频电子标签有项圈式、耳牌式、注射式、药丸式等，如图8-19所示。
图8-19 用于动物识别的低频段电子标签
（a）牛耳标RFID；（b）鸽子脚环RFID；（c）猴子的RFID项圈；（d）注射式电子标签
（2）远距离动物标签阅读器（图8-20）。
远距离动物标签阅读器具有功耗低、稳定性高、读卡距离远、携带方便等特点，可应用于宠物管理、资产管理以及畜牧业中对电子耳标的数据采集。
（3）中高频段电子标签。
中高频段电子标签的工作频率一般为3～30MHz，典型工作频率为13.56MHz。其工作原理与低频段电子标签完全相同，即采用电感耦合方式工作，所以宜将其归为低频段电子标签；根据无线电频率的一般划分，其工作频段又称为高频，所以也常常将其称为中高频段电子标签。中高频段电子标签的读取距离一般情况下也小于1m（最大读取距离为1.5m）。
中高频段电子标签可方便地做成卡状，其典型应用包括：电子车票、电子身份证、电子闭锁防盗（电子遥控门锁控制器）等，如图8-21所示。相关的国际标准有：ISO 14443、ISO 15693、ISO 18000-3（13.56 MHz）等。
图8-20 远距离动物标签阅读器
图8-21 各种证件RFID
（4）手持式RFID阅读器。
中高频段电子标签无须电池，其在RFID阅读器产生的磁场中获得工作所需的能量，但是读取距离较近。过去，RFID主动标签体积大、功耗大、寿命短，而采用最新技术制造的RFID主动标签不仅读取距离远，而且具有被动标签寿命长、性能可靠的优点。手持式RFID阅读器如图8-22所示。
（5）UHF无源电子标签（图8-23）。
UHF无源电子标签具有识别距离远、识读率高、防冲突能力强、可扩展性好等特点，读卡距离达3～10m，每秒可读100张卡。
图8-22 手持式RFID阅读器
图8-23 UHF无源电子标签
根据RFID的工作频率和特性，只有超高频段的电子标签才适合用在车辆牌照上。UHF无源金属电子标签车辆牌照如图8-24所示。
无源式电子标签数据传输的距离要比有源式电子标签短。它需要敏感性比较高的信号接收器才能可靠识读。价格、体积、易用性决定了它是电子标签的主流。
（6）UHF射频识别系统（图8-25）。
UHF射频识别系统由RFID读写器、射频天线、射频电缆、通信电缆（包括串口和网口）和个人计算机或服务器等组成。其中RFID读写器是远程无线射频识别系统的关键部件，读写器适用于读和写符合EPC ISO18000-6C，ISO18000-6B国际标准通信协议的EM，Philips的电子卷标，其广泛应用于车辆自动识别管理、高速公路不停车收费、海关车辆自动识别、铁路车号识别与调度、物流管理、门禁管理等领域。
图8-24 UHF无源金属电子标签车辆牌照
图8-25 UHF射频识别系统
3）半有源式电子标签
半有源式电子标签（图8-26）集成了有源式电子标签和无源式电子标签的优势，常作为一种特殊的标示物。在平时，其处于休眠状态不工作，不向外界发出射频信号，只有在其进入低频激活器的激活信号范围，标签被激活后，才开始工作。
结合低频激活器，半有源式电子标签被激活后正常工作。而低频激活器的激活距离是有限的，它只能在小距离、小范围精确激活，这样，以低频激活器为基点来定位，在不同的位置安装不同的基点，然后在一个大区域用远距离读写器识别读取信号，之后用不同的上传方式将信号上传到管理中心，这样，就完成了整个信号的采集、传输、处理、应用的整个过程。半有源式大功率读卡器如图8-27所示。
图8-26 半有源式电子标签
图8-27 半有源式大功率读卡器
2.45GHz和5.8GHz射频识别系统多以半无源式微波电子标签产品的形式面世。半无源式微波电子标签的典型应用包括：移动车辆识别、电子身份证、仓储物流应用、电子闭锁防盗（电子遥控门锁控制器）等。相关的国际标准有：ISO10374、ISO18000-4（2.45GHz）、-5（5.8GHz）、-6（860-930MHz）、-7（433.92MHz）、ANSI NCITS256-1999等。其使用纽扣电池供电，具有较远的读取距离。
半有源RFID是一项易于操控、简单实用且特别适用于自动化控制的应用技术，其识别工作无须人工干预，既可支持只读工作模式，也可支持读写工作模式，且无须接触或瞄准；可在各种恶劣环境下自由工作。短距离射频产品不怕油渍、灰尘污染等恶劣的环境，可以替代条码，如在工厂的流水线上跟踪物体。长距射频产品多用于交通领域，其识别距离可达几十米，如自动收费或识别车辆身份等。
4．电子标签的应用
从电子标签在国内的应用可以看到，13.56MHz电子标签发展成熟，在身份识别、电子票据、防伪、危险品管理等领域应用广泛，其需求特点是对工作距离要求不高，有一定的安全加密的要求，成本要求不高，应用广泛，正在向更多的应用领域发展；在商业供应链管理、仓储管理、不停车收费等领域，其需求特点是工作距离远、识别快速、对安全性要求不高、对成本要求很高，这些领域将是UHF、微波频段电子标签的重要发展领域，但由于技术、成本等各方面原因，电子标签在这方面的发展相对较慢。随着一些国际商业巨头（如沃尔玛、麦德龙等）对电子标签在商业供应链管理应用上的推动，可以预见，UHF、微波频段电子标签的应用在不远的将来会有重大的发展。
1）电子标签在仓储管理系统中的应用
市场竞争日益激烈，提高生产效率、降低运营成本，对于企业来说至关重要。仓储管理广泛应用于各个行业，设计及建立整套的仓储管理流程、提高仓储周转率、减少运营资金的占用、使冻结的资产变成现金、减少由仓储淘汰所造成的成本，是为企业提高生产效率的重要环节。RFID智能仓库管理系统如图8-28所示。
2）电子标签在城市智能交通管理中的应用
2012年10月27日，重庆“基于RFID技术的城市智能交通管理与服务系统”通过国家验收。该项目的功能之一是实时采集并处理动态交通信息数据，道路拥堵信息只需10s左右即可传递到设置在附近的交通诱导屏上，市民可据此及时改道行驶。图8-29所示为RFID“电子牌”，图8-30所示为RFID信息采集点。
图8-28 RFID智能仓储管理系统
图8-29 RFID“电子牌”
图8-30 RFID信息采集点
有关人士称，通过网络、手机短信等媒介渠道，人们今后还可获得全方位的交通实时诱导服务，并定制个性化交通信息，如上、下班时段行经道路的通行状况等。
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